耦合開模閉模順序控制與先復位機構的三板注塑模模架設計*

沈忠良，鄭子軍，肖國華，徐生，尤建國

（1.浙江工商職業(yè)技術學院模具工程中心，寧波市模塑制品表面裝飾與智能成型技術協(xié)同創(chuàng)新中心，浙江寧波 315600；2.寧波市華寶塑膠模具有限公司，浙江寧波 315600）

耦合開模閉模順序控制與先復位機構的三板注塑模模架設計*

沈忠良1，鄭子軍1，肖國華1，徐生1，尤建國2

（1.浙江工商職業(yè)技術學院模具工程中心，寧波市模塑制品表面裝飾與智能成型技術協(xié)同創(chuàng)新中心，浙江寧波 315600；2.寧波市華寶塑膠模具有限公司，浙江寧波 315600）

針對開模閉模時序控制與帶先復位機構的三板模模具需要，設計實現(xiàn)了耦合開模閉模順序控制與先復位機構的三板注塑模模架。詳細說明了該模架的結構組成與工作原理，通過三次分型打開與頂針先復位動作，實現(xiàn)開模動作與運動尺寸關系的配合，結構緊湊，設計合理，可靠穩(wěn)定。

順序控制；先復位機構；三板注塑模；模架

三板模模架被廣泛應用于點澆口注塑模具或者有型腔側抽芯的假三板注塑模具，以達到精確的定位與合理的模板開模順序，此類模具一般需要嚴格控制頂出復位的時間與位置［1-3］，因此，其模具設計較為復雜，模具成本較高、設計周期長、穩(wěn)定性差［4-5］。

針對上述問題，國內(nèi)外學者在三板模的設計與制造等方面開展了饒有特色的研究［5-6］。在傳統(tǒng)的三板模內(nèi)設計復雜的頂出、抽芯與滑塊等機械結構實現(xiàn)三板模打開順序的控制是較為常見的模具設計方法。周泳全等［7］、許麗華等［8］、歐荔蘋等［9］采用合理布局頂出機構的方式實現(xiàn)三板模的打開順序控制，這些布局結構都局限于對應的產(chǎn)品使用，可復制性與適用性不夠理想。肖國華等［10-11］、陳娟［12］、梁繼才等［13］采用滑塊輔助定位的方法，實現(xiàn)三板模的開模順序控制，可獲得較為理想的控制效果。但是，滑塊定位的實現(xiàn)需要借助于彈簧、氣缸等動力部件，一方面增加了模具結構的復雜性，另一方面滑塊的定位一般存在一定的虛位，不利于開模的精確定位與開模順序的精確控制。上述研究表明，三板模的開模閉模順序控制對模具的正常運行具有重要意義［14-15］，且不斷地修改頂出機構、抽芯機構與滑塊等機構存在的缺陷，需要從模架結構上重新設計與規(guī)劃。同時，T. B. Nguyen Thi等［16］認為先復位機構的設計有助于實現(xiàn)三板模模架的特定功能，屬于功能上的開發(fā)與拓展。

由此，筆者擬設計一種耦合開模閉模順序控制與先復位機構的三板模木架結構，在結構緊湊、工作穩(wěn)定可靠、使用方便的前提下，實現(xiàn)三板模開模順序可控。

1　模具結構

一般地，三板模模架被用于點澆口注塑模具或者有型腔側抽芯的類三板注塑模，三板模的模板開模順序、頂出機構的復位都需要嚴格控制，以防止模具成型零部件等的閉模運動干涉，由此，設計耦合開模閉模順序控制與先復位機構的三板注塑模模架，其結構圖如圖1所示，以契合模具應用需要。

圖1　耦合開模閉模順序控制與先復位機構的三板注塑模模架圖

該模架由5個部分組件構成，分別為模具模腔開閉控制組件、定距調(diào)節(jié)組件、脫料板開模定距控制組件、頂針板先復位機構組件、模架結構組件，三板模結構圖如圖2所示。

其中，模具型腔開閉控制組件包括圖2中的零件1～8，模腔開鎖拉桿1通過螺釘及定位銷安裝于上模座板24上，模腔閉鎖拉桿2通過螺釘及定位銷安裝于型芯固定板29上，模腔鎖板6通過螺釘及模腔鎖板定位銷7安裝于型腔固定板26上，模腔鎖芯限位銷4安裝于型腔固定板26上，模腔鎖芯彈簧5、模腔鎖芯8安裝于模腔鎖板6的中央槽內(nèi)。

定距調(diào)節(jié)組件包括型腔固定板定距調(diào)節(jié)拉桿10，該拉桿通過螺釘及定位銷安裝于上模座板24上，行程開關23用于頂針蓋板33復位。

脫料板開模定距控制組件包括型腔固定板小拉桿11、脫料彈簧12、脫料板開閉器固定螺釘13、脫料板開閉器14、脫料板小拉桿15；脫料彈簧12安裝于型腔固定板26上彈簧孔內(nèi)并套于型腔固定板小拉桿11上，型腔固定板小拉桿11上安裝于脫料板25上；脫料板開閉器14通過脫料板開閉器固定螺釘13安裝于脫料板25上；脫料板小拉桿15安裝于脫料板25上，配合上模座板24的安裝孔對脫料板25的移動距離進行控制。

頂針板先復位機構組件包括先復位插桿16、插桿擋塊17、先復位搖桿18、先復位檢測行程開關19、搖桿限位螺釘20、搖桿拉緊彈簧21、拉緊彈簧固定銷22。先復位插桿16通過螺釘及定位銷安裝于上模座板24上；插桿擋塊17通過螺釘安裝于型芯固定板29上；先復位搖桿18通過轉(zhuǎn)動銷安裝于型芯固定板29上；由安裝與頂針蓋板33上的搖桿限位螺釘20對其進行限位控制；搖桿拉緊彈簧21通過銷釘一端與頂針蓋板33聯(lián)結，一端與先復位搖桿18聯(lián)結；先復位檢測行程開關19安裝于下模座板35上，對頂針蓋板33、頂針推板34復位情況進行檢測。

模架結構組件包括上模座板24、脫料板25、型腔固定板26、型腔導套27、型腔導柱28、型芯固定板29、方鐵30、頂針板導柱31、頂針板導套32、頂針蓋板33、頂針推板34、下模座板35、模架導套36、模架導柱37、復位桿38及板間聯(lián)結螺釘。

2　工作原理

為了更方便地說明該模架的工作原理，給出模架的3個分型面，即第一開模分型面PL1、第二開模分型面PL2、第三開模分型面PL3，具體如圖3所示。同時，給出各個零件的動作控制點位，圖3中a，b，c，d，e，f，g，h，p，q，r，t，v，w，u為各零件控制點，其中a為模腔閉鎖拉桿2上控制點，b，c為模腔鎖芯8上控制點，d為模腔開鎖拉桿1上控制點，e，f，u為型腔固定板定距調(diào)節(jié)拉桿10上控制點，g為型腔固定板26對應型腔固定板小拉桿11上h控制點的控制點，p為上模座板24上對應脫料板小拉桿15上q點控制點的控制點，r，t為先復位插桿16上的控制點，v為頂針推板34上控制點，w為先復位搖桿18上的控制點。

圖3　各開模分型面示意圖

此外，給出距離標識L，M，N，S，K與H，L為脫料板小拉桿15控制脫料板25的開模距離值，M為型腔固定板定距調(diào)節(jié)拉桿10控制型腔固定板26運動的距離值，N為模腔開鎖拉桿1控制型腔固定板26與型芯固定板29打開的控制距離值，S為型腔固定板小拉桿11控制脫料板25與型腔固定板26之間打開的距離值，K為模板在模架導柱37上的最大運動距離值，H為型芯固定板29的厚度。

具體動作可以分為：第一次分型打開、第二次分型打開、第三次分型打開、模具完全打開、開模時頂針板先復位機構組件的運動和復位等六部分。

第一次分型打開。模具型腔打開后，在注塑機頂桿的拉動下，模具動模部分與定模部分逐步分離，此時，在脫料彈簧12的撐開下，模具在PL1分型面處打開，在模具模腔開閉控制組件處于鎖閉控制狀態(tài)下，型腔固定板26、型芯固定板29處于閉合狀態(tài)，跟隨動模一起向下運動；當型腔固定板26、型芯固定板29一起向下運動的距離為型腔固定板小拉桿11控制脫料板25與型腔固定板26之間打開的距離值S后，型腔固定板小拉桿11將拉動脫料板25一起向下運動，此過程中，對應的控制點運動關系為：a，b點相對位置不變，c點向d點運動，型腔固定板定距控制銷9由f點向e點運動，g點向h點運動。

第二次分型打開。模具動模部分與定模部分繼續(xù)分離，型腔固定板26、型芯固定板29還是處于閉合狀態(tài)，此時型腔固定板26通過拉動型腔固定板小拉桿11來拉動脫料板25克服脫料板開閉器14的摩擦力一起向下運動，從而模具第二次分型在PL2分型面處打開，此過程中，對應的控制點運動關系為c點繼續(xù)向d點運動，型腔固定板定距控制銷9繼續(xù)由f點向e點運動，g點貼合h點，q點向p點運動，在q點與p點貼合前，c點跟d先貼合，從而完成第二次分型打開。

第三次分型打開。模具動模部分與定模部分繼續(xù)分離，型腔固定板26、型芯固定板29還是處于閉合狀態(tài)，在q點與p點貼合前，c點跟d先貼合，此刻，模腔開鎖拉桿1在d點位置的下端形狀突出部位將推動模腔鎖芯8克服模腔鎖芯彈簧5的阻力向右運動，a，b由接觸變?yōu)榉蛛x，模腔鎖板6上的模腔閉鎖拉桿2通道被打開，型腔固定板26、型芯固定板29失去被模腔閉鎖拉桿2與模腔鎖芯8的鎖閉作用，在q點與p點貼合時，型腔固定板26、型芯固定板29將分離，從而完成模具的第三次分型打開；此刻，型腔固定板定距控制銷9運動到e點。

模具完全打開。型芯固定板29繼續(xù)向下運動，直到型腔固定板定距控制銷9運動到由e點運動到u點，型芯固定板29被型腔固定板定距調(diào)節(jié)拉桿10拉住，模具完全打開，產(chǎn)品頂出完成。

開模時頂針板先復位機構組件的運動。

開模過程中，先復位搖桿18上的w控制點由先復位插桿16的r點運動到t點，直至先復位搖桿18與先復位插桿16完全分離，先復位搖桿18則在搖桿拉緊彈簧21的拉緊下保持不動，待頂出后，先復位搖桿18處于工作狀態(tài)最上端。

復位。模具頂出完畢復位時，在注塑機頂桿的推動下，模具動模部分與定模部分逐步閉合，先復位插桿16先接觸先復位搖桿18，迫使先復位搖桿18壓迫搖桿限位螺釘20將頂針蓋板33、頂針推板34壓迫先復位，待頂針推板34上控制點v點接觸到先復位檢測行程開關19后，先復位檢測行程開關19發(fā)出信號，表明頂出板機構已復位完畢；然后是各分型面的復位，模板的復位情況與開模順序剛好相反，先PL3復位，而后是PL2復位，最后是PL1復位，三分型面復位時，模腔鎖芯彈簧5、脫料彈簧12、脫料板開閉器14這3個阻力零件的阻力大小情況排序為：模腔鎖芯彈簧5、脫料板開閉器14、脫料彈簧12，從而能保證各模板分型面的依次按順序閉合。

在動作中，開模過程的各運動尺寸關系可以總結為：L+S＞N，M＜K+H，H＞M-N，開模動作與運動尺寸關系的配合實現(xiàn)該模具的開模閉模順序控制與先復位等功能。

3　結論

基于上述分析設計，通過三板模模架機械結構的動作實現(xiàn)耦合開模閉模順序與先復位動作的先后順序精確控制，簡化了三板模模具結構的設計，避免了順序控制與其它零部件之間的運動干涉。耦合開模閉模順序控制與先復位機構的三板注塑模模架設計合理，結構緊湊，工作穩(wěn)定，安全可靠，提高了模具設計的實效，補充了現(xiàn)有模架結構種類，為同類型需要設計時序控制的模具設計提供了借鑒。

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Design of Three-Plate Injection Mould Base with Coupling Sequence Control and Pre-reset Mechanism

Shen Zhongliang1， Zheng Zijun1， Xiao Guohua1， Xu Sheng1， You Jianguo2
（1. Zhejiang Business and Technology Institute Mould Engineering Center， Ningbo Molded Surface Decoration and Intelligent Molding Technology Collaborative Innovation Center， Ningbo 315600， China； 2. Ningbo Huabao Plastics and Rubber Mould Co. Ltd.， Ningbo 315600， China）

Three-plate injection mould base with coupling sequence control and pre-reset mechanism was designed for the need of sequential control. The structure and working principle mould base were introduced in detail. Cooperation of relationship between mould opening and movement size was accomplished through three parting and opening ejector pin pre-reset action. This mould base was used for reference to design the sequential control mould because its’compact structure，reasonable design，reliable and stable working.

sequential control； pre-reset mechanism； three-plate injection mould； mould base

TQ320.66

A

1001-3539（2016）10-0086-04

10.3969/j.issn.1001-3539.2016.10.018

*浙江工商職業(yè)技術學院校科研基金重點項目，浙江工商職業(yè)技術學院校教學改革與建設項目

聯(lián)系人：沈忠良，博士，講師，主要研究塑料模具設計與制造

2016-08-13