等径双向塑料斜齿轮的注射成型模具的制作方法

本发明涉及一种塑料斜齿轮注射成型的模具结构，更具体地说，涉及一种等径双向塑料斜齿轮的注射成型模具结构设计及应用。

背景技术：

等径双向塑料斜齿轮是一种圆柱齿轮在某一部分齿宽上为右旋齿而在另一部分齿宽上为左旋齿，俗称为人字齿轮。人字齿轮相当于两个斜齿轮合并而成，结构对称、直径相等、螺旋角方向相反，不但具备斜齿轮的优点还克服了斜齿轮会产生较大的轴向力这一缺点，具有承载能力高、传动平稳和轴向载荷小等优点，人字齿轮传动是齿轮传动机构的一个重要发展方向。塑料斜齿轮注射成型后，需要借助于相应的旋转运动才能顺畅脱模。

现有公开文献和专利对单联塑料斜齿轮、双联(不同直径)塑料斜齿轮的注射成型后脱模问题均有相应的有效解决方案。针对人字齿轮(相当于等直径双向塑料斜齿轮)的注射成型后脱模问题，目前实践中有分别在动、定模设置芯杆成型斜齿齿槽(芯杆数量等于斜齿齿槽的数量)，开模后通过连杆装置带动斜齿槽的成型芯杆斜向抽出，实现动定模双向抽芯，但模具结构复杂、零件加工繁琐、装配精度低、成型质量差。

还有采用两斜齿轮型腔组合嵌入、定模盘式旋转推出、弧形弯销复位、动模型芯旋转二级推出的注射模具结构，但该结构至少存在如下不足：1.定模型腔上弧形弯销的导向孔加工困难；2.难以控制弧形弯销的弧度与定模型腔旋转角度的一致性；3.型芯旋转的阻力大，易磨损；4.不易保证型芯旋转的角度和速度与斜齿轮的螺旋角的一致性；5.二级推出机构运动不灵活。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明的目的在于提出一种结构完善、动作高效、成型质量高的等径双向塑料斜齿轮注射成型模具结构。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提出的等径双向塑料斜齿轮注射成型模具，包括模架、浇注系统、两段斜齿轮成型型腔(分别成型左旋齿、右旋齿)、多分型面顺序分型机构、向心推力轴承、推出机构等。自上到下依次包括：定模座板1、脱浇板5、型芯固定板17、型腔固定板18、动模板19、支承板21、垫块26、动模底板25；

定模座板1、脱浇板5、型芯固定板17、型腔固定板18、动模板19之间均可分开；动模板19、支承板21、垫块26及动模底板25通过连接螺钉37连接；

型芯固定板17内部设有Ⅰ号型芯镶块12，型腔固定板18内部设有Ⅰ号向心推力轴承14、Ⅰ号斜齿轮型腔镶块41；动模板内部设有Ⅱ号斜齿轮型腔镶块22、Ⅱ号向心推力轴承23、Ⅱ号型芯镶块38；Ⅰ号斜齿轮型腔镶块41内部安装有球头导销13，Ⅱ号斜齿轮型腔镶块22内部设有导正孔，通过球头导销13和导正孔对Ⅰ号斜齿轮型腔镶块41与Ⅱ号斜齿轮型腔镶块22进行斜齿齿槽位置对正；

动模底板25上设有固定连接的推板32及推杆固定板34，推板32可由注射机顶杆31推动直至推杆固定板34接触支承板21下表面；推杆固定板34上面设有复位杆24、推杆28及推管30，复位杆24延伸至型腔固定板18，而推杆28及推管30延伸至等径双向塑料斜齿轮；推管30内固定有型芯29，型芯29穿入Ⅰ号型芯镶块12、Ⅱ号型芯镶块38之间；

定位圈11下方与之配合地安装有浇口套8，浇口套8带有肩部，穿过定模座板及脱浇板5；浇口套8内还包括倒锥形拉料杆10，熔融塑料可通过定位圈11、浇口套8、压板4流入Ⅰ号型芯镶块12，并从Ⅰ号型芯镶块12的点浇口流进型腔；Ⅰ号型芯镶块12、Ⅱ号型芯镶块38之间注射等径双向塑料斜齿轮；

定模座板1、脱浇板5、型芯固定板17之间设有Ⅰ号限位装置：定模座板1上部通过螺钉15穿过脱浇板5连接限位拉杆20，螺钉15上穿过脱浇板5的部分的外径小于脱浇板5的外径，限位拉杆20外部设有弹簧，下部设有可以与型芯固定板17接触的台肩，螺钉15及限位拉杆20配合限制定模座板1、脱浇板5、型芯固定板17的分型距离；

型芯固定板17、型腔固定板18之间设有Ⅱ号限位装置：型芯固定板17侧面固定有限位拉板40，限位拉板40上包括长圆孔，长圆孔内设有固定在型腔固定板18的限位销43，限位拉板40与限位销43配合限制型芯固定板17、型腔固定板18的分型距离。

导柱3固定在定模座板1上，贯穿脱浇板5、型芯固定板17、型腔固定板18、动模板19、支承板21、垫块26。

进一步的：定模座板1上方设有定位圈11，型芯固定板17上表面内嵌入压板4，压板4下方，透过型芯固定板17与Ⅰ号斜齿轮型腔镶块41配合安装有Ⅰ号型芯镶块12，Ⅰ号斜齿轮型腔镶块41设置在型腔固定板18内部；动模板19内部设有Ⅱ号斜齿轮型腔镶块22，Ⅱ号斜齿轮型腔镶块22与动模板19的安装孔采用大间隙配合，Ⅱ号斜齿轮型腔镶块22内部设有Ⅱ号型芯镶块38；Ⅰ号斜齿轮型腔镶块41与型腔固定板18之间设有Ⅰ号向心推力轴承14，Ⅱ号斜齿轮型腔镶块22与Ⅱ号型芯镶块38之间设有Ⅱ号向心推力轴承23。

进一步的：导正孔设有包括异形曲面、直孔，球头导销13的头部沿着异型曲面滑动，带动Ⅰ号斜齿轮型腔镶块41和Ⅱ号斜齿轮型腔镶块22旋转，直至球头导销13的头部进入到直孔内。

进一步的：Ⅰ号型芯镶块12与Ⅰ号斜齿轮型腔镶块41为锥面装配，Ⅰ号型芯镶块12均布开设三个点浇口，浇口套8与脱浇板5采用锥面装配，浇口套8中设置的倒锥形拉料杆10对应三个点浇口设置。

进一步的：脱浇板5上对应导柱3设有直导套Ⅰ2，型腔固定板18上对应导柱3设有直导套Ⅱ45，型芯固定板17上对应导柱3设有带肩导套Ⅱ46，动模板19上对应导柱3设有带肩导套Ⅰ39。

进一步的：设有四根导柱3，用于与对应导套构成开合模导向机构；四根复位杆24，用于推出机构的合模复位；四组限位拉杆20和两组限位拉板40，实现四个分型面的顺序分型。

进一步的：支承板21内固定推板导柱36，穿过推板32及推杆固定板34。

进一步的：四组推板导柱36，用于推出机构的运动导向。

一模一腔，采用均布三个点浇口进料的浇注系统。

推板32、推杆固定板34、推板导柱36、推板导套35、推杆28、推管30组成推出机构。

在动模底板25、垫块26和支承板21之间形成推出机构的动作空间。

限位拉杆20、倒锥形拉料杆10、脱浇板5的共同作用，实现浇注系统凝料的自动脱模；在限位拉板40的作用下，型腔固定板17通过Ⅰ号向心推力轴承14，带动Ⅰ号斜齿轮型腔镶块41旋转的同时与斜齿轮塑件7沿轴向分离；推出机构推动斜齿轮塑件7向前移动时，由于Ⅱ号向心推力轴承23的作用，Ⅱ号斜齿轮型腔镶块22被“逆向”转动，直至斜齿轮塑件7被完全推出动模，最终实现斜齿轮塑件7的顺利脱模。

本发明具有以下有益效果：

1.分别采用两部分斜齿轮型腔成型两段旋向相反的斜齿轮，通过弹簧限位拉杆、限位拉板实现顺序分型脱模，有效解决了两部分斜齿轮型腔旋转方向相反而导致的干扰问题。向心推力轴承的使用，有助于通过斜齿轮型腔的逆向旋转实现斜齿轮塑件在脱模时沿着轴线方向与对应成型的斜齿轮型腔镶块分离脱出。

2.Ⅰ号斜齿轮型腔镶块和Ⅱ号斜齿轮型腔镶块通过球头导销复位定位，确保旋向相反的两段斜齿轮齿形对正。Ⅰ号型芯镶块通过中心孔、锥面与球头导销确保两斜齿轮型腔与型芯的同轴度，也即保证了塑件的成型精度。

3.Ⅰ号斜齿轮型腔镶块的台肩与型腔固定板的台阶孔，避免了Ⅰ号斜齿轮型腔镶块旋转与斜齿轮塑件分离时沿轴向脱离型腔固定板。

4.模具功能完善，动作可靠，多分型面顺序分型实现了浇注系统凝料和斜齿轮塑件的自动脱模，提高了塑件的成型效率和模具的使用寿命，从而拓展了等径双向塑料斜齿轮的应用。

附图说明

图1是本发明实施例的A-A向剖视图。

图2是本发明实施例的等径双向塑料斜齿轮的注射成型模具俯视图。

图3是本发明实施例的开模推出塑件状态示意图。

图4是本发明实施例的限位拉杆组件的视图。

图5是本发明实施例的限位拉板的视图。

图6是本发明实施例的限位拉板的A-A向剖视图。

图7是本发明实施例的Ⅱ号斜齿轮型腔镶块示意图。

图8是本发明实施例的成型中心孔的型芯的视图。

图9是本发明实施例的成型中心孔的型芯的俯视图。

图10是本发明实施例的推管的视图。

图11是本发明实施例的推管的俯视图。

图12是本发明实施例的Ⅰ号型芯镶块的视图。

图13是本发明实施例的Ⅰ号型芯镶块的俯视图。

图中，1-定模座板；2-直导套Ⅰ；3-导柱；4-压板；5-脱浇板；6-内六角螺钉Ⅰ；7-斜齿轮塑件；8-浇口套；9-浇注系统凝料；10-倒锥形拉料杆；11-定位圈；12-Ⅰ号型芯镶块；13-球头导销；14-Ⅰ号向心推力轴承；15-螺钉；16-矩形弹簧；17-型芯固定板；18-型腔固定板；19-动模板；20-限位拉杆；21-支承板；22-Ⅱ号斜齿轮型腔镶块；23-Ⅱ号向心推力轴承；24-复位杆；25-动模底板；26-垫块；27-内六角螺钉Ⅱ；28-推杆；29-型芯；30-推管；31-注射机顶杆；32-推板；33-扁销；34-推杆固定板；35-推板导套；36-推板导柱；37-连接螺钉；38-Ⅱ号型芯镶块；39-带肩导套Ⅰ；40-限位拉板；41-Ⅰ号斜齿轮型腔镶块；42-内六角螺钉Ⅲ；43-限位销；44-内六角螺钉Ⅳ；45-直导套Ⅱ；46-带肩导套Ⅱ。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明。

如图1、图2所示，图2主要反映导柱3、内六角螺钉、球头导销13、推杆28、复位杆24、推板导柱36、限位拉杆20等零件的分布位置。自上到下依次包括：定模座板1、脱浇板5、型芯固定板17、型腔固定板18、动模板19、支承板21、垫块26、动模底板25；

定模座板1上方设有定位圈11，型芯固定板17上表面内嵌入压板4，压板4下方，透过型芯固定板17与Ⅰ号斜齿轮型腔镶块41配合安装有Ⅰ号型芯镶块12，Ⅰ号斜齿轮型腔镶块41设置在型腔固定板18内部；动模板19内部设有Ⅱ号斜齿轮型腔镶块22，Ⅱ号斜齿轮型腔镶块22与动模板19的安装孔采用大间隙配合，Ⅱ号斜齿轮型腔镶块22内部设有Ⅱ号型芯镶块38；Ⅰ号斜齿轮型腔镶块41与型腔固定板18之间设有Ⅰ号向心推力轴承14，Ⅱ号斜齿轮型腔镶块22与Ⅱ号型芯镶块38之间设有Ⅱ号向心推力轴承23；Ⅰ号斜齿轮型腔镶块41内部安装有球头导销13，Ⅱ号斜齿轮型腔镶块22内部对应位置设有导正孔；推管30内通过扁销33固定有型芯29，型芯29穿入Ⅰ号型芯镶块12、Ⅱ号型芯镶块38之间；

如图4，定模座板1上部通过螺钉15穿过脱浇板5连接限位拉杆20，螺钉15上穿过脱浇板5部分的外径小于脱浇板5的孔径，限位拉杆20外部设有矩形弹簧16，下部设有可以与型芯固定板17接触的台肩，螺钉15及限位拉杆20配合限制定模座板1、脱浇板5、型芯固定板17的分型；

脱浇板5上对应导柱3设有直导套Ⅰ2，型腔固定板18上对应导柱3设有直导套Ⅱ45，型芯固定板17上对应导柱3设有带肩导套Ⅱ46，动模板19上对应导柱3设有带肩导套Ⅰ39。设有四根导柱3，用于与对应导套构成开合模导向机构；四根复位杆24，用于推出机构的合模复位；四组限位拉杆20和两组限位拉板40，实现四个分型面的顺序分型。支承板21内固定推板导柱36，穿过推板32及推杆固定板34；四组推板导柱36，用于推出机构的运动导向。

如图3所示，以下介绍等径双向塑料斜齿轮注射成型模具的工作过程：

本实施例用于注射成型模具，模具安装在卧式注射机上。

注塑结束后，注射机锁模机构停止作用，开模机构工作，在矩形弹簧16的弹力回复作用下，模具首先沿分型面I向后打开，浇注系统凝料9包紧着倒锥形拉料杆10的倒锥形头部，从斜齿轮塑件7的三个连接处拉断并脱出压板4和Ⅰ号型芯镶块12。

当型芯固定板17的下表面与限位拉杆20的台肩20-1(见图4)接触，分型面Ⅱ打开，螺钉15的台肩15-1(见图4)带动脱浇板5，将浇注系统凝料9剥离出倒锥形拉料杆10的倒锥形头部，浇注系统凝料9同时脱出浇口套8，此时，浇注系统凝料9因自重而掉落。浇口套8与脱浇板5采用锥面装配。

模具继续向后移动，由于限位拉杆20的限位作用，模具沿分型面Ⅲ打开，斜齿轮塑件7与Ⅰ号型芯镶块12分离，当限位拉板40上长圆孔的下端40-1(见图5、图6)与限位销43接触，分型面Ⅲ停止打开，限位拉板40通过内六角螺钉Ⅳ44对称安装在型芯固定板17的两个侧面，限位销43安装在型腔固定板18的侧面与限位拉板40上长圆孔对应的位置。

模具继续向后移动，沿分型面Ⅳ打开，在限位拉板40的作用下，通过安装在型腔固定板18上的Ⅰ号向心推力轴承14，带动Ⅰ号斜齿轮型腔镶块41旋转的同时使斜齿轮塑件7沿轴向脱出Ⅰ号斜齿轮型腔镶块41。由于此时安装在Ⅰ号斜齿轮型腔镶块41上的两个球头导销13已经离开Ⅱ号斜齿轮型腔镶块22上对应开设的导正孔的直孔22-2(见图7)，不会对Ⅰ号斜齿轮型腔镶块41的旋转产生干涉。

模具沿分型面Ⅳ打开一定行程后，停止向后移动，推出机构开始工作，注射机顶杆31向前推动推板32，推杆28与推管30共同作用，将斜齿轮塑件7推出Ⅱ号斜齿轮型腔镶块22，由于Ⅱ号向心推力轴承23的作用，Ⅱ号斜齿轮型腔镶块22逆向旋转，实现斜齿轮塑件7在脱模时沿着轴线方向与Ⅱ号斜齿轮型腔镶块22分离脱出，当斜齿轮塑件7完全脱离Ⅱ号斜齿轮型腔镶块22和型芯29后，因自重而无阻滞掉落。至此，多分型面顺序分型脱模过程结束(如图3)。

为避免斜齿轮塑件7在脱模过程中产生变形，采用慢速推出的脱模方式。

合模时，在注射机合模机构作用下，分开的模具部分向前移动，沿分型面合拢，当复位杆24的上端面与型腔固定板18的下表面接触，将推出机构反向推回到初始成型位置。

由于斜齿轮塑件7在脱模过程中迫使Ⅰ号斜齿轮型腔镶块41和Ⅱ号斜齿轮型腔镶块22“逆向”旋转，再加上旋转时的运动惯性，会导致两斜齿轮型腔镶块中的斜齿齿槽对拼时错位。分型面Ⅳ合模时，安装在Ⅰ号斜齿轮型腔镶块41上的两个球头导销13首先与Ⅱ号斜齿轮型腔镶块22上对应开设的导正孔的异型曲面22-1(见图7)接触，球头导销13的头部沿着导正孔的异型曲面22-1滑动，带动Ⅰ号斜齿轮型腔镶块41和Ⅱ号斜齿轮型腔镶块22旋转，直至球头导销13的头部进入到导正孔的直孔22-2，两斜齿轮型腔镶块中的斜齿齿槽对正。

斜齿轮塑件7的中心孔采用带凹槽圆孔的形式实现与安装轴之间的止转，对应成型型芯29相应采用带凸条29-1的圆柱结构，如图8-9所示。因此斜齿轮塑件7脱模时与型芯29只能相对滑动，两者之间不能有相对转动。套在型芯29上的推管30的内孔相应带有凹槽30-1，其结构如图10-11所示。Ⅰ号型芯镶块12的中心孔设计为带凹槽圆孔12-2的形式，如图12-13所示。

Ⅰ号型芯镶块12通过中心孔、锥面与球头导销13确保两斜齿轮型腔与型芯29的同轴度。

为保证注射成型时进料均匀，在Ⅰ号型芯镶块12上120°均布开设三个点浇口12-1(见图12、图13)。

以上的实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。