止动盖注射模设计

包荣华

（上海诚泰精密模具工业有限公司， 上海 201812）

1 塑件结构及工艺分析

某车窗升降系统总成止动盖如图1所示，外形尺寸为37 mm×30 mm×14 mm，材料为PA6-GF 30%，收缩率为4%。塑件2个方向倒扣采用哈夫滑块成型，内孔螺纹的外径D=φ21.6 mm，螺纹牙距P=4 mm，从塑件结构考虑，开模时需要模具还在闭合状态下完成脱螺纹，脱螺纹时止转依靠塑件在定模侧的几何外形结构，螺纹型芯的运动由牙轴导向套内孔上的螺纹控制。牙轴导向套内孔上的螺纹参数与旋出螺纹参数需一致，采用此脱螺纹机构成型的塑件最后一道内孔螺纹不会被破坏，采用齿条齿轮脱螺纹机构，齿条的运动由液压缸活塞杆驱动。

图1 塑件结构

止动盖注射模为1模4腔结构，因成型材料含有30%玻纤，其模具钢需要氮化处理以延长模具的使用寿命。模具零件采用预硬钢，热处理硬度为29～33 HRC。

2 模具布局及滑块设计

模具采用哈夫滑块对开形式，如图2所示，将待成型塑件两方向的倒扣分别在2个滑块上成型，为了避免成型塑件爪部出现飞边，将牙轴插入2个滑块上成型塑件局部结构，插穿角度为6°。塑件呈一字型排列，浇口采用侧浇口，分流道1的截面为U型，位于定模板上，分流道2的截面为圆形，直径为φ4 mm，位于两侧滑块上。

滑块采用斜导柱3驱动，复位采用外置弹簧8提供驱动力，为了控制弹簧的预压量，固定弹簧用的螺钉9采用阶梯式。因滑块在天侧（见图2）方向，为了防止滑块因自重下移导致合模时发生撞模事故，需满足F负载≥2G滑块；为了保证弹簧的使用寿命达30万模次，弹簧的容许压缩量为50%，即弹簧的压缩量≤50%，否则会导致负载及耐久性降低，甚至造成损坏。因为G滑块=12.8 kgf，选用弹簧型号SWF 25-10，数量2个，弹簧的常数=1.0 kgf/mm，预压量=13 mm 则F负载=弹簧的常数×预压量×弹簧数量=1.0×13×2=26 kg，F负载/G滑块=26÷12.8=2.03>2；弹簧的压缩量=（预压量+滑块行程）/弹簧长度=（13+35）/100=48%<50%，选用的弹簧合格。为了确保滑块动作顺畅，滑块压条13、滑块导轨15和滑块底部耐磨板11采用自润滑材料，即采用特种高强度黄铜+固体润滑剂。模具中为了防止滑块因锁不紧而使成型的塑件产生飞边，滑块背面的耐磨板采用淬火SKD61；为了防止2个滑块插穿部位错位而使成型的塑件产生飞边，2个哈夫滑块间采用止口定位；为了便于滑块的安装，对于质量超过10 kg的滑块要在其端面加工起吊螺钉孔。

图2 模具局部结构

3 脱螺纹机构设计

脱螺纹机构是模具设计的重点和难点，脱螺纹机构采用齿条齿轮，齿条采用液压缸活塞杆驱动，如图3所示，液压缸9固定在液压缸固定块8上，齿条6固定在齿条固定块3上，脱模时，液压缸9上的活塞杆带动齿条6沿箭头方向向下运动，齿条6带动主齿轮22逆时针方向旋转，主齿轮22固定在传动轴13上，带动固定在其上的传动齿轮11沿逆时针方向旋转，并带动与之啮合的牙轴齿轮14顺时针方向旋转，牙轴齿轮14固定在牙轴16上，带动牙轴16作顺时针方向旋转而脱离成型塑件，当齿条固定块3碰到行程开关24时信号输入给注塑机，液压缸活塞杆动作停止完成螺纹脱模。合模时，液压缸9活塞杆带动齿条6沿着箭头反方向运动，齿条6带动主齿轮22沿箭头反方向顺时针旋转，并带动传动轴13上的传动齿轮11沿顺时针方向旋转，带动与之啮合的牙轴齿轮14逆时针方向旋转，并带动牙轴16逆时针方向旋转复位。当齿条固定块3碰到行程开关2时信号输入给注塑机，液压缸活塞杆动作停止完成牙轴16复位动作。

图3 脱螺纹机构

为了确保模具零件动作顺畅，导向套4采用高镍黄铜自润滑材质。传动轴13两端设置圆锥滚珠轴承12和21，圆锥滚子轴承12选用NSK 32206（d=φ30 mm；D=φ62 mm；B=20 mm），圆锥滚珠轴承21选用NSK 30302（d=φ15 mm；D=φ42 mm；B=13 mm）。牙轴导牙套17上的螺纹倾角、直径D及螺距与成型塑件的螺纹一致。齿条材质采用S45C，齿部高频淬火45～55 HRC，齿条6一端固定，为了防止齿轮啮合时发生偏斜，在主齿轮22的对侧设置深沟滚珠轴承23，选用6004（d=φ20 mm；D=φ42 mm；B=12 mm）。牙轴16及传动轴13采用预硬钢，热处理硬度37～43 HRC。齿轮的材质S45C，热处理硬度12 HRC，表面Fe3O4保护膜处理。模数决定齿轮的齿厚，齿数决定齿轮的大小，经综合考虑：主齿轮22的模数m＝2 mm，齿数z＝17；齿条6的模数m＝2 mm；传动齿轮11的模数m＝1.5 mm，齿数z＝84；牙轴齿轮14的模数m＝1.5 mm，齿数z＝22。

成型塑件加上收缩率后螺距P=4.02 mm，螺纹的长度L=14.06 mm，螺纹型芯即牙轴需旋转的圈数N=L/P+NS（NS为安全系数，为保证完全旋出螺纹而预留的余量，一般取0.25～1）,则：N=3.5（圈），为了安全起见，确保螺纹完全旋出以顺利脱模，牙轴16要旋转3.5圈以上。牙轴齿轮14模数m=1.5，齿数z=22，D=φ33 mm；传动齿轮11模数m=1.5 mm，齿数z=84，D=φ126 mm。由D传/D牙=126/33=3.8可知，传动齿轮转一圈，牙轴齿轮14可转3.8圈>3.5，牙轴16可以完全旋出成型塑件并顺利脱模。主齿轮22模数m=2 mm，齿数z=17，D=φ34 mm，每旋转一圈，与之啮合的齿条需运动的长度L=34×3.14=106.76 mm，从安全方面考虑，将齿条的行程设计为115 mm，采用的液压缸缸径D=φ63 mm，行程140 mm，行程开关2分别在齿条固定块3和支架5上各设置1处以控制齿条的起始位置。齿轮和对应的轴间采用键连接，牙轴上螺牙的起始位置与键槽的方向一致。

4 模具工作过程

模具结构如图4所示，工作过程为：熔融塑料经注塑机喷嘴流入流道进入型腔，经保温、保压、冷却后开模。开模前，两哈夫滑块包住成型塑件，液压缸活塞杆带动脱螺纹机构完成脱螺纹动作，然后在分型面Ⅰ处，定模板2和滑块压板3先打开，斜导柱带动两哈夫滑块完成抽芯，定距拉板4固定在定模板2和动模板12上，Ⅰ处分开180 mm后，在分型面Ⅱ处打开，定距拉板4带动动模板12一起运动30 mm后，在限位螺钉6的作用下，停止前进完成脱模动作，成型塑件自动掉落，开模动作完成。合模时，动模板12在复位弹簧10的作用下先回位，即在分型面Ⅱ处合模，继续合模，斜导柱进入滑块带动滑块前进完成合模，合模后，液压缸活塞杆带动脱螺纹机构完成牙轴复位，形成封闭型腔，合模完成，准备进入下一次注射成型。

图4 模具结构

5 结束语

根据止动盖的结构和特点，采用普通流道+侧浇口进浇和2个方向哈夫滑块成型；脱螺纹机构采用液压缸活塞杆驱动齿条，齿条再驱动齿轮的脱螺纹机构，牙轴由螺纹导向套上的螺纹控制并后退，螺纹导向套上螺纹与成型塑件上螺纹参数一致，塑件的推出由推件板推出。生产实践证明，模具生产效率高，动作稳定，可为同类塑件模具设计提供参考。