內螺紋自動脫模注射模創新設計

溫煌英

廣東科技學院（廣東東莞 523000）

1 塑件結構分析及成型工藝分析

1.1 塑件結構分析

圖1所示為某塑件上的連接器，材料ABS，塑件最大外形尺寸為長為40mm，寬39mm，高18mm，重量約10.4g。這是一個小型塑件，連接器塑外形結構簡單，但內部有一段M12mm的螺紋，螺孔深10mm。

圖2為塑件三維圖，從圖2中可以分析得到：圖2a中標注處“A”表明塑件有4個小定位止口，圖2b中“B”所示為6條加強筋，圖2c中“C”所示為2個定位止口，圖2c中“D”所示為塑件外側半圓小凸位，圖2d中“E”所示為螺紋倒扣。

圖1 塑件二維圖

圖2 塑件三維圖

塑件中的加強筋既可以提高塑件剛性，又可以起定位作用，防止螺紋型芯脫模時塑件同時旋轉。塑件中的螺紋倒扣需要采用螺紋型芯通過齒輪傳動軸旋轉脫模。因為采用液壓油缸提供動力來驅動齒條，固定位置的齒輪軸在旋轉脫模的過程中，需要同步產生軸向推力來推出塑件，所以需要采用彈簧的作用力推動活動型芯的結構來輔助螺紋脫模，以保證螺紋旋轉和塑件脫模同步進行。該圓柱形的小塑件，無合適側澆口進料平位，為了提高生產效率，采用定模潛伏式澆口進膠，在開模的瞬間可以將澆口拉斷，推出塑件的時候自動分離塑件和澆口，有利于塑件的自動化成型。

1.2 塑件材料選擇及工藝分析

如圖3所示，該塑件要求外表面光潔、無毛刺、無飛邊、且無明顯縮痕；內螺紋部分不可拉花，有足夠的螺紋強度，能承受一定的扭矩力，塑件要有良好的穩定性能。根據上述分析，滿足以上要求，材料選用ABS塑料，縮水率為0.5%。ABS塑料是丙烯腈（A）-丁二烯（B）-苯乙烯（S）的三元共聚物，又稱ABS樹脂，是一種強度高、韌性好、易于加工成型的熱塑型高分子材料結構。一般的ABS熔點為170℃左右，分解溫度為260℃；注射成型溫度的可調區間比較大；丁二烯具有抗沖擊性和韌性；苯乙烯具有表面高光澤性、易著色性和易加工性、高強度的特性。ABS塑料成為一種“質堅、性韌、剛性大”的綜合性能良好的熱塑性塑料，它綜合了3種組分的性能，其中丙烯腈具有高的硬度和強度、耐熱性和耐腐蝕性等。

圖3 塑件表面要求

2 模具結構設計

2.1 分型面設計

分型面設計。根據3D分型面的設計原則：盡量使塑件保留在動模內側，且容易脫模；盡量設計平整的大分型面，盡量避免使用插穿分型面，盡量避免使用小枕位；分型面外觀要平整、且易加工，從而保證加工尺寸精度。

如上述圖2a的A處，該塑件主平面上有4個小定位止口；圖2c的D處，塑件有半圓小凸位；該塑件的分型面會有多個大臺階分型面和4個小定位止口臺階分型面組成。

圖4 塑件分型面設計

如圖4a所示，A處是一個大的主分型面，是決定塑件上模及下模開模方向的主分型面；B處是一個進料位置的分型面，是用來輔助開設定模側面潛澆口的分型面；C處是一個小定位止口的分型面，是采用枕位分型面來替代插穿分型面，可以防止模具插穿磨損跑毛刺。如圖4b所示，四周延伸出來的洋紅色面是該塑件的分型面；塑件青色面是定模型腔面；綠色是圓形流道和定模潛伏式澆口，如圖4c所示，塑件黃色面是動模型腔面。

2.2 運用MoldFlow軟件對塑件進行模流分析

將連接器塑件模型以IGES格式導入，并對導入的瓶蓋模型進行網格劃分，如圖5所示，然后設定分析類型為“澆口位置”，由于塑件要求表面光潔，所以考慮采用定模潛伏式澆口進澆，優點是能滿足塑件的注射成型需求，同時在開模的時候塑件與流道料自動分離，可以實現全自動化生產，提高效率、節省人工時間，還能保證塑件的外觀要求。

圖5 澆口位置

由圖6a模流分析結果：塑件的進料（Confidence of fill）充填可行性屬于綠色高質量的范圍，證明塑件的充填是可行的。

由圖6b模流分析結果：塑件的進料（Quailty Prediction）塑件質量屬于綠色高質量的范圍，證明塑件的充填成型具有較高質量。

由圖6c模流分析結果：塑件的進料（Flow Front Temp）流動前沿溫度屬于紅色高230℃～240℃的范圍，證明塑件的充填時的溫度變化不大，有利于塑件在相對穩定的溫度范圍內成型。

由圖6d模流分析結果：塑件的進料（Fill Time）充填時間約0.48s的范圍，證明塑件有足夠的時間來充填。

圖6 模流分析

2.3 型腔布置

如圖7所示，為了防止料流直接沖擊型腔，產生噴射和沖蝕，所以采用S型流道緩沖料流，防止料流沖蝕模具。由于該塑件使用采用齒輪條傳動脫模結構和彈動模結構，整個動模部分的結構復雜；如果設計1模1腔，模具的使用率太低，性價比太低；如果設計1模4腔，模具的結構太龐大，需要使用大注塑機來生產，成本偏高。所以選擇1模2腔的型腔布局，既可均勻平衡和布局，也可以使用小機臺來成型，還可以使模具得到最大化使用率，實現模具的最大性價比。

3 模具整體結構設計及工作過程

依據上面的分析和查找相關模具設計資料，分析核算出：定模型腔尺寸為120×220×30mm，動模型芯尺寸為120×220×65mm，綜合分析選用模架型號為DI-3525-A50-B90-C80，模具上配備兩套齒輪條螺紋脫模結構，頂桿頂出；頂出結構、螺絲、水路、彈簧等模具結構不能有干涉，齒輪條和齒輪套等運動機構要順暢運動，模具結構如圖8所示。

圖7 型腔布置

圖8 模具整體結構

根據圖8、圖9、圖10的模具結構來分析該模具的整個注射成型周期的工作過程為：模具合模注射完成以后，開模的同時拉斷潛伏式澆口；然后通過液壓油缸17的推出運動提供原動力，直接帶動齒輪條22運動；齒輪條22前進運動帶動齒輪套26，把直線運動的動力轉換為齒輪套26的旋轉運動，其中定位塊21對齒輪條22起到精確定位作用；再通過齒輪套26帶動齒輪牙軸25產生旋轉的螺紋脫模力，螺紋開始脫模，軸承27對齒輪套26起到固定的作用；螺紋脫模的同時彈簧28產生的作用力來推動活動型芯24，以保證塑件與型腔之間的緊密接觸，同時避免螺紋脫模以后就會變得松動，會造成塑件與型腔之間的碰撞損壞塑件；螺紋完全脫模以后，行程螺絲柱20碰到行程開關19時油缸停止運動，同時等高螺絲29發揮作用限制活動型芯24的運動距離，防止它脫離動模型芯7，其中導向銷30是用來保證活動型芯24的精確推出和復位運動；塑件順利完成螺旋脫模，頂桿頂出塑件；下一個合模動作之前液壓油缸17的復位先行同時產生動力，直接帶動齒輪條22復位，行程螺絲柱20碰到行程開關19時油缸停止運動；慢速合模時，定模型腔緩緩把活動型芯24擠壓回到動模型腔內；同時頂桿復位，所有機構復位即模具閉合后開始下一個生產周期。

圖9 動模三維剖切結構

4 結論

（1）通過采用精簡化的液壓油缸帶動齒輪條旋轉脫模機構，解決了塑件內螺紋模具倒扣難脫模的問題。

圖10 脫模機構三維剖切結構

（2）分別采用行程開關輔助控制液壓油缸行程、齒輪條定位塊提高耐磨性和精度、彈動模導向銷等結構成功提高了運動機構的精度。

（3）設計動模板和墊板的組合式動模，解決齒輪條槽位的加工難度，方便后期的裝配和維修，該精簡化創新設計的齒輪條脫模結構既解決了內螺紋脫模的問題，又能穩定生產，模具維護簡單方便，節省成本，該創新設計具有一定的參考價值。