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1塑件分析和模具總體方案確定

該塑件為半透明的殼體狀，總體尺寸為Φ60mm×40mm，壁厚2~3mm。其材料為PP，成型性能良好，收縮率較小，流動性能中等。塑件尺寸精度要求一般，表觀質(zhì)量要求較高。水杯蓋外表面有兩個凸臺結(jié)構(gòu)A和B，且B上有一個側(cè)通孔。根據(jù)上述綜合分析，選擇模具的整體結(jié)構(gòu)為一模四腔、點澆口三板模，位于定模一側(cè)的斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)成型側(cè)孔，液壓驅(qū)動的齒輪傳動裝置實現(xiàn)螺紋型芯旋脫杯蓋以及推件板將塑件脫模。

2模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1澆注系統(tǒng)

澆注系統(tǒng)的設(shè)計重點是澆口類型及其尺寸。為了保證較高的表觀質(zhì)量，通常選用點澆口或潛伏式澆口。考慮到水杯蓋內(nèi)部有旋轉(zhuǎn)的螺紋型芯，所以只能選擇點澆口。它既實現(xiàn)了澆注系統(tǒng)凝料的自動脫落，還具有易排氣和消除熔接痕的優(yōu)點。將點澆口設(shè)置在塑件幾何對稱平面、且位于A和B凸臺中間的位置。澆口尺寸及第一級、第二級分流道尺寸均按經(jīng)驗數(shù)據(jù)選取，并留有一定的修模余量。

2.2成型零件

綜合分析水杯蓋的結(jié)構(gòu)，并兼顧模具零件的加工和裝配，設(shè)計時采用4個獨立的整體嵌入式凹模，將其嵌入到定模板中。這樣既降低了凹模的材料和加工成本，又保證了一定的強度和剛度，同時也確保塑件表面不會出現(xiàn)拼接縫或夾線痕跡。因為水杯蓋有內(nèi)螺紋，外表面非完全對稱，因此模具型芯采用組合式結(jié)構(gòu)，由外螺紋型芯包裹固定型芯組合而成。螺紋型芯進行旋轉(zhuǎn)運動，確保其能夠從杯蓋上旋出；固定型芯在模具中固定不動，使水杯蓋在未被推出前保持靜止狀態(tài)。

2.3側(cè)抽芯機構(gòu)

針對水杯蓋上凸臺B處直徑4mm、深度12mm的側(cè)孔成型，設(shè)計選用常見的斜導(dǎo)柱滑塊抽芯機構(gòu)。為了保證凸臺表面光滑且無夾線，側(cè)型芯采用隧道式抽芯結(jié)構(gòu)。細長的側(cè)型芯以獨立的鑲件與滑塊連接，其最前端圓柱部分成型側(cè)孔，而其他部位對塑件表面無任何封膠影響。非成型部分有一段錐面，是為了降低抽芯阻力，防止模仁被拖傷。在模具中，整個側(cè)抽芯機構(gòu)都在定模一側(cè)。此時模具工作過程相對復(fù)雜，在定模和動模分開前，需要在定模一側(cè)先進行一次分型從而完成側(cè)抽芯過程。由于模具采用了點澆口、三板模，側(cè)抽芯過程恰好與點澆口被拉斷的過程在第一次分型時一并完成，并沒有額外增加開模動作和時間。根據(jù)側(cè)孔的深度，在抽芯距確定為15mm后，通過經(jīng)驗和計算確定了斜導(dǎo)柱傾斜角為15°、直徑20mm、總長度95mm，以及完成側(cè)抽芯所需第一次分型距離應(yīng)大于56mm。

2.4自動脫螺紋機構(gòu)

由于水杯蓋螺紋深度較深，強度和精度較高，所以設(shè)計采用了自動化的旋轉(zhuǎn)脫模法。其中，設(shè)計的細節(jié)包括傳動裝置、螺紋型芯的運動及旋轉(zhuǎn)方向和塑件的止轉(zhuǎn)。為了使螺紋型芯能平緩地旋轉(zhuǎn)，防止水杯蓋中的螺紋在旋脫時被拉壞，設(shè)計中選用可控的液壓力而非快速的開模力來驅(qū)動齒條4，將運動傳遞給同一軸上的小齒輪5和大齒輪3，并由齒輪3與螺紋型芯1的輪齒嚙合，帶動螺紋型芯后退，最終旋出塑件。為了保證運動平穩(wěn)，設(shè)計了與螺紋型芯1相配的導(dǎo)向元件2，其螺距和旋向應(yīng)與水杯蓋內(nèi)螺紋相同。由于水杯蓋螺紋是右旋，所以螺紋型芯1應(yīng)順時針旋轉(zhuǎn)才能旋出水杯蓋，而小齒輪5則逆時針旋轉(zhuǎn)，齒條在液壓活塞桿的牽引下應(yīng)向右上角運動。

2.5推出機構(gòu)

水杯蓋表面質(zhì)量要求較高，所以采用無推出痕跡的推件板進行脫模。為了防止磨損及節(jié)省材料，設(shè)計了單獨的推件鑲塊，將其嵌入到推件板中用于推出塑件。為了防止推件鑲塊與螺紋型芯摩擦而磨損，將兩者以錐面配合。模具中推件板與復(fù)位桿用螺釘連接，確保推件板推出完成后不會滑落，同時也有利于推出機構(gòu)的平穩(wěn)復(fù)位。

3模具工作原理

注射保壓冷卻后，在彈簧彈力和開閉器阻力共同作用下，模具先從分型面Ⅰ打開，點澆口被拉斷與塑件分離；同時，開模力由斜導(dǎo)柱傳至滑塊和側(cè)型芯，完成側(cè)孔的抽芯分型運動。模具分開至定距拉桿時，分型面Ⅰ停止移動，但觸動了脫凝料板，分型面Ⅱ被打開，促使?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料自動從模具上脫落。限位套的位置限定了分型面Ⅱ的分開距離，使其無法繼續(xù)分開。此時，注射機的開模力迫使開閉器分開，主分型面Ⅲ被分開，從而使包在型芯上的塑件與定模脫離。模具結(jié)束所有開模行程后，油缸通過液壓力驅(qū)動齒條，并由齒輪傳動使螺紋型芯旋轉(zhuǎn)后退，與水杯蓋中的成型螺紋脫離。接著，注射機頂桿將推出力傳至復(fù)位桿，帶動推件板將塑件從模具中推出。隨后，油缸活塞桿回程，驅(qū)動齒條和齒輪反向運動，將螺紋型芯旋轉(zhuǎn)復(fù)位。此后，模具將進行3個分型面的閉模過程，并先后完成推出機構(gòu)和抽芯機構(gòu)的復(fù)位。

4結(jié)語

根據(jù)水杯蓋材料、結(jié)構(gòu)、使用要求，介紹了以3次順序分型、定模部分側(cè)抽芯、液壓驅(qū)動齒輪傳動完成自動旋脫螺紋、推件板推出為典型結(jié)構(gòu)組成的注塑模具的設(shè)計方法。該模具結(jié)構(gòu)和工作原理較復(fù)雜，而運用Pro/E的三維設(shè)計可提高模具設(shè)計效率。經(jīng)生產(chǎn)實踐證明，該模具結(jié)構(gòu)合理，工作可靠，對于類似塑件的模具設(shè)計具有一定的參考價值。

作者：池寅生 陳建鋒 孫慶東 徐小青 單位：揚州市職業(yè)大學(xué)機械工程學(xué)院