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
来，都没有过这个零件的投诉案例，品质是相当稳定的，值得推广应用。
致谢：感谢企业的老同事给我的宝贵意见，感谢各位老师对我的论文的批评指正.
参考文献
（1）谭海林.模具制造技术.北京：机械工业出版社，2009.
（2）《塑料模具技术手册》编委会.塑料模具技术手册.北京：机械工业出版社，2002 （3）屈华昌.塑料成型工艺与模具设计.北京：机械工业出版社，2002
（4）《模具实用技术丛书编委会》.模具制造工艺装备及应用.北京：机械工业出版社。