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自動(dòng)脫螺紋及液壓斜抽芯注塑模設(shè)計(jì)
注塑件上的螺紋分外螺紋和內(nèi)螺紋兩種，精度不高的外螺紋一般用哈夫塊成型，采用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。塑件的內(nèi)螺紋則由螺紋型芯成型，其脫模系統(tǒng)可根據(jù)制品生產(chǎn)批量，螺紋牙型，模具制造工藝等因素，通常采用強(qiáng)行推出和自動(dòng)脫螺紋機(jī)構(gòu)兩種形式。
內(nèi)螺紋強(qiáng)行脫模的條件必須滿足以下三點(diǎn)：(1)軟膠：如PVC，PP和PE等等;(2)牙型為圓弧型，而不能是矩形，梯形或三角形;(3)牙型高度必須滿足公式：伸長(zhǎng)率=(螺紋大徑-螺紋小徑)/螺紋小徑≤A。其中A的值取決于塑料品種：ABS為8%，POM為5%，PA為9%，LDPE為21%，HDPE為6%，PP為5%。
自動(dòng)脫螺紋機(jī)構(gòu)則是通過螺紋型芯轉(zhuǎn)動(dòng)而使塑件脫模，因其適合各種牙型，生產(chǎn)效率高，且易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)而被廣泛使用。自動(dòng)脫螺紋機(jī)構(gòu)的動(dòng)力來源包括液壓，馬達(dá)和注塑機(jī)開模的力量。本文中的模具就是通過液壓推動(dòng)齒條來實(shí)現(xiàn)螺紋型芯旋轉(zhuǎn)脫離塑件的實(shí)例。
注塑模具的斜向抽芯通常采用“滑塊+斜導(dǎo)柱”和“滑塊+T形塊”(模具增加一個(gè)分型面來實(shí)現(xiàn)抽芯)兩種結(jié)構(gòu)，本文介紹了一種采用液壓油缸斜抽芯的結(jié)構(gòu)，它適宜于大、中型模具。
2 塑件分析
塑件屬于叉架類零件，見圖1。材料：ABS，收縮率5/1000。塑件的復(fù)雜之處是六個(gè)內(nèi)孔，一個(gè)斜孔，一個(gè)粗牙螺紋孔，以及四個(gè)側(cè)孔。塑件的脫模是模具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
客戶要求一模出八件，采用側(cè)澆口澆注系統(tǒng)，外形由兩塊哈夫滑塊成型，熔膠通過哈夫滑塊之間進(jìn)入型腔。流道凝料由推料塊34推出。塑件的斜孔由于抽芯距離較長(zhǎng)，包緊力較大以及傾斜角度為45°，如果采用“滑塊+斜導(dǎo)柱”和“滑塊+T形塊”兩種結(jié)構(gòu)，風(fēng)險(xiǎn)較大，容易產(chǎn)生故障， 故模具設(shè)計(jì)時(shí)采用液壓油缸斜抽芯機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠。螺紋脫模采用自動(dòng)脫螺紋機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)設(shè)置在定模內(nèi)部，動(dòng)力來源為油缸液壓。塑件最后由推桿推出。模具結(jié)構(gòu)圖見圖2。
1.定模面板 2.導(dǎo)向螺母固定板 3.撐板 4.定模板 5.斜導(dǎo)柱壓板 6.螺紋型芯導(dǎo)套 7.螺紋型芯 8.導(dǎo)向螺母 9.防松螺母 10.齒條導(dǎo)向塊 11.齒條 12.油缸固定架 13.液壓油缸 14.聯(lián)接螺釘 15.動(dòng)模板 17.冷卻水水喉 18.斜抽芯 19.液壓油缸 20.方鐵 21.底板 22.撐柱 23.推桿底板 24.推桿固定板 25.彈簧導(dǎo)桿 26.推桿 27.彈簧 28.托板 29.動(dòng)模型芯 30.耐磨塊 31.壓塊 32.導(dǎo)柱 33.導(dǎo)套 34.流道凝料推塊 35.推桿 36.彈簧 37.限位釘 38.鍥緊塊 39.斜導(dǎo)柱 40.哈夫滑塊 41.定位銷 42.彈簧 43.推桿板導(dǎo)柱 44.推桿板導(dǎo)套 45.復(fù)位桿 46.定位環(huán) 47.澆口套壓塊 48.澆口套 49.齒輪 50.齒輪軸 51.鍵
3.1 澆注系統(tǒng)
本塑件外形采用兩個(gè)哈夫塊成型，定模有自動(dòng)脫螺紋機(jī)構(gòu)，澆注系統(tǒng)只能采用側(cè)澆口，分流道一部分在兩哈夫滑塊的分型面之間，另一部分在滑塊與定模板的接觸面上。由于定模較厚，控制主流道的長(zhǎng)度是澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，模具設(shè)計(jì)時(shí)將澆口套直接裝配在定模板上，使主流道的長(zhǎng)度做到最短。
3.2 成型零件
模具的成型零件包括定模螺紋型芯、哈夫滑塊、斜抽芯動(dòng)模型芯和推桿，在模具工作過程中，除了動(dòng)模型芯相對(duì)固定不動(dòng)外，其他成型零件都要作相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。其中定模螺紋型芯由齒輪帶動(dòng)，既作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，又作軸向運(yùn)動(dòng)動(dòng)。動(dòng)模斜抽芯則由液壓油缸拉動(dòng)作軸向運(yùn)動(dòng)，推桿既是成型零件又是推出零件。
哈夫滑塊也屬于側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，開模時(shí)它由斜導(dǎo)柱撥開，合模時(shí)由鍥緊塊鎖緊，定位零件為擋銷和彈簧。
3.3 定模自動(dòng)脫螺紋機(jī)構(gòu)
本模具的自動(dòng)脫螺紋機(jī)構(gòu)設(shè)置在定模內(nèi)，由液壓油缸推動(dòng)齒條，齒條推動(dòng)齒輪，通過齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)螺紋型芯轉(zhuǎn)動(dòng)，螺紋型芯一邊轉(zhuǎn)動(dòng)一邊后退脫離塑件。齒輪傳動(dòng)各參數(shù)設(shè)計(jì)如下。
模數(shù)：模數(shù)的確定須根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1357-87，齒條的尺寸，齒輪的尺寸，塑件螺紋圈數(shù)等因素確定。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，注塑模具自動(dòng)脫螺紋機(jī)構(gòu)中齒輪傳動(dòng)的模數(shù)通常取1.5或2，本模m取1.5。
傳動(dòng)比：在確定齒輪齒數(shù)時(shí)，必須先考慮傳動(dòng)比。傳動(dòng)比與選擇哪種驅(qū)動(dòng)方式有關(guān)系，當(dāng)選擇電機(jī)作為動(dòng)力來源時(shí)，因傳動(dòng)無限制，傳動(dòng)比應(yīng)取小一點(diǎn)，這樣既可以使結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省空間，又有利于降低馬達(dá)瞬間啟動(dòng)力，還可以減慢螺紋型芯旋轉(zhuǎn)速度，一般取0.25≤i≤1;當(dāng)用齒條+錐度齒或來福線螺母驅(qū)動(dòng)時(shí)，因傳動(dòng)受行程限制，傳動(dòng)比須取大一點(diǎn)，一般取1≤i≤4。本模為了減小油缸推動(dòng)齒條的行程，進(jìn)而減小油缸的長(zhǎng)度，傳動(dòng)比初定為4。
齒數(shù)：模數(shù)確定后，齒輪的齒數(shù)則由齒輪分度圓直徑?jīng)Q定。齒輪分度圓直徑又取決于排位時(shí)確定的齒輪之間的中心距和傳動(dòng)比。
根據(jù)模具側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)大小，確定主動(dòng)輪和被動(dòng)輪之間的中心距為88.6mm。
一般來說，當(dāng)中心距一定時(shí)，齒數(shù)越多，傳動(dòng)越平穩(wěn)，噪音越低。但齒數(shù)多，模數(shù)就小，齒厚也小，致使其彎曲強(qiáng)度降低，因此在滿足齒輪彎曲強(qiáng)度條件下，盡量取較多的齒數(shù)和較小的模數(shù)。為避免干涉，齒數(shù)一般取Z≥17，螺紋型芯的齒數(shù)盡可能少，但最少不少于14齒。基于以上理由，根據(jù)公式：d=mz，確定各傳動(dòng)齒輪齒數(shù)如下(圖3)。
齒條11推動(dòng)的齒輪50齒數(shù)：z1=25;
大齒輪49齒數(shù)：z2=96;
螺紋型芯上的齒輪齒數(shù)：z3=23(傳動(dòng)比=96÷23=4.17)。
4 模具工作過程
(1)熔膠通過澆口套48中的主流道進(jìn)入橫向分流道，再通過兩哈夫塊分型面中間的縱向分流道及側(cè)澆口進(jìn)入型腔。熔膠在型腔中填充冷卻固化到有足夠的剛性后，定模液壓油缸13開關(guān)打開，液壓推動(dòng)齒條11，齒條11推動(dòng)齒輪50，齒輪50通過鍵51帶動(dòng)大齒輪49轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過齒輪之間的嚙合，帶動(dòng)螺紋型芯7轉(zhuǎn)動(dòng)，螺紋型芯一邊轉(zhuǎn)動(dòng)一邊在導(dǎo)向螺母8的導(dǎo)引下后退，脫離塑件。
(2)液壓油缸19拉動(dòng)斜抽芯18脫離塑件，實(shí)現(xiàn)塑件的斜向抽芯。
(3)注塑機(jī)拉動(dòng)動(dòng)模開模，模具定模A板14和動(dòng)模B板15分開。在開模的過程中，推塊34推動(dòng)流道凝料，實(shí)現(xiàn)流道凝料和塑件自動(dòng)分離。同時(shí)，斜導(dǎo)柱39撥動(dòng)滑塊40，實(shí)現(xiàn)側(cè)向抽芯。完成開模行程后，注塑機(jī)頂棍通過K.O.孔推動(dòng)推桿板23，進(jìn)而推動(dòng)推桿26將塑件推離動(dòng)模型芯29。模具完成一次注射成型。
(4)合模時(shí)，定模液壓油缸13推動(dòng)螺紋型芯復(fù)位，動(dòng)模液壓油缸19推動(dòng)斜抽芯18復(fù)位，鍥緊塊38推動(dòng)哈夫滑塊40復(fù)位并鎖緊。推桿及推桿固定板由復(fù)位彈簧27和復(fù)位桿45復(fù)位。
5 注意事項(xiàng)
(1)在開模之前，必須嚴(yán)格控制時(shí)間，讓螺紋型芯和斜抽芯完全脫離塑件。為節(jié)省時(shí)間，定模油缸和動(dòng)模油缸可以同時(shí)開啟。
(2)在確定齒輪齒數(shù)時(shí)，相互嚙合的齒輪其齒數(shù)應(yīng)為質(zhì)數(shù)關(guān)系，以避免因頻繁接觸、摩擦、撞擊而導(dǎo)致的失效集中在幾個(gè)齒輪上。
(3)為了提高模具的勞動(dòng)生產(chǎn)率，防止因摩擦發(fā)熱而發(fā)生故障，斜抽芯，哈夫滑塊和推桿都必須設(shè)計(jì)冷卻水孔。
(4)斜抽芯18在注塑生產(chǎn)時(shí)必須有鍥緊塊鎖緊，而不能只靠油缸的液壓。
6 結(jié)束語
模具采用“油缸+齒條”定模自動(dòng)脫螺紋機(jī)構(gòu)，采用油缸液壓斜向抽芯，結(jié)構(gòu)雖然較為復(fù)雜，但生產(chǎn)實(shí)踐證明這種結(jié)構(gòu)是成功的。模具自放產(chǎn)以來動(dòng)作穩(wěn)定可靠，制品脫模安全順利，塑件質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。
