閆閔，宋杰，劉鵬厚，趙佳峰，狄金葉

(1.青島工學院，山東膠州 266300； 2.臨沂科技職業(yè)學院，山東臨沂 276000)

包裝瓶蓋塑件的注塑生產有以下幾個特點，其一是需要單模多腔，單次開模塑件的產量多[1-3]；其二是因多層密封的需要，材料需采用韌性較好、能承受較大強制脫模變形的塑料來進行成型[4-6]。隨著瓶蓋密封技術要求的提高，瓶蓋的結構變得越來越復雜，其模具結構的設計也提出了許多新的要求，特別是瓶蓋的脫模問題，需要結合不同的塑件材質及壁厚采取不同的脫模措施。瓶蓋的脫?？梢苑譃橐韵聨追N類型：強制方式脫模[7-9]、頂出機構脫模[10]、螺紋機構脫模[11-14]、推板特殊機構脫模等[15-16]。筆者介紹一種味精瓶鉸接瓶蓋的脫模，其相應的模具結構中，需要通過模具模板的8次打開驅動成型件進行9次脫模，以實現塑件的自動化注塑生產。

1 鉸接瓶蓋

味精瓶鉸接瓶蓋如圖1所示，鉸接瓶蓋塑件的結構可以分為兩部分：右邊的密封蓋和左邊的翻蓋。右邊密封蓋與左邊翻蓋之間采用薄壁鉸接筋連接，筋的厚度為0.3 mm，寬度為3 mm。密封蓋為圓柱筒形蓋，其最大外圓直徑為30.4 mm，總高度19.9 mm。為保證密封蓋的密封效果，在密封蓋的下端內壁上設置了內徑為24.7 mm的圓環(huán)，上端則設置了外徑分別為27.0，22.8，16.7 mm的三層密封圓環(huán)。在翻蓋內壁設置了內徑為26.1 mm的圓環(huán)。塑件材質為食用級聚丙烯(PP)塑料。其注射成型的最大難題是上述5處圓環(huán)的脫模，因而，合理地設計脫模方案是該塑件注射成型成功的關鍵。

圖1 味精瓶鉸接瓶蓋

2 分型及脫模方案設計

圖2為分型及脫模設計。針對塑件的5處圓環(huán)特征(K1～K5)，其脫模采用強制脫模方式較為合理。在塑件中，K1圓環(huán)(?24.7 mm)的強制脫模高度為1.3 mm，K2圓環(huán)(?16.7 mm)的為1.0 mm，K3圓環(huán)(?22.8 mm)的為1.0 mm，K4圓環(huán)(?27 mm)的 為0.7 mm，K5圓 環(huán)(?26.1 mm)的為0.5 mm。整體脫模方案設置為：

以PL面為主分型面，在PL面以上的定模型腔中，設置C1柱形鑲件、C2環(huán)形鑲件對密封蓋的下端內壁進行成型和脫模，C2環(huán)形鑲件為K1圓環(huán)的成型件。

脫模時，先將C1柱形鑲件抽出，再將C2環(huán)形鑲件抽出，C1柱形鑲件先抽出，便于C2環(huán)形鑲件對K1圓環(huán)實施強制脫模。

圖2 分型及脫模設計

在PL面以下的動模型芯中，設置了C3，C7柱形鑲件，以及C4，C5，C6三個環(huán)形鑲件，C3柱形鑲件為上層正中央盲孔的成型件，C4環(huán)形鑲件為K2圓環(huán)非成型件，C5環(huán)形鑲件為K3圓環(huán)的成型件，C6環(huán)形鑲件為K4圓環(huán)的成型件，C7柱型鑲件為K5圓環(huán)的成型件。

脫模時，鑲件往下抽出順序依次為C3→C4→ C5和C7 (C7與C5同步)→C6，只有按此順序抽出，才能保證C4，C5和C7，C6鑲件能依次實施強制脫模。這是因為強制脫模時，圓環(huán)所在的環(huán)壁材料被強制擠壓，圓環(huán)壁至少需要一側有變形空間。

塑件最終留于型芯鑲件上，塑件最終的脫模通過推板將塑件從型芯鑲件上推出實現完全脫模。塑件從C2，C4，C5和C7，C6鑲件上的脫模都為強制脫模。

鑒于成型件的設置需要，以及塑件多腔布局需要，流道廢料最好能自動脫模，因而，單個模腔的澆注采用單點點澆口進行澆注，澆口G開設在圖2所示的密封蓋正中央位置。

3 單腔脫模動作設計

在圖2所示脫模布置下，單腔成型零件設置如圖3所示，單腔成型件的脫模過程可以分以下步驟進行：

第①步，流道與塑件的分離(第一次脫模)。

第②步，流道廢料自動脫模(第二次脫模)。

第③步，塑件下端局部從型腔鑲件中脫模(第三次脫模)，由PL面打開來實現，PL面打開時，塑件留于動模型芯上。PL面以下的動模按“開模方向”下行時，C1柱形鑲件1、型腔鑲件3與塑件分離(第三次脫模)，而C2環(huán)形鑲件2跟隨塑件下行而暫時先不分離。

圖3 單腔成型零件設置

第④步，塑件下端完全從型腔鑲件中脫模(第四次脫模)，動模下行距離為13 mm時，C2環(huán)形鑲件2被型腔鑲件3拉住，C2環(huán)形鑲件2被強制從塑件中抽出(第四次脫模)。

第⑤步，C3柱形鑲件12抽芯(第五次脫模)。

第⑥步，C4環(huán)形鑲件11抽芯(第六次脫模)。

第⑦步，C5環(huán)形鑲件13和C7柱形鑲件5抽芯(第七次脫模)。

第⑧步，C6環(huán)形鑲件14抽芯(第八次脫模)，塑件留于型芯鑲件上。

第⑨步，塑件從型芯鑲件上被推板強制推出(第九次脫模)。

上述9個步驟中：第①步～第④步為定模一側的脫模，第⑤步～第⑨步為動模一側的脫模，即單腔主分型面PL面打開前，第①步和第②步脫模；PL面打開時，第③步和第④步脫模，PL面打開后，第⑤步～第⑧步脫模。

4 模具結構設計

4.1 模具布局

圖4為模具結構布局。如圖4a所示，模腔布局為1模24腔。T1～T3為單腔的三級流道，三級流道的截面均采用U型截面流道。單腔在模具中的安裝如圖4b所示?；诔杀究紤]，為保證第3節(jié)中第一次～第九次脫模動作過程按順序實現，通過所用模架模板的打開動作進行驅動。因而，模架設計時，以P3面作為模具的主開模面，模架模板的打開做以下安排：

(1)定模打開。在P3面及其以上，定模需設置3次打開，完成單腔脫模動作的第①步～第④步動作。

(2)動模打開。在P3面以下，動模需要設置5次打開，完成第⑤步～第⑨步動作。

圖4 模具結構布局

4.2 模架設計

依據第3節(jié)所述，為滿足點澆口設置的需要，初始模架選用三板式模架，但結合塑件在模具動模一側需多次脫模的需要，需對模架進行改進，模架最終改進設計為如圖4b所示的六板式點澆口模架。在模架中，定模模板由三塊板構成，分別為面板27、脫料板26和定模板25，其中定模板25內增設一塊定模推板29；動模模板由動模板24、第六分型板23、第五分型板22、第四分型板21、底板19及墊塊20構成。蓋板17、推板18構成頂出推板，在動模板24內增設動模推板28，第六分型板23內增設C5／C7柱形鑲件拉板9。

4.3 成型件的安裝

零件在模架上的安裝情況為：

(1)定模成型件的安裝。

如圖4b所示，C1柱形鑲件1、型腔鑲件3安裝于定模板25上；C2環(huán)形鑲件2套裝于C1柱形鑲件外圓柱上后，安裝于型腔鑲件3的圓槽內，其尾端安裝于定模推板29上，定模推板29能上下活動，以實現在C1柱形鑲件1、型腔鑲件3與塑件分離一定距離后，延時對塑件進行強制脫模；閉模時，由安裝于第六分型板23上的定模復位推桿30將其頂回復位。

(2)動模成型件的安裝。

C3柱形鑲件12，C4環(huán)形鑲件11，C5環(huán)形鑲件13及C6環(huán)形鑲件14從外到里依次套裝好后，安裝于型芯鑲件4內；每個鑲件的底部安裝情況為：

①C3柱形鑲件12安裝于第四分型板21上。

②C4環(huán)形鑲件11通過C4環(huán)形鑲件壓板10壓緊，安裝于第五分型板22的下底面上。

③C7柱形鑲件5，C5環(huán)形鑲件13分別安裝于C5／C7柱形鑲件拉板9上，C5／C7柱形鑲件拉板9為活動板，其可以在第六分型板23底面所開設的槽內上下移動。

④C6環(huán)形鑲件14用螺絲緊固安裝于第六分型板23上。

⑤型芯鑲件4安裝于動模板24上。

⑥動模推板28通過螺釘與復位桿16的上端緊固連接，與蓋板17、推板18一起組成塑件的最終脫模頂出機構，用于將塑件從型芯鑲件4上推出而實現塑件的完全脫模。

4.4 模具工作原理

為實現第3節(jié)中所需的脫模動作順序，在模架上設置了開閉控制機構、定距控制元件對模板的開閉進行控制，如圖5所示。模具按P1→P2→P3→P4→P5→P6→P7→P8次序依次分8次打開，以驅動相應的成型件完成塑件的9次脫模動作。

圖5 模具工作原理

(1)定模的打開(第一次～第四次脫模)。

第一次～第三次開模為定模的打開，實現第一次～第四次脫模。模板打開的順序為P1→P2→P3。

①P1面打開。第一次開模時，P3面以下的動模通過注塑機動模板的驅動下行，此時，動模側4塊板(零件21～24)處于閉合狀態(tài)，直到P3面打開后才能依次打開(由機構S1，S2進行鎖閉)。安裝于第四分型板21上的長拉桿36，依靠其上端樹脂開閉器37的吸緊摩擦力，將定模板25拉著一起下行，因而，模具首先在P1面處打開，流道廢料與塑件在澆口G處崩斷而分離，此為第一次脫模。P1面打開距離由第一定距拉板38和定距螺絲39控制，為140 mm。

②P2面打開。P1面打開140 mm后，定模板25拉動脫料板26繼續(xù)下行，P2面打開，P2面打開用于流道廢料的脫模，此為第二次脫模。P2面打開距離由第二定距拉桿40控制，為10 mm。

③P3面打開。動模繼續(xù)下行，脫料板26、定模板25被第二定距拉桿40拉住，不能繼續(xù)下行，開模動力將克服樹脂開閉器37吸緊摩擦力而迫使定模板25與動模板24分離，模具在P3面(PL面)處打開。此時，塑件成型件與塑件的分離情況為：塑件留于動模型芯鑲件4上，塑件先與型腔鑲件3和C1柱形鑲件1分離，此為第三次脫模。

C2環(huán)形鑲件2的安裝板定模推板29失去了其下端頂桿定模復位推桿30的頂住，C2環(huán)形鑲件2在包緊力的作用下，被塑件拉著一起下行，直到型腔鑲件3，C1柱形鑲件1脫離完畢。P3面打開13 mm后，C2環(huán)形鑲件2被型腔鑲件4拉住，強制從塑件中抽出，此為塑件的第四次脫模(強制脫模)。

(2)動模的打開(第五～第九次脫模)。

第四次～第八次開模為動模的打開，其順序為P4→P5→P6→P7→P8。

模具P3面以下的動模模板第四分型板21～推板24之間的閉合狀態(tài)，必須等到P1→P2→P3打開完成后才能開啟。P3面打開后，動模部分模板的開啟順序為P4→P5→P6→P7→P8，為保證此開啟順序，相應地，設置了用于此順序控制的機構S1和機構S2，如圖5b、圖5c所示，機構S1用于第四分型板21～動模板24之間的鎖緊，機構S2用于第五分型板22～動模板24之間的鎖緊。

①P4面打開。定模、動模在P3面處打開分離后，動模繼續(xù)下行，機構S1將第四分型板21和動模板24之間的閉合打開(此時，機構S2處于鎖緊狀態(tài))，在第四次開模彈簧41的撐開下，動模首先在P4面處打開，第四分型板21拉動其上的C3柱形鑲件12抽出，此為塑件的第五次抽芯脫模。

②P5面打開。P4面打開距離12 mm后，第四分型板21上S2機構的開鎖插桿42已將第五分型板22、第六分型板23之間的鎖閉打開，動模繼續(xù)下行時，第四分型板21上的第四定距拉桿43將拉動第五分型板22一起下行，此時，P5面打開，P5面打開時，C4環(huán)形鑲件11從塑件中抽出，此為塑件的第六次抽芯脫模(強制脫模)。

③P6面打開。P5打開后，第五分型板22下行距離為6 mm后，第五分型板22拉動第五定距拉桿44下行，從而拉動C5／C7柱形鑲件拉板9下行，C5／C7柱形鑲件拉板9下行6 mm后，被第六分型板23內的第六定距拉桿45拉住。C5／C7柱形鑲件拉板9與第六分型板23分離，此為P6面打開。P6面打開時，C5／C7柱形鑲件拉板9上的C7柱形鑲件5，C5環(huán)形鑲件13從塑件中強制抽出，此為塑件的第七次抽芯脫模(強制脫模)。

④P7面打開。待P6面打開后，S2機構的開鎖插桿42已經下行12 mm+6 mm+6 mm=24 mm，開鎖插桿42將第六分型板鎖芯46推向左邊，將第六分型板23與動模板24的鎖閉打開，第六分型板23與動模板24處于臨界分離狀態(tài)，動模繼續(xù)下行，第六分型板23下行，帶動C6環(huán)形鑲件14抽出，此為塑件的第八次抽芯脫模(強制脫模)。

⑤P8面打開。注塑機頂桿頂住頂出板(蓋板17與推板18)先不動，動模繼續(xù)下行時，第六分型板23通過第七開模定距拉桿59拉動動模板24下行，P8面打開，此時，動模推板28將塑件從型芯鑲件4上推出，實現塑件的第九次完全推出脫模。

⑥模具的閉合過程同開模過程相反。

(3)機構S1、機構S2的工作原理。

①機構S1工作原理。機構S1為翹板式鎖扣機構，其組件包括零件47～52，P3面打開后，隨著動模的下行，導桿47的導槽驅動驅動銷48運動，從而推動搖臂擺桿49克服擺臂彈簧52的彈力，使搖臂擺桿49繞轉動銷51的中心轉動，直到導桿47將驅動銷48驅動到其頂面，使搖臂擺桿49上端的掛鉤與動模板24解鎖脫離，將動模板24、第六分型板23和第五分型板22與第四分型板21之間的鎖閉打開。導桿47的導槽開鎖距離為32 mm，能保證塑件的頂出設置距離(12 mm+20 mm)。

②機構S2工作原理。機構S2為鎖芯滑動式鎖扣機構，P4面打開后，第五分型板22、第六分型板23、動模板24由機構S2繼續(xù)鎖閉，該鎖扣機構由開鎖插桿42、第六分型板鎖芯46及零件53～58組成，其工作原理為：模具閉合時，鎖閉插桿53通過其上的兩個掛鉤分別將第六分型板鎖芯46、第五分型板鎖芯57勾住，而將動模板24、第六分型板23、第五分型板22鎖緊在一起，當第四分型板21與第五分型板22分離打開后(P4面)，開鎖插桿42下行，依次驅動第五分型板鎖芯57、第六分型板鎖芯46克服下彈簧58、上彈簧55的張力而向左邊移動，從而依次解開第五分型板鎖芯57、第六分型板鎖芯46與鎖閉插桿53的鎖閉，將模板按P5→P6→P7次序打開。閉合時，其鎖閉順序剛好相反。P5面在P4面打開12 mm距離后才能完全打開，P7面在P5面打開12 mm后才能完全打開，所以，P4打開24 mm后，P7面才能完全打開。

5 結論

針對味精瓶鉸接瓶蓋塑件的成型需要，設計了一種8次開模9次脫模六板式點澆口模具。模具模腔布局為1模24腔，單腔采用單點點澆口進行澆注。

(1)在模具中，塑件下層的脫模分4次進行，其中包含1次強制抽芯脫模；上層則分5次進行脫模，其中包含3次強制脫模。為實現塑件9次脫模動作的依次進行，模架結構由三板模改進為六板模；并在定模一側的定模板內增設定模推板，以增加一次強制脫模動作；在動模一側的第六分型板內增設一塊內鑲模板，以增加一次強制脫模動作，從而實現塑件9次脫模所需的8次開模模架的需要。依靠模板順序開閉控制機構和定距元件進行控制，將不同次序抽芯的成型件安裝于相應模板上，依靠模架的8次順序開啟動作，達到成型件依次抽芯和塑件9次脫模目的，實現了塑件的自動化注塑生產。

(2)設計了兩種機械式控制機構對動模四塊模板之間的順序開閉進行控制，分別為翹板式鎖扣機構和鎖芯滑動式鎖扣機構，機構由模具開模動力驅動，設計巧妙，動作穩(wěn)定可靠，降低了模具的復雜程度和制造成本。