電飯煲注塑模具自動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)及控制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

王懷奧，肖國(guó)華

(浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)代模具學(xué)院，浙江 寧波 315012)

電飯煲注塑模具自動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)及控制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

王懷奧，肖國(guó)華*

(浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)代模具學(xué)院，浙江 寧波315012)

采用對(duì)特征進(jìn)行分類設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)的方法，研究了產(chǎn)品上8種特殊特征的構(gòu)成特點(diǎn)，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)了6種特殊的脫模機(jī)構(gòu)。結(jié)合前模深腔及深柱位的脫模要求，設(shè)計(jì)了前模頂針板先行頂出脫模機(jī)構(gòu)。結(jié)合側(cè)邊特征需要同時(shí)在2個(gè)方向上同步脫模的要求，設(shè)計(jì)了雙油缸驅(qū)動(dòng)，斜導(dǎo)柱驅(qū)動(dòng)的二次復(fù)合脫模機(jī)構(gòu)；針對(duì)前模及后模3種側(cè)孔所在位置的脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)空間受到限制的問題，分別設(shè)計(jì)了3種T型槽鎖塊驅(qū)動(dòng)的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。產(chǎn)品的最終頂出由滑塊式斜頂桿及頂針共同頂出。依據(jù)模具須自動(dòng)化生產(chǎn)的要求，設(shè)計(jì)了六板式承載模架及相應(yīng)的模板開閉邏輯控制機(jī)構(gòu)。結(jié)果表明，機(jī)構(gòu)及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品自動(dòng)化注塑生產(chǎn)。

模具；機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；脫模；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；控制

0 前言

大批量塑料制品的生產(chǎn)離不開高效率的注塑模具，而高效率的注塑模具離不開模具結(jié)構(gòu)上結(jié)合大批量生產(chǎn)的自動(dòng)化機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，自動(dòng)化機(jī)構(gòu)在模具結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在2個(gè)方面：脫模機(jī)構(gòu)和模具控制機(jī)構(gòu)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)[1-4]。相對(duì)而言，注塑模具一般是單件制造，其自動(dòng)化脫模裝置或機(jī)構(gòu)都需要依照特定的塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特征而展開，因而其自動(dòng)化機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)上具有很大的分散性，需要不斷地進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)新，模具上局部區(qū)域機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的變化，給模具的整體模架結(jié)構(gòu)和模板的開閉模自動(dòng)化控制機(jī)構(gòu)帶來了新的挑戰(zhàn)，因此需要采取相應(yīng)的措施，以保證產(chǎn)品特殊特征脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作的順利執(zhí)行[5-8]。針對(duì)一些異型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特征而對(duì)應(yīng)地設(shè)計(jì)出一些自動(dòng)化脫模機(jī)構(gòu)和模具，行業(yè)內(nèi)已有不少報(bào)道和相關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)踐[9-11]，隨著模具產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)、人工成本的提高以及塑料制品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜性程度的增加，對(duì)注塑模具實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)和無人值守的要求越來越高，因而對(duì)模具設(shè)計(jì)而言，對(duì)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)自動(dòng)化功能要求也隨之增多，有些甚至需要跨界設(shè)計(jì)。本文以某電飯煲底座注塑產(chǎn)品為例，其脫模要求特征多且復(fù)雜，需要結(jié)合液壓技術(shù)、順序邏輯控制技術(shù)、機(jī)械自動(dòng)化機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等多學(xué)科的結(jié)合和創(chuàng)新應(yīng)用，擬針對(duì)該產(chǎn)品復(fù)雜的脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及模具開閉控制機(jī)構(gòu)作出設(shè)計(jì)探討。

1 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)工況分析

某電飯煲底座塑料制品結(jié)構(gòu)如圖1所示，產(chǎn)品為某款電飯煲的底座，采用注射成型的方式，材料為丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯共聚物(ABS)，產(chǎn)品的整體特征分成區(qū)域A和區(qū)域B兩部分，成型模腔設(shè)計(jì)時(shí)選用圖1(a)中所示的主分型線，在選擇此分型線設(shè)計(jì)分型面后，模具開模時(shí)，完全脫模前，需要做先抽芯脫模的特征包括圖1中T1～T77個(gè)特征。產(chǎn)品脫模的基本思路為：區(qū)域A需先從型腔一側(cè)頂出，讓產(chǎn)品留在動(dòng)模成型鑲件上，然后T1～T77個(gè)特征先抽芯脫模，最后產(chǎn)品從動(dòng)模鑲件上由頂針完全頂出。T1～T7特征結(jié)構(gòu)形狀及尺寸如圖1(b)所示。

T1～T8—結(jié)構(gòu)特征 A、B—產(chǎn)品分區(qū)(a)產(chǎn)品軸測(cè)圖 (b)工程視圖 (c)C—C截面 (d)D—D截面 (e)E—E截面 (f)F—F截面圖1 脫模特征結(jié)構(gòu)分析Fig.1 Analysis of characteristic structure of the ejection mechanism

T1～T8—結(jié)構(gòu)特征 A、B—產(chǎn)品分區(qū)圖2 脫模機(jī)構(gòu)布局Fig.2 Layout of the ejection mechanism

如圖2所示，從T1特征的位置及構(gòu)成特點(diǎn)來看，T1特征的成型件位于動(dòng)模型芯鑲件內(nèi)側(cè)，切側(cè)向的抽芯距離比較大，側(cè)向的抽芯距離>32 mm，限于該處特征的成型件需要側(cè)向抽芯運(yùn)動(dòng)空間，而其正好在A區(qū)域部分的型芯內(nèi)部，因此其特征的抽芯不能采用常規(guī)的側(cè)滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行抽芯脫模，需要另外采用特殊的抽芯機(jī)構(gòu)方式；T2特征為深柱位，與之對(duì)應(yīng)的A區(qū)域需從模腔型腔側(cè)先頂出，故T特征可采用前模先頂出的方式；T3、T4特征為同類型特征，分布于圖1(a)中所能看到的側(cè)孔特征T8兩邊，T3、T4特征的脫模方向與T8特征的脫模方向垂直，抽芯距離為10 mm，且只能將T3、T4特征脫模后，T8大側(cè)邊孔才能從其對(duì)應(yīng)的成型件上脫出，因此，這3個(gè)特征的脫模需設(shè)計(jì)特殊的聯(lián)動(dòng)分次抽芯機(jī)構(gòu)；T5特征為前模倒扣，需設(shè)計(jì)前模先抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行脫模；T6特征分布在后模，為典型的后模先抽芯的結(jié)構(gòu)特征；T7特征為型芯側(cè)倒勾，一般采用斜頂進(jìn)行頂出側(cè)抽芯脫模比較合適；T8特征為斜向型大側(cè)孔，需采用斜向脫模機(jī)構(gòu)進(jìn)行抽芯脫模。

從結(jié)構(gòu)特征的分布來看，在產(chǎn)品最終由頂針頂出前，T1、T6、T7特征必須在動(dòng)模側(cè)進(jìn)行先抽芯脫模，T2、T5、A區(qū)域需在定模側(cè)先抽芯脫模；T3、T4、T8為側(cè)邊先抽芯脫模。因此，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需對(duì)通過模板來驅(qū)動(dòng)的各特征脫模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及模板的驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)順序運(yùn)動(dòng)的控制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。

A，B—特征區(qū)域 M、N、P—運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn) K1～K10—運(yùn)動(dòng)矢量方向 S1，S2—T型槽 a～f—運(yùn)動(dòng)距離 27—T1滑塊 28—T1驅(qū)動(dòng)塊 29—A區(qū)型芯鑲件 39—T6驅(qū)動(dòng)彎銷 40—T6滑塊 41—T5驅(qū)動(dòng)塊 42—T5滑塊 43—T7斜頂桿 44—T7斜頂推桿(a)T1特征脫模機(jī)構(gòu) (b)T5、T6特征脫模機(jī)構(gòu) (c)T7特征脫模機(jī)構(gòu)圖3 前后模脫模機(jī)構(gòu)Fig.3 Demould mechanism of the front and back mould

2 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 T1特征脫模機(jī)構(gòu)

T1特征采用T型槽驅(qū)動(dòng)滑塊體側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)方式，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3(a)所示。在A區(qū)域成型型芯內(nèi)開設(shè)一空槽，以提供給T1特征脫模機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)空間，將T1特征的成型件27的左端和下端設(shè)計(jì)成T型槽結(jié)構(gòu)形式，即T型槽S1和T型槽S2，27與28通過T型槽S1聯(lián)結(jié)，同時(shí)，27與A區(qū)29通過T型槽S2聯(lián)結(jié)，這樣，當(dāng)28由外力控制迫使其按K1方向向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，28將驅(qū)動(dòng)27運(yùn)動(dòng)，由27上M點(diǎn)的受力分析可知，27只能沿著T型槽S2按K2所示的方向做側(cè)向抽芯運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)T1特征的脫模；T型槽斜角為25°，能實(shí)現(xiàn)的最大抽芯距離為76mm，抽芯距離D的控制由27與28在模具開模方向的相對(duì)移動(dòng)距離b所決定。

2.2 T5前模抽芯機(jī)構(gòu)

針對(duì)T5特征為半開放型窄收口形狀且位于前模型腔內(nèi)的特點(diǎn)，需開模前在型腔側(cè)先對(duì)其進(jìn)行抽芯脫模，主要由41和42來完成，如圖3(b)所示。42設(shè)置于前模型腔鑲件開設(shè)的槽內(nèi)，41和42通過T型槽聯(lián)結(jié)，其運(yùn)動(dòng)以其上N點(diǎn)為例，當(dāng)41沿K4方向運(yùn)動(dòng)距離d時(shí)，兩者間的相對(duì)滑動(dòng)方向?yàn)镵6，42將被驅(qū)動(dòng)沿K5方向運(yùn)動(dòng)距離為c，從而實(shí)現(xiàn)T5特征的前模先抽芯。

2.3 T6后模彎銷抽芯機(jī)構(gòu)

T6特征為動(dòng)模型芯鑲件一側(cè)產(chǎn)品壁上的方形側(cè)孔，產(chǎn)品完全頂出前須先行抽芯，考慮到結(jié)構(gòu)布局空間的限制，宜采用彎銷驅(qū)動(dòng)滑塊的形式進(jìn)行抽芯比較合適，其結(jié)構(gòu)構(gòu)成如圖3(b)所示。40設(shè)置于動(dòng)模型芯鑲件開設(shè)的槽內(nèi)，39的彎銷部分插入40的尾端槽內(nèi)從而對(duì)其驅(qū)動(dòng)，兩者間的驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)以其上的P點(diǎn)為例，當(dāng)39沿K7方向運(yùn)動(dòng)距離為f時(shí)，兩者間的相對(duì)滑動(dòng)方向?yàn)镵9方向，40將被驅(qū)動(dòng)只能沿K8方向向外移動(dòng)距離e，以實(shí)現(xiàn)T6特征的脫模。

2.4 T7后模斜頂脫模機(jī)構(gòu)

T7特征為典型的斜頂頂出脫模機(jī)構(gòu)，其構(gòu)成如圖3(c)中的零件43、44。考慮到頂出距離的限制，43和44采用萬能斜頂結(jié)構(gòu)，即44上端開設(shè)T型槽，與43通過T型槽聯(lián)結(jié)，43可以在44的T型槽內(nèi)沿槽滑動(dòng)以實(shí)現(xiàn)43的頭部與產(chǎn)品分離，達(dá)到T7特征倒扣脫模的目的，同時(shí)盡可能減少了后續(xù)完全頂出機(jī)構(gòu)頂針板的頂出距離，有利于減少模具整體結(jié)構(gòu)尺寸。

2.5 T3、T4、T8組合脫模機(jī)構(gòu)

O、q1～q3—運(yùn)動(dòng)接觸質(zhì)點(diǎn) R—運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn) K10—運(yùn)動(dòng)矢量方向 g—運(yùn)動(dòng)距離 26—型腔鑲件 45—第一油缸 46—油缸聯(lián)結(jié)桿 47—中間拉桿 48—鎖止楔緊中間驅(qū)動(dòng)塊 49—先抽芯壓塊 50—T8斜導(dǎo)柱51—鎖緊楔緊塊 52—前限位塊 53—前觸點(diǎn)開關(guān) 54—后觸點(diǎn)開關(guān) 55—油缸安裝架 56—后限位塊 57—T8斜滑塊 58—帶燕尾槽成型鑲塊 59—斜滑塊彈簧 60—滑塊水管 61—第二油缸 62—第二聯(lián)結(jié)桿 63—橫桿 64—耐磨板 65—限位塊 66—第二油缸座 67—后擋位塊 68—后形成開關(guān) 69—前行程開關(guān) 70—程開關(guān)安裝板 71—前擋位塊 72—隧道滑塊聯(lián)結(jié)臂 73—隧道滑塊 74—彈簧壓板 75—T3成型件驅(qū)動(dòng)彈簧 76—T3成型件(a)T8特征滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)軸測(cè)圖 (b)T4垂直抽芯滑塊安裝圖 (c)T8特征滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)俯視圖 (d)T3、T4、T8抽芯機(jī)構(gòu)鎖緊裝置安裝圖(e)T3、T4、T8組合脫模機(jī)構(gòu)軸測(cè)圖 (f)T4抽芯機(jī)構(gòu)組成圖 (g)T8滑塊機(jī)構(gòu)安裝圖圖4 T3、T4和T8組合的脫模機(jī)構(gòu)Fig.4 T3，T4 and T8 combined demoulding mechanisms

從上述產(chǎn)品的脫模工況分析可知，T3、T4特征與T8特征的脫模方向相互垂直，因此在模具上有限的設(shè)計(jì)空間里將產(chǎn)生成型件運(yùn)動(dòng)干涉，因而需進(jìn)行脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新，對(duì)此問題加以解決。解決的基本思路是進(jìn)行成型件抽芯運(yùn)動(dòng)按順序抽芯，多次脫模設(shè)計(jì)，即先對(duì)T3、T4進(jìn)行脫模，而后再對(duì)T8特征進(jìn)行脫模，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4所示。對(duì)于T3、T4的脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，因T3、T4特征結(jié)構(gòu)相似，以T3特征脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，其脫模機(jī)構(gòu)構(gòu)件組成包括57、58、72、73、74、75、76。58、73、76閉模時(shí)組合在一起構(gòu)成T3、T4、T8所在區(qū)域的成型件。76前端為成型部分，后端側(cè)面設(shè)計(jì)有燕尾槽Y，與58聯(lián)結(jié)，76在燕尾槽的導(dǎo)向下，可沿燕尾槽Y滑動(dòng)，73穿過58、57安裝于76下面，兩者之間可以相對(duì)滑動(dòng)，57上設(shè)置有一壓緊彈簧75，并有74對(duì)其進(jìn)行限位，74通過螺釘緊固安裝于58上。73尾端設(shè)計(jì)有一楔緊槽U，與之聯(lián)結(jié)的72上設(shè)置有行程控制開關(guān)。機(jī)構(gòu)的工作原理為：以73上的R點(diǎn)運(yùn)動(dòng)為例，當(dāng)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力帶動(dòng)73沿57內(nèi)所開設(shè)的隧道方向K10方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，73上的O點(diǎn)同步也向右下方移動(dòng)，因?yàn)?6的下方設(shè)計(jì)有q1～q3形狀的階梯，故當(dāng)O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)距離為g且越過q1點(diǎn)后，75驅(qū)動(dòng)76下移，最大下移距離為9mm，直到O點(diǎn)靠近q3點(diǎn)前，72的抽芯運(yùn)動(dòng)完成；T3抽芯距離為7mm，73前端在T3特征抽芯運(yùn)動(dòng)方向上的厚度為10mm，73在K10方向上的抽芯移動(dòng)距離由72上設(shè)置的行程開關(guān)來控制，行程為79mm，73閉合時(shí)由滑動(dòng)楔緊塊通過壓緊73尾端的楔緊槽U來保證其注塑時(shí)不被注射壓力擠動(dòng)，從而保證76注塑時(shí)牢固地保持在其成型位置。對(duì)于T8特征的脫模，則在T3、T4完成脫模后，由50驅(qū)動(dòng)57及安裝于其上的T3、T4脫模構(gòu)件沿K10方向一起移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。

T3、T4、T8組合脫模機(jī)構(gòu)應(yīng)用于模具上安裝時(shí)其機(jī)構(gòu)分為3個(gè)子機(jī)構(gòu)，其一是73的鎖止機(jī)構(gòu)，如圖4(d)所示；其二是76抽芯運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(T4成型件與T3成型件結(jié)構(gòu)相同)如圖4(b)所示；其三是T8特征斜導(dǎo)柱滑塊抽芯機(jī)構(gòu)，如圖4(e)所示。73的鎖止機(jī)構(gòu)零件包括45、46、47、48、49、51、52、53、54、55、56。鎖緊時(shí)，49通過壓緊51從而壓入73的U型鎖緊槽中，同步壓緊73和57。去鎖時(shí)，49與壓緊51先分離，失去壓制后的壓緊51在45通過46、47驅(qū)動(dòng)的48的驅(qū)動(dòng)下向上移動(dòng)，從而去除對(duì)73和57的鎖緊壓制。T3、T4成型件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組件包括57、58、61、62、63、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76。承上述T3、T4的脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，該機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)由61通過62、63、72來驅(qū)動(dòng)73，從而驅(qū)動(dòng)76(包括同樣結(jié)構(gòu)的T4成型件)來實(shí)現(xiàn)T3、T4的脫模。復(fù)位時(shí)，則由反過來由61驅(qū)動(dòng)返回復(fù)位，由壓緊51壓緊鎖住。T8特征斜導(dǎo)柱滑塊抽芯機(jī)構(gòu)為通用型斜滑塊機(jī)構(gòu)，其組件包括50、51、57、58、推出彈簧59、冷卻水管60、耐磨板64、限位塊65。開模時(shí)由50向外抽芯，閉模時(shí)由壓緊51鎖緊，其上設(shè)計(jì)有φ10mm的冷卻管道，其形成由推出彈簧59、限位塊65控制實(shí)現(xiàn)，斜側(cè)抽芯距離為39mm。2.6A區(qū)域及T2特征前模頂出機(jī)構(gòu)

A區(qū)域及T2特征須在模腔打開的同時(shí)將產(chǎn)品頂住，從前模型腔內(nèi)頂出，故需設(shè)計(jì)前模頂出機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)組件包括12、13、14、15、16、17、復(fù)位導(dǎo)向套18、前模復(fù)位桿19、前模頂針蓋板20、復(fù)位桿壓塊21。前模頂出機(jī)構(gòu)中由12推動(dòng)13從而推動(dòng)14將產(chǎn)品從型腔中頂出脫模；合模時(shí)，由動(dòng)模型芯鑲件上的復(fù)位桿壓塊將前模復(fù)位桿壓回復(fù)位，整個(gè)結(jié)構(gòu)安裝于前模定模模板上端，如圖5(b)所示。

2—面板 3—定模板 4—?jiǎng)幽０?5—?jiǎng)幽５诙|板 6—?jiǎng)幽５谝粔|板 7—模腳 8—模具頂針板 9—模具頂針推板 10—底板 12—前模頂板彈簧 13—前模推板 14—前模頂桿 15—頂板導(dǎo)套 16—頂板導(dǎo)柱 17—前模墊板 18—復(fù)位導(dǎo)向套 19—前模復(fù)位桿 20—前模頂針蓋板 21—復(fù)位桿壓塊 28—T1驅(qū)動(dòng)塊 39—T6驅(qū)動(dòng)彎銷 PL1、PL2、PL3、PL4—模具分型面(a)模具前視面模板控制機(jī)構(gòu)的安裝 (b)模具右側(cè)視圖模板控制機(jī)構(gòu)的安裝 (c)I—I剖視圖 (d)J—J剖視圖圖5 模架及機(jī)構(gòu)裝配Fig.5 Mold and mechanism assembly

3 模架及機(jī)構(gòu)裝配設(shè)計(jì)

注塑生產(chǎn)該產(chǎn)品的要求是能自動(dòng)化注塑生產(chǎn)，模具制造成本應(yīng)控制在適當(dāng)程度，因此，結(jié)合模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，上述各脫模機(jī)構(gòu)自動(dòng)化脫模功能的實(shí)現(xiàn)需借助注塑模具各模板的驅(qū)動(dòng)，即借助于注塑機(jī)的開模力，通過控制各模板的運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到控制上述脫模機(jī)構(gòu)動(dòng)作的目的。因此，需合理地選擇模架及設(shè)置各模板的開閉模順序控制機(jī)構(gòu)。

結(jié)合上述機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求分析，T2特征需要前模頂出，其機(jī)構(gòu)組成零件包括零件12～21，T5特征需要前模抽芯，T3、T4特征脫模機(jī)構(gòu)的73需要前模49進(jìn)行鎖閉[圖4(d)]，結(jié)合模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可知，前模型腔固定板與模具的面板需要打開才有可能實(shí)現(xiàn)這3個(gè)要求。T6、T7特征的脫模機(jī)構(gòu)需要在產(chǎn)品完全頂出前先行動(dòng)作抽芯，因而，28、39所安裝于其上的模板與型芯鑲件所安裝于其上的模板需要有一次打開，才能驅(qū)動(dòng)T1、T6特征的脫模機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)這2個(gè)特征抽芯。

T3、T4、T8抽芯機(jī)構(gòu)則由油缸獨(dú)立控制，可以不受模板驅(qū)動(dòng)控制的限制，但其動(dòng)作前，前模49需要去除對(duì)73的鎖緊。T7倒勾特征脫模機(jī)構(gòu)則可以與最終的頂針頂出機(jī)構(gòu)同步動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)T7特征的脫模。依照上述機(jī)構(gòu)自動(dòng)化動(dòng)作的要求，選用的模架為如圖5(a)所示的六板式假三板模模架。確定的模架在開模時(shí)分五次打開，依次為PL1→PL4→PL2(第一次)→PL3→PL2(第二次)。結(jié)合圖4、圖5所示，機(jī)構(gòu)在模具上的安裝情況為：在模架定模部分一側(cè)，A區(qū)域及T2特征的前模頂出機(jī)構(gòu)安裝于定模板3上，如圖5(c)的I—I剖視圖所示； T5特征抽芯機(jī)構(gòu)的41和T3、T4特征抽芯機(jī)構(gòu)的49安裝于2上。在模架動(dòng)模部分一側(cè)，考慮到T1特征與T6特征的抽芯距離不同，且差異較大，T1特征抽芯機(jī)構(gòu)的28安裝于動(dòng)模第一墊板6上，而39則安裝于51上。73的鎖止機(jī)構(gòu)安裝于定模板3上，76抽芯運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、T8特征斜導(dǎo)柱滑塊抽芯機(jī)構(gòu)安裝于4上。T7特征斜頂脫模機(jī)構(gòu)及產(chǎn)品最終頂出的頂針機(jī)構(gòu)安裝于8及9的組合板上如圖5(d)的J—J剖視圖所示。

4 開模閉?？刂茩C(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)合上述機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、裝配及模架的選用分析可知，要保證上述機(jī)構(gòu)及模具的自動(dòng)化工作功能，通過模架模板來控制的各機(jī)構(gòu)的運(yùn)行動(dòng)作需要以下邏輯順序來進(jìn)行，結(jié)合圖5、圖6所示。定距控制機(jī)構(gòu)的原理包括2個(gè)過程，開模過程和閉模過程。為保證上述PL1～PL4分型面的依次序打開和閉合，為此，專門設(shè)計(jì)了保證各模板運(yùn)動(dòng)的控制機(jī)構(gòu)，控制機(jī)構(gòu)由以下幾個(gè)子裝配機(jī)構(gòu)：PL1～PL4定距分型鎖閉機(jī)構(gòu)、頂針板先復(fù)位機(jī)構(gòu)。PL1定距鎖閉機(jī)構(gòu)包括零件81～86，PL2定距鎖閉機(jī)構(gòu)包括零件91～95，PL3定距鎖閉機(jī)構(gòu)零件87、88、96～99。PL4定距鎖閉機(jī)構(gòu)包括零件89、90。頂針板先復(fù)位機(jī)構(gòu)零件包括77～80。各零件在模具模板上的安裝如圖6(b)～6(d)所示。

77—槽板 78—移動(dòng)鎖芯 79—先復(fù)位底插桿 80—先復(fù)位桿 81—定模扳頂開彈簧 82—前拉桿 83—前模掛鉤 84—定模板第一彈鎖芯 85—?jiǎng)幽５谝绘i塊 86—定模第二彈鎖芯 87—樹脂開閉器 88—后模第一定距拉桿 89—后模第二定距拉桿 90—墊板開啟彈簧 91—模腔開閉掛鉤 92—第二墊板彈鎖芯 93—?jiǎng)幽５诙i塊 94—定模第二鎖塊 95—延距彈鎖芯 96—墊板掛鉤 97—第二墊板鎖塊 98—第二墊板彈鎖芯 99—掛鉤墊高塊 PL1、PL2、PL3、PL4—模具分型面(a)R—R剖視圖 (b)S—S剖視圖 (c)T—T剖視圖 (d)J—J剖視圖圖6 開模閉?？刂茩C(jī)構(gòu)Fig.6 Opening and closing control mechanism

4.1 開?？刂?/h3>

開模控制過程為：PL1→PL4→PL2(第一次)→PL3→PL2(第二次)→頂出。

(1)PL1分型。模具注塑完畢，注塑機(jī)動(dòng)模帶動(dòng)模具動(dòng)模部分準(zhǔn)備后退時(shí)，此時(shí)，模板3、4在PL1定距機(jī)構(gòu)的85、86的鎖閉下處于閉合狀態(tài)，模板4、5在PL3定距機(jī)構(gòu)的96、97的鎖閉下處于閉合狀態(tài)，模板5、6在彈簧90的撐開下有分離趨勢(shì)，但其彈簧合力小于彈簧81的合力，故在彈簧80的彈力撐開下，隨著動(dòng)模部分的后退，模具首先在PL1分模面處打開，當(dāng)打開距離為95mm時(shí)，81將模板2、3拉住，兩者不能再分開，此時(shí)，83的下端勾頭將86向模板內(nèi)壓下，85、86的鎖閉狀態(tài)被打開，為PL2分型面的打開做準(zhǔn)備。對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)動(dòng)作為：PL1分模面打開，T5特征抽芯機(jī)構(gòu)的41驅(qū)動(dòng)42完成T5特征的側(cè)抽芯脫模；分離結(jié)束時(shí)，45向外抽出動(dòng)作，49失去對(duì)T3、T4特征抽芯機(jī)構(gòu)48的壓制，45驅(qū)動(dòng)壓緊51向上去除對(duì)73和57的鎖緊；隨后，61向外抽出動(dòng)作，完成T3、T4特征的脫模。

(2)PL4分型。動(dòng)模繼續(xù)后退，在彈簧90的撐開下，模具在PL4分模面處打開。對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)動(dòng)作為：PL4分模面打開，安裝在動(dòng)模第一墊板6的28驅(qū)動(dòng)27部分完成T1特征的脫模如圖5(d)所示。

(3)PL2第一次打開。當(dāng)PL4分模面打開距離為160mm時(shí)，模板5通過拉桿89將模板6拉住，此時(shí)，96的上端勾頭將98向模板內(nèi)壓入，模板4與5之間的鎖閉狀態(tài)被打開，但不會(huì)立即打開，由于87的鎖扣作用和94、95鎖閉之間尚有20mm的距離，模板3、4未處于鎖閉狀態(tài)，尚可分離，因而，模板4將被動(dòng)模拉著一起后退20mm距離，直到94將95鎖住，模板4被模板3拉住不能繼續(xù)跟隨一定，故而，模具在PL2處做第一打開20mm。對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)動(dòng)作為：PL2分模面部分打開，A區(qū)域及T2特征從模具型腔一側(cè)被T2特征前模頂出機(jī)構(gòu)從前模型腔中同步頂出。

(4)PL3分型PL2第一分型打開后，動(dòng)模后退的驅(qū)動(dòng)力將克服87的扣緊力，將模具在PL3分模面處打開。對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)動(dòng)作為：PL3分模面打開，安裝在51的39驅(qū)動(dòng)40完成T6特征脫模，如圖5(d)所示，同時(shí)28驅(qū)動(dòng)27繼續(xù)完成T1特征的脫模。

(5)PL2二次打開。當(dāng)打開距離為50mm時(shí)，模板4通過拉桿88將動(dòng)模拉住，但此時(shí)，跟隨動(dòng)模一起一定的91的上端勾頭已經(jīng)相對(duì)模板4上的95移動(dòng)了208mm，小于PL3、PL4的打開距離之和，即160mm+50mm=210mm，說明91已將二次鎖閉模板3和模板4的94、95的鎖閉狀態(tài)打開，因此模板3、4可以繼續(xù)分離，模具在PL2分模面處第二次打開，為產(chǎn)品的完全頂出做準(zhǔn)備。對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)動(dòng)作為：PL2分模面再次繼續(xù)打開，同時(shí)，T8特征脫模機(jī)構(gòu)的50驅(qū)動(dòng)57完成T8特征的脫模，如圖5(c)所示。

(6)頂出。動(dòng)模后退完成上述的開模距離后，繼續(xù)后退時(shí)，注塑機(jī)頂桿將頂住推板9而將產(chǎn)品從型芯鑲件上頂出，此過程中其先復(fù)位機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況為，隨著各分模面的依次打開，80與78的分開距離已變?yōu)?60mm+50mm+20mm=230mm，兩者已無接觸，當(dāng)8、9被頂出時(shí)，78將跟隨一起移動(dòng)，當(dāng)78的斜面C1與79的斜面C2接觸時(shí)，78被彈簧推著向右移動(dòng)，從而使得80的下端與78的中央孔錯(cuò)位，80在復(fù)位時(shí)不能直接插入78的中央孔中。同時(shí)，78向右移動(dòng)只是一定的距離，以保證78復(fù)位返回時(shí)C1與C2保持接觸。對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)動(dòng)作過程為：由注塑機(jī)頂桿推動(dòng)9從而推動(dòng)頂針35和43將產(chǎn)品從型芯鑲件25上頂出完全脫模。

4.2 閉模控制

模具閉合時(shí)，必須先保證8、9的先復(fù)位，因此模具閉合開始時(shí)，由于80不能直接插入78的中央孔中，其將通過推動(dòng)78向下移動(dòng)，當(dāng)78的C1面接觸到79的C2面后，78將被迫左移，直到80插入78的中央孔中后，80將推動(dòng)8、9進(jìn)行完全復(fù)位。閉?？刂七^程為：頂出機(jī)構(gòu)先復(fù)位→PL3→PL4→PL2→PL1。模具閉合時(shí)，模具頂出機(jī)構(gòu)中的8、9先復(fù)位后，模板的閉模過程依次為PL3→PL4→PL2→PL1。

(1)PL3閉合。閉模時(shí)，注塑機(jī)動(dòng)模推動(dòng)打開后的動(dòng)模前進(jìn)，由于彈簧81、90的撐開作用力，及開模后的94中部凸臺(tái)頂住了92的底部，模板5、6不能閉合，又由于前模頂出機(jī)構(gòu)中的12推動(dòng)19對(duì)動(dòng)模型芯鑲件的頂住，因此PL2不能首先閉合，只能在PL3分模面處先閉合。對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)動(dòng)作為：PL3復(fù)位閉合時(shí)，39驅(qū)動(dòng)40完成復(fù)位；

(2)PL4閉合。模板4、5閉合后，93的下端已將92壓回模板內(nèi)，模板5、6之間可以閉合，因此模具繼續(xù)閉合時(shí)，在PL4分模面處先閉合。對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)動(dòng)作為：PL4復(fù)位閉合時(shí)，28驅(qū)動(dòng)27完成T1特征脫模機(jī)構(gòu)復(fù)位；

(3)PL2閉合。動(dòng)模繼續(xù)前進(jìn)，因彈簧81的彈力大于彈簧12的彈力，故模具先在PL2處先閉合。對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)動(dòng)作為：PL2閉合前，45向內(nèi)動(dòng)作，將壓緊51退回準(zhǔn)備鎖緊狀態(tài)；而后61向內(nèi)動(dòng)作，完成T3、T4成型件的復(fù)位；閉合時(shí)，50驅(qū)動(dòng)57完成T8特征脫模滑塊機(jī)構(gòu)復(fù)位；

(4)PL1閉合。PL2閉合后，動(dòng)模將推動(dòng)模板3克服彈簧81的阻力而將模具完全閉合。對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)動(dòng)作為：PL1復(fù)位閉合時(shí)，41驅(qū)動(dòng)42完成復(fù)位，49壓緊48，確保T3、T4特征抽芯機(jī)構(gòu)及T8特征滑塊機(jī)構(gòu)的完全復(fù)位。

5 結(jié)論

(1)采用對(duì)特征進(jìn)行分類設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)的方法，研究了產(chǎn)品上8種特殊特征的構(gòu)成特點(diǎn)，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)了6種特殊的脫模機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)品自動(dòng)化注塑生產(chǎn)；

(2)針對(duì)前模A區(qū)域及T2特征設(shè)計(jì)了前模頂針板先行頂出脫模機(jī)構(gòu)；針對(duì)T3、T4、T8復(fù)合特征，設(shè)計(jì)了雙油缸驅(qū)動(dòng)，斜導(dǎo)柱驅(qū)動(dòng)的二次復(fù)合脫模機(jī)構(gòu)；結(jié)合T1、T5、T6特征分別設(shè)計(jì)了3種T型槽鎖塊驅(qū)動(dòng)的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)；結(jié)合T7特征設(shè)計(jì)了滑塊式斜頂桿頂出機(jī)構(gòu)，產(chǎn)品的最終頂出由頂桿及頂管頂出；

(3)依據(jù)模具須自動(dòng)化生產(chǎn)的要求，設(shè)計(jì)了六板式承載模架及其相應(yīng)的模板開閉邏輯控制機(jī)構(gòu)；機(jī)構(gòu)及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品自動(dòng)化注塑生產(chǎn)。

[1] 江昌勇,王 科,王 波,等.塑料斜齒輪注塑模具脫模機(jī)構(gòu)的優(yōu)化[J].工程塑料應(yīng)用,2013,41(11):70-73. Jiang Changyong, Wang Ke, Wang Bo, et al. Ejection Mechanism Optimization of Injection Mold for Plastic Helical Gear[J].Engineering Plastics Application, 2013,41 (11): 70-73.

[2] 陳志祥.注塑模具中雙脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用,1996,8(2):45-47. Chen Zhixiang. Design of Double Release Mechanism in Injection Mould[J]. Modern Plastics Processing Application, 1996,8 (2): 45-47.

[3] 楊 安,肖國(guó)華.汽車油封蓋內(nèi)螺紋脫模機(jī)構(gòu)及注塑模設(shè)計(jì)[J].工程塑料應(yīng)用,2015,41(4):68-72. Yang An, Xiao Guohua. Design of Car Oil Seal Cover Internal Thread Demoulding Mechanism and Injection Mould[J]. Engineering Plastics Application, 2015,41 (4): 68-72.

[4] 黃 力.自動(dòng)抽液瓶蓋脫模機(jī)構(gòu)與注塑模具設(shè)計(jì)[J].塑料科技,2016,44(8):80-84. Huang Li. Design of Injection Mould and Demoulding Mechanism of Automatic Liquid Suction Bottle Cap[J]. Plastics Science and Technology, 2016,44 (8): 80-84.

[5] 賀柳操,卞 平,肖國(guó)華.雙頭螺紋花灑旋轉(zhuǎn)式抽芯脫模機(jī)構(gòu)及其注塑模具設(shè)計(jì)[J].塑料工業(yè),2016,44(10):42-45. He Liucao, Bian Ping, Xiao Guohua. Design of Injection Mold and Core Demoulding Mechanism for Double Thread Rotary Sprinkler Pump[J]. China Plastics Industry, 2016,44 (10): 42-45.

[6] 海爭(zhēng)平.電機(jī)軸承半圓盒狀頂蓋翻轉(zhuǎn)式頂出脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].工程塑料應(yīng)用,2016,44(7):84-88. Hai Zhengping.Design of Rotary Demoulding Mechanism for Motor Bearing Semicircle Box-shaped Cover[J]. Engineering Plastics Application, 2016,44 (7): 84-88.

[7] 劉 斌,覃孟然,馮彥洪.整圓內(nèi)側(cè)倒扣塑料件的聯(lián)合脫模機(jī)構(gòu)[J].工程塑料應(yīng)用,2007,35(1):61-63. Liu Bin, Qin Mengran,Feng Yanhong. A Combined Mechanism of Removing Part with Internal Full Circle Undercut from Mould[J]. Engineering Plastics Application, 2007,35 (1): 61-63.

[8] 張建卿.L10面條機(jī)主體蓋前模多重脫模機(jī)構(gòu)及其注塑模具設(shè)計(jì)[J].塑料,2016,45(5):83-86. Zhang Jianqing.Multiple Ejection Mechanism and Injection Mold Design for Main Body of LIO Noodle Machine[J]. Plastics, 2016,45 (5): 83-86.

[9] 徐 生,肖國(guó)華,沈忠良,等.內(nèi)藏式型針側(cè)抽芯二次頂出脫模機(jī)構(gòu)及其模具設(shè)計(jì)[J].工程塑料應(yīng)用,2016,44(3):79-83. Xu Sheng, Xiao Guohua, Shen Zhongliang, et al[J]. Design and Design of Die Release Mechanism and Die Design for Inner Cylinder with Two Side Ejection[J]. Eengineering Plastics, 2016,44 (3): 79-83.

[10] 楊 安,肖國(guó)華.淋浴噴水手柄旋轉(zhuǎn)式抽芯脫模機(jī)構(gòu)及注塑模設(shè)計(jì)[J].工程塑料應(yīng)用,2016,44(7):89-93. Yang An, Xiao Guohua.Design for Rotary Core Pulling Demoulding Mechanism and Injection Mould of Shower Spray Handle[J].Engineering Plastics Application, 2016,44 (7): 89-93.

[11] 歐陽波儀.汽車儀表罩傾斜式多種脫模機(jī)構(gòu)及其注塑模具設(shè)計(jì)[J].塑料工業(yè),2016,44(9):70-75. Ouyang Boyi. Inclined Multiple Ejection Mechanisms for Automobile Instrument Cover and Injection Mold Design[J].China Plastics Industry, 2016,44 (9): 70-75.

DesignofAutomaticDemouldingMechanismsandControlMechanismforInjectionMoldsofRiceCookers

WANG Huaiao, XIAO Guohua*

(Modern mould College, Zhejiang Business Technology Institute, Ningbo 315012, China)

Structural features of injection moulds of rice cookers were investigated intensively, and then sixty sorts of special demoulding mechanisms were designed through classifying design methods aiming to the characteristics of demoulding mechanisms. A front mould ejector plate mechanism was designed on the basis of front cavity demoulding requirements for deep cavities and deep columns. Moreover, a two-stage compound ejection mechanism driven by two guide cylinders was designed by combination of simultaneous demoulding on two directions and side features. In addition, three types of side core pulling mechanisms driven by T groove lock blocks were designed according to the location of three side holes on the front and back mould. The final ejection of products was pushed out jointly by the slider-ejector rod and ejector. According to the requirement of automatic production for the mould, a six-plate bearing frame and relevant templating opening-closing logic control mechanism were designed. Experimental results indicated that design of these mechanisms and die structures were reasonable, and therefore, the automatic injection-molding production was well carried out.

mold; design of mechanism; demoulding; structural design; control

TQ320.66+2

B

1001-9278(2017)09-0137-08

10.19491/j.issn.1001-9278.2017.09.022

2017-05-20

*聯(lián)系人，3033626870@qq.com