1塑件结构分析
某汽车零件扇齿，材料为玻璃纤维增强聚酰胺66，平均收缩率为0．5％。该零件同时具有扇形斜齿轮和直齿轮，为了减少产品变形，内部设计了加强筋，此外，产品在3个方向有内凹结构。斜齿轮的成型与推出，以及侧抽芯机构是该模具设计的难点。
2模具设计要点
2．1模块总体结构
该模具为假三板模结构，需要3次分型，其中，动模板和定模板之间的C－C分型面为主分型面，它的作用是取出产品和浇注系统凝料。动模座板和动模板之间为A－A分型面，它是为动模滑块机构而设计的。与一般模具不同，它在支撑板和动模板之间增加了B－B分型面，以保证产品斜齿轮部分能够顺利脱模。模架为非标准模架，为缩短模具开发周期，降低制造成本，可在龙记EAI－3535－A100－B100－C100－L340标准模架的基础上进行改造，将定模一侧的导柱安装在撑板上，同时相应在动模板上增加导套与导柱配合。
2．2斜齿旋转脱模机构
塑件斜齿部分的脱模是本模具设计的难点，斜齿轮要采用旋转顶出机构才能顺利脱模。完整斜齿轮的顶出一般依靠斜齿的扭力让型腔旋转，为了使转动顺畅，需在型腔外套装轴承，只能适用于较小的齿轮。本塑件为非完整齿轮，内部结构复杂，因此型腔不能整体旋转，同时如果仅依靠齿轮的扭力使型腔转动，也容易破坏塑件。本模具设计了一个圆弧形滑块，滑块的侧面加工成与斜齿轮相同螺旋角的螺旋面，斜齿轮成型块通过销钉和螺钉安装在圆弧滑块上。同时将动模板和动模型芯加工出1个半圆槽，槽的侧面也是螺旋面，与圆弧滑块配合，圆弧滑块装在支撑板上的T型槽内，在动模板和支撑板之间增加一个分型面，当动模板和支撑板分开时，圆弧滑块随支撑板一起移动，由于型芯螺旋面的约束作用，对圆弧滑块产生一个扭力，使圆弧滑块同时在支撑板的T型槽内旋转，实现塑件斜齿部分的脱模。
2．3动模型芯镶件
动模型芯比较复杂，为简化其加工工艺，将塑件直径14mm轴孔的成型部分设计成小型芯的形式，小型芯一般固定在主型芯上，因本模具型芯比较复杂，塑件对型芯包紧力较大，为分散脱模力，防止脱模时塑件变形，将小型芯固定在支撑板上，开模时该小型芯和斜齿轮成型块一起首先与塑件脱开。小型芯设计成阶梯形，与主型芯配合部分有1°的锥度，以减少小型芯与主型芯之间的摩擦，同时为了防止小型芯的旋转，在其安装端加工成一个平面。
2．4侧抽芯机构
侧向抽芯机构包含2个定模滑块和1个动模滑块。由于产品有2个倒扣位置距离动模板较远，如果采用动模滑块成型，滑块的高度尺寸会很大，开模时易产生较大的颠覆力矩，使滑块运动不畅，容易卡死。因此距离动模较远的2个倒扣位置使用定模滑块成型。为了获得滑块运动的动力，需要增加一分型面，因此，定模滑块结构复杂，加工难度大，成本高。图4为2个定模滑块，锁紧块和滑块采用T型槽联接，锁紧块通过螺钉固定在定模座板上，滑块安装在动模板上，动模座板和动模板分开时，锁紧块带动滑块实现抽芯动作。因此，锁紧块既负责滑块的锁紧，又提供滑块动作需要的抽芯力。这种类型的抽芯结构，加工成本高，装配不方便，但其承载力大，结构紧凑，动作可靠，在定模滑块中应用广泛。设计时注意在开模的极限位置锁紧块不能脱离滑块的T型槽。动模滑块为滑块＋斜导柱的结构形式。因定模板较厚，并且开模时定模板和定模座板要分开，所以将斜导柱安装在楔紧块上，依靠定模板压紧。
2．5顺序打开机构
由模具总体结构可以看出，模具有3个分型面，模具必须先打开A－A分型面，接着打开B－B分型面，最后打开C－C分型面。为了保证3个分型面的打开顺序和打开距离，需要使用定距分型机构。在本模具中，保证分型面打开顺序和距离的元件有弹簧、限位螺钉、尼龙开闭器限位螺钉和滑块式顺序开模机构组成。滑块式顺序开模机构由拉钩63、滑块座64、小滑块6及推块66组成，需要2套，对角安装在模具的外侧。弹簧、限位螺钉以及尼龙开闭器各需要4个，对称安装在模具的内部。
2．6推出系统
推出系统主要由圆推杆、扁推杆、推管、中心销、复位杆、推板、推板固定板等元件组成。因为支撑板和动模板之间有一个分型面，为防止支撑板和动模板分开时推出系统跟随支撑板移动，采用比标准长度短25mm的复位杆，然后加工4个高度为25mm的锥台，作为挡块，使用M8内六角螺钉将挡块安装在4个复位杆的头部，限制整个复位系统的后移。
3模具动作过程
经过合模、注塑、保压、冷却等阶段，模具的开模过程如下。第1阶段：注塑机合模系统拉动动模开模，在弹簧34的作用下，模具首先从A－A分型面分开，同时锁紧块50，59分别驱动侧滑块49，32运动，实现侧向抽芯；浇口套与定模板分离，主流道凝料从浇口套内拉出。该分型面分开的距离为55mm，由定距螺钉9决定。当定距螺钉的头部与定模板接触后，定模板停止移动，A－A分型面分型结束。第2阶段：定模板停止移动后，开模系统的拉力大于尼龙开闭器16和动模板圆孔之间的摩擦力时，B－B分型面分开，斜齿轮成型块48和圆弧滑块47在支撑板3的带动下后移，同时因为型芯螺旋面的约束作用，在支撑板T型槽内旋转，实现斜齿轮成型块与塑件斜齿部分的分离，该分型面分开距离大于18．9mm后，斜齿轮成型块与塑件斜齿部分完全脱开，该分型面最终分开的距离为25mm，由定距螺钉17决定。第3阶段：在第2阶段的后期，斜齿轮成型块与塑件斜齿部分完全脱开后，外置定距分型机构中的小滑块65即开始在推块66的作用下滑动，并在B－B分型结束时与拉勾63脱开，C－C分型面开始打开，动模滑块13开始在斜导14柱的作用下做抽芯动作，同时定模一侧的型芯嵌件也逐渐与塑件分离。第4阶段：完成开模动作后，顶出机构推动推板41、推板固定板40、推杆21、推管24，将塑件从动模型芯36及中心销23推出，推出行程为55mm。将塑件取出后，注塑机合模，开始下一注塑循环过程。
4结论
模具具有2个定模滑块和1个动模滑块，设计了1个可有限角度旋转的成型块来成型斜齿部分，为了保证产品能顺利脱模，模具设置了3个分型面，采用外置式定距分型机构、尼龙开闭器和弹簧保证开模顺序和距离。该模具已投入生产，实践证明，虽然该模具结构复杂，并需严格控制开模顺序，但运行可靠，产品质量符合要求。
作者：何延辉 舒长荣 单位：南京工业职业技术学院