彭國(guó)榮，隋麗麗，陸龍福

(1.湖北民族學(xué)院教育學(xué)院，湖北 恩施 445000;2.華北科技學(xué)院理學(xué)院，河北 三河 065201；3.黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電學(xué)院， 湖北 黃岡 438002)

0 前言

如圖1所示電磁線圈盒蓋產(chǎn)品采用丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯共聚物/聚碳酸酯(ABS/PC)改性塑料注射成型，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：(1)產(chǎn)品外形為半圓柱殼狀，主體部分為直徑為φ54 mm，長(zhǎng)度為64 mm圓柱殼的一半，壁厚1.5 mm，兩端為封閉狀態(tài)；(2)產(chǎn)品中部為一用于半殼緊固聯(lián)結(jié)用的螺絲沉臺(tái)柱孔，螺絲孔直徑φ4 mm，沉臺(tái)孔直徑φ7 mm；(3)側(cè)端中央孔內(nèi)側(cè)各設(shè)計(jì)有一個(gè)用于軸定位安裝和密封圈安裝的半圓同心凹環(huán)槽，軸定位安裝槽內(nèi)徑φ14 mm，外徑φ17 mm，密封圈安裝槽的內(nèi)徑φ20 mm，外徑φ23 mm，槽寬度6 mm。產(chǎn)品的脫模斜度設(shè)計(jì)為α=1.5 °，縮水率為0.5 %。產(chǎn)品模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆注、排氣和冷卻設(shè)計(jì)都不存在難點(diǎn)，難點(diǎn)是產(chǎn)品內(nèi)側(cè)的脫模，特別是外徑φ23 mm的密封圈安裝槽在產(chǎn)品的兩側(cè)端形成半圓凹槽扣位處的脫模，該處特征的脫模采用傳統(tǒng)方式如斜頂脫模機(jī)構(gòu)、內(nèi)滑塊抽芯機(jī)構(gòu)等很難達(dá)到預(yù)期脫模效果，主要原因是：(1)產(chǎn)品本身體積尺寸小，能在內(nèi)側(cè)面進(jìn)行內(nèi)側(cè)抽芯式抽芯脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)空間不夠；(2)外徑φ23 mm的密封圈安裝槽與外側(cè)壁之間形成的一個(gè)深3 mm，寬2 mm圓環(huán)狀內(nèi)凹槽，導(dǎo)致該處特征若采用斜頂進(jìn)行頂出抽芯脫模不能完全脫模。因此，需采用非常規(guī)的脫模機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)該處特征的脫模[1-4]。本文針對(duì)該處特征的特點(diǎn)及產(chǎn)品整體尺寸小的情況，結(jié)合數(shù)學(xué)建模分析，設(shè)計(jì)了一種3次頂出旋轉(zhuǎn)式內(nèi)圓環(huán)凹槽脫模機(jī)構(gòu)。

(a)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖 (b)正面軸側(cè)圖 (d)背面軸側(cè)圖圖1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析Fig.1 Product structure characteristics analysis

1 脫模方案設(shè)計(jì)

結(jié)合產(chǎn)品的特征，對(duì)產(chǎn)品的內(nèi)側(cè)面脫模難的區(qū)域進(jìn)行分區(qū)，分區(qū)情況如圖2所示。產(chǎn)品的成型塊由9個(gè)分塊構(gòu)成，上表面采用一個(gè)成型塊鑲件即型腔鑲件C9成型，內(nèi)側(cè)面的成型由8個(gè)成型塊成型，分為C1～C8共8個(gè)區(qū)域，針對(duì)兩端側(cè)面的半圓環(huán)形密封圈安裝槽，由C1、C2、C3、C4四個(gè)90 °扇形成型塊進(jìn)行成型，其中C1、C2組成一對(duì)半圓柱成型塊，如圖2中D-D所示，C3、C4組成一對(duì)半圓柱成型塊，如圖2中E-E所示，C1、C2、C3、C4均可繞密封圈安裝槽的圓環(huán)中心線即產(chǎn)品的中心線旋轉(zhuǎn)，通過旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)成型塊與產(chǎn)品的脫離。中央部位的內(nèi)側(cè)面由C5成型塊成型，螺絲柱位的下端面φ7與φ4之間的區(qū)域由C6成型管件成型；φ4內(nèi)孔則有成型桿C7成型；兩端的半圓柱凸起則有主成型塊C9成型。

圖2 脫模分區(qū)Fig.2 Demoulding partition

各成型塊與產(chǎn)品分離的基本思路為：(1)產(chǎn)品上表面成型塊C9先與產(chǎn)品分離，如圖3(a)所示；(2)C8成型塊與產(chǎn)品分離，如圖3(b)所示；(3)C1、C2、C3、C4成型塊繞其中心線旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)與產(chǎn)品的分離，完成密封圈安裝槽特征的脫模，如圖3(c)所示；(4)由C6成型塊將產(chǎn)品從C5成型塊和C7成型塊上推出，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的完全脫模，如圖3(d)所示。

(a)C9成型塊分離 (b)C8成型塊分離 (c)C1～C4成型塊分離 (d)完全頂出分離圖3 成型塊與產(chǎn)品分離過程Fig.3 Separation process between forming parts and products

2 零件設(shè)計(jì)

2.1 成型零件設(shè)計(jì)

按上述脫模思路，成型塊轉(zhuǎn)化為成型零件后裝配關(guān)系如圖4所示，對(duì)應(yīng)的C1、C2、C3、C4成型塊的零件形狀設(shè)計(jì)如圖4(b)所示，C1、C4零件結(jié)構(gòu)相同，C2、C3

零件結(jié)構(gòu)相同，以C3、C4零件的組合為例，C3、C4零件參與成型的部分設(shè)計(jì)成90 °扇形形狀，在扇形的中心部位有一圓套環(huán)，通過套環(huán)，C3、C4能按圖4(b)所示順序套裝于芯軸的一端，并由設(shè)計(jì)于C3成型零件上的鎖銷鎖住，防止其從芯軸沿軸心線從側(cè)面上脫落，芯軸上對(duì)應(yīng)鎖銷的位置，設(shè)計(jì)有一整圈的鎖銷轉(zhuǎn)動(dòng)槽。

(a)成型零件裝配 (b)零件結(jié)構(gòu)圖4 成型塊與產(chǎn)品分離過程Fig.4 Separation process between forming parts and products

2.2 零件裝配

機(jī)構(gòu)件組裝后的三維視圖如圖5所示。圖5中，芯軸通過其中間的方形軸段安裝于C5零件的方形孔內(nèi)后，再將聯(lián)動(dòng)銷安裝于C5零件的弧形槽內(nèi)，最后將C1和C2、C3和C4兩個(gè)一組安裝于芯軸的兩端，并由鎖銷通過鎖住C1、C3來(lái)鎖住。裝配時(shí)，聯(lián)動(dòng)銷有2個(gè)，一個(gè)一端插入C1中，另外一端插入C3中，另一個(gè)一端插入C2中，一端插入C4中，從而構(gòu)成了轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)C1和C3為一組組合扇形轉(zhuǎn)動(dòng)型芯，C2和C4為一組組合扇形轉(zhuǎn)動(dòng)型芯。C1和C3的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力由第一個(gè)聯(lián)動(dòng)銷來(lái)傳遞，C2和C4的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力由第二個(gè)聯(lián)動(dòng)銷來(lái)傳遞。第一個(gè)銷子和第二個(gè)銷子的驅(qū)動(dòng)則由C5成型塊通過其上開設(shè)的導(dǎo)向槽來(lái)驅(qū)動(dòng)。

(a)C1～C5成型塊裝配圖 (b)C5成型塊圖5 旋轉(zhuǎn)成型塊的裝配Fig.5 Assembly of rotating parts

3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型

3.1 驅(qū)動(dòng)條件模型

F1—C5成型塊驅(qū)動(dòng)力 F2—C5成型塊對(duì)聯(lián)動(dòng)銷O1的驅(qū)動(dòng)壓力 F3—拉桿對(duì)聯(lián)動(dòng)銷O1的驅(qū)動(dòng)拉力 F4—C1成型塊對(duì)聯(lián)動(dòng)銷O1的驅(qū)動(dòng)阻力F5—C5零件對(duì)聯(lián)動(dòng)銷O2的驅(qū)動(dòng)壓力 F7—拉桿對(duì)聯(lián)動(dòng)銷O2的驅(qū)動(dòng)拉力 F6—C2成型塊對(duì)聯(lián)動(dòng)銷O1的驅(qū)動(dòng)阻力 γ——拉桿的初始位置角度 Δγ—γ角度的變動(dòng)量 O1、O2—聯(lián)動(dòng)銷 O0—芯軸(a)C5成型塊 (b)旋轉(zhuǎn)脫模機(jī)構(gòu)受力分析 (c)受力矢量分解圖圖6 旋轉(zhuǎn)脫模機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析Fig.6 Dynamic analysis of a rotating mechanism

機(jī)構(gòu)中，如圖6所示，要實(shí)現(xiàn)C1～C44個(gè)旋轉(zhuǎn)成型塊的轉(zhuǎn)動(dòng)，需要借助外力的驅(qū)動(dòng)，而這種外力的驅(qū)動(dòng)，在考慮整個(gè)模具自動(dòng)化注塑生產(chǎn)的前提下，優(yōu)先考慮采用模具上模板驅(qū)動(dòng)的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)[5-7]，因此，結(jié)合圖3(b)所示產(chǎn)品的脫模過程，在產(chǎn)品從主型芯上被頂出后，需要將C1～C44個(gè)旋轉(zhuǎn)成型塊進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)4個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)成型塊與產(chǎn)品內(nèi)壁的脫離。4個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)成型塊的轉(zhuǎn)動(dòng)原理為：產(chǎn)品被C5成型塊按圖6(b)中所示的F1方向頂出一定距離后，拉桿將拉住聯(lián)動(dòng)銷O1，而C5成型塊則繼續(xù)向上頂出，C5成型塊上的導(dǎo)向槽將迫使聯(lián)動(dòng)銷O1沿著C5上的圓弧形導(dǎo)向槽移動(dòng)，聯(lián)動(dòng)銷O1同時(shí)也被拉桿拉住，而拉桿與聯(lián)動(dòng)銷O1的聯(lián)接為轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，聯(lián)動(dòng)銷O1的移動(dòng)帶動(dòng)C1和C2按圖6(b)中所示以O(shè)0點(diǎn)為中心逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從而C5成型塊在其上行頂出產(chǎn)品的過程中，在拉桿拉住聯(lián)動(dòng)銷O1的聯(lián)合作用下，迫使跟隨其一起上行運(yùn)動(dòng)的4個(gè)旋轉(zhuǎn)成型塊發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，C1和C3逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90 °，C1和C3順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90 °，從而實(shí)現(xiàn)C1～C44個(gè)成型塊與產(chǎn)品分離的目的，相應(yīng)的C5成型塊的形狀設(shè)計(jì)如圖6(a)所示。機(jī)構(gòu)中，拉桿的上端和下端都為轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)結(jié)。

如圖6(b)所示，機(jī)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)其功能需滿足：(1)聯(lián)動(dòng)銷O1在F1的驅(qū)動(dòng)下能產(chǎn)生足夠大的扭矩以驅(qū)動(dòng)C1和C3組合、C1和C3組合。成型塊克服產(chǎn)品的抱緊摩擦力而旋轉(zhuǎn)脫模；(2)C1和C3組合、C1和C3組合旋轉(zhuǎn)脫模時(shí)，與產(chǎn)品內(nèi)壁的旋轉(zhuǎn)摩擦產(chǎn)生的剪切力不能破壞產(chǎn)品的內(nèi)表面，破壞的可能性包括2個(gè)方面，其一是不能剪切擦傷表面，其二是不能產(chǎn)生過大的摩擦熱燒焦內(nèi)表面[8-9]。

在C5成型塊驅(qū)動(dòng)聯(lián)動(dòng)銷O1和O2的過程中，在驅(qū)動(dòng)力F1的作用下，F(xiàn)1將被傳遞為F2和F52個(gè)方向的分力，分別對(duì)O1和O2進(jìn)行擠壓，以O(shè)1的驅(qū)動(dòng)C1成型塊為例，其受力狀態(tài)為:

F1=2×(F2+F5)

(1)

初始位置時(shí),如圖6(c)所示,F1與F2的夾角為π/4,在F1上升過程中,該夾角變得越來(lái)越大,設(shè)其增量為Δθ,因此有:

(2)

同時(shí), 聯(lián)動(dòng)銷O1被拉桿拉住,拉桿產(chǎn)生的拉力為F3,拉桿拉力F3與擠壓力F2的合力F4構(gòu)成聯(lián)動(dòng)銷O1的驅(qū)動(dòng)力F4,因此有:

F3=F2+F4

(3)

將F3在F2、F4的矢量三角形上分解后，可得F1與F4的關(guān)系為：

(4)

從而可得到在F2的作用下，F(xiàn)4轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力為：

(5)

動(dòng)力F4的驅(qū)動(dòng)扭矩為：

T1=F4×R1

(6)

而C1成型塊旋轉(zhuǎn)抽芯時(shí)，包緊力F8對(duì)其包緊產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)瞬間應(yīng)對(duì)力矩T3為

T3=F8×μ×R0

(7)

F4要驅(qū)動(dòng)C1成型塊脫離產(chǎn)品的內(nèi)表面，需滿足的關(guān)系為：

K×T3≤T1

(8)

式中K——安全系數(shù)，K=1.1～1.4

即：T3≤(F4×R1)/K

(9)

F8—C1成型塊包緊力 F9—C2成型塊包緊力 T3、T4—驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 A1～A3—C1、C2的包緊面積 R1—C5成型塊導(dǎo)槽中心線R2—聯(lián)動(dòng)銷O1的半徑 θ—聯(lián)動(dòng)銷O1的初始位置角度 Δθ—θ角度的變動(dòng)量 O1，O2—聯(lián)動(dòng)銷 O0—芯軸 Δs—C5成型塊沿著F1方向頂出的變動(dòng)距離 Δt—聯(lián)動(dòng)銷O1水平方向移動(dòng)的距離變量 Δl—聯(lián)動(dòng)銷O1沿R1轉(zhuǎn)動(dòng)的弧度(a)C1和C2包緊力狀態(tài) (b)C1和C2包緊力產(chǎn)生區(qū)域 (c)運(yùn)動(dòng)速度矢量分解圖圖7 旋轉(zhuǎn)抽芯驅(qū)動(dòng)受力分析Fig.7 Force analysis of rotating core driven drive

對(duì)于G8，其包緊區(qū)域可分為如圖7(b)所示A1～A3區(qū)域，對(duì)于包緊區(qū)域A1、A2、A3，A1區(qū)域的包緊力G1為：

G1=π×k×E×S×T×h×(μ×cosα-sinα)

(10)

式中k——保險(xiǎn)系數(shù)

E——塑料彈性模量

S——材料收縮率

T——產(chǎn)品壁厚

h——圓柱體高度

μ——摩擦因數(shù)

α——拔模斜度

A2、A3區(qū)域合并為一區(qū)域，其包緊力G2為：

G2=(A2+A3)×p×(μ×cosα-sinα)

(11)

式中p——單位面積包緊壓力

因此，C1成型受到的包緊力G8、C2成型受到的包緊力G9關(guān)系為：

G8+G9=G1+G2

(12)

針對(duì)C1成型塊和C2成型塊，可以認(rèn)為：

G8=G9

(13)

因此有：

G8=(G1+G2)/2

(14)

由式(8)可得：

F4×R1≥K×G8×μ×R0

(15)

據(jù)此可獲得C5成型塊的頂出力條件F1的大小為:

F1≥ 4×{π×K×E×S×T×h×(μ×

cosα-sinα)+(A2+A3)×p×

(μ×cosα-sinα)}×μ×R0×

(16)

依據(jù)產(chǎn)品材料特性，將查得的各項(xiàng)系數(shù)代入式(16)中，計(jì)算得到F1=892.3 N，顯然注塑機(jī)頂出機(jī)構(gòu)提供的頂出力能滿足C1～C4的同步轉(zhuǎn)動(dòng)脫模要求。

3.2 驅(qū)動(dòng)控制模型

3.2.1 擦傷模型

機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)不能剪切擦傷表面，因而需要一定的轉(zhuǎn)動(dòng)速度控制，其旋轉(zhuǎn)剪切速度不能過大，因而對(duì)C1成型塊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其與產(chǎn)品內(nèi)表面的接觸面的切線速度分析如下，C5向上頂動(dòng)過程中，驅(qū)動(dòng)C1成型塊旋轉(zhuǎn)抽芯時(shí)，驅(qū)動(dòng)速度關(guān)系如圖7(c)所示。在該運(yùn)動(dòng)關(guān)系中：當(dāng)C5向上瞬間運(yùn)動(dòng)的距離增量為Δs，聯(lián)動(dòng)銷O1在水平方向移動(dòng)的距離增量為Δt，對(duì)應(yīng)的聯(lián)動(dòng)銷O1實(shí)際運(yùn)動(dòng)的空間距離為Δl，三者構(gòu)成的關(guān)系為：

Δs2+Δt2=Δl2

(17)

針對(duì)于Δt有：

(18)

針對(duì)于Δl有：

(19)

Δl≈R2×Δθ

(20)

因而有：

(21)

(a)主型芯脫模 (b)C1～C4區(qū)域旋轉(zhuǎn)脫模 (c)完全脫模圖8 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理Fig.8 Mechanism motion principle

針對(duì)式(20)中，有：

(22)

針對(duì)式(21)中，有：

cosΔθ≈1,sinΔθ≈Δθ

(23)

式(21)結(jié)合式(22)可得：

(24)

因而可獲得C1成型塊的轉(zhuǎn)動(dòng)角度Δθ與C5成型塊頂出距離Δs的關(guān)系為：

(25)

產(chǎn)品脫模時(shí)，C1成型塊表面與產(chǎn)品的內(nèi)表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為:

(26)

C1成型塊與產(chǎn)品的內(nèi)表面摩擦磨損與摩擦表面形貌有關(guān)，也與兩者之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)，當(dāng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行時(shí)，由于剪切而使塑料表面的突出點(diǎn)破裂。因而，相對(duì)運(yùn)動(dòng)ΔV0與產(chǎn)品的表面粗糙度(Ra)、塑料材料的剪切模量(g)、材料泊松比u之間的關(guān)系為：

(27)

3.2.2 燒焦模型

另外一個(gè)上不能產(chǎn)生過大的摩擦熱燒焦內(nèi)表面，C1在抽芯轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，摩擦系數(shù)是動(dòng)態(tài)變量，其變化為關(guān)系如式(28)，其中v0為C1成型件表面的運(yùn)動(dòng)速度，v為產(chǎn)品的內(nèi)表面運(yùn)動(dòng)速度：

(28)

動(dòng)態(tài)摩擦產(chǎn)生的熱量(Q)為：

(29)

經(jīng)核算，C1成型塊在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中將不會(huì)對(duì)產(chǎn)品表面的產(chǎn)生燒焦行為。

4 機(jī)構(gòu)功能實(shí)現(xiàn)

設(shè)計(jì)好的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成如圖8所示，模具機(jī)構(gòu)工作過程分3步：(1)C1～C6等6個(gè)成型塊以及拉桿、拉桿座、聯(lián)動(dòng)銷等一起同步被模具的頂板機(jī)構(gòu)向上頂出，推動(dòng)產(chǎn)品脫離產(chǎn)品的主型芯，向上運(yùn)動(dòng)的距離為S，即由圖8中所示的分型面PL1位置運(yùn)動(dòng)到PL0位置，拉桿、拉桿座聯(lián)動(dòng)銷等向上運(yùn)動(dòng)s距離后，不能繼續(xù)向上；(2)模具的頂板機(jī)構(gòu)繼續(xù)推動(dòng)C1～C6等6個(gè)成型塊繼續(xù)向上，由于頂桿不能繼續(xù)上行，其通過拉住聯(lián)動(dòng)銷從而拉住C1～C4等4個(gè)旋轉(zhuǎn)成型塊繞芯軸中心O1做旋轉(zhuǎn)抽芯運(yùn)動(dòng)，抽芯完畢，C5成型塊運(yùn)動(dòng)的下端運(yùn)動(dòng)到圖8(c)所示的PL2位置后，C5成型塊不能繼續(xù)上行，C1～C4四處旋轉(zhuǎn)脫模完畢；(3)C6管狀成型塊在模具頂出模板的推動(dòng)下，可以繼續(xù)上行，其下端運(yùn)動(dòng)到圖8(c)中PL3位置后，將產(chǎn)品從C5及C7成型塊上完全頂出，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的完全脫模[10-12]。

5 機(jī)構(gòu)在模具上的安裝

5.1 模具結(jié)構(gòu)

機(jī)構(gòu)在模具上的安裝如圖9所示，模具采用兩板模模架，側(cè)澆口進(jìn)料方式，一模兩腔布局。

脫模機(jī)構(gòu)有2套，分別為2個(gè)模腔服務(wù)，以其中的一腔的脫模機(jī)構(gòu)的安裝為例，脫模機(jī)構(gòu)在模具上的安裝情況為：

(1)C1、C2通過兩個(gè)零件上各自的圓形環(huán)組合在一起后安裝于芯軸10的右端，同樣， C3和C4通過2個(gè)零件上各自的圓形環(huán)組合在一起后安裝于芯軸10的左端，相應(yīng)地，C2、C4上設(shè)計(jì)了鎖銷，以防止4個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)成型塊從芯軸10的端面兩側(cè)脫出。聯(lián)動(dòng)銷11的一端插入C1，另外一端插入C3，推桿12穿過C5開設(shè)的槽后，其上端的孔與此根聯(lián)動(dòng)銷11套裝，形成轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)副。

(2)芯軸10通過其中間的方形段安裝于C5中間的方形孔內(nèi)，能帶著C1、C2、C3、C4、聯(lián)動(dòng)銷11、鎖銷跟隨C5向上運(yùn)動(dòng)。

(3)推桿12的下端設(shè)計(jì)有圓形孔，通過該圓形孔與推桿座通過轉(zhuǎn)動(dòng)銷轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)結(jié)，推桿座通過螺釘安裝于第一次頂出板13上，由第一次頂出板13推動(dòng)其向上和向下運(yùn)動(dòng)。

(4)C5通過其下端設(shè)計(jì)T形槽卡槽安裝于其對(duì)應(yīng)的T型槽座上，T型槽座通過螺釘緊固安裝于第二次頂出板14上，由第二次頂出板14推動(dòng)其上下運(yùn)動(dòng)。

(5)C6上端安裝于C5上開設(shè)的推管孔內(nèi)，其下端安裝于第三次頂出板15上，第三次頂出板15推動(dòng)其上下運(yùn)動(dòng)。C7套裝于C6內(nèi)，其下端安裝于模具底板16上開設(shè)的型針安裝孔內(nèi)，并由無(wú)頭螺絲壓緊。

(6)模腳17上，特別設(shè)計(jì)了第一次頂出板13的退回限位臺(tái)肩，以保證推桿12的準(zhǔn)確性。

(7)C8通過螺釘緊固安裝于動(dòng)模板18上，C9通過螺釘安裝于定模板19上。

(8)模具的分型面只有一個(gè)分型面，頂出機(jī)構(gòu)頂出板的頂出分型面由PL1、PL2、PL3共3個(gè)分型面。

5.2 運(yùn)動(dòng)控制結(jié)構(gòu)

21—定距桿 22—傳力桿 23—第一次頂出活動(dòng)滑塊 24—第一次頂出板滑塊槽板 25—第二次頂出活動(dòng)滑塊 26—第二次頂出板滑塊槽板 27—復(fù)位行程開關(guān)S1—第一次頂出限位凹槽 S2—第二頂出限位凹槽 S3—第一次頂出定位槽 S4—第二次頂出定位槽(a)定距機(jī)構(gòu)后視圖 (b)定距機(jī)構(gòu)前視圖圖10 頂出板定距控制機(jī)構(gòu)Fig.10 Eject plate fixed distance control mechanism

為實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的3次頂出，需要按一定的次序控制第一次頂出板13、第二次頂出板14、第三次頂出板15的依次頂出。對(duì)此，設(shè)計(jì)的頂出板的三次頂出控制機(jī)構(gòu)如圖10所示。機(jī)構(gòu)零件的安裝情況為：定距桿21通過螺釘安裝于模具底板16上，傳力桿22有2個(gè)，分布于定距桿21的兩側(cè)，分別通過其下端的螺孔安裝于地三次頂出板15的側(cè)邊上。第一次頂出板滑塊槽板24通過螺釘安裝于第一次頂出板13的側(cè)邊，第二次頂出板滑塊槽板26通過螺釘安裝于第二次頂出版14的側(cè)邊，第一次頂出板滑塊槽板24內(nèi)在傳力桿22的兩側(cè)放置有兩個(gè)第一次頂出活動(dòng)滑塊23，同樣，在第二次頂出板滑塊槽板26的槽內(nèi)在傳力桿22的兩側(cè)放置有2個(gè)第二次頂出活動(dòng)滑塊25。第一次頂出活動(dòng)滑塊23、第二次頂出活動(dòng)滑塊25在其對(duì)應(yīng)的槽內(nèi)可以左右滑動(dòng)。

機(jī)構(gòu)的工作原理為：頂出時(shí)，注塑機(jī)的頂桿推動(dòng)第三次頂出板15向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)由于第一次頂出活動(dòng)滑塊23、第二次頂出活動(dòng)滑塊25的外側(cè)端分別位于傳力桿22上的傳力桿第一次讓位凹槽S3、傳力桿第二次讓位凹槽S4內(nèi)，從而第三次頂出板15可以通過推動(dòng)傳力桿22一起將第一次頂出板13、第二次頂出板14向上頂出，直到第一次頂出板從PL1位置運(yùn)動(dòng)PL0位置后，第一次頂出活動(dòng)滑塊23的被壓入 21 - 定距桿的上端槽位第一次頂出限位凹槽S1內(nèi)，第一次頂出板13停止前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)脫模機(jī)構(gòu)的第一次頂出。而第二次頂出板14還能繼續(xù)被向上頂出，直到第二次頂出活動(dòng)滑塊25被壓入第二頂出限位凹槽S2內(nèi)，第二次頂出板14不能繼續(xù)上行，第二次頂出結(jié)束，實(shí)現(xiàn)脫模機(jī)構(gòu)的第二次頂出，即PL2向上運(yùn)動(dòng)到指定位置。第三次頂出板15能繼續(xù)向上頂出，直到碰到第二次頂出板14的下端后不能繼續(xù)上行，從而實(shí)現(xiàn)脫模機(jī)構(gòu)的第三次頂出。復(fù)位的過程與頂出過程相反，依次是第三次頂出板15先退回復(fù)位，第三次頂出板15復(fù)位過程中，依次帶動(dòng)第二次頂出板14、第一次頂出板13復(fù)位。

5.3 模具工作原理

結(jié)合圖9所示，模具工作過程為：

(1)注塑完畢。模具首先在PL分型面處打開，產(chǎn)品完成型腔一側(cè)的脫模。

(2)模具動(dòng)模繼續(xù)后退。注塑機(jī)頂桿推動(dòng)第三次頂出板15按圖10所示控制機(jī)構(gòu)的控制順序依次實(shí)現(xiàn)脫模機(jī)構(gòu)的三次頂出脫模。

(3)復(fù)位。注塑機(jī)頂桿先將第三次頂出板15拉回復(fù)位，先保證脫模機(jī)構(gòu)先復(fù)位，而后是模具在分型面處閉合復(fù)位。

6 結(jié)論

(1)針對(duì)產(chǎn)品上兩端內(nèi)側(cè)存在的密封圈安裝槽倒扣脫模困難問題，在分區(qū)域脫模的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種三次頂出旋轉(zhuǎn)式脫模機(jī)構(gòu)，創(chuàng)新性地構(gòu)建了機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型，驗(yàn)證了采用模板進(jìn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)密封圈安裝槽倒扣特征旋轉(zhuǎn)脫模的方案是完全可行的；

(2)產(chǎn)品注塑成型的模具結(jié)構(gòu)采用兩板式、一模兩穴、側(cè)澆口澆注三次頂板頂出結(jié)構(gòu)，為對(duì)應(yīng)脫模機(jī)構(gòu)的三次頂出需要，設(shè)計(jì)了一種滑塊移位式三次順序頂出控制機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，順序控制可靠性好，能保證脫模機(jī)構(gòu)的順暢運(yùn)行。

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