示教工業(yè)機(jī)器人接線帽模具設(shè)計(jì)

陸蓮仕， 楊娟

（1.柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 廣西 柳州 545036；2.百色職業(yè)學(xué)院， 廣西 百色 533000）

0 引 言

示教工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)零部件中，為保護(hù)接線線頭，通常要設(shè)計(jì)一些絕緣的接線帽。現(xiàn)結(jié)合某示教工業(yè)機(jī)器人接線帽結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了1副帶哈夫滑塊機(jī)構(gòu)和內(nèi)螺紋抽芯機(jī)構(gòu)的兩板注射模，并對(duì)模具結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

1 塑件結(jié)構(gòu)與尺寸

接線帽屬于圓柱殼狀體如圖1所示，外形尺寸為φ10.3 mm×23.0 mm，壁厚為0.7 mm。塑件外壁底部位置設(shè)計(jì)1個(gè)整圈圓環(huán)凹槽，凹槽深度為0.5 mm，塑件內(nèi)壁設(shè)計(jì)了5圈內(nèi)螺紋，螺紋節(jié)距為4.1 mm。塑件材料選用改性ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物），收縮率為0.53%~0.58%，材料物理性能特點(diǎn)為：拉伸強(qiáng)度38 MPa；IZ0D缺口沖擊強(qiáng)度23 ℃懸臂梁條件下12 kJ/m；維卡軟化點(diǎn)在5 kg、50 ℃/h、GB/T 1633條件下70 ℃；阻燃性：3.2 mm、UL94條件下V-0級(jí)。

圖1 接線帽塑件

2 分型面確定及成型零件設(shè)計(jì)

針對(duì)塑件的形狀特點(diǎn)及產(chǎn)量20萬(wàn)件的要求，客戶要求使用1模2腔成型。對(duì)塑件的單腔分型面及成型零件進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖2所示。首先，以塑件的最大外沿輪廓線進(jìn)行分型面設(shè)計(jì)，獲得分型面P0，然后以分型面P0對(duì)型腔進(jìn)行分割，獲得成型塑件的型腔板鑲件1和型芯鑲件4。由于塑件下端的整圈圓環(huán)形成倒扣，在型腔板鑲件1上進(jìn)行二次分割，分割2個(gè)哈夫滑塊，即左哈夫滑塊3和右哈夫滑塊10[1-8]。塑件內(nèi)壁有內(nèi)螺紋特征，從型芯鑲件4上再次進(jìn)行分割，獲得螺紋型芯5。

圖2 分型面與成型零件

根據(jù)以上設(shè)置的條件，成型塑件的脫模步驟如下：①塑件外壁從型腔板鑲件1中脫出；②塑件與哈夫滑塊3、10分離；③螺紋型芯5旋轉(zhuǎn)抽芯與塑件分離；④塑件自動(dòng)從型芯鑲件4上脫落。模具采用單個(gè)側(cè)澆口進(jìn)行澆注，型腔板鑲件1和型芯鑲件4分別使用冷卻水路C1、C2進(jìn)行冷卻，水路管道直徑為φ8 mm，管道的末端使用銅堵9、11進(jìn)行封堵，管道在型腔板鑲件1與定模板、型芯鑲件4與動(dòng)模板之間的封堵分別使用密封圈7、8。型腔板鑲件1與定模板、型芯鑲件4與動(dòng)模板之間的緊固分別使用螺釘2、6。

模具零件的材料選擇要考慮其耐磨性、強(qiáng)度、韌性和加工工藝等，考慮塑件的材料特點(diǎn)及產(chǎn)量要求，型腔板鑲件1和型芯鑲件4、哈夫滑塊3與10、螺紋型芯5材料都使用塑料模具鋼3Cr2MnNiMo（718）。

3 模具結(jié)構(gòu)

針對(duì)圖2所示的單腔設(shè)計(jì)，模具的1模2腔布局設(shè)置如圖3所示。在定模中布置了雙腔的型腔板鑲件1、冷卻水路C1及左哈夫滑塊3、右哈夫滑塊10的驅(qū)動(dòng)斜導(dǎo)柱13、12，驅(qū)動(dòng)斜導(dǎo)柱采用雙斜導(dǎo)柱形式各布置2根，共4根斜導(dǎo)柱。動(dòng)模一側(cè)主要布置了2個(gè)機(jī)構(gòu)，一個(gè)是由左哈夫滑塊3和右哈夫滑塊10組成的哈夫滑塊機(jī)構(gòu)，一個(gè)是由齒條14驅(qū)動(dòng)的2個(gè)螺紋型芯5同步轉(zhuǎn)動(dòng)抽芯的螺紋機(jī)構(gòu)M1。模具使用標(biāo)準(zhǔn)模架，使用4根導(dǎo)柱對(duì)模板的閉合和打開進(jìn)行導(dǎo)向，4根導(dǎo)柱采用對(duì)稱布置，其中1根導(dǎo)柱設(shè)計(jì)了15′的偏心設(shè)置，以防止裝模時(shí)定模和動(dòng)模裝錯(cuò)。

圖3 模具結(jié)構(gòu)零件布置

模具的2個(gè)型腔均為側(cè)澆口進(jìn)澆，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖4所示，流道直徑為φ4 mm，使用截面為1 mm×0.3 mm的矩形澆口。

圖4 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖5所示，主要由左哈夫滑塊3和右哈夫滑塊10構(gòu)成的哈夫滑塊機(jī)構(gòu)安裝在型腔兩側(cè)，在分型面PL打開時(shí)實(shí)施側(cè)抽芯。模架在普通兩板模的基礎(chǔ)上增加了板21~23，以便于螺紋機(jī)構(gòu)M1的安裝。為防止熱量過(guò)多損失，模具的上頂面和下底面設(shè)置了電木隔熱板16、25。2個(gè)螺紋型芯5各自套裝1個(gè)型芯齒輪27、2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)套42、43后，其工作由大齒輪28進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)大齒輪28的機(jī)構(gòu)為M1。M1的構(gòu)件組成包括[9-16]：齒條14、件29~件39，其工作原理：液壓缸39活塞桿驅(qū)動(dòng)齒條14移動(dòng)，齒條14在導(dǎo)軌33的導(dǎo)向下，驅(qū)動(dòng)小齒輪30轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪30與大齒輪28為同軸齒輪，其同心安裝軸為軸29，從而帶動(dòng)大齒輪28轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪28同步驅(qū)動(dòng)2個(gè)螺紋型芯5轉(zhuǎn)動(dòng)，在螺紋型芯5轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，其下端的螺紋套35將驅(qū)動(dòng)螺紋型芯5一邊轉(zhuǎn)動(dòng)一邊下移抽芯，實(shí)現(xiàn)塑件內(nèi)螺紋脫模。為保證螺紋型芯5的準(zhǔn)確定位，液壓缸39活塞桿的驅(qū)動(dòng)行程通過(guò)設(shè)置2個(gè)行程開關(guān)38進(jìn)行控制，以保證螺紋起始位置和終止位置的準(zhǔn)確性。

圖5 模具結(jié)構(gòu)

4 模具工作過(guò)程

模具工作過(guò)程：首先，模具安裝在注塑機(jī)上并試模調(diào)試，注射前，模具處于閉合狀態(tài)，隨后注塑機(jī)噴嘴對(duì)模具型腔進(jìn)行澆注，經(jīng)充填、保壓、冷卻等后準(zhǔn)備開模。接著，注塑機(jī)動(dòng)模板后退，驅(qū)動(dòng)模具PL面以下的動(dòng)模下行，模具在PL面處打開，塑件從型腔板鑲件1中脫出，在PL面打開的同時(shí)，斜導(dǎo)柱驅(qū)動(dòng)左哈夫滑塊3、右哈夫滑塊10同步實(shí)施側(cè)抽芯，PL面完全打開后，液壓缸39活塞桿驅(qū)動(dòng)螺紋型芯5轉(zhuǎn)動(dòng)，待螺紋型芯5完全脫離成型塑件時(shí)，塑件自動(dòng)從型芯鑲件4上脫落。澆口凝料與塑件最終通過(guò)機(jī)械二次剪切的方式分離，模具閉合過(guò)程與開模過(guò)程相反。

5 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了1副1模2腔的兩板模用于塑件的注射成型，模具采用側(cè)澆口進(jìn)行澆注，使用哈夫滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)塑件外壁的環(huán)槽實(shí)施側(cè)抽芯脫模，使用1個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)脫螺紋機(jī)構(gòu)用于塑件內(nèi)壁螺紋的脫模。在脫螺紋機(jī)構(gòu)中，通過(guò)液壓缸活塞桿驅(qū)動(dòng)齒條進(jìn)而驅(qū)動(dòng)1個(gè)大齒輪帶動(dòng)2個(gè)內(nèi)螺紋型芯轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)二者同步脫螺紋抽芯的目的。機(jī)構(gòu)中設(shè)置了螺紋套以保證塑件內(nèi)螺紋的形狀同形，并設(shè)置了行程開關(guān)以控制液壓缸活塞桿的抽芯運(yùn)動(dòng)。