水壺壺蓋帶嵌件注塑成型模具設(shè)計(jì)

邵樹(shù)鋒

(浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,浙江 紹興 312000)

0 引 言

家用容器產(chǎn)品大多使用塑料、玻璃、不銹鋼等材質(zhì),塑料材料在其中占有很大比重。塑料材料選材中,共有7級(jí)材料可以選用,分別為:1級(jí)材料PET(聚酯)、2級(jí)材料HDPE(高密度聚乙烯)、3級(jí)材料PVE(聚氯乙烯)、4級(jí)材料LDPE(低密度聚乙烯)、5級(jí)材料PP、6級(jí)材料PS、7級(jí)材料PC(聚碳酸酯)。水壺壺蓋一類(lèi)塑件中,依據(jù)用戶(hù)需求,常采用5級(jí)材料PP和6級(jí)材料PS,一般在塑件上,都會(huì)設(shè)置有一個(gè)三角形形狀的塑料回收標(biāo)志符號(hào),表明該產(chǎn)品使用級(jí)別。壺蓋塑件的注塑成型,相比普通蓋塑件生產(chǎn)有一定的難度,主要體現(xiàn)在以下方面:第一, 因工業(yè)外觀設(shè)計(jì)需要,需要做特殊的脫模保護(hù)措施;第二,強(qiáng)化密封性要求,有卡扣或卡環(huán)槽特征;第三,為突出使用功能,有些壺蓋設(shè)置有手柄,手柄內(nèi)層附加有用于結(jié)構(gòu)強(qiáng)化的金屬內(nèi)襯。本文作者針對(duì)某帶金屬內(nèi)襯壺蓋塑件的注塑成型要求,設(shè)計(jì)了一副假三板嵌件注塑模具。模具中,設(shè)置有哈弗滑塊機(jī)構(gòu)、定模先抽芯滑塊機(jī)構(gòu)、動(dòng)模斜頂結(jié)構(gòu),模具結(jié)構(gòu)布置新穎,機(jī)構(gòu)選用得當(dāng),有較好的設(shè)計(jì)參考作用。

1 水壺壺蓋塑件

水壺壺蓋塑件結(jié)構(gòu)如圖1所示。壺蓋為雙層結(jié)構(gòu),上層廣口型朝天開(kāi)口,內(nèi)壁設(shè)置有螺紋凸筋倒扣,螺紋為非連續(xù)型內(nèi)凸螺紋;下層為直壁圓蓋,圓蓋內(nèi)壁上設(shè)置有圓凹槽倒扣和兩圈頂部加強(qiáng)密封筋,用于保證蓋子下層與玻璃瓶瓶口的密封性。蓋子一側(cè)的手柄,內(nèi)部鑲嵌有鋁質(zhì)鑲件,該嵌件為全包覆型嵌件。蓋子的外壁不能使用有斜度的斜壁,兩側(cè)都是直壁。塑件材料選用PS料,收縮率0.51%～0.58%。塑件平均壁厚2.1 mm, 部分位置的成型精度MT5級(jí)。

圖1 水壺壺蓋塑件Fig.1 Plastic parts of kettle lid

塑件成型模具設(shè)計(jì)的難點(diǎn)有以下幾點(diǎn):(1)模腔澆注澆口位置選擇,主要是蓋子的手柄部位需充填的體積較大,影響蓋子本體的充填平衡;(2)塑件上層內(nèi)壁兩側(cè)的螺紋凸筋倒扣,需要在模腔定模一側(cè)開(kāi)設(shè)定模倒扣抽芯機(jī)構(gòu),實(shí)施側(cè)抽芯脫模;(3)塑件下層內(nèi)壁上的圓凹槽倒扣的脫模,需要對(duì)應(yīng)地設(shè)計(jì)倒扣側(cè)抽芯機(jī)構(gòu);(4)塑件外壁兩側(cè)都是直壁,不能直接拔出實(shí)施脫模,而只能采用側(cè)面抽芯的辦法實(shí)施脫模,否則會(huì)拉傷外壁,損壞塑件外壁的外觀質(zhì)量;(5)手柄內(nèi)壁放置鋁制嵌件,嵌件要設(shè)置可靠的定位件,以保證注塑時(shí)嵌件不移動(dòng),保證嵌件外壁獲得均勻的包覆塑料壁厚[1-4];(6)成型件的加工應(yīng)考慮到模具的整體制造成本,成型零部件設(shè)計(jì)及模具整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),必須盡可能使用工廠的現(xiàn)有設(shè)備,減少外協(xié)加工;(7)局部位置的成型件精度要求達(dá)到IT6級(jí),加工精度要求相對(duì)較高。

2 模具設(shè)計(jì)

結(jié)合塑件的成型難點(diǎn),模腔布局使用1模1腔布局,如圖2所示,結(jié)構(gòu)采用假三板結(jié)構(gòu)。澆口采用側(cè)澆口,開(kāi)設(shè)在覆蓋上層內(nèi)壁上,并位于手柄一側(cè),以保證手柄和壺蓋本體之間的充填平衡。模腔冷卻使用4條水路進(jìn)行冷卻,分別為:定模一側(cè)開(kāi)設(shè)1條水路C4進(jìn)行冷卻;動(dòng)模一側(cè)開(kāi)設(shè)3條水路進(jìn)行冷卻,水路C1用于內(nèi)壁型芯鑲件的冷卻,水路C2、 C3分別用于滑塊機(jī)構(gòu)H1、 H2中對(duì)應(yīng)成型滑塊的冷卻。模具中,設(shè)置了2個(gè)哈弗滑塊機(jī)構(gòu)H1、 H2,用于塑件外壁的側(cè)抽芯脫模,2個(gè)滑塊機(jī)構(gòu)的滑塊都分別使用2根斜導(dǎo)柱3和2根斜導(dǎo)柱2進(jìn)行驅(qū)動(dòng);設(shè)置了2個(gè)內(nèi)收抽芯的定?；瑝K機(jī)構(gòu)H3、 H4,用于上端內(nèi)壁上螺紋凸筋倒扣的側(cè)抽芯脫模;動(dòng)模一側(cè)布置了6個(gè)斜頂機(jī)構(gòu)X1～6用于塑件下端內(nèi)壁上圓凹槽倒扣的側(cè)抽芯脫模;動(dòng)模一側(cè)布置2個(gè)頂桿D1、 D2,用于嵌件的定位安裝。模架使用4個(gè)導(dǎo)柱4和4個(gè)導(dǎo)套5,配合用于模腔的復(fù)位閉合導(dǎo)向。

H1～4—滑塊機(jī)構(gòu);X1～6—斜頂機(jī)構(gòu);C1～4—水路;D1、 D2—頂桿;1—型腔鑲件;2、 3—斜導(dǎo)柱;4—導(dǎo)柱;5—導(dǎo)套圖2 模具結(jié)構(gòu)布置Fig.2 Mold structure layout

3 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 定?；瑝K機(jī)構(gòu)H3、 H4

定?；瑝K機(jī)構(gòu)H3、 H4設(shè)置在模具定模一側(cè),兩個(gè)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相似。以機(jī)構(gòu)H3結(jié)構(gòu)為例,機(jī)構(gòu)的組成零件包括件6～9,斜導(dǎo)柱7安裝在模具定模座板10上,用于驅(qū)動(dòng)H3滑塊8實(shí)施抽芯。澆口套6的設(shè)計(jì)不同于常規(guī)圓柱澆口套,它兼具設(shè)置有主澆道和鎖緊H3滑塊8的功能。H3滑塊8通過(guò)壓條9安裝在型腔鑲件12上。定模座板10與定模板11之間的P1面打開(kāi)時(shí),斜導(dǎo)柱7驅(qū)動(dòng)H3滑塊8完成側(cè)抽芯動(dòng)作[5-7],如圖3和圖4所示。

2—斜導(dǎo)柱;6—澆口套;7—斜導(dǎo)柱;8—H3滑塊;9—壓條;10—定模座板;11—定模板;12—型腔鑲件;13—H1滑塊;14—鎖緊塊;15—壓條;16—限位玻珠;17—?jiǎng)幽０?18—模腳;19—底座板;20—斜頂桿;21—斜頂座;P1、P2—開(kāi)模面圖3 脫模機(jī)構(gòu)Fig.3 demoulding mechanism

22—拉桿;23—橡膠塊;24—螺絲;25—尼龍扣;26—型芯鑲件;27—嵌件;28—蓋板;29—推板;30—拉料桿;P1、P2開(kāi)模面圖4 模具控制機(jī)構(gòu)。Fig.4 Mold control mechanism

3.2 哈弗滑塊機(jī)構(gòu)H1、 H2

哈弗滑塊機(jī)構(gòu)H1、 H2兩個(gè)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同,以機(jī)構(gòu)H1為例,其結(jié)構(gòu)組成件包括件3、件13～16;H1滑塊13使用2個(gè)斜導(dǎo)柱3驅(qū)動(dòng),以保持H1滑塊13運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性,H1滑塊13抽芯抽出時(shí)的定位由定位玻珠16進(jìn)行定位,模具閉合時(shí)H1滑塊13使用鎖緊塊14進(jìn)行鎖緊。

3.3 斜頂機(jī)構(gòu)X1～6

6個(gè)斜頂機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同,單個(gè)斜頂結(jié)構(gòu)由1根斜頂桿20和斜頂座21組成,為常用型斜頂機(jī)構(gòu),此處不贅述。

3.4 嵌件定位機(jī)構(gòu)

如圖4中鋁制嵌件27的定位機(jī)構(gòu)為頂桿D1、頂桿D2,模腔打開(kāi)后,注塑前,通過(guò)機(jī)械手將嵌件27安裝于頂桿D1、D2上后,模腔方可閉合。

3.5 模具開(kāi)模及控制機(jī)構(gòu)[8-11]

模具分2次打開(kāi),第一次打開(kāi)為P1、第二次打開(kāi)為P2。P1打開(kāi)時(shí),用于滑塊機(jī)構(gòu)H3、 H4抽芯;P2打開(kāi)時(shí),用于滑塊機(jī)構(gòu)H1、 H2抽芯,以及塑件從型腔鑲件12中脫模脫出。模具在P1面處首先打開(kāi),由橡膠塊23撐開(kāi),打開(kāi)的距離由拉桿22控制;為保證P1面先打開(kāi),定模板11和動(dòng)模板17之間設(shè)置有尼龍扣25。

4 模具工作原理

如圖3、4所示,模具工作時(shí),先把模具打開(kāi),通過(guò)機(jī)械手將嵌件27置入模腔中,并在頂桿D1、 D2上固定好,而后模具閉合,開(kāi)始注塑。注塑完畢,模具動(dòng)模下行,由于橡膠塊23的撐開(kāi)及尼龍扣25的吸合,模具首先在P1面處打開(kāi),打開(kāi)時(shí),滑塊機(jī)構(gòu)H1、 H2先完成抽芯。模具動(dòng)模繼續(xù)下行,定模板11被拉桿22拉住,定模板11不能繼續(xù)下行,模具在P2面處打開(kāi)。打開(kāi)時(shí),滑塊機(jī)構(gòu)H1、 H2完成側(cè)抽芯。模具打開(kāi)后,注塑機(jī)頂桿頂住蓋板28、推板29,從而推動(dòng)5個(gè)斜頂X1～X6將塑件從型芯鑲件26上頂出,以及拉料桿30將流道廢料頂出。至此,塑件完成生產(chǎn)。模具復(fù)位過(guò)程與開(kāi)模過(guò)程相反。

5 結(jié) 論

本文介紹了水壺壺蓋塑件的注塑模具設(shè)計(jì),模具為一種假三板結(jié)構(gòu)模具。模具中,定模一側(cè)設(shè)置了內(nèi)收式抽芯機(jī)構(gòu),解決了塑件上端內(nèi)壁螺紋凸筋的脫模,模架改進(jìn)為假三板結(jié)構(gòu)模架,方便驅(qū)動(dòng)該機(jī)構(gòu)。使用了一組哈弗滑塊機(jī)構(gòu)用于塑件外壁的脫模,解決了塑件外壁的無(wú)斜度脫模問(wèn)題。塑件下端內(nèi)壁的圓環(huán)凹槽的脫模使用6個(gè)斜頂進(jìn)行頂出脫模。嵌件在模具中的安放使用機(jī)械手進(jìn)行,并使用兩個(gè)頂桿進(jìn)行定位。模具整體結(jié)構(gòu)布置合理,結(jié)構(gòu)安排恰當(dāng),成功地實(shí)現(xiàn)了塑件的自動(dòng)化生產(chǎn),有較好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)借鑒意義。