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图1所示为汽车仪表板内的一个塑料螺钉，属于轴类塑件。螺钉材料为ABSPA-757，收缩率0.5%。塑件外圆周面结构较复杂，主要由2段组成，大端是1个回转体，中间有1圈凹槽。小端是梯形螺纹，螺纹尺寸精度高，表面不允许有分型线，螺纹脱模是模具设计难点。![]()
图1 塑料螺钉模具设计为1模4腔结构，采用点浇口注射，从待成型塑件从端面进料。为保证塑件外观质量，外螺纹采用自动脱螺纹机构，动力来源为电动机，塑件大端的凹槽脱模采用侧向抽芯机构，最后由推杆推出塑件，模具结构如图2所示。![]()
图2 模具结构1.定模座板 2.推料板 3.定模镶件 4.定模型芯 5.拉料杆 6.浇口套 7.限位钉 8.定模板 9.小拉杆 10.动模镶件 11.动模板 12.导向螺母固定板 13.齿轮框板 14.托板 15.复位弹簧 16.复位杆 17.推板 18.推杆固定板 19.推杆 20.动模座板 21.推板导柱 22.导套 23.尼龙塞
外螺纹自动脱模机构设置在动模内，由电动机驱动，通过齿轮传动带动螺纹型芯转动，螺纹型芯在导向螺母的引导下一边转动一边后退脱离塑件，如图3所示。![]()
图3 外螺纹自动脱模机构
24.电动机 25.电动机底座 26.齿轮 27.过桥齿轮（惰轮）1 28.传动轴1 29.过桥齿轮（惰轮）2 30.传动轴2 31.推杆 32.镶件齿轮轴 33.导向螺母 34.防转销 35.动模型芯
（1）确定传动比。传动比=从动轮齿数/主动轮齿数=主动轮转速/从动轮转速=从动轮分度圆直径/主动轮分度圆直径。在确定齿轮齿数时，必须先确定传动比。传动比的确定与2个因素有关，一是齿轮的驱动方式，二是齿轮的安装空间大小[6]。注射模中螺纹型芯上齿轮选择电动机驱动，传动比较小，一般取 0.25≤i≤1，有3个优点：①降低电动机瞬间启动产生的冲击力；②使模具结构紧凑，减小空间尺寸；③减慢螺纹型芯旋转速度。当用“液压缸+齿条+锥度齿”或来福线螺杆驱动螺纹型芯时，因传动受行程限制，传动比应取大一些，一般取1≤i≤4。模具采用三级齿轮减速传动，其中过桥齿轮（惰轮）27是模具结构设计的创新点，降低了电动机传动的瞬间冲击力和齿轮传动噪音，同时提高了螺纹型芯脱模的平稳性[8]。对于多级减速器，各级传动比的分配不但直接影响减速机构的承载能力和使用寿命，还会影响其体积、质量和润滑。多级传动比一般按以下原则分配：①使各级传动承载能力大致相等；②使减速机构的尺寸与质量较小；③使各级齿轮圆周速度较小；④采用油浴润滑时，使各级齿轮副的大齿轮浸油深度相差较小[9]。模具三级齿轮传动的传动比分别为1、0.5和0.7。（2）确定齿轮模数。模数根据国家标准GB/T 1357-2008、齿条的尺寸、齿轮的尺寸和塑件螺纹圈数等确定。根据实践经验，注射模自动脱螺纹机构中传动齿轮的模数通常取1、1.5、2 mm，该模具模数m取1.5 mm。（3）确定齿轮齿数。齿轮分度圆直径=模数×齿数，模数确定后，齿轮的齿数则由齿轮分度圆直径决定。齿轮分度圆直径又取决于排位时确定的齿轮之间的中心距和传动比。当中心距一定时，齿数越多，传动越平稳，噪音越低。但齿数多，模数就小，齿厚也小，致使其弯曲强度降低，因此在满足齿轮弯曲强度条件下，尽量取较多的齿数和较小的模数。为避免干涉，齿数一般取Z≥17，螺纹型芯的齿数尽可能少，但最小不少于14齿。综上所述，再考虑成型塑件与模具侧向抽芯机构的尺寸，确定一级传动的主动轮和被动轮之间的中心距为60 mm，二级传动的主动轮和被动轮之间的中心距为45 mm，三级传动的主动轮和被动轮之间的中心距为25.5 mm。从电动机主动轮开始各齿轮齿数分别为40、40、20和14。外螺纹采用自动脱模机构，消除了常规成型方法在外螺纹表面留下的分型线，提高了螺纹的成型精度，成型塑件尺寸精度达到了MT3级（GB/T 14486-2008），达到了设计要求。由于成型塑件外螺纹需要采用自动脱模机构，模具设计时将型腔纵向排布，成型塑件大端的凹槽必须进行侧向抽芯。侧向抽芯机构采用“斜导柱+哈夫滑块”结构，即待成型塑件凹槽由2个滑块各成型一半[11]，如图4所示。侧向抽芯机构除了斜导柱40、哈夫滑块37，还包括锁紧块39、定位螺钉38、定位弹簧36以及斜导柱压块41。![]()
图4 侧向抽芯机构36.定位弹簧 37.哈夫滑块 38.定位螺钉 39.锁紧块 40.斜导柱 41.斜导柱压块 42.定模导套 43.导柱 44.动模导套
对于环形凹槽侧向抽芯，抽芯距离容易出错，需注意距离不仅取决于凹槽的深度，还与凹槽的大、小端直径有关。确定环形凹槽侧向抽芯最小距离Smin的方法有作图法和计算法。作图法如图5所示，由小圆的上母线沿抽芯方向作1条直线与大圆相交，则该线段的长度Smin就是侧向抽芯最小距离。![]()
图5 作图法确定侧向抽芯最小距离计算法则是采用公式：Smin=![]()
，其中，R为凹槽处大圆直径，mm；r为凹槽处小圆直径，mm。侧向滑块实际抽芯距离S=Smin+（2～5） mm，取5 mm。模具采用点浇口注射，熔体进入型腔，共有3个分型面（见图2和图4），分型面I必须首先打开，打开距离为浇注系统凝料总高度再加上安全距离20～30 mm，此模具取90 mm；接着分型面II打开，打开距离为10 mm。最后分型面III打开，打开距离必须保证成型塑件安全脱落，同时还要保证喷晒脱模剂方便，由于成型塑件尺寸较小，主要考虑后者，分型面III打开距离取100 mm。为了保证模具的开模顺序及开模距离，需要设计定距分型机构。采用内置式定距分型机构，在尼龙塞23和拉料杆5的作用下，模具先后从分型面I、分型面II和分型面III打开，分型面I打开距离由小拉杆9控制，分型面II开模距离由限位钉7控制，分型面III开模距离由注塑机控制。模具完成注射成型后，电动机24带动齿轮26，齿轮26驱动过桥齿轮27，过桥齿轮27驱动过桥齿轮29，过桥齿轮29再驱动螺纹型芯32转动，在导向螺母33的引导下，螺纹型芯32一边转动一边后退，当螺纹型芯32脱离塑件后，注塑机带动动模开模，在定距分型机构的作用下，模具先从分型面I处打开，此时浇注系统凝料在拉料杆5的作用下和塑件分离。之后模具再从分型面II处打开，推料板2强行将浇注系统凝料推离拉料杆5，并自动脱落。最后模具从分型面III处打开，斜导柱40将哈夫滑块37拨开，实现侧向抽芯，完成侧向抽芯后，模具停止开模，注塑机顶杆推动推板17，进而推动推杆19将塑件推出模具，完成一次注射成型。合模之前螺纹型芯先由电动机带动复位，合模时哈夫滑块37由斜导柱40推回，并最终由锁紧块39锁紧，模具接着下一次注射成型。▍原文作者:张维合 1冯国树 2宋东阳 2杜海 2王靖 2魏海涛 2温煌英 1
▍作者单位：1. 广东科技学院； 2. 广东华睿智连电子科技有限公司
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