精密螺纹脱模机构

精密内螺纹的脱模方法

摘要：本文主要就汽车发动机冷却系统螺纹机构的脱模方式进行探讨,并根据实际生产过程所遇到的问题提出最佳解决方案。

关键字：发动机、冷却系统、脱螺纹机构、2D 、3D

汽车发动机冷却水室的经典结构

1、汽车发动机冷却水室3D 图及关键位置的2D 图详细

2、汽车发动机冷却水室的经典结构的功能分析。

2.1、A 部为下水室的出水口，正常工作时用放水螺塞密封。螺纹为内螺纹，规格为M14*2.0，螺纹有效长度为12.8mm 。所以该处必须有脱螺纹机构以及滑块机构，以便螺纹脱模和冷却水通道孔脱模。同时必须要注意的是螺纹孔需要密封性能很好，所以注塑出来的螺纹尺寸规格必须合格并且尺寸稳定，不能有过大的波动。冷却水通道侧面有一个φ4mm 的溢水孔，因而螺纹孔的有效长度要准确，若过长则会导致螺塞密封时会封堵住溢水孔，发生机能故障。

3、汽车发动机冷却水室的经典结构的设计方案可行性分析。

3.1、脱螺纹机构设计方案的可行性分析及最终设计方案

3.1.1、自动脱螺纹机构的分类

3.1.1.1、按动作方式分：

①螺纹型芯转动，托板推动产品脱离；

②螺纹型芯转动同时后退，产品自然脱离。

3.1.1.2按驱动方式分

图1：螺纹机构3D 图 图2：螺纹机构2D 图

①油缸+齿条

②油马达/电机+链条

③齿条+锥度齿轮

④来福线螺母

螺纹模具要有防转机构保证其定向。当制品的型腔与螺纹型芯同时设计在动模时，型腔就可以保证不使制品转动，但当型腔不可能与螺纹型芯同时设计在动模时，模具开模后，制品就离开了定模型腔，此时即使制品外形有防转的花纹，也不起作用，塑件会留在螺纹型芯上与之一起运动，变不能脱模，因此，在设计模具时要考虑止转机构的合理设置，比如采用端面止转等方法。

3.1.2、自动脱螺纹机构的动力来源

自动脱螺纹机构中的螺纹型芯在开模时或开模后，一面旋转一面将塑件从模具中脱出。螺纹型芯旋转的动力来源如下：

3.1.2.1马达：用变速马达带动齿轮，齿轮再带动螺纹型芯，实现内螺纹脱模。一般电动机驱动多用于螺纹扣数多的情况。

3.1.2.2齿条：这种机构是利用开模时的直线运动，通过齿条轮或丝杆的传动，使螺纹型芯作回转运动而脱离塑件，螺纹型芯可以一边回转一边移动脱离塑件，也可以只作回转运动脱离塑件，还可以通过大升力角的丝杆螺母使螺纹型芯回转而脱离塑件。

3.1.2.3液压：依靠油缸给齿条以往复运动,通过齿轮使螺纹型芯旋转, 实现内螺纹脱模。

3.1.2.4气压：依靠气缸给齿条以往复运动,通过齿轮使螺纹型芯旋转, 实现内螺纹脱模。

3.1.3．设计自动脱螺纹机构注意事项：

对于内螺纹脱模机构，塑件外表面或端面必须设计止转结构。使用旋转方式脱螺纹，塑件与螺纹型芯或型环之间除了要有相对转动以外，还必须有轴向的移动。如果螺纹型芯或型环在转动时，塑件也随着一起转动，则塑件就无法从螺纹型芯或型环上脱出。为此，在塑件设计时应特别注意，塑件上必须带有止转的结构

3.1.4、自动脱螺纹机构设计步骤

3.1.

4.1必须知道螺纹外径D，螺纹牙距P，螺纹牙长，螺纹规格，螺纹方向，螺纹头数，螺纹牙长L。

3.1.

4.2确定螺纹型芯转动圈数

U=L/P + Us

U ……螺纹型芯转动圈数

Us……安全系数，为保证完全旋出螺纹所加余量，一般取1～3。

3.1.

4.3、确定齿轮模数

模数决定齿轮的齿厚。

工业用齿轮模数一般取m≥2。

模数和其它参数的关系：

d=mz

da=m（z+2）

齿轮啮合条件：模数和压力角相同。

3.1.

4.4、确定齿轮齿数

齿数决定齿轮的外径。

当传动中心距一定时，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，但最少不少于14齿，且最好取偶数。

3.1.

4.5、确定齿轮传动比

传动比决定啮合齿轮的转速。

传动比在高速重载或开式传动情况下选择质数，目的为避免失效集中在几个齿上。传动比还与选择哪种驱动方式有关系，比如用齿条+锥度齿或来福线螺母这两种驱动时，因传动受行程限制，须大一点，一般取1≤i≤4；当选择用油缸或电机时，因传动无限制，既可以结构紧凑点节省空间，又有利于降低马达瞬间启动力，还可以减慢螺纹型芯旋转速度，一般取0.25≤i≤1。

3.1.

4.6、最终设计方案：经过周详考虑

该产品动力来源采取油缸，油

缸有行程开关，可以精确设置

螺纹型芯退出距离。传动

机构为齿轮齿条，并有辅助

转动及滑动的轴承。同时有螺距

和产品完全一致的螺杆和螺母

辅助脱螺纹。所选用的齿条和

齿轮模数为1.5，压力角20度。

齿轮1齿数20为20，齿轮2

齿数为80，齿轮3齿数为24。

工作原理：产品在模腔里面冷却定型后，在动模和定模尚未分开前，通过液压油缸驱动齿条，然后由齿条带动齿轮1 转动，将油缸的直线运动转换为齿轮1的转动。齿轮1和齿轮2同轴，齿轮1转动的时候，齿轮2也随之同步转动。齿轮3与齿轮2啮合，齿轮3就在齿轮2的带动下也开始转动。螺纹型芯与齿轮3同轴，故而螺纹型芯也跟着转动，在转动的过程中，螺纹型芯随之退出。最后其他位置的倒扣用滑块来抽出脱模。

注意事项：

一、因螺纹型芯脱模的时候一边转动一边后退，要想动作更加顺畅无阻，必须采用特殊的轴承，这类轴承既能够绕圆周作转动，也可以作线性滑动。

二、因螺纹型芯需要后退，所以齿轮3必须有足够的长度，以便螺纹型芯前进后退的过程，齿轮2和齿轮3都能保持良好的啮合状态。

三、螺纹型芯脱模时，在一边转动一边后退，此时螺纹的旋转圈数及后退距离必须要和螺纹的圈数和螺距对应。也就是说螺纹型芯转动一圈，后退的距离必须是一个螺距，否则产品将会被拉坏。为了达到这样的目的，特别设计了螺距和产品完全一致的螺杆和螺母作为辅助，让其承受螺纹型芯后退过程中产品的螺纹所承受的力。

四、要保证产品螺纹部位的尺寸稳定性，该部位的产品必须要有足够的冷却定型。因而在螺纹型芯中心通过高速的水流喷射来冷却产品。

结束语：汽车冷却水箱作为汽车心脏——发动机的温度调控系统，能保证发动机在最佳的温度范围内工作，避免发动机过热出现故障。因此本文提到的零件的品质至关重要。螺纹的精度直接决定了水箱的密封性，强制脱模部位的圆度和圆柱度，表面光洁度等也决定了连接处的冷却水密封性。因此本文探讨出来的螺纹脱模机构既简单又有效，并且可靠，能有效解决目前大多数厂商年产量几十万台的产能要求。并且目前市场的故障率极低，

自从投产以