含內(nèi)螺紋的四通閥模具設計

謝克勇

（廣州市交通運輸職業(yè)學校 智能制造系，廣東 廣州 510440）

1 塑件結(jié)構(gòu)分析

塑件結(jié)構(gòu)如圖1所示，高為43 mm，有4個管口，其中1 個管口內(nèi)表面有螺紋（M28 mm，長度為11 mm），內(nèi)螺紋所在管口的外徑為φ34 mm。塑件材料為ABS，材質(zhì)較硬，因此內(nèi)螺紋不能采用強制脫模方式，需通過螺紋型芯旋轉(zhuǎn)脫模[1-2]。塑件的外圓柱面上設置了4 條筋，4 條筋在型腔中成型，可以防止塑件隨內(nèi)螺紋型芯一起旋轉(zhuǎn)。

圖1 塑件結(jié)構(gòu)

2 模具結(jié)構(gòu)設計

由于塑件尺寸較小，且塑件上有4個管口，適合選用兩板模結(jié)構(gòu)，模具為1 模2 腔布局。塑件對外觀面的要求較高，不能有明顯的澆口痕跡，因此采用潛伏式澆口。以內(nèi)螺紋的軸線方向為開模方向，內(nèi)螺紋型芯位于動模，與內(nèi)螺紋相貫通的管口在定模成型，另外2 個管口分別在2 個哈夫滑塊上成型。為了保證塑件在螺紋型芯旋轉(zhuǎn)時保持不動，將分型面設置在內(nèi)螺紋所在管口的臺階處。為了使螺紋型芯自動旋轉(zhuǎn)，在模具上安裝“液壓馬達＋蝸輪蝸桿＋齒輪傳動”等設備。該模具采用非標結(jié)構(gòu)，取消推板和推桿固定板[3-4]，模具結(jié)構(gòu)如圖2所示。

模具開模過程：在注射完成后，當定模與動模分開的同時，位于定模的管口脫模，斜導柱4與彈簧5 驅(qū)動2 個哈夫滑塊3 向兩邊運動，使塑件上的2 個橫向管口脫模，此時塑件、流道凝料粘附在動模。動模與定模完全分開后，液壓電機21 自動啟動，通過蝸桿8、蝸輪7 驅(qū)動螺紋型芯12 旋轉(zhuǎn)，由于塑件上有4條筋，塑件不會隨螺紋型芯一起旋轉(zhuǎn)，當螺紋型芯12 旋轉(zhuǎn)時，將塑件、流道凝料一起從動模型腔中旋出。隨后，注塑機推動動模與定模合模，與此同時，定模楔緊塊驅(qū)動2 個哈夫滑塊復位。模具復位后開始下一次注射循環(huán)。

3 內(nèi)螺紋型芯結(jié)構(gòu)設計

內(nèi)螺紋需要旋轉(zhuǎn)才能脫模，但由于圖1（a）中直徑為φ10 mm 內(nèi)孔型芯與橫向內(nèi)孔的型芯表面貼合，不能旋轉(zhuǎn)，必須將螺紋管口內(nèi)的型芯分為內(nèi)、外兩層，如圖3 所示。外層為螺紋型芯，可以旋轉(zhuǎn)；內(nèi)層為φ16 mm 和φ10 mm 內(nèi)孔的型芯，不能旋轉(zhuǎn)。為了便于內(nèi)螺紋型芯旋轉(zhuǎn)，在內(nèi)螺紋的型芯上安裝蝸輪、圓錐滾子軸承、推力球軸承，蝸輪通過平鍵與內(nèi)螺紋型芯相連。為了防止內(nèi)層型芯旋轉(zhuǎn)，將內(nèi)層型芯的底部設計成方形[5-6]。

4 哈夫滑塊結(jié)構(gòu)設計

塑件兩側(cè)的橫向管口采用由斜導柱驅(qū)動的哈夫滑塊脫模。根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)，將側(cè)型芯安裝在其中一個滑塊上，另一個滑塊上不安裝側(cè)型芯，因此2個滑塊的結(jié)構(gòu)不一致。由于2 個滑塊的尺寸為140 mm×126 mm×75 mm，尺寸較小，為了確?；瑝K的強度和方便在滑塊上設計冷卻水道，2 個哈夫滑塊采用整體結(jié)構(gòu)，即直接在滑塊上設計型腔，而不采用鑲件結(jié)構(gòu)。為了保證滑塊在開模過程中的穩(wěn)定性，在滑塊的側(cè)面設計2 個彈簧，滑塊分開時2 個彈簧將輔助斜導柱驅(qū)動滑塊運動。為了防止壓緊楔壓傷滑塊的斜面，在滑塊的斜面上設置耐磨片，滑塊結(jié)構(gòu)如圖4所示[7-8]。

圖4 哈弗滑塊設計

5 動模型腔板鑲件設計

塑件上內(nèi)螺紋所在管口由動模鑲件成型，并將分型面設在管口的臺階處，如圖5 所示。內(nèi)螺紋管口外表面成型的4 條筋卡在型腔內(nèi)，在內(nèi)螺紋型芯旋轉(zhuǎn)時，這4條筋可以防止塑件旋轉(zhuǎn)。

圖5 動模型腔板鑲件設計（隱藏其中1個塑件）

6 澆注系統(tǒng)設計

根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點采用1 模2 腔的兩板模成型。塑件尺寸較小，1 個型腔可以只設置1 個澆口。主流道設置在澆口套中，分流道設置在左、右滑塊的對碰面上，分流道的輪廓為牛角彎形狀，潛伏式澆口進料。為了避免塑件表面出現(xiàn)瑕疵，將主流道和2個分流道的端部適當延長，形成冷料穴，澆注系統(tǒng)如圖6所示。

圖6 澆注系統(tǒng)

7 脫模機構(gòu)設計

在模具上安裝液壓電機、蝸輪蝸桿、軸承等組件實現(xiàn)內(nèi)螺紋的自動脫模，為了提高工作效率，由1個電機同時驅(qū)動2 個內(nèi)螺紋型芯旋轉(zhuǎn)，如圖7 所示。為了維持脫模機構(gòu)運動過程的穩(wěn)定性，在蝸桿的兩端各安裝1個推力球軸承，在螺紋型芯的上部安裝1個圓錐滾子軸承，在下部安裝1 個推力球軸承。內(nèi)層型芯的底部是方形，并通過螺紋固定在動模座板上，因此，當外層的螺紋型芯旋轉(zhuǎn)時，內(nèi)層型芯保持不動[9-10]。

圖7 脫模機構(gòu)

8 冷卻系統(tǒng)

為了使塑件在注射后快速冷卻、定形，須在主要的模具零件上設計冷卻水路。根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)，這副模具的冷卻水路重點設計在滑塊和動模型腔板鑲件上。其中動模型腔板鑲件的水路采用直通式水路，孔徑為φ8 mm，用4 條直通水路組成四邊形，包圍2個型腔，如圖8（a）所示。為了控制哈夫滑塊的溫度，根據(jù)塑件的形狀，在哈夫滑塊上采用空間曲折式直通水路，將水管接頭設置在滑塊側(cè)面，如圖8（b）所示。

圖8 冷卻系統(tǒng)

9 結(jié)束語

以帶有內(nèi)螺紋的四通調(diào)節(jié)閥為例，針對其外表面設計了“斜導柱＋哈夫滑塊”的脫模機構(gòu)，針對其內(nèi)螺紋，設計了“液壓電機＋蝸輪蝸桿＋齒輪傳動”所組成的內(nèi)螺紋自動脫模機構(gòu)。根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)設計了1副1模2腔的兩板注射模，將內(nèi)螺紋所在的管口設置在動模型腔中成型，另外2 個管口設置在哈夫滑塊中成型，由斜導柱驅(qū)動滑塊運動。該模具脫模動作平穩(wěn)，塑件成型質(zhì)量穩(wěn)定，模具結(jié)構(gòu)合理。