單齒條驅(qū)動雙孔內(nèi)螺紋型芯脫模機構(gòu)注塑模具設(shè)計

岳強

(浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電與軌道交通學(xué)院，浙江寧波 315211)

接頭是液壓設(shè)備裝置中重要的中間連接件，出于對流體的控制需要，接頭需要設(shè)置成各種結(jié)構(gòu)形式，以滿足液壓設(shè)備的需要。對于塑料接頭而言，注射成型時，隨著接頭塑件結(jié)構(gòu)形式的不同，其脫模機構(gòu)及模具結(jié)構(gòu)也需要做多種類型的創(chuàng)新設(shè)計。相對而言，彎管接頭的脫模機構(gòu)設(shè)計最為復(fù)雜，而直通管接頭相對較為容易。彎管接頭須依據(jù)其彎曲程度，來設(shè)計其特殊的脫模機構(gòu)和復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu)[1–3]。直通管接頭雖然形狀相對較為簡單，但隨著其密封要求的不同，特別是當(dāng)接頭內(nèi)、外不同部位需要設(shè)置螺紋來進行聯(lián)結(jié)和密封時，塑件脫模機構(gòu)的設(shè)計會有很大的不同。對于外螺紋，一般采用哈夫滑塊或者上下型腔、型芯的直接打開方式，進行平分式分型而脫模[4–5]；而對于內(nèi)螺紋脫模機構(gòu)，則須結(jié)合塑件模具制造的成本、螺紋的構(gòu)造及塑件的成型精度要求，來分別進行機構(gòu)設(shè)計，其結(jié)構(gòu)形式有：①對于螺紋長度短、位于塑件側(cè)面且螺紋內(nèi)徑小的內(nèi)螺紋，可以用滑塊驅(qū)動齒條機構(gòu)進行脫模[6]；②對于內(nèi)螺紋節(jié)距比較大、螺紋長度長的可以用蝸桿驅(qū)動齒輪機構(gòu)進行脫模[7–8]；③對于螺紋長度比較長且螺徑比較大的內(nèi)螺紋，可以用頂板驅(qū)動蝸桿自旋出機構(gòu)進行脫模[9–11]；④對于螺紋脫出時無止轉(zhuǎn)位置要求的內(nèi)螺紋，可以用電機驅(qū)動齒輪機構(gòu)來進行脫模[12–15]；⑤對于材料收縮比較大、內(nèi)壁包緊力大的內(nèi)螺紋脫模，可以用驅(qū)動力較大的油缸驅(qū)動齒條齒輪機構(gòu)進行脫模[16–17]。對于齒條的驅(qū)動，除采用油缸驅(qū)動方式外，也可以采用模板來驅(qū)動?，F(xiàn)有研究中，較多的是著眼于單齒條驅(qū)動單齒輪進行單孔內(nèi)螺紋脫模機構(gòu)的設(shè)計研究[18–19]，此類機構(gòu)安裝于模具的外表，容易受損，因而該類機構(gòu)及其模具結(jié)構(gòu)設(shè)計還有待進一步改進。筆者針對某霧化器帶內(nèi)、外螺紋特征的接頭塑件，設(shè)計了一種基于上述齒條驅(qū)動脫模機構(gòu)的改進型脫模機構(gòu)，即采用單齒條驅(qū)動的可同步進行雙內(nèi)螺紋孔脫模的機構(gòu)，并給出其模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，以資參考。

1 霧化器接頭塑件結(jié)構(gòu)分析

霧化器接頭塑件的產(chǎn)品形狀如圖1 所示。塑件的結(jié)構(gòu)為：主體由三段管特征G1，G2，G3 構(gòu)成，G1 段除內(nèi)部設(shè)置有階梯孔H1 外，外部還設(shè)置有直通型扁槽C1；G2 段為縮頸管，該段內(nèi)壁為直通孔，外壁上設(shè)置有分支管，分支管外壁設(shè)置有外螺紋M10，內(nèi)壁設(shè)置了與H1 孔和H3 孔的連通孔H2；G3 段內(nèi)壁設(shè)置了階梯孔H3，H3 孔前端設(shè)置有內(nèi)螺紋特征M11。

圖1 塑件結(jié)構(gòu)

2 塑件成型模具設(shè)計難點分析

塑件結(jié)構(gòu)尺寸如圖2 所示，影響塑件成型模具設(shè)計難度的特征為C1槽、M10外螺紋、M11內(nèi)螺紋、H2 孔。

圖2 塑件結(jié)構(gòu)尺寸

對霧化器接頭塑件主分型面設(shè)置有影響的特征構(gòu)造如下：M11 內(nèi)螺紋的節(jié)距為1 mm，共11 圈螺紋，其只能通過螺紋型芯旋轉(zhuǎn)脫內(nèi)螺紋的方式來脫模；M10 外螺紋的節(jié)距為1 mm，共7 圈螺紋，其結(jié)合G1～G3 段管外壁的特征，采用對半分型的方式來進行脫模；H2 孔的中心線與H1 孔、H3 孔的中心線垂直，且G2 段的內(nèi)孔直徑最小，因而H1 孔、H2 孔、H3 孔只能各自使用單獨的型芯來進行側(cè)抽芯脫模。

顯然，合理地設(shè)置塑件的主分型面以及接頭內(nèi)、外螺紋的脫模機構(gòu)，以降低塑件的脫模難度，是霧化器接頭塑件模具設(shè)計的關(guān)鍵工作。

3 分型及脫模設(shè)計

分型及脫模設(shè)置如圖3 所示，將塑件進行臥式布局設(shè)置后，選用圖3 中所示的分型面PL面來進行分型，其最有利于塑件的脫模。在此分型設(shè)置下，可以選用圖3 中所示的澆口位置開設(shè)側(cè)澆口來進行澆注，以保證模腔的充填效果。

圖3 分型及脫模設(shè)置

塑件上各特征的脫模作如下設(shè)置：①H1 孔使用H1 型芯成型，由一個側(cè)滑塊實施側(cè)抽芯脫模；②H2 孔使用一個H2 型芯成型，由一個側(cè)滑塊實施側(cè)抽芯脫模；③H3 孔使用一個內(nèi)螺紋型芯H3型芯成型，并使用1 個旋轉(zhuǎn)抽芯機構(gòu)來實施脫模；④G1，G2，G3 分段的外壁及M10 外螺紋可以通過分型面PL的打開而實施直接脫模。

對于第①、第②項的脫模，采用常規(guī)的斜導(dǎo)柱滑塊機構(gòu)即可以滿足其抽芯脫模的需要，而對于第③項的脫模，則須結(jié)合塑件的量產(chǎn)所需1 模2 腔布局的設(shè)置需要，設(shè)計一種單齒條驅(qū)動雙孔內(nèi)螺紋型芯脫模機構(gòu)來實施脫模。

4 單齒條驅(qū)動雙孔內(nèi)螺紋型芯脫模機構(gòu)

單齒條驅(qū)動雙孔內(nèi)螺紋型芯脫模機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成如圖4 所示。機構(gòu)以齒條13 來驅(qū)動大齒輪9，從而驅(qū)動兩組相同結(jié)構(gòu)的螺紋機構(gòu)對兩個型腔塑件中的H3 孔進行抽芯(H3 內(nèi)螺紋型芯1，H3’內(nèi)螺紋型芯1’)。以其中的單條傳動鏈中H3 內(nèi)螺紋型芯1 的驅(qū)動為例，該螺紋型芯的前端設(shè)置有H3 內(nèi)孔螺紋的成型型芯，后端設(shè)置為軸結(jié)構(gòu)形式，軸上中段套裝有導(dǎo)向套3、小齒輪4，尾端設(shè)置有同H3 內(nèi)孔螺紋相同螺紋螺徑和節(jié)距的外螺紋，用于與螺紋套5的內(nèi)孔螺紋進行螺紋副配合，其作用是，保證H3 內(nèi)螺紋型芯1 旋出脫模時，不擠壞塑件H3 孔內(nèi)的內(nèi)螺紋M11。螺紋套5 內(nèi)的內(nèi)螺紋螺徑和節(jié)距與塑件H3 孔內(nèi)的內(nèi)螺紋相同，但其長度設(shè)置為22 mm，大于圖2 中所示的H3 孔的螺紋長度8 mm 及孔的總深度18 mm，以保證H3 內(nèi)螺紋型芯1 從塑件中能完全抽芯抽出。

圖4 分型及成型件設(shè)置

大齒輪9 和傳動小齒輪11 同軸安裝于齒輪軸10 上，齒輪軸10 兩端通過軸承分別安裝于支撐臺第三墊塊7 和第四墊塊12 上。大齒輪9 與小齒輪4 齒輪副嚙合配合，小齒輪11 與齒條13 齒輪副嚙合配合；小齒輪4 的寬度大于30 mm，以保證H3內(nèi)螺紋型芯1 在旋轉(zhuǎn)抽出過程中，都能與大齒輪9保持接觸配合。齒條13 安裝于模具的定模板上，為固定零件。機構(gòu)除齒條13 以外，其余零件都安裝于模具動模板上，位于動模一側(cè)。

機構(gòu)的工作原理為：若將圖4 中的齒條13 按F1方向抽出，齒條13 將驅(qū)動大齒輪9 按T1方向轉(zhuǎn)動，對于第一條傳動鏈中H3 內(nèi)螺紋型芯1 的傳動而言，大齒輪9 將驅(qū)動小齒輪4 按T2方向旋轉(zhuǎn)，從而使H3 內(nèi)螺紋型芯1 同步按T2方向轉(zhuǎn)動，H3 內(nèi)螺紋型芯1 轉(zhuǎn)動時，被螺紋套5 通過螺紋副的傳動力拉動向外抽芯，從而實現(xiàn)H3 孔及內(nèi)螺紋M11 的旋轉(zhuǎn)抽芯脫模。第二條傳動鏈中，H3’內(nèi)螺紋型芯1’的傳動原理與H3 內(nèi)螺紋型芯1 的相同。

在設(shè)計H3 內(nèi)螺紋型芯1 時，實際上可以將其設(shè)計成螺紋套管+內(nèi)直型芯的結(jié)構(gòu)形式，以盡量減少脫模阻力，但由于H3 孔的孔徑太小，若按此方式設(shè)計，成型件的結(jié)構(gòu)強度不夠高，容易損壞，因而，按圖4 所示設(shè)置成整體式旋轉(zhuǎn)型芯，雖然此時脫模阻力稍大，但整體上結(jié)構(gòu)設(shè)計較為合理。

5 機構(gòu)在模具上的安裝

模具三維結(jié)構(gòu)如圖5 所示，機構(gòu)在模具上的安裝如圖6 所示。模具為兩板模，單次分型打開。單齒條驅(qū)動雙孔內(nèi)螺紋型芯脫模機構(gòu)在模具上的安裝為偏心安裝。模架上增設(shè)動模墊板23 的作用是便于機構(gòu)的安裝，機構(gòu)的6 個支撐墊塊需要通過螺桿緊固安裝于動模板22 上，故需要從模板背面打螺絲孔，動模墊板23 同時也起到增加動模板22 強度的作用。齒條13 安裝于模具定模一側(cè)，通過模板壓緊的方式安裝于定模板21 上。

成型型芯中，H1 孔、H3 孔的型芯相互之間必須有定位措施，如圖6 中的F 區(qū)域中所示，H3 內(nèi)螺紋型芯1 的右前端設(shè)置有一個錐形凹槽，而H1 型芯15 的左前端設(shè)置成錐形臺，通過此錐形臺，可以保證兩者的軸心線一致，兩型芯閉合時，起到對H3內(nèi)螺紋型芯1 進行定位的作用，同時也能起到增強兩個型芯前端強度的作用。

圖5 模具三維結(jié)構(gòu)圖

圖6 機構(gòu)的安裝

螺紋型芯機構(gòu)安裝時，如圖6 中A-A剖視圖所示，小齒輪4、第二小齒輪4’與大齒輪9 的軸心距必須調(diào)試控制好，以免傳動間隙過大，而導(dǎo)致H3 內(nèi)螺紋型芯1 和H3’內(nèi)螺紋型芯1’無法轉(zhuǎn)動抽芯。齒條13 的上端必須留有足夠的齒數(shù)以保證在模具閉合時，齒輪軸10 不被卡死，如圖6 中B-B剖視圖所示。

6 模具工作原理

模具的工作原理如圖7 所示。模具注塑完畢，開模時，動模按Z-方向下行，而定模則固定于注塑機定模板上不動；開模時，H1 孔、H2 孔的斜導(dǎo)柱驅(qū)動各自對應(yīng)的滑塊實施側(cè)抽芯，同步地，定模板21上固定的齒條13 將驅(qū)動動模上的大齒輪9 按圖中所示方向帶動小齒輪11 轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)H3 內(nèi)螺紋型芯1 的轉(zhuǎn)動抽芯；塑件的最終脫模由圖6 中所示的頂針28 頂出；復(fù)位時，齒條13 驅(qū)動H3 內(nèi)螺紋型芯1 反裝復(fù)位。

圖7 模具工作原理

7 結(jié)語

結(jié)合霧化器接頭塑件的成型需要，在兼具塑件結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)效率的前提下，設(shè)計了一種一模兩腔兩板注塑模具來對塑件進行成型，為達到對兩模腔中兩個塑件同步實施內(nèi)螺紋脫模和側(cè)抽芯脫模的目的，設(shè)計了一種單齒條驅(qū)動雙孔內(nèi)螺紋型芯脫模機構(gòu)用于塑件的內(nèi)螺紋脫模，設(shè)計了斜導(dǎo)滑塊機構(gòu)用于側(cè)孔的脫模。運用所設(shè)計的內(nèi)螺紋脫模機構(gòu)進行脫模，能使模具結(jié)構(gòu)得到簡化，模具結(jié)構(gòu)尺寸相對比較小，且無須借助外接動力來進行驅(qū)動，降低了模具的制造成本。機構(gòu)利用注塑機的開模動力，通過固定的齒條來驅(qū)動中間齒輪，從而同步驅(qū)動兩個模腔中螺紋型芯旋轉(zhuǎn)，并在螺紋套螺紋副配合的驅(qū)動下，實施內(nèi)螺紋的旋轉(zhuǎn)脫模及內(nèi)孔的抽芯脫模，解決了現(xiàn)有技術(shù)中脫螺紋效率不高、內(nèi)螺紋脫模易產(chǎn)生變形的問題。