彈用塑料包裝箱注塑模具脫模機構(gòu)的改進

王玉，婁勇健，毓偉民，姜秀鳳，原學(xué)敏，劉海艷，李志國

(北京華安集團有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161046)

實現(xiàn)高品質(zhì)塑料件的前提是要有高品質(zhì)的模具，而高品質(zhì)的模具既要能方便生產(chǎn)，又能節(jié)約成本。彈用塑料包裝箱的特點包括:內(nèi)腔深、內(nèi)部加強筋多、內(nèi)弧卡深、圓筒形薄壁引信定位架等結(jié)構(gòu)復(fù)雜。由于原設(shè)計脫模機構(gòu)為單一的推桿式脫模機構(gòu)，在注件加工過程中出現(xiàn)了箱體、引信定位架難脫模，內(nèi)弧卡發(fā)生變形，造成了極高的廢品率。經(jīng)理論分析、論證，改進為由推桿、推管、脫模板相結(jié)合的多元聯(lián)合脫模機構(gòu)，通過實際使用，不但使得注件順利脫模，包裝箱的質(zhì)量達到了使用要求，而且生產(chǎn)效率也大大提高，同時也最大程度地降低了成本[1—2]。

1 彈用塑料包裝箱結(jié)構(gòu)分析

圖1為××型號彈用塑料包裝箱產(chǎn)品，材料為改性聚苯乙烯(HIPS)，注件主要分為上箱體、下箱體，上、下箱體內(nèi)部均采用弧卡、網(wǎng)格加強筋結(jié)構(gòu);下箱體還設(shè)置了引信定位架、內(nèi)置執(zhí)手結(jié)構(gòu)。弧卡部分及引信定位架部分是該產(chǎn)品的關(guān)鍵部位，由于彈體及藥筒的質(zhì)量均在40～50 kg，且完全由2組弧卡固定，因此弧卡部位與彈體相關(guān)的部位不但要形狀一致，而且公差要求精度高，否則極易產(chǎn)生前后竄動，從而影響產(chǎn)品整體性能。引信定位架部位如稍有變形，引信盒就裝不進去。產(chǎn)品的質(zhì)量要求決定了實現(xiàn)產(chǎn)品關(guān)鍵工裝——模具的脫模機構(gòu)的設(shè)計。塑料注塑模具的脫模機構(gòu)的設(shè)計不但對制品的精度、變形、耐應(yīng)力開裂性、表面質(zhì)量等影響極大，并且對塑料制品的生產(chǎn)效率有著至關(guān)重要的作用[3—5]。

圖1 彈用塑料包裝箱產(chǎn)品Fig.1 Plastic bullet packing box

從圖1可以看出:注件引信定位架、弧卡等部分是產(chǎn)品不易脫模及造成廢品的主要因素，脫模的難點在此結(jié)構(gòu)上。

2 單一的推桿式頂出脫模機構(gòu)設(shè)計問題分析

此產(chǎn)品包裝箱一直采用單一的推桿式頂出機構(gòu)，在生產(chǎn)過程中，出現(xiàn)了引信定位架不脫模、弧卡部分變形等嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的問題;根據(jù)生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，針對此產(chǎn)品在脫模時的受力情況進行分析，如圖2所示，找出造成這些產(chǎn)品問題的真正原因。

圖2 塑件脫模力分析Fig.2 Ejection force analysis of plastic parts

根據(jù)產(chǎn)品的特點，對產(chǎn)品主要受力部位引信定位架進行脫模力的受力分析如下:F正為因塑件收縮對型芯產(chǎn)生的正壓力(抱緊力)(N);F脫為脫模力(N)。從制品脫模力分析可以看出，在弧卡、引信定位架及網(wǎng)狀加強筋部分采用單一推桿式脫模機構(gòu)，重點加強推力來抵消報緊力的作用，從而達到順利脫模的目的。采用此方式脫模，勢必造成受力點多，受力面積小。

圓形推桿的直徑尺寸可由歐拉公式計算:

式中:d為推桿直徑(mm);L為推桿長度(mm);E為推桿材料的彈性模量(MPa);F脫為推桿的脫模力(N);n為推桿數(shù)量;k為安全系數(shù)，取k=1.5。

推桿的直徑、數(shù)量與推桿的脫模力有直接關(guān)系:當(dāng)n一定，F(xiàn)脫增大，d應(yīng)增大;當(dāng)d一定，F(xiàn)脫增大，n應(yīng)減少。

由此可見:只采用推桿脫模的方式，F(xiàn)脫很大，d應(yīng)增大，但由于受產(chǎn)品形狀的限制，只能在4～6 mm之間，因此，應(yīng)增加n的數(shù)量，但從上述公式看，n應(yīng)減少，也就是說，n的數(shù)量也被限制了，因此F脫增大，d，n已受限，產(chǎn)品極易產(chǎn)生抱模及端面形成凹痕的現(xiàn)象，不但影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且也影響產(chǎn)品生產(chǎn)效率[8—10]。采用單一的推桿式頂出機構(gòu)，在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中:一是容易出現(xiàn)推出桿頂出故障;二是影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量;三是生產(chǎn)效率低、廢品率增大[6—7]。

從以上分析可以看出:要克服抱緊力，必須增大脫模頂出部位的受力面積，必須改進此產(chǎn)品模具的脫模機構(gòu)。實踐證明利用單一的推桿式頂出機構(gòu)脫模存在亟待解決的問題，需要對脫模結(jié)構(gòu)進行改進。

3 采用多元聯(lián)合脫模機構(gòu)的技術(shù)更新

脫模機構(gòu)設(shè)計原則:結(jié)構(gòu)可靠，保證塑件不變形、不損壞，保證外觀良好等。

推桿的特點是:最簡單、最常用的一種形式，具有制造簡單、更換方便、推出效果好等特點。

脫模板的特點是:推出面積大、推力均勻，塑件不易變形，表面無推出痕跡，適用于大箱體形塑件或薄壁容器及各種罩殼形塑件等。

推管的特點是:特別適用于圓環(huán)形、圓筒形等中心帶孔的塑件脫模。

依據(jù)此產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)分析、特點及脫模機構(gòu)設(shè)計原則和上述3種脫模機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點，為使產(chǎn)品順利脫模[11—12]，主要是根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、形狀的特點來設(shè)計適合的脫模機構(gòu)，最終采用了多元件聯(lián)合脫模機構(gòu)，如圖3所示。

圖3 多元件聯(lián)合脫模機構(gòu)Fig.3 Multivariate joint ejection mechanism

以上多元件聯(lián)合脫模機構(gòu)為推桿、推管、脫模板等多元件聯(lián)合脫模機構(gòu)。

1)針對圓筒結(jié)構(gòu)引信支架部位采用了推管脫模機構(gòu)。

2)弧卡(彈體、藥筒)及網(wǎng)狀加強筋等抱緊力大的部位，采用推桿與推管結(jié)合的方式。

3)在箱口四周外延部分采用推板結(jié)構(gòu)，代替了推桿結(jié)構(gòu)，使箱體整體承受的頂出力更加均勻，避免了箱體因脫模產(chǎn)生的變形、頂出凹痕等問題，避免了影響箱口密封的問題[13—14]。

4 結(jié)果驗證

經(jīng)生產(chǎn)實踐檢驗，該模具的脫模結(jié)構(gòu)由單一的推桿式改進為推桿、推管及推板多元件組合后，動作可靠順暢，目前已經(jīng)投入正常使用半年多，生產(chǎn)了2萬多模次[15]。所生產(chǎn)的注塑件表面質(zhì)量良好，徹底解決了抱模及頂出凹痕及產(chǎn)品變形等現(xiàn)象。產(chǎn)品質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率大大提高，廢品率降到最低，完全滿足設(shè)計要求。

5 結(jié)語

靈活運用脫模機構(gòu)的組合，使產(chǎn)品的重要部分質(zhì)量得以保證，并根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點合理地匹配脫模機構(gòu)，使產(chǎn)品處于最佳狀態(tài)，真正做到了產(chǎn)品質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高。實踐證明:該模具結(jié)構(gòu)行之有效，同時提高了模具的使用壽命，也大大地降低了產(chǎn)品生產(chǎn)成本。多元脫模機構(gòu)的合理組合，適用于系列彈用塑料包裝箱模具的脫模機構(gòu)。

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