謝宇玲,鄒澤昌

(福建船政交通職業(yè)學院機械與智能制造學院,福建 福州 350007)

0 引 言

一般情況下塑料模具是由注塑機推動模具的推板運動作為動力源,帶動脫模機構(gòu)作脫模運動的。但當產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特殊,不能以上述方法脫模時,應(yīng)安裝其他的動力裝置,比如液壓馬達或油缸等,再通過相應(yīng)的傳動機構(gòu)帶動脫模機構(gòu)作脫模運動;或者設(shè)置一個特殊的機構(gòu),以不同模板之間的相對運動作為動力源,帶動脫模機構(gòu)作脫模運動;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)置專門的脫模機構(gòu),此時可以考慮強制脫模。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)計了包括上述3種脫模機構(gòu)的模具結(jié)構(gòu),這些脫模機構(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,在其中有一個規(guī)格為M12的螺柱,在螺柱的內(nèi)孔中有兩個環(huán)狀扣位,扣位的高度為0.08 mm,在瓶蓋的一側(cè)有一個彎管,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個結(jié)構(gòu)比較特殊,都不能以常規(guī)方法脫模,需要設(shè)計相應(yīng)的脫模機構(gòu)。

圖1 產(chǎn)品圖Fig.1 Product diagram

2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 分型面設(shè)計

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、動模合模的穩(wěn)定性,將彎管分型面的兩側(cè)設(shè)計成枕位結(jié)構(gòu),并將其側(cè)面做成5°斜度[1-4]。

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

2.2 排模設(shè)計

洗發(fā)水瓶蓋的尺寸較小,適合一模四腔,為了便于設(shè)計彎管的抽芯機構(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,選用一個進澆點進澆,從側(cè)面以潛水口進澆,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)計了外螺紋脫模機構(gòu)和彎管脫模機構(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—從動齒輪;7—螺紋型芯;8—內(nèi)孔型芯;9—導柱;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)動塊;22—彎管型芯;23—推件板;24—導軌板;25—動模板;26—支撐板;27—主齒輪;28—動模導柱;29—深溝滾子軸承;30—動模導套;31—液壓馬達;32—動模座板圖4 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—主動齒輪;2—從動齒輪;3—彎管脫模機構(gòu)圖5 螺紋脫模機構(gòu)Fig.5 Thread demoulding mechanism

在瓶蓋內(nèi)部有一個外螺紋柱,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)計了旋轉(zhuǎn)脫模機構(gòu),其平面結(jié)構(gòu)如圖5所示。具體辦法是:每個產(chǎn)品對應(yīng)一個螺紋型芯,每個螺紋型芯上設(shè)計一個齒輪,在模具的中心安裝大齒輪,由液壓馬達帶動大齒輪旋轉(zhuǎn),再由大齒輪同時帶動4個螺紋型芯旋轉(zhuǎn)。在螺紋型芯上還設(shè)置了螺母螺桿機構(gòu),當螺紋型芯旋轉(zhuǎn)時,螺母螺桿機構(gòu)還將推動螺紋型芯平移,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)計了一段斜度,該斜度的作用是:在產(chǎn)品脫模時可以有效防止型芯磨損;產(chǎn)品型芯的中間位置有一個環(huán)形槽,用于接通運水,在圓槽旁邊設(shè)了兩個密封圈,可以防止運水外溢。在螺紋型芯上設(shè)置齒輪,齒輪通過銷釘帶動螺紋型芯旋轉(zhuǎn);在螺紋型芯的底部設(shè)置螺母螺桿機構(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,產(chǎn)品的溫度較高,有較大的彈性,該兩圈環(huán)狀結(jié)構(gòu)采用的是強制脫模方式。

2.6 彎管脫模結(jié)構(gòu)設(shè)計

在瓶蓋的一側(cè)有一個彎管,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)計了由驅(qū)動塊、導軌板和彎管抽芯等3個零件組成的彎管抽芯機構(gòu),如圖7(a)所示。在驅(qū)動塊上開設(shè)一條斜槽,斜槽角度為53°,如圖7(b)所示,在導軌板上開設(shè)一條圓弧槽,作為彎管抽芯運動的導軌,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)動塊的斜槽內(nèi)滑動,抽芯座在導軌板的圓弧槽內(nèi)運動。當驅(qū)動塊和導軌板沿上、下方向產(chǎn)生相對滑動時,驅(qū)動板的53°斜槽將引導彎管抽芯將在導軌板的弧形槽內(nèi)作圓弧運動。這個脫模機構(gòu)以模板之間的相對運動作為動力源,將直線運動和斜向運動的合運動轉(zhuǎn)化為圓弧運動,從而實現(xiàn)彎管抽芯的脫模。

(a) 彎管抽芯機構(gòu)示

(b) 驅(qū)動塊結(jié)構(gòu)圖

(c) 導軌板結(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,產(chǎn)品溫度較高,材料較軟,而且內(nèi)孔中兩個環(huán)狀扣位的高度僅0.08 mm,可以采用強脫方式脫模,脫模后再利用PP料彈性回復的特性恢復原形[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、動模開模前,液壓馬達旋轉(zhuǎn),帶動產(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;

第二步是動模與定模之間分開,同時使壓在彎管脫模機構(gòu)上的壓塊松開;

第三步是支撐板與動模板之間分開,開模距離為60 mm。由于驅(qū)動塊固定在支撐板上,導軌板固定在動模板上,當支撐板與動模板之間分開時,驅(qū)動板帶動彎管抽芯沿導軌板上的弧形槽做圓弧運動,從而使彎管抽芯脫模;

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

(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

在開模時,應(yīng)嚴格限制好外螺紋柱的脫模時間,確保動、定模在分開前,外螺紋型芯已完全脫模,否則動、定模分開時,螺紋型芯將會把外螺紋柱拉斷,從而使產(chǎn)品報廢。另外,這套模具結(jié)構(gòu)選用的是非標模架,與標準模架相比,動模部分多設(shè)置4根導柱。

4 總結(jié)

本文將液壓馬達、齒輪機構(gòu)、螺母螺桿機構(gòu)等常見的傳動機構(gòu)組合在一起,形成了螺紋自動脫模機構(gòu)。這套模具的彎管抽芯機構(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動作為動力源,將直線運動和斜向運動合成為圓弧運動,從而使彎管脫模。對于內(nèi)孔環(huán)狀扣位,采用強制脫模方式,不需要增加其他模具機構(gòu)。以上方法簡化了模具結(jié)構(gòu),并采用四次開模動作,有效提高了生產(chǎn)效率。