謝宇玲,鄒澤昌

(福建船政交通職業(yè)學(xué)院機(jī)械與智能制造學(xué)院,福建 福州 350007)

0 引 言

一般情況下塑料模具是由注塑機(jī)推動(dòng)模具的推板運(yùn)動(dòng)作為動(dòng)力源,帶動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)作脫模運(yùn)動(dòng)的。但當(dāng)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特殊,不能以上述方法脫模時(shí),應(yīng)安裝其他的動(dòng)力裝置,比如液壓馬達(dá)或油缸等,再通過相應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)作脫模運(yùn)動(dòng);或者設(shè)置一個(gè)特殊的機(jī)構(gòu),以不同模板之間的相對運(yùn)動(dòng)作為動(dòng)力源,帶動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)作脫模運(yùn)動(dòng);也有一些比較特殊的產(chǎn)品結(jié)構(gòu),比如圓管內(nèi)壁環(huán)狀的扣位,由于尺寸較小,空間有限,不適合設(shè)置專門的脫模機(jī)構(gòu),此時(shí)可以考慮強(qiáng)制脫模。本文以洗發(fā)水瓶蓋為例,針對其內(nèi)部的外螺紋柱、側(cè)面的彎管和圓孔內(nèi)壁的環(huán)狀扣位以及產(chǎn)品一側(cè)的彎管,設(shè)計(jì)了包括上述3種脫模機(jī)構(gòu)的模具結(jié)構(gòu),這些脫模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)非常經(jīng)典,可供同行參考。

1 瓶蓋結(jié)構(gòu)分析

圖1是某品牌的洗發(fā)水瓶蓋結(jié)構(gòu)圖,瓶蓋主體部分的直徑為φ29 mm,高度為12 mm,在其中有一個(gè)規(guī)格為M12的螺柱,在螺柱的內(nèi)孔中有兩個(gè)環(huán)狀扣位,扣位的高度為0.08 mm,在瓶蓋的一側(cè)有一個(gè)彎管,彎管的外徑為φ7 mm,內(nèi)徑為φ3 mm,彎管的長度為43 mm。產(chǎn)品上的外螺紋柱、圓孔中的環(huán)狀扣位以及產(chǎn)品一側(cè)的彎管等3個(gè)結(jié)構(gòu)比較特殊,都不能以常規(guī)方法脫模,需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的脫模機(jī)構(gòu)。

圖1 產(chǎn)品圖Fig.1 Product diagram

2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 分型面設(shè)計(jì)

根據(jù)洗發(fā)水瓶蓋的結(jié)構(gòu),將其分型面分為3部分,如圖2所示。主體部分的分型面位于瓶蓋的口部,是一個(gè)平面;位于產(chǎn)品一側(cè)的彎管的分型面是由彎管中心線形成的拉伸曲面;彎管口部的分型面設(shè)置在圓管端部的圓角邊線處。為了增加定、動(dòng)模合模的穩(wěn)定性,將彎管分型面的兩側(cè)設(shè)計(jì)成枕位結(jié)構(gòu),并將其側(cè)面做成5°斜度[1-4]。

圖2 分型面設(shè)計(jì)Fig.2 Design of parting surface

2.2 排模設(shè)計(jì)

洗發(fā)水瓶蓋的尺寸較小,適合一模四腔,為了便于設(shè)計(jì)彎管的抽芯機(jī)構(gòu),將彎管部分排在模具的外側(cè),而將瓶蓋的主體部分排在內(nèi)側(cè)。澆注系統(tǒng)采用Ⅰ型流道布局,選用一個(gè)進(jìn)澆點(diǎn)進(jìn)澆,從側(cè)面以潛水口進(jìn)澆,模具布局如圖3所示,這種排模方式和分流道布局的平衡性好[5-8]。

圖3 型腔布局Fig.3 Layout of the mould

2.3 模具總體結(jié)構(gòu)

這套模具的難點(diǎn)是使產(chǎn)品內(nèi)部的外螺柱脫模,以及產(chǎn)品一側(cè)的彎管脫模。為此,設(shè)計(jì)了外螺紋脫模機(jī)構(gòu)和彎管脫模機(jī)構(gòu),該模具的總體結(jié)構(gòu)圖如圖4所示[9-10]。

1—壓板;2—螺母固定板;3—螺母;4—墊塊;5—銷;6—從動(dòng)齒輪;7—螺紋型芯;8—內(nèi)孔型芯;9—導(dǎo)柱;10—密封圈;11—螺紋型芯;12—推件板分型面鑲件;13—推件板限位螺栓;14—導(dǎo)套; 15—拉料桿;16—澆口套;17—定位圈;18—定模鑲件;19—產(chǎn)品;20—定模板;21—驅(qū)動(dòng)塊;22—彎管型芯;23—推件板;24—導(dǎo)軌板;25—?jiǎng)幽０?26—支撐板;27—主齒輪;28—?jiǎng)幽?dǎo)柱;29—深溝滾子軸承;30—?jiǎng)幽?dǎo)套;31—液壓馬達(dá);32—?jiǎng)幽Ｗ鍒D4 模具總體結(jié)構(gòu)Fig.4 Overall structure of the mold

2.4 瓶蓋內(nèi)部的外螺紋脫模結(jié)構(gòu)

1—主動(dòng)齒輪;2—從動(dòng)齒輪;3—彎管脫模機(jī)構(gòu)圖5 螺紋脫模機(jī)構(gòu)Fig.5 Thread demoulding mechanism

在瓶蓋內(nèi)部有一個(gè)外螺紋柱,由于產(chǎn)品的空間有限,不能用哈弗滑塊方法成型,而是用螺紋型芯旋轉(zhuǎn)的方式脫模,為此,設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)脫模機(jī)構(gòu),其平面結(jié)構(gòu)如圖5所示。具體辦法是:每個(gè)產(chǎn)品對應(yīng)一個(gè)螺紋型芯,每個(gè)螺紋型芯上設(shè)計(jì)一個(gè)齒輪,在模具的中心安裝大齒輪,由液壓馬達(dá)帶動(dòng)大齒輪旋轉(zhuǎn),再由大齒輪同時(shí)帶動(dòng)4個(gè)螺紋型芯旋轉(zhuǎn)。在螺紋型芯上還設(shè)置了螺母螺桿機(jī)構(gòu),當(dāng)螺紋型芯旋轉(zhuǎn)時(shí),螺母螺桿機(jī)構(gòu)還將推動(dòng)螺紋型芯平移,從而使產(chǎn)品內(nèi)部的外螺柱脫模。

2.5 型芯結(jié)構(gòu)

模具的型芯由3個(gè)圓管狀的零件互相套在一起組成,如圖6所示。

1—壓板;3—螺母;5—銷;6—齒輪;7—螺紋型芯;8—內(nèi)孔型芯;10—密封圈;11—產(chǎn)品型芯圖6 模具型芯結(jié)構(gòu)Fig.6 Mould core structure

在模具型芯中,最外圈的零件是產(chǎn)品型芯(11), 中心的零件是內(nèi)孔型芯(8),兩者之間的零件是螺紋型芯(7)。產(chǎn)品型芯上設(shè)計(jì)了一段斜度,該斜度的作用是:在產(chǎn)品脫模時(shí)可以有效防止型芯磨損;產(chǎn)品型芯的中間位置有一個(gè)環(huán)形槽,用于接通運(yùn)水,在圓槽旁邊設(shè)了兩個(gè)密封圈,可以防止運(yùn)水外溢。在螺紋型芯上設(shè)置齒輪,齒輪通過銷釘帶動(dòng)螺紋型芯旋轉(zhuǎn);在螺紋型芯的底部設(shè)置螺母螺桿機(jī)構(gòu),可以使螺紋型芯一邊旋轉(zhuǎn)一邊平移,從而使產(chǎn)品的外螺紋脫模。內(nèi)孔型芯的頂部有兩端環(huán)狀結(jié)構(gòu),環(huán)狀結(jié)構(gòu)的高度為0.08 mm,在剛注塑完成時(shí),產(chǎn)品的溫度較高,有較大的彈性,該兩圈環(huán)狀結(jié)構(gòu)采用的是強(qiáng)制脫模方式。

2.6 彎管脫模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在瓶蓋的一側(cè)有一個(gè)彎管,其開口指向斜下方,彎管中心線所在的平面與分型面垂直。為了使彎管抽芯脫模,設(shè)計(jì)了由驅(qū)動(dòng)塊、導(dǎo)軌板和彎管抽芯等3個(gè)零件組成的彎管抽芯機(jī)構(gòu),如圖7(a)所示。在驅(qū)動(dòng)塊上開設(shè)一條斜槽,斜槽角度為53°,如圖7(b)所示,在導(dǎo)軌板上開設(shè)一條圓弧槽,作為彎管抽芯運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌,如圖7(c)所示,彎管抽芯由圓柱銷、抽芯座和彎管型芯等3部分組成,如圖7(d)所示。其中圓柱在驅(qū)動(dòng)塊的斜槽內(nèi)滑動(dòng),抽芯座在導(dǎo)軌板的圓弧槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)塊和導(dǎo)軌板沿上、下方向產(chǎn)生相對滑動(dòng)時(shí),驅(qū)動(dòng)板的53°斜槽將引導(dǎo)彎管抽芯將在導(dǎo)軌板的弧形槽內(nèi)作圓弧運(yùn)動(dòng)。這個(gè)脫模機(jī)構(gòu)以模板之間的相對運(yùn)動(dòng)作為動(dòng)力源,將直線運(yùn)動(dòng)和斜向運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為圓弧運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)彎管抽芯的脫模。

(a) 彎管抽芯機(jī)構(gòu)示

(b) 驅(qū)動(dòng)塊結(jié)構(gòu)圖

(c) 導(dǎo)軌板結(jié)構(gòu)圖

(d) 彎管抽芯結(jié)構(gòu)圖

2.7 內(nèi)孔環(huán)狀扣位脫模結(jié)構(gòu)

洗發(fā)水瓶蓋的內(nèi)孔中有兩個(gè)環(huán)狀的結(jié)構(gòu),由于內(nèi)孔尺寸較小,不適合專門設(shè)計(jì)抽芯結(jié)構(gòu)。該產(chǎn)品的材料為改性PP,PP料的彈性較大,剛注塑完成時(shí),產(chǎn)品溫度較高,材料較軟,而且內(nèi)孔中兩個(gè)環(huán)狀扣位的高度僅0.08 mm,可以采用強(qiáng)脫方式脫模,脫模后再利用PP料彈性回復(fù)的特性恢復(fù)原形[11-12]。

2.8 開模步驟

這套模具的開模過程共分為4步,如圖8所示。

第一步是注塑完成后,定、動(dòng)模開模前,液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)產(chǎn)品內(nèi)部的外螺紋型芯旋轉(zhuǎn),在螺母螺栓的作用下使螺紋型芯一邊旋轉(zhuǎn)一邊平移,從而使產(chǎn)品上的外螺紋柱脫模;

第二步是動(dòng)模與定模之間分開,同時(shí)使壓在彎管脫模機(jī)構(gòu)上的壓塊松開;

第三步是支撐板與動(dòng)模板之間分開,開模距離為60 mm。由于驅(qū)動(dòng)塊固定在支撐板上,導(dǎo)軌板固定在動(dòng)模板上,當(dāng)支撐板與動(dòng)模板之間分開時(shí),驅(qū)動(dòng)板帶動(dòng)彎管抽芯沿導(dǎo)軌板上的弧形槽做圓弧運(yùn)動(dòng),從而使彎管抽芯脫模;

第四步為推件板與動(dòng)模板分開,分開距離為20 mm,將產(chǎn)品從內(nèi)孔型芯推出,同時(shí)使內(nèi)孔中的兩個(gè)環(huán)狀扣位強(qiáng)行脫模。

(a) 螺柱脫模

(b) 第一次開模

(c) 第二次開模

(d) 第三次開模

3 模具結(jié)構(gòu)注意事項(xiàng)

在開模時(shí),應(yīng)嚴(yán)格限制好外螺紋柱的脫模時(shí)間,確保動(dòng)、定模在分開前,外螺紋型芯已完全脫模,否則動(dòng)、定模分開時(shí),螺紋型芯將會把外螺紋柱拉斷,從而使產(chǎn)品報(bào)廢。另外,這套模具結(jié)構(gòu)選用的是非標(biāo)模架,與標(biāo)準(zhǔn)模架相比,動(dòng)模部分多設(shè)置4根導(dǎo)柱。

4 總結(jié)

本文將液壓馬達(dá)、齒輪機(jī)構(gòu)、螺母螺桿機(jī)構(gòu)等常見的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組合在一起,形成了螺紋自動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)。這套模具的彎管抽芯機(jī)構(gòu)是在沒有借助任何外力的前提下,利用模板之間的相對運(yùn)動(dòng)作為動(dòng)力源,將直線運(yùn)動(dòng)和斜向運(yùn)動(dòng)合成為圓弧運(yùn)動(dòng),從而使彎管脫模。對于內(nèi)孔環(huán)狀扣位,采用強(qiáng)制脫模方式,不需要增加其他模具機(jī)構(gòu)。以上方法簡化了模具結(jié)構(gòu),并采用四次開模動(dòng)作,有效提高了生產(chǎn)效率。