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        基于注塑模具的斜滑桿抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

        2011-12-01 09:12:28凌忠良
        中國(guó)塑料 2011年11期
        關(guān)鍵詞:滑桿推板注塑模

        凌忠良

        (湖南信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系,湖南 長(zhǎng)沙410200)

        基于注塑模具的斜滑桿抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

        凌忠良

        (湖南信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系,湖南 長(zhǎng)沙410200)

        以大口徑塑料蓋注塑模具為例,通過(guò)分析塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用要求,設(shè)計(jì)了一種斜滑桿側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu),介紹了該抽芯機(jī)構(gòu)的模具結(jié)構(gòu)、工作過(guò)程、斜滑桿設(shè)計(jì)和距離計(jì)算。生產(chǎn)實(shí)踐證明,此注塑模具結(jié)構(gòu)合理,工作可靠,抽芯機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)靈活,成型塑件品質(zhì)較好,適合大批量自動(dòng)化生產(chǎn),為類似塑件注塑模具設(shè)計(jì)提出了一條新的思路。

        注射成型;模具;斜滑桿;抽芯機(jī)構(gòu);抽芯距;塑件

        0 前言

        模具素有“工業(yè)之母”的美稱,是現(xiàn)代制造業(yè)不可缺少的一部分。據(jù)統(tǒng)計(jì),機(jī)械零件粗加工的75%和精加工的50%都是由模具完成的[1]。塑料制品的90%是由注塑模具成型[2],所以注塑模具對(duì)于塑料行業(yè)起著至關(guān)重要的作用。在注塑模具設(shè)計(jì)中,如果塑件上具有與開模方向不一致的孔或凸凹形狀時(shí),除極少數(shù)情況可以強(qiáng)制脫模外,一般需要采用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)[3]。抽芯機(jī)構(gòu)分為手動(dòng)、機(jī)動(dòng)和液壓3種,其中機(jī)動(dòng)抽芯使用最為廣泛。機(jī)動(dòng)抽芯是利用注塑機(jī)的開模動(dòng)力,通過(guò)模具零件,把垂直的開模運(yùn)動(dòng)傳遞給側(cè)向型芯,使之產(chǎn)生側(cè)向運(yùn)動(dòng)并完成抽芯動(dòng)作。機(jī)動(dòng)抽芯又可細(xì)分為斜導(dǎo)柱、斜滑塊、彎銷式、彈簧式、齒輪式等方式,筆者在傳統(tǒng)的斜滑塊抽芯方式的基礎(chǔ)上創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一種斜滑桿抽芯機(jī)構(gòu),并通過(guò)批量注射成型驗(yàn)證了該抽芯機(jī)構(gòu)的成型效果。本文以大口徑塑料蓋注塑模具為例,說(shuō)明斜滑桿抽芯機(jī)構(gòu)的模具結(jié)構(gòu)、工作過(guò)程和設(shè)計(jì)計(jì)算。

        1 塑件分析

        大口徑塑料蓋如圖1所示,外形尺寸為φ100mm×20mm,該塑件內(nèi)壁上有4段內(nèi)螺紋,螺牙是三角形,螺距(P)為2.5mm,根據(jù)螺紋參數(shù)計(jì)算公式[式(1)],求得H≈2.165mm。材料采用聚丙烯(PP),成型工藝性較好,適合注射成型。塑料蓋是由自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線機(jī)器旋合,所以要求塑件具有較高的尺寸精度和螺紋精度,強(qiáng)制脫螺紋會(huì)產(chǎn)生塑性變形,無(wú)法滿足該要求。

        圖1 大口徑塑料蓋Fig.1 The large diameter plastic cap

        式中 H——原始三角形高度[4],mm

        2 模具結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程

        該模具型腔布局為1模2腔,根據(jù)塑件尺寸、型腔布局、鑲件大小等因素選用龍記大水口系統(tǒng)模架BI2550-A60-B30-C120。因?yàn)镻P具有腐蝕性,所以模具成型零件采用耐腐蝕性優(yōu)良的模具鋼P(yáng)AK90。為了節(jié)約模具成本,降低加工難度,并滿足現(xiàn)代產(chǎn)品快速更新的特點(diǎn),型腔型芯均采用嵌入式結(jié)構(gòu)。塑件的外形呈圓形,推出機(jī)構(gòu)使用推件板,因?yàn)橥萍宓耐瞥隽鶆颍芗谋砻嫫焚|(zhì)較好;同時(shí)為了分散推出阻力,實(shí)現(xiàn)塑件的自動(dòng)脫落,采用二次推出機(jī)構(gòu)。抽芯機(jī)構(gòu)的主要零件斜滑桿由典型的斜滑塊變異而來(lái),在參與成型的同時(shí),參與推出及抽芯,其動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)力來(lái)自于一次推板,具體模具結(jié)構(gòu)如圖2所示。

        開模動(dòng)作如下:塑件經(jīng)注射、冷卻、保壓成型后,模具動(dòng)模部分隨注塑機(jī)移動(dòng)開模,動(dòng)模部分移動(dòng)到塑料蓋能順利脫落的距離為止,然后注塑機(jī)中心頂桿頂動(dòng)二次推板6,與由拉鉤3拉住的一次推板一起運(yùn)動(dòng)。由于定距螺釘2底部有一段避讓的沉孔,故此時(shí)推件板1不動(dòng),拉料桿7和斜滑桿4將塑料蓋和流道凝料頂出一段距離,直到斜滑桿4上部斜面超出型芯端面為止,完成第一次推出。中心頂桿繼續(xù)頂出,斜滑桿4下部斜面和支承板8接觸,斜滑桿4開始圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)中心旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生側(cè)向運(yùn)動(dòng),進(jìn)行螺紋抽芯。抽芯動(dòng)作完成后,拉鉤3的斜面和支承板8相應(yīng)斜面相碰,一次推板5與二次推板6分離,斜滑桿4停止運(yùn)動(dòng)。二次推板6推動(dòng)定距螺釘2,定距螺釘2帶動(dòng)推件板1使塑料蓋徹底脫模,完成第二次推出,然后模具閉合,開始下一次注射過(guò)程。

        圖2 模具結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure of the mould

        3 斜滑桿設(shè)計(jì)和距離計(jì)算

        斜滑桿的設(shè)計(jì)直接決定了抽芯機(jī)構(gòu)和推出機(jī)構(gòu)的靈活性。當(dāng)抽芯動(dòng)作結(jié)束后應(yīng)使斜滑桿停止推出,否則會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)干涉,致使斜滑桿不能復(fù)位,甚至損壞模具。所以必須準(zhǔn)確計(jì)算斜滑桿完成側(cè)向抽芯所需的推出距離,從而進(jìn)一步確定拉鉤斜面與支承板相應(yīng)斜面之間的距離。該距離太大會(huì)使斜滑桿卡住,太小則無(wú)法保證徹底脫出螺紋。

        如圖3所示,為了使斜滑桿受力均勻,轉(zhuǎn)動(dòng)中心O1設(shè)置在斜滑桿寬度方向的中線上,同時(shí)位于C1B1的延長(zhǎng)線上。C1是與轉(zhuǎn)動(dòng)中心O1距離最近的螺牙中心,它們之間的距離為D,如果C1處螺牙能夠脫模,則其他螺牙一定也能脫模。B1為斜滑桿下部斜面的起始位置,轉(zhuǎn)動(dòng)中心O1到B1的距離為L(zhǎng)。斜滑桿下部斜面的傾角為α,α大小應(yīng)綜合考慮斜滑桿的強(qiáng)度、剛度、滑動(dòng)靈活性和注塑機(jī)的推出行程以及能否獲得合適的推出距離,α取值范圍通常為15°~25°。A、E為斜滑桿與模具的接觸位置,h為斜滑桿上部斜面的高度。

        當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)中心從O1運(yùn)動(dòng)到O2時(shí),B1運(yùn)動(dòng)到B2,C1運(yùn)動(dòng)到C2,F(xiàn)為C2在通過(guò)O2的鉛垂面上的正投影位置。推出距離O1O2為S,斜滑桿旋轉(zhuǎn)角度為β,推出S時(shí)的抽芯距為d。抽芯距是將型芯(本模具即是斜滑桿)從成型位置抽至不妨礙塑件脫模的位置所移動(dòng)的距離,一般來(lái)說(shuō),抽芯距等于塑件側(cè)孔或側(cè)凸凹的深度,加上2~3mm的安全余量[5]。

        在直角△FC2O2中,C2O2=C1O1=D,抽芯距d通過(guò)式(2)計(jì)算:

        圖3 斜滑桿結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖Fig.3 Angular slide pole structure and movement diagram

        則斜滑桿旋轉(zhuǎn)角度β為:

        在△AB2O2中,B2O2=B1O1=L,則AO2=L-S,根據(jù)三角形正弦定理,有:

        根據(jù)三角函數(shù)誘導(dǎo)公式則有:

        將(5)式代入(4)式得:

        從(6)式推導(dǎo)出:

        本模具中抽芯距d=2.165+3=5.165mm,α、D、L、h值由斜滑桿的結(jié)構(gòu)尺寸確定,分別為α=20°,D=150mm,L=75mm,h=10mm。將d和D 代入(3)式得出β≈1.973°,將 L、α、β 代入(7)式得出 S≈6.454mm,取近似值S=6.5mm,近似值必須略大于計(jì)算值,這樣偏于安全。根據(jù)模具工作過(guò)程,拉鉤斜面和支承板相應(yīng)斜面之間的距離等于斜滑桿上部斜面高度h與推出距離S之和,即為16.5mm。同樣,在其他采用斜滑桿側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的場(chǎng)合,可采用上述類似方法設(shè)計(jì)斜滑桿結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算裝配尺寸。

        目前該模具已經(jīng)正常開合30余萬(wàn)次,抽芯機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),沒有出現(xiàn)異常狀況,塑件品質(zhì)符合設(shè)計(jì)和使用要求,為某品牌洗滌用品廠商提供了60多萬(wàn)個(gè)合格的大口徑塑料蓋。斜滑桿抽芯機(jī)構(gòu)的成功為類似塑件的注塑模具設(shè)計(jì)提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。

        4 結(jié)論

        (1)本模具的抽芯機(jī)構(gòu)的導(dǎo)滑斜面由傳統(tǒng)斜滑塊的4個(gè)面變?yōu)樾被瑮U的一個(gè)面的局部段,減小了抽芯動(dòng)作摩擦力,提高了運(yùn)動(dòng)的靈活性,延長(zhǎng)了模具使用壽命;

        (2)本模具采用了拉鉤式雙推板二次推出機(jī)構(gòu),成型塑件品質(zhì)較好,適合大批量自動(dòng)化生產(chǎn)。

        [1] 何 濤.模具CAD/CAM[M].北京:北京大學(xué)出版社,2006:7-10.

        [2] 王慶五,仇亞琴,張 昱.Solidworks 2006中文版模具設(shè)計(jì)專家指導(dǎo)教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006:1-2.

        [3] 李長(zhǎng)云.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2009:163-165.

        [4] 吳宗澤.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008:198-202.

        [5] 李學(xué)峰,竇安平,成 虹.注射模具設(shè)計(jì)與制造[M].北京:高等教育出版社,2010:195-206.

        Design of Core-pulling Mechanism with Angular Slide Pole Based on Injection Moulds

        LING Zhongliang
        (Department of Mechanical and Electrical Engineering,Hunan College of Information,Changsha 410200,China)

        Taking the injection mould of a large diameter plastic cap as an example,based on the analysis of the structural characteristics and application requirement of the injection molded part,the side core-pulling mechanism with angular slide pole was introduced.The mould structure,work processes,angular slide pole design,and distance calculation of the core-pulling mechanism were illustrated.Production practices proved that the injection mould was reasonable in structure,reliable for operation,flexible of the core-pulling mechanism movement,excellent in quality of the molded part,and suitable for high-volume automated production.A new idea for the injection mould design of similar parts was given.

        injection molding;mould;angular slide pole;core-pulling mechanism;core-pulling distance;injection molded part

        TQ320.66+2

        B

        1001-9278(2011)11-0101-03

        2011-07-07

        聯(lián)系人,lingzhongliangvip@163.com

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