成型異型瓶蓋注射模設(shè)計(jì)

岑 曦，周小丹，韋 敏

（1.柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州 545036；2.柳州城市職業(yè)學(xué)院，廣西 柳州 545036；3.百色職業(yè)學(xué)院，廣西 百色 533000）

0 引言

塑件帶外螺紋特征時(shí)，脫模一般采用打開型腔及塑件從型芯上頂出實(shí)現(xiàn)自動(dòng)脫模，這樣有利于簡化模具結(jié)構(gòu)[1-3]；與外螺紋軸向相同的方向或垂直方向有脫模需要時(shí)，需要設(shè)計(jì)特殊的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行側(cè)面抽芯脫模[4,5]，待成型塑件在模具開模平面內(nèi)的布局與塑件脫模方式的選擇息息相關(guān)[6,7]，脫模能完成的情況下，待成型塑件在模具內(nèi)的布局應(yīng)考慮有利于簡化模具結(jié)構(gòu)，以降低模具制造成本及保證模具機(jī)構(gòu)動(dòng)作的可靠性。

1 塑件分析

塑件是一種異型瓶蓋，如圖1所示，外形尺寸為82.4 mm×46.5 mm×37.2 mm，結(jié)構(gòu)為雙層圓柱蓋體，主體由外壁和內(nèi)直管構(gòu)成，外壁和內(nèi)直管之間為空心內(nèi)槽。主體的另一端內(nèi)直管的延伸段為帶外螺紋彎管。在外壁的脊線上，設(shè)置有一彈性扣位，扣位的根基上設(shè)置有排列式凸筋，為保證扣位的彈性，扣位周邊除底部以外，與外壁相鄰的兩邊設(shè)置為缺口。依據(jù)塑件使用環(huán)境要求，塑件材料選用收縮率為0.5%的PC改性ABS合金。

圖1 塑 件

2 分型及脫模方式設(shè)置

結(jié)合圖1所示，塑件分型設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮塑件的脫模方便性與成型零件的加工制造難度以及模具工作的可靠性。針對(duì)塑件的分型，有2種方式進(jìn)行設(shè)置。第1種方案為立式布局，將成型內(nèi)直管一側(cè)的成型零件設(shè)置為型腔的型芯鑲件，成型外壁及外螺紋采用哈弗滑塊，需要進(jìn)行雙側(cè)面抽芯脫模，成型彎管段則需要在型腔一側(cè)采用彎管抽芯機(jī)構(gòu)，在該布局下，模具的高度增加，且動(dòng)模側(cè)的哈弗滑塊機(jī)構(gòu)成型時(shí)，隨著模具工作時(shí)間的延長，哈弗滑塊碰合的分型面處會(huì)出現(xiàn)磨損而導(dǎo)致成型的塑件產(chǎn)生飛邊，且哈弗滑塊制造成本較高。另外將彎管抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)置于定模一側(cè)，增加了定模的高度，模具的流道也會(huì)加長，不利于型腔注射熔體，而且彎管機(jī)構(gòu)較難開設(shè)在定模一側(cè)，因此第1種分型方式不可取。第2種方案采用臥式布局，即按圖1所示的PL分型面將待成型塑件布置在模具開模平面上，外螺紋和外壁可以通過動(dòng)模和定模的打開而自動(dòng)脫模，內(nèi)直管和內(nèi)槽的成型則可以采用一個(gè)側(cè)滑塊完成成型和分2次脫模，第1次用于內(nèi)槽的脫模，第2次用于內(nèi)直管的脫模；彎管段則可以采用一個(gè)臥式布局的彎管抽芯機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)成型與脫模，扣位可以單獨(dú)設(shè)置一個(gè)側(cè)抽芯滑塊進(jìn)行成型與脫模。第2種方案的脫模機(jī)構(gòu)都布置于開模面上，有利于簡化模具結(jié)構(gòu)、降低模具零件的加工難度與提高機(jī)構(gòu)可靠性及維修的方便性。最終塑件的分型采用第2種方案，考慮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)所需的空間及生產(chǎn)數(shù)量要求，型腔確定為2腔。澆注系統(tǒng)采用側(cè)澆口，澆口設(shè)置于待成型塑件外壁的脊線上（見圖1），澆口為矩形形式。

3 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)上述分析，型腔及脫模機(jī)構(gòu)的布局如圖2所示，1模2腔布局采用背靠背形式，有利于采用一個(gè)中央抽芯式斜槽拉塊同步驅(qū)動(dòng)2個(gè)側(cè)面內(nèi)側(cè)型芯進(jìn)行抽芯，完成塑件扣位特征的成型與脫模；彎管段采用圓弧滑塊進(jìn)行旋轉(zhuǎn)抽芯，圓弧滑塊通過的底層側(cè)滑塊驅(qū)動(dòng)2根齒條，從而驅(qū)動(dòng)扇形驅(qū)動(dòng)塊繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)彎管型芯的轉(zhuǎn)動(dòng)抽芯；直管段及凹槽的脫模同樣采用一個(gè)共同側(cè)型芯滑塊驅(qū)動(dòng)的形式完成[4-6]。

圖2 型腔布局與脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

4 模具結(jié)構(gòu)

4.1 結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)如圖3所示，模架為兩板模結(jié)構(gòu)，采用2種導(dǎo)向件對(duì)模具的運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行導(dǎo)向，一是模具的動(dòng)模板3和定模板2閉合時(shí)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向，采用導(dǎo)柱28和導(dǎo)套27進(jìn)行導(dǎo)向，該導(dǎo)柱導(dǎo)套共4副，其中在模具的基準(zhǔn)角一側(cè)的導(dǎo)柱導(dǎo)套采用偏心式安裝，以防止動(dòng)模、定模裝配時(shí)錯(cuò)位而損壞成型零件及模具的機(jī)構(gòu)件。二是模具頂出板的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向，由推板導(dǎo)柱32與對(duì)應(yīng)頂出板導(dǎo)套導(dǎo)向，該導(dǎo)向件也有4副，分別安裝于頂出板的四角；增設(shè)支撐柱34的作用是增強(qiáng)模架上支承板4的支撐強(qiáng)度，防止型芯鑲件傳遞的注射壓力導(dǎo)致動(dòng)模板變形。

成型零件中型腔板鑲件19和型芯鑲件25分別安裝于定模板2和動(dòng)模板3的槽內(nèi)，并通過螺釘緊固。型腔板鑲件19和型芯鑲件25的基準(zhǔn)為右下角基準(zhǔn)方式，以與模架的基準(zhǔn)方式相同，減少因設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、加工基準(zhǔn)及裝配基準(zhǔn)不統(tǒng)一而導(dǎo)致的模具系統(tǒng)誤差。型腔板鑲件19的材質(zhì)需要有較好的硬度和強(qiáng)度，且拋光性能好，其材質(zhì)為S136，熱處理硬度為47～50 HRC，鑲件采用整體式，即直接從毛坯上銑削加工，局部難加工區(qū)域采用小鑲件方式進(jìn)行鑲拼，以降低加工難度。型芯鑲件25材質(zhì)為45鋼，其熱處理硬度為38～42 HRC，也采用整體毛坯直接銑削加工。

待成型塑件內(nèi)壁的成型件采用直管型芯45、凹槽型芯46、彎管型芯18進(jìn)行鑲拼，側(cè)壁扣位的成型零件為右滑塊24、左滑塊20，2個(gè)滑塊的材料選用硬度較高、加工性能較好的進(jìn)口合金鋼材料S136。

針對(duì)成型零件的冷卻，冷卻管道的布置采用均衡式布局，以確保塑件能獲取最大可能的均衡冷卻，冷卻管道直徑為φ8 mm，型腔板鑲件19由定模板2上布置的2條水路進(jìn)行冷卻，型芯鑲件25由動(dòng)模板3上布置的3條水路進(jìn)行冷卻。

圖3 模具結(jié)構(gòu)

為保證水道在成型鑲件與模板之間的縫隙不漏水，水道采用圖4（a）所示的φ2.5 mm密封圈進(jìn)行密封。單個(gè)型腔采用單點(diǎn)澆注，2個(gè)型腔中的澆口采用圖4（b）所示的收縮型側(cè)澆口，澆注系統(tǒng)的流道采用φ6 mm圓形流道。為縮小模架的長寬尺寸，主澆道采用斜澆口套47進(jìn)行澆注。

圖4 密封及澆口設(shè)計(jì)

成型的塑件最終由推桿推出，推板7、推桿固定板8組成的推出組合板與拉桿套9通過螺釘緊固，由注塑機(jī)的拉桿直接拉住拉桿套9而驅(qū)動(dòng)推板推出和復(fù)位。復(fù)位彈簧37設(shè)置4個(gè)，分布在模具推板四角的復(fù)位桿38上，用于保證推板均衡復(fù)位，復(fù)位桿38的作用是確保模具閉合時(shí)推板必須復(fù)位退回。

4.2 脫模機(jī)構(gòu)

脫模機(jī)構(gòu)如圖5所示，直管二次延時(shí)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)、彎管抽芯機(jī)構(gòu)、雙側(cè)內(nèi)收抽芯機(jī)構(gòu)為成型該塑件的主要脫模機(jī)構(gòu)，直管二次延時(shí)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)用于待成型塑件直管段直管壁和凹槽的分次脫模；待成型塑件彎管段內(nèi)壁的成型與脫模由彎管抽芯機(jī)構(gòu)實(shí)施；待成型塑件扣位特征的脫模則采用一種雙側(cè)內(nèi)收抽芯側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)實(shí)施。

（1）直管二次延時(shí)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的組件包括件39～46，如圖5（a）所示，塑件直管段的成型零件中，凹槽型芯46同心套裝于直管型芯45的外面，凹槽型芯46再通過凹槽型芯蓋板44安裝于直管抽芯滑塊43上，直管型芯45尾端的肩臺(tái)與凹槽型芯46的對(duì)應(yīng)管套頂端設(shè)置有10 mm的延時(shí)距離，以保證凹槽型芯46先抽出10 mm距離后，直管型芯45再從塑件的直管內(nèi)壁中抽出。機(jī)構(gòu)的工作原理為：液壓缸40通過活塞桿套緊塊42驅(qū)動(dòng)直管抽芯滑塊43抽芯，直管抽芯滑塊43向外移動(dòng)時(shí)，先帶動(dòng)凹槽型芯46向外抽出10 mm后，再帶動(dòng)直管型芯45從塑件直管內(nèi)壁中抽出，以減小單次抽芯力，起到防止塑件脫模變形的目的。

圖5 脫模機(jī)構(gòu)

（2）件29～31及件11～18構(gòu)成彎管抽芯機(jī)構(gòu)，齒條29安裝于齒條滑塊30上，兩者用螺釘緊固，齒條液壓缸31用于驅(qū)動(dòng)齒條29，齒條液壓缸31作為動(dòng)力組件安裝于動(dòng)模板3的下方，齒條29用于驅(qū)動(dòng)扇形驅(qū)動(dòng)塊11做旋轉(zhuǎn)動(dòng)作；扇形驅(qū)動(dòng)塊11套裝于轉(zhuǎn)動(dòng)軸13上，并通過鍵12與轉(zhuǎn)動(dòng)軸13連結(jié)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸13安裝于動(dòng)模板3上對(duì)應(yīng)軸孔內(nèi)，保證扇形驅(qū)動(dòng)塊11能被齒條29驅(qū)動(dòng)而繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸13轉(zhuǎn)動(dòng)；扇形驅(qū)動(dòng)塊11上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)桿14，驅(qū)動(dòng)桿14的上端穿插在圓弧滑塊17中央的一個(gè)孔內(nèi)，當(dāng)扇形驅(qū)動(dòng)塊11轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，能同步驅(qū)動(dòng)圓弧滑塊17轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)彎管型芯18進(jìn)行旋轉(zhuǎn)抽芯，圓弧滑塊17由彎槽壓條16導(dǎo)向，圓弧行程由限位螺釘15限位，彎管抽芯機(jī)構(gòu)如圖5（b）所示。

（3）雙側(cè)內(nèi)收抽芯機(jī)構(gòu)由件20～24構(gòu)成，斜槽拉塊22通過螺釘緊固安裝于定模板2上，并通過其雙側(cè)面的斜T形槽驅(qū)動(dòng)右滑塊24、左滑塊20進(jìn)行內(nèi)收抽芯，完成塑件外壁脊線上倒扣的側(cè)抽芯脫模，右滑塊24、左滑塊20的抽芯行程由安裝于型芯鑲件25內(nèi)的右滑塊限位玻珠23、左滑塊限位玻珠21進(jìn)行控制。

5 模具工作原理

模具工作原理如下。

（1）模具裝機(jī)及注射。模具吊裝于注塑機(jī)后，模具閉合，注塑機(jī)噴嘴對(duì)準(zhǔn)澆口套進(jìn)行注射，注射完成后，經(jīng)保壓、冷卻后開模。

（2）模具開模。模具的動(dòng)模在注塑機(jī)頂桿的帶動(dòng)下，依靠注塑機(jī)曲肘的拉力將動(dòng)模與定模在PL分型面處打開，打開時(shí)斜槽拉塊22驅(qū)動(dòng)右滑塊24、左滑塊20進(jìn)行內(nèi)收抽芯，先對(duì)外壁的倒扣實(shí)施抽芯脫模；同時(shí)，定模板2解除對(duì)直管抽芯滑塊43、圓弧滑塊17的鎖定。

（3）模具打開后，先由液壓缸40驅(qū)動(dòng)直管二次延時(shí)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)完成塑件彎管段的抽芯，然后再由齒條液壓缸31驅(qū)動(dòng)完成塑件彎管段的旋轉(zhuǎn)抽芯。

（4）推出。當(dāng)動(dòng)模退到一定距離后，推板7和推桿固定板8的組合板被注塑機(jī)的頂桿頂住，而動(dòng)模板及其上的型芯鑲件25則繼續(xù)后退，組合板上的推桿將塑件從型芯鑲件25上推出，塑件完全脫模。

（5）復(fù)位。復(fù)位時(shí)注塑機(jī)動(dòng)模板推動(dòng)動(dòng)模前進(jìn)，在復(fù)位彈簧37的彈力下，型芯鑲件25上行而實(shí)現(xiàn)推桿的復(fù)位，而后液壓缸40活塞桿驅(qū)動(dòng)直管二次延時(shí)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，動(dòng)模繼續(xù)移動(dòng)，模具在PL分型面處閉合，閉合過程中右滑塊24、左滑塊20被斜槽拉塊22驅(qū)動(dòng)復(fù)位。

6 結(jié)束語

針對(duì)塑件特殊的結(jié)構(gòu)及內(nèi)外壁脫模困難的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了1模2腔的注射模。注射模設(shè)置了直管二次延時(shí)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)、彎管抽芯機(jī)構(gòu)、雙側(cè)內(nèi)收抽芯機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)待成型塑件3處特征的脫模，相應(yīng)機(jī)構(gòu)及輔助零部件在模具中的結(jié)構(gòu)布局合理，脫模機(jī)構(gòu)的布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙合理，對(duì)類似塑件的成型能提供有益的參考。