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                塑膠件自動脫螺紋注塑模設計

                發布時間:2011-6-12

                自動脫螺紋及液壓斜抽芯注塑模設計
                  1 引言
                  塑件上的螺紋分外螺紋和內螺紋兩種,精度不高的外螺紋一般用哈夫塊成型,采用側向抽芯機構。塑件的內螺紋則由螺紋型芯成型,其脫模系統可根據制品生產批量,螺紋牙型,模具制造工藝等因素,通常采用強行推出和自動脫螺紋機構兩種形式。
                  內螺紋強行脫模的條件必須滿足以下三點:(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%。
                  自動脫螺紋機構則是通過螺紋型芯轉動而使塑件脫模,因其適合各種牙型,生產效率高,且易實現自動化生產而被廣泛使用。自動脫螺紋機構的動力來源包括液壓,馬達和注塑機開模的力量。本文中的模具就是通過液壓推動齒條來實現螺紋型芯旋轉脫離塑件的實例。
                  注塑模具的斜向抽芯通常采用“滑塊+斜導柱”和“滑塊+T形塊”(模具增加一個分型面來實現抽芯)兩種結構,本文介紹了一種采用液壓油缸斜抽芯的結構,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。塑件的復雜之處是六個內孔,一個斜孔,一個粗牙螺紋孔,以及四個側孔。塑件的脫模是模具設計的重點和難點。
                圖1 塑件圖
                  3 模具結構設計
                  客戶要求一模出八件,采用側澆口澆注系統,外形由兩塊哈夫滑塊成型,熔膠通過哈夫滑塊之間進入型腔。流道凝料由推料塊34推出。塑件的斜孔由于抽芯距離較長,包緊力較大以及傾斜角度為45°,如果采用“滑塊+斜導柱”和“滑塊+T形塊”兩種結構,風險較大,容易產生故障, 故模具設計時采用液壓油缸斜抽芯機構,結構簡單,動作可靠。螺紋脫模采用自動脫螺紋機構,該機構設置在定模內部,動力來源為油缸液壓。塑件最后由推桿推出。模具結構圖見圖2。
                1.定模面板  2.導向螺母固定板  3.撐板  4.定模板  5.斜導柱壓板  6.螺紋型芯導套  7.螺紋型芯  8.導向螺母  9.防松螺母  10.齒條導向塊  11.齒條  12.油缸固定架  13.液壓油缸  14.聯接螺釘  15.動模板  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.彈簧導桿 26.推桿  27.彈簧  28.托板  29.動模型芯  30.耐磨塊  31.壓塊  32.導柱  33.導套  34.流道凝料推塊  35.推桿 36.彈簧  37.限位釘  38.鍥緊塊  39.斜導柱  40.哈夫滑塊  41.定位銷  42.彈簧  43.推桿板導柱  44.推桿板導套  45.復位桿  46.定位環  47.澆口套壓塊  48.澆口套  49.齒輪  50.齒輪軸  51.鍵
                 
                圖2 模具結構
                  3.1 澆注系統
                  本塑件外形采用兩個哈夫塊成型,定模有自動脫螺紋機構,澆注系統只能采用側澆口,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,控制主流道的長度是澆注系統設計的重點,模具設計時將澆口套直接裝配在定模板上,使主流道的長度做到最短。
                  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、斜抽芯動模型芯和推桿,在模具工作過程中,除了動模型芯相對固定不動外,其他成型零件都要作相應的運動。其中定模螺紋型芯由齒輪帶動,既作回轉運動,又作軸向運動動。動模斜抽芯則由液壓油缸拉動作軸向運動,推桿既是成型零件又是推出零件。
                  哈夫滑塊也屬于側向抽芯機構,開模時它由斜導柱撥開,合模時由鍥緊塊鎖緊,定位零件為擋銷和彈簧。
                  3.3 定模自動脫螺紋機構
                  本模具的自動脫螺紋機構設置在定模內,由液壓油缸推動齒條,齒條推動齒輪,通過齒輪傳動帶動螺紋型芯轉動,螺紋型芯一邊轉動一邊后退脫離塑件。齒輪傳動各參數設計如下。
                  模數:模數的確定須根據國家標準GB1357-87,齒條的尺寸,齒輪的尺寸,塑件螺紋圈數等因素確定。根據實踐經驗,注塑模具自動脫螺紋機構中齒輪傳動的模數通常取1.5或2,本模m取1.5。
                  傳動比:在確定齒輪齒數時,必須先考慮傳動比。傳動比與選擇哪種驅動方式有關系,當選擇電機作為動力來源時,因傳動無限制,傳動比應取小一點,這樣既可以使結構緊湊,節省空間,又有利于降低馬達瞬間啟動力,還可以減慢螺紋型芯旋轉速度,一般取0.25≤i≤1;當用齒條+錐度齒或來福線螺母驅動時,因傳動受行程限制,傳動比須取大一點,一般取1≤i≤4。本模為了減小油缸推動齒條的行程,進而減小油缸的長度,傳動比初定為4。
                  齒數:模數確定后,齒輪的齒數則由齒輪分度圓直徑決定。齒輪分度圓直徑又取決于排位時確定的齒輪之間的中心距和傳動比。
                  根據模具側向抽芯機構大小,確定主動輪和被動輪之間的中心距為88.6mm。
                  一般來說,當中心距一定時,齒數越多,傳動越平穩,噪音越低。但齒數多,模數就小,齒厚也小,致使其彎曲強度降低,因此在滿足齒輪彎曲強度條件下,盡量取較多的齒數和較小的模數。為避免干涉,齒數一般取Z≥17,螺紋型芯的齒數盡可能少,但最少不少于14齒?;谝陨侠碛?,根據公式:d=mz,確定各傳動齒輪齒數如下(圖3)。
                圖3
                  齒條11推動的齒輪50齒數:z1=25;
                  大齒輪49齒數:z2=96;
                  螺紋型芯上的齒輪齒數:z3=23(傳動比=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澆口進入型腔。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開關打開,液壓推動齒條11,齒條11推動齒輪50,齒輪50通過鍵51帶動大齒輪49轉動,再通過齒輪之間的嚙合,帶動螺紋型芯7轉動,螺紋型芯一邊轉動一邊在導向螺母8的導引下后退,脫離塑件。
                  (2)液壓油缸19拉動斜抽芯18脫離塑件,實現塑件的斜向抽芯。
                  (3)注塑機拉動動模開模,模具定模A板14和動模B板15分開。在開模的過程中,推塊34推動流道凝料,實現流道凝料和塑件自動分離。同時,斜導柱39撥動滑塊40,實現側向抽芯。完成開模行程后,注塑機頂棍通過K.O.孔推動推桿板23,進而推動推桿26將塑件推離動模型芯29。模具完成一次注射成型。
                  (4)合模時,定模液壓油缸13推動螺紋型芯復位,動模液壓油缸19推動斜抽芯18復位,鍥緊塊38推動哈夫滑塊40復位并鎖緊。推桿及推桿固定板由復位彈簧27和復位桿45復位。
                  5 注意事項
                  (1)在開模之前,必須嚴格控制時間,讓螺紋型芯和斜抽芯完全脫離塑件。為節省時間,定模油缸和動模油缸可以同時開啟。
                  (2)在確定齒輪齒數時,相互嚙合的齒輪其齒數應為質數關系,以避免因頻繁接觸、摩擦、撞擊而導致的失效集中在幾個齒輪上。
                  (3)為了提高模具的勞動生產率,防止因摩擦發熱而發生故障,斜抽芯,哈夫滑塊和推桿都必須設計冷卻水孔。
                  (4)斜抽芯18在注塑生產時必須有鍥緊塊鎖緊,而不能只靠油缸的液壓。
                  6 結束語
                  模具采用“油缸+齒條”定模自動脫螺紋機構,采用油缸液壓斜向抽芯,結構雖然較為復雜,但生產實踐證明這種結構是成功的。模具自放產以來動作穩定可靠,制品脫模安全順利,塑件質量符合設計要求。
                  參考文獻
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