香水瓶蓋蝸桿螺紋機構(gòu)模具及檢測夾具設(shè)計

蔡艷，熊建武，唐鋒，胡智清，陳黎明

(1.湖南財經(jīng)工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南衡陽 421002；2.湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，長沙 410208)

化妝品瓶蓋塑料件屬于大批量生產(chǎn)型塑料件，一般需要一模多腔生產(chǎn)，為了降低成本，模腔的數(shù)量盡可能多。但隨著單副模具中模腔數(shù)量的增加，塑料件的精度會下降，因而，針對多腔模塑料件，在模具生產(chǎn)一定的數(shù)量之后，須對后續(xù)生產(chǎn)的塑料件進行批量抽檢，及時修正模具成型精度。塑料件批量抽檢時，須借助一定結(jié)構(gòu)的工裝檢具及夾具，才能確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度。筆者針對某化妝香水瓶蓋的注射生產(chǎn)設(shè)計了一副1 模16 腔模具，模腔布局使用圓周型布局，模具針對瓶蓋的內(nèi)螺紋特征，設(shè)計了一種蝸桿驅(qū)動型螺紋抽芯機構(gòu)，并針對后期塑料件的成型精度檢測，設(shè)計了一副滑塊活動型檢測夾具。

1 香水瓶蓋結(jié)構(gòu)

香水瓶蓋塑料件為旋鈕型外形，外形上端為傘形蓋，下端為圓柱體。其外形圖如圖1 所示。

圖1 香水瓶蓋外形圖

塑料件內(nèi)壁設(shè)置有一個三節(jié)距梯形螺紋，下端蓋口設(shè)置有12 個鋸齒形限位卡槽。為防止塑料件壁厚不均及減薄壁厚，塑料件內(nèi)壁的中間部位進行了減膠處理，形成外徑為14.2 mm，內(nèi)徑為11.5 mm的薄壁圓柱。塑料件材料使用30%長玻纖改性PP 塑料，改性后塑料的物理參數(shù)為：密度1.17 g／cm3，熔體流動速率為4 g／10 min，拉伸強度為85.8 MPa，彎曲強度為103 MPa，缺口沖擊強度10.98 kJ／m2。長玻纖增強PP的收縮率降到0.2%～0.4%，并且徑向軸向一致，能保證塑料件的成型精度。

2 分型及單腔成型件設(shè)置

圖2 為塑料件模具的分型及成型件。

圖2 分型及成型件

由圖2 可見，以塑料件外沿的最大輪廓作為分型線，設(shè)置分型面PL。經(jīng)此分型獲得塑料件成型件分為以下幾個成型件：外壁成型件包括型腔、型芯，內(nèi)壁成型件包括螺紋型芯、鑲件及中間的頂針。模腔澆注采用中心澆注方式，采用單點點澆口。塑料件的脫模按以下步驟完成：第一步，流道與塑料件在點澆口處斷開分離；第二步，螺紋型芯旋轉(zhuǎn)抽芯；第三步，塑料件被頂針從型芯上頂出，完全脫模。

針對成型件材料，型腔選用420 鋼材，出廠狀態(tài)淬火加回火，硬度HRC21–22，淬火后硬度HRC48–52，拋光至鏡面，該材料具有一定耐磨性及耐腐蝕性，硬度較高。型芯材料使用136H 合金鋼，鑲件材料使用H13 合金鋼。頂針材料使用T8A 工具鋼。

3 模腔布置及系統(tǒng)設(shè)置

(1)模腔布置。模具使用16 腔布局來實現(xiàn)塑料件的批量生產(chǎn)，以8 個模腔為一組，布置在一個圓周上，這樣便于脫螺紋機構(gòu)的集中驅(qū)動，最大效率利用模架空間，節(jié)省模具制造成本。

(2)澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)如圖3 所示。結(jié)合圖2，單個模腔使用單點點澆口進行澆注，單組模腔中，以2 個模腔為一小組，由1 條水平支流道供料，4 條支流道由4 條主流道供料，4 條主流道由1 個熱嘴供料，2 個熱嘴通過熱流道由主熱嘴供料。

圖3 澆注系統(tǒng)

(3)冷卻系統(tǒng)。針對16 個模腔，采用集中冷卻方式進行冷卻，動模冷卻管道組成中，共設(shè)置4 條管道(In1～Out1，In2～Out2，In3～Out3，In4～Out4)，單根管道用于4 個模腔型芯的冷卻。定模冷卻管道組成中，設(shè)置2 條管道(In5～Out5，In6～Out6)，單根管道用于8 個模腔型腔的冷卻。

(4)模架。模具結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。模架使用一種改裝式三板模架，改裝的地方有2 處，一處是定模一側(cè)加裝了熱流道系統(tǒng)，一處是動模一側(cè)加裝了3 塊螺紋型芯機構(gòu)安裝模板。第一處改裝情況為，定模座板20 上方加裝了熱流道墊板19、上固定板18、隔熱蓋板17、熱流道系統(tǒng)3。第二處改裝情況為加裝了動模墊板29、墊板31、墊板32，3 塊墊板用于安裝模腔的螺紋型芯機構(gòu)。

圖4 模具結(jié)構(gòu)圖

模架使用2 種8 副副導(dǎo)柱進行導(dǎo)向，其中的4副副導(dǎo)柱26 和副導(dǎo)套24的配合構(gòu)成型腔8 與型芯10的導(dǎo)向構(gòu)件。動模墊板29、墊板31 和32 使用定位柱13 進行定位安裝。

(5)脫螺紋機構(gòu)。對于單個模腔，塑料件內(nèi)螺紋的成型和脫模使用螺紋型芯12 來完成，螺紋型芯12 使用蝸桿38 進行驅(qū)動。螺紋型芯12 上端套裝在螺紋型芯軸承11 內(nèi)，螺紋型芯軸承11 套裝在動模板27 對應(yīng)的軸承槽內(nèi)，螺紋型芯12 與螺紋型芯軸承11 之間為滑動配合，可以在其內(nèi)上下移動；螺紋型芯12 中間設(shè)置有齒輪，該齒輪與蝸桿齒輪37 既有齒輪嚙合配合關(guān)系，兩者之間又有相互滑動配合關(guān)系；螺紋型芯12 下端設(shè)置有外螺紋，該外螺紋與螺紋套14 為螺紋配合關(guān)系，螺紋套14 固定安裝在墊板31 上，不能上下移動，其作用是為螺紋型芯12 提供螺紋導(dǎo)程導(dǎo)向。在蝸桿齒輪37的轉(zhuǎn)動驅(qū)動和螺紋套14的導(dǎo)向下，螺紋型芯12 可以做旋轉(zhuǎn)抽芯轉(zhuǎn)動和軸向移動兩個分運動。動模板27 和動模墊板29 通過螺絲緊固組合在一起，蝸桿齒輪37上下兩端設(shè)置肩臺，用來套裝在2 個蝸桿齒輪軸承39，再將蝸桿齒輪軸承39 安裝在動模板27 和動模墊板29 內(nèi)。蝸桿齒輪37的中心內(nèi)孔設(shè)置有蝸桿槽，由蝸桿38 通過該蝸桿槽驅(qū)動蝸桿齒輪37 轉(zhuǎn)動。蝸桿38的上端通過蝸桿蓋板6 壓緊安裝在定模板25內(nèi)，當(dāng)模具模腔開模面打開時，即定模板25 與動模板27 之間打開時，蝸桿38 驅(qū)動蝸桿齒輪37 轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動螺紋型芯12 轉(zhuǎn)動實現(xiàn)其旋轉(zhuǎn)抽芯功能。定模板25 與動模板27 閉合時過程相反。

承前所述，模具模腔的布局分為2 組，每組8 個模腔，呈圓周排列，因而，單組8 個模腔的8 個螺紋型芯12 由1 根蝸桿38 進行驅(qū)動，如圖5 所示。

圖5 模具工作原理

(6)模具工作原理。結(jié)合圖4、圖5，安裝于注塑機上的模具工作過程為：①模具在注塑機上裝配并調(diào)試后，閉模。②注塑。注塑機噴管通過主熱嘴44向16 個模腔內(nèi)注入熔融塑料，模腔經(jīng)充填、保壓、冷卻等過程后，等待模具打開。③第一次開模。模具打開時，在注塑機動模板的驅(qū)動下，首先在P1 面位置打開，打開時，冷流道廢料與模腔內(nèi)的成型塑料件在點澆口處分離，流道廢料留于脫料板21 上，塑料件則留于模腔內(nèi)。④第二次開模。隨著動模的繼續(xù)下行，模具在P2 面處打開，打開時，脫料板21 將流道廢料從拉料桿5 上刮出，流道廢料自動脫模。⑤第三次開模。動模繼續(xù)下行，此時，模具在P3 面處打開，打開時，塑料件從型腔中脫模；同時，2 根蝸桿38 驅(qū)動16 根螺紋型芯12 轉(zhuǎn)動，直到螺紋型芯12轉(zhuǎn)動抽芯完畢，塑料件完成脫螺紋。⑥頂出。脫螺紋完成后，動模繼續(xù)下行一定距離后，推板35 被注塑機頂桿頂住，不能繼續(xù)下行，而動模則能繼續(xù)下行，此時，頂針15 頂住塑料件使其不能繼續(xù)跟隨型芯10 下行，塑料件開始從型芯10 上脫模；而后，氣管接頭51 內(nèi)同步注入高壓氣體，高壓氣體經(jīng)頂針15 內(nèi)的空心管及頂頭的透氣鑲件輔助將塑料件從頂針15 上吹落，實現(xiàn)塑料件的完全脫模。⑦模具復(fù)位閉合。模具閉合過程為，先頂出機構(gòu)復(fù)位，而后模具按P3 →P2 →P1的順序復(fù)位，直至完全閉合，等待下一注塑循環(huán)開啟。

4 塑料件檢測夾具

模具在生產(chǎn)中期，需要對塑料件進行批量抽檢，塑料件抽檢中的主要指標(biāo)是塑料件的總高度及最大外圓尺寸，抽檢夾具結(jié)構(gòu)的設(shè)計既要能保證檢測數(shù)據(jù)的可靠，又要便于注塑工方便快捷操作，本塑料件的抽檢夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖6 所示。

圖6 塑料件檢測夾具

夾具結(jié)構(gòu)中，底板5 為基座板，套芯立板1、螺桿9 通過螺絲緊固安裝在底板5 上；塑料件套芯11通過螺絲緊固安裝在套芯立板1 上，用于放置被檢塑料件；高度檢測板3 與第一滑塊4 用螺絲緊固組合在一起，第一滑塊4 可以在底板5 開設(shè)的滑塊槽內(nèi)滑動；2 根導(dǎo)向桿2 用螺絲緊固在高度檢測板3上后，再穿過套芯立板1的導(dǎo)向孔，從而，高度檢測板3 左右移動來檢測套裝于塑料件套芯11 上塑料件的高度。外圓檢測板10 上開設(shè)有一圓孔，該圓孔用于檢測塑料件的最大外圓尺寸；外圓檢測板10的下端通過螺絲緊固與第二滑塊8 緊固連接，第二滑塊8 可以在底板5 開設(shè)的滑塊槽內(nèi)滑動。外支架板9 用螺絲緊固安裝在底板5 上，2 根導(dǎo)桿6 用螺絲緊固在外支架板9 上后，再穿過套芯立板1的導(dǎo)向孔，從而，外圓檢測板10 前后移動來檢測套裝于塑料件套芯11 上塑料件的外圓尺寸。

5 結(jié)論

針對瓶蓋大批量生產(chǎn)的要求，設(shè)計了1 模16 腔三板點澆口模具用于塑料件的成型。模具模腔布局按圓周排布分為2 組，每組8 個模腔。模具中，結(jié)合多腔設(shè)計要求，對三板模架進行了改進，定模一側(cè)增加了熱流道澆注系統(tǒng)及其安裝模板，動模一側(cè)增加了用于螺紋型芯機構(gòu)安裝的3 塊模板。脫螺紋機構(gòu)使用蝸桿機構(gòu)進行驅(qū)動，便于多個模腔按圓周排列，增加單模模腔數(shù)量，提高生產(chǎn)效率。脫螺紋機構(gòu)分為2 組，單組中，由1 根蝸桿同步驅(qū)動8 個螺紋型芯進行螺紋抽芯，蝸桿驅(qū)動蝸桿齒輪的動力由模腔開模動力提供。針對批量生產(chǎn)中期塑料件的檢測需要，設(shè)計了一副簡易移動式檢測夾具，夾具由高度檢測移動板和外圓檢測移動板構(gòu)成，用于檢測塑料件高度和外圓兩個關(guān)鍵尺寸。