塑料螺紋瓶蓋模具設計

劉俊萍

（太原理工大學機械工程學院，山西 太原 030024）

0 引 言

制品為醫用藥瓶的瓶蓋，具有兩圈半連續的內螺紋，螺紋大徑：50 mm，螺距：3 mm。制品外表面有數個半圓柱形的阻滑紋，成型時可起止轉作用，止轉高度大于螺紋高度，如圖1。材料是高密度聚乙烯，屬于結晶型熱塑性塑料，熔體流動性能好，易于注塑成型。下面談一些成型模具設計和使用方面的經驗。

圖1 塑料瓶蓋

1 模具工作過程

圖2 模具結構圖

模具的結構如圖2[1，2]，采用點式澆口，一模兩腔，螺紋型芯成型內螺紋，利用開模力脫模。經過合模、注塑、保壓和冷卻后開模，在彈簧32的作用下，A分型面先分型，用分流道末端的斜面拉斷點澆口，利用球頭拉料桿4將凝料拉出脫落，在A分型面分型凹模后退的同時，齒條也隨之后退，當齒條端部的凸肩與定模接觸時，齒條停止運動，齒輪16在開模力作用下開始轉動，通過錐齒輪10、18和中心齒輪22，驅動兩個型芯齒輪24轉動，從而帶動螺紋型芯25轉動，型芯被軸套27和型芯壓板8壓住只能原地旋轉，這樣制件沿型芯軸向脫出。直到限位釘33的頭部受到凹模7的阻擋，凹模停止運動。B分型面開始快速分型，制品自由跌落，完成一次成型過程。

2 脫模系統設計

制件螺紋要求精度較高，采用旋轉脫模方式,即采用螺紋型芯旋轉，制品后退的方式?？紤]到要盡量使模具的結構緊湊、成本低，應該利用開模力作為旋轉動力。脫模系統主要由三根軸、一對圓柱齒輪、一對錐齒輪和兩對齒輪-齒條構成。軸17兩端用滾動軸承支撐，受力均勻并且轉動阻力小。軸21上裝有錐齒輪，一端用滾動軸承支撐，另一端裝有中心齒輪22，由于空間小采用了一端有凸緣的銅軸套23，既能承受徑向力，又可承受軸向力。同樣螺紋型芯25也用一對軸套26、27支撐。中心齒22與型芯齒輪24的齒數比為2.5:1，錐齒輪18與錐齒輪10的齒數比為2:1，齒條長度大于制品脫出時齒輪16滾動的長度。鑲塊28成型瓶蓋外表面的阻滑紋并在脫模時起止轉作用，為方便凹模的加工，做成鑲塊嵌在凹模中。

3 脫模過程分析

脫模時螺紋型芯只旋轉，制件后退，由凹模止轉，螺紋型芯與制件之間是螺紋副關系。正是依據這個原理，制件才能順利脫模。動定模之間的開模速度與制件脫出速度要很好的配合，才可以達到既能止轉又能將制件從凹模脫出的效果。設動定模之間的開模速度為v1，制件脫出的速度為v2，當v1＞v2時，就意味著B分型面以很快的速度打開，而制品與型芯還沒有完全脫開，這時止轉長度減小或完全沒有了，制品就會部分或全部包在型芯上不能順利脫出。反過來如果v1＜v2，即制件已經從型芯上脫出，但B分型面還沒有打開，分型面之間沒有能容納制件的空間，制品會遭到破壞。當v1=v2時，動定模之間的開模距離與制件脫出的長度相適應，制件脫出時既不會受到干涉，又不會失去止轉無法脫落，因此，v1=v2是制品順利脫模而又保證質量的條件。

在模具結構設計中，如何保證v1=v2，圖3是脫模機構的原理圖，由齒條、齒輪Z1,一對錐齒輪Z2與Z3、中心齒輪Z4和驅動型芯的齒輪Z5組成。開模時假定齒條不動，在動模向左運動時，齒輪1沿齒條滾動動定模之間的開模速度：

圖3 脫模機構原理圖

式中：d1、n1—齒輪Z1的分度圓直徑和轉速，其他轉速之間的關系為：

圖4 凹模差動

制件脫出的速度為：V2，經整理得就是定模，這種情況下v1?v2，現在設兩個分型面如圖4，讓凹模在A分型面打開時也處于運動狀態來補償速度差，凹模的運動有效地減小了動模與定模之間的相對開模速度v1，創造了有利條件，充分滿足順利脫模的條件，確保制件的成型質量。

筆者建議以下情況都應采用兩個分型面，一是同類模具采用側面澆口，只有一個分型面；二是對止轉長度較短而螺紋圈數較多的制件。

式中：l為螺紋螺距，如果要求v1=v2，則必須使：Z3Z5πd1/Z2Z4l=1.分析上式不難發現，分子是各被動齒輪的齒數與齒輪Z1沿齒條轉一圈的周長πd1的乘積，分母是各主動齒輪的齒數與型芯螺距l的乘積，要滿足上式是很困難的，因為πd1遠遠大于l.而齒輪的齒數比是有一定范圍的，結構設計時必然受到限制，過度減小各被動齒輪的齒數或增大各主動齒輪的齒數都是不現實的。問題實質上是動、定模之間的開模速度v1太大了，遠遠大于制件脫出的速度v2,既然v1太大，就應當想辦法減小，前面是假定齒條不動的情況，凹模

4 結束語

螺紋成型的關鍵是保證止轉，使制件順利脫出。而明確動、定模之間的開模速度與制件脫出速度之間的關系是非常重要的，筆者在這方面做了一定的嘗試，對同類模具設計有一定的參考價值和借鑒作用。

[1] 沈開智.塑料成型模具[M].北京：中國輕工業出版社，2006.

[2] 塑料模具手冊編寫組.塑料模具手冊[M].北京:機械工業出版社,1993.