逆向思維創(chuàng)新設(shè)計(jì)解決螺紋注塑蓋模具燒傷問(wèn)題

文/嘉亨家化股份有限公司 許聰艷，陳欽江

引言

為了從實(shí)質(zhì)上解決鉸牙芯軸一直以來(lái)易損傷的問(wèn)題，從而有效地提高模具和產(chǎn)品質(zhì)量，就必須通過(guò)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的持續(xù)創(chuàng)新，才能有效避免傳統(tǒng)模具結(jié)構(gòu)帶來(lái)的弊??！如何避免傳統(tǒng)設(shè)計(jì)等帶來(lái)的老毛病，是需要模具設(shè)計(jì)者從根本上提高創(chuàng)新設(shè)計(jì)意識(shí)，況且勇于創(chuàng)新的精神在全球工業(yè)已然普及，所以專業(yè)可靠的模具設(shè)計(jì)與制造精度[1]，才是日化塑包工業(yè)發(fā)展的重要保障。然而，因?yàn)閭鹘y(tǒng)模具設(shè)計(jì)思想深度和創(chuàng)新意識(shí)水平的局限，盡管現(xiàn)今加工設(shè)備和精度已經(jīng)大大提高，但是我國(guó)在塑料模設(shè)計(jì)水平和制造技術(shù)上，與發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的差距依然很大[2]，問(wèn)題依然長(zhǎng)期存在，由此引起的綜合成本仍然居高不下。

一、日化塑包內(nèi)螺紋蓋注塑模具技術(shù)及設(shè)計(jì)人員現(xiàn)狀

（一）模具設(shè)計(jì)與制造現(xiàn)狀，持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新匱乏（器---模具設(shè)計(jì)與制造問(wèn)題）

在我國(guó)現(xiàn)有的大多數(shù)日化塑包注塑模具制造商，對(duì)于帶螺紋制品脫模機(jī)構(gòu)基本上三種主要技術(shù)結(jié)構(gòu)[3]：一是強(qiáng)制脫螺紋，即采用三板模結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品脫模時(shí)推板強(qiáng)制機(jī)械頂出蓋螺紋。模具制造簡(jiǎn)單快捷，成本低，但產(chǎn)品的內(nèi)螺紋因強(qiáng)脫時(shí)，不定性綜合塑性變形，內(nèi)螺紋深度和形狀會(huì)因此而變形，從而影響產(chǎn)品整體外觀和功能，即與瓶口外螺紋配合精度差，引起螺紋相互旋合功能不穩(wěn)定，如滑牙、開合扭矩大小不均等日常問(wèn)題，此類結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于普通功能要求的產(chǎn)品包裝；二是蓋螺紋內(nèi)部為局部等分的斷牙，產(chǎn)品脫模時(shí)通過(guò)蓋型芯內(nèi)部的八字型斜頂件頂出，同步向蓋中心橫向抽芯，完成蓋內(nèi)部螺紋成型，但因蓋內(nèi)內(nèi)縮式斜滑塊活動(dòng)空間占用[4]，而難于布置充足合理的模具冷切水路，所以產(chǎn)品蓋整體易變形且內(nèi)殘留合模線，模具制造和產(chǎn)品生產(chǎn)周期也會(huì)加長(zhǎng)，模具結(jié)構(gòu)和加工精度要求也高，整體性價(jià)比并非合理，此類結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于外觀要求不高的產(chǎn)品包裝；三是采用傳統(tǒng)的齒輪組帶動(dòng)鉸牙芯軸自轉(zhuǎn)鉸牙旋出，同步止轉(zhuǎn)（芯套）推板機(jī)械頂出蓋，使塑件脫出螺紋[5]，屬于常用的傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。然而，因自轉(zhuǎn)鉸牙芯軸一開始旋轉(zhuǎn)時(shí)，就不可避免同時(shí)與止轉(zhuǎn)（芯套）推板圓周摩擦，時(shí)間一長(zhǎng)就很容易因此發(fā)熱燒傷彼此。雖然現(xiàn)在的加工精度可以盡可能保證同心度和間隙配合精度，同時(shí)選用高硬度高耐磨鋼材，并做有效的表面TD覆層處理[6]，但這些改進(jìn)的有效方式皆以較高制造成本與較長(zhǎng)生產(chǎn)周期為代價(jià)。此類模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及應(yīng)用最廣泛，需要根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)來(lái)定義模具制造成本和精度。

目前日化塑包對(duì)內(nèi)螺紋蓋多腔模具設(shè)計(jì)大致離不開以上三種結(jié)構(gòu)，值得一提的是，現(xiàn)今智能模具整體發(fā)展需求之一：多腔模具的創(chuàng)新研發(fā)制造，在上述的三種傳統(tǒng)模具結(jié)構(gòu)里，當(dāng)模具腔數(shù)大于16腔時(shí)，問(wèn)題將會(huì)被放大，弊大于利更為明顯，而制造成本也是受影響的主要因素之一。目前緊要任務(wù)就是改變模具行業(yè)對(duì)人才與思維“不變求穩(wěn)”、“省錢省時(shí)”、“拿來(lái)主義”的傳統(tǒng)心態(tài)，這也是日化塑包模具行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新匱乏的現(xiàn)狀。

（二）人員創(chuàng)新意識(shí)不足，團(tuán)隊(duì)傳幫帶傳承不夠（人---傳統(tǒng)思維與心態(tài)問(wèn)題）

在目前的模具工業(yè)發(fā)展大趨勢(shì)下，國(guó)內(nèi)模具設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)建設(shè)體制和專業(yè)人才培養(yǎng)思維模式，大多數(shù)為教條形式和拿來(lái)主義。所謂教條形式就是高校培養(yǎng)教條式人才，據(jù)于理論和書本的內(nèi)容，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)和模具師傅的經(jīng)驗(yàn)，照搬課本理論依模具師傅經(jīng)驗(yàn)主義依樣畫葫蘆，不斷地在理論與實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，歷經(jīng)失敗改進(jìn)，改進(jìn)再失敗，還差一點(diǎn)再次改進(jìn)等循環(huán)過(guò)程，遵循自我學(xué)習(xí)和實(shí)踐總結(jié)，就是專業(yè)學(xué)習(xí)書本也是多年不變，模具師傅憑經(jīng)驗(yàn)也無(wú)科學(xué)支撐，終于專業(yè)有所小成，自然成長(zhǎng)為所謂的“模具二代”；而所謂拿來(lái)主義，則主要借鑒國(guó)內(nèi)外已然存在的，看得見摸得著的模具及資料和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，通過(guò)各種方式模仿、學(xué)習(xí)、消化、拷貝所見之物，然后利用現(xiàn)有市場(chǎng)制造條件和能力，集中人力與精力“高仿”，沒有自己原創(chuàng)的東西，很大部分是“中國(guó)式COPY”。這兩種傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)模式和人為思維，都居于公司發(fā)展生存為第一要素，在現(xiàn)今市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的壓力下，以期“短、平、快”產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。因?yàn)榇祟惤逃C合學(xué)習(xí)成本低，整體制造周期短，但始終沒有自己的核心技術(shù)和研發(fā)團(tuán)隊(duì)，缺乏在學(xué)習(xí)消化的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研發(fā)創(chuàng)新優(yōu)化，形成一套符合自身?xiàng)l件的新型模具科學(xué)理論和認(rèn)證。每一個(gè)模具人都應(yīng)該明白：模具是一門工業(yè)技術(shù)科學(xué)，而非短期經(jīng)濟(jì)投資行為。

另外說(shuō)明的是，智能模具整體發(fā)展需求之二：專業(yè)人才培養(yǎng)，即先進(jìn)的模具設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的專業(yè)人才培養(yǎng)。真正技術(shù)創(chuàng)新是“人”思維的改變，所謂“不破不立”、“否定才能成長(zhǎng)”，只有創(chuàng)新才是維系發(fā)展的前提，也只有創(chuàng)新才能培養(yǎng)真正的人才梯隊(duì)。改變傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)方式，有計(jì)劃、有目標(biāo)地培養(yǎng)創(chuàng)新思維，并建立系統(tǒng)性、規(guī)范性的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。沒有持續(xù)創(chuàng)新就沒有永續(xù)升值，永遠(yuǎn)不要存在思想誤區(qū)，這樣的思維是一條死胡同，終將無(wú)路可走。

二、創(chuàng)新思維逆向分析與實(shí)際問(wèn)題解決方法

（一）培養(yǎng)逆向創(chuàng)新思維人才與團(tuán)隊(duì)

每個(gè)從事模具設(shè)計(jì)的人才與團(tuán)隊(duì)，其技術(shù)成長(zhǎng)的實(shí)踐歷程，從拷貝型到追趕型到原創(chuàng)型等三個(gè)學(xué)習(xí)階段，歷經(jīng)專業(yè)化到職業(yè)化的成長(zhǎng)道路，說(shuō)明了心路成長(zhǎng)的學(xué)習(xí)進(jìn)程基本是從原始復(fù)制到持續(xù)創(chuàng)新。但如何從慣性舒適區(qū)，質(zhì)的變化為新的創(chuàng)造者呢，一是依靠帶路人即師傅型的傳幫帶，二是自己成為自己領(lǐng)路人的自我成長(zhǎng)。凡事?lián)Q個(gè)角度思考，本質(zhì)是為了尋找“新”，目標(biāo)是創(chuàng)造“新的價(jià)值”，在正常的學(xué)習(xí)思維里，逆向式反向思維，常常會(huì)帶來(lái)質(zhì)的變化，而質(zhì)的變化就是有效解決問(wèn)題的前提。所以提倡逆向思維的鍛煉，只有不斷否定自己，才能持續(xù)提升自己。保持，打破，再保持，再打破，跳出傳統(tǒng)和教條的順向思維，不斷健全自我思維管理與科學(xué)目標(biāo)體系。持續(xù)創(chuàng)新意識(shí)的改進(jìn)，和高效人才團(tuán)隊(duì)的培養(yǎng)，都離不開逆向創(chuàng)新思維。我們的目標(biāo)是建設(shè)高效的模具設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，而高效根本前提就是人員思維的創(chuàng)新，而逆向頭腦風(fēng)暴的學(xué)習(xí)培養(yǎng)，是很有效的思維訓(xùn)練方式和人才培訓(xùn)方法。只有人人堅(jiān)定“規(guī)避紅海，創(chuàng)造新藍(lán)?！钡膭?chuàng)新思維，技術(shù)才能深耕創(chuàng)新。

（二）創(chuàng)新思維帶來(lái)的有效解決方法

以點(diǎn)帶面，積極拓展創(chuàng)新思維方式，其中逆向是最簡(jiǎn)單有效的。凡事都具有兩面性，進(jìn)退、來(lái)去、前后、里外，換一種思路，就是創(chuàng)新。善于逆向思維，就是敢于創(chuàng)新。對(duì)鉸牙機(jī)構(gòu)的模具設(shè)計(jì)進(jìn)行逆向思維創(chuàng)新，即改變順向思路，在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中產(chǎn)品不動(dòng)而模具鉸牙芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)，然而通過(guò)逆向思考，創(chuàng)新結(jié)構(gòu)里產(chǎn)品轉(zhuǎn)動(dòng)而模具鉸牙芯軸不動(dòng)。這樣一來(lái)，就可以有效降低模具鉸牙軸與止轉(zhuǎn)套之間因每次自身鉸牙旋轉(zhuǎn)時(shí)，長(zhǎng)期相互摩擦發(fā)熱容易造成燒傷的老問(wèn)題了，具體設(shè)計(jì)方法與逆向思維實(shí)施以下分析解讀。

有效解決方法，持續(xù)創(chuàng)新思維一：定制模架時(shí)同步加工成型件、套、板，提前消除累計(jì)加工誤差和模具裝配誤差，提高裝配同心度和尺寸精度。同時(shí)增加合理的排氣槽和自潤(rùn)滑槽，并熱處理高達(dá)HRC48-52硬度，保證模具生產(chǎn)時(shí)，增強(qiáng)各主要成型件動(dòng)作之間的耐磨性以防燒傷；持續(xù)創(chuàng)新思維二：主要的鉸牙模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所有的轉(zhuǎn)動(dòng)芯軸和芯套均創(chuàng)新性采用受力軸承，以提前消除受力不均與扭矩偏差帶來(lái)的摩擦發(fā)熱易燒傷隱患。如主動(dòng)齒輪組、中間齒輪組、傳動(dòng)齒輪組，這3組動(dòng)力齒輪組合均采用抱軸徑向6004（深溝球）軸承上下2個(gè)一組，而鉸牙芯軸自轉(zhuǎn)齒輪組采用垂直抗壓軸向軸承51206（單向推力球軸承，同時(shí)單向固定機(jī)軸）和同心抱徑徑向軸承NK30/20（滾針式）組合，中間傳遞齒輪組NKX15Z軸承（滾珠式+推力球組合），并在鉸牙芯軸最近位置自帶定制的滾珠式自潤(rùn)滑銅套，增加頂出導(dǎo)正作用，保證長(zhǎng)芯軸在鉸牙受力時(shí)，有更好的抗變形強(qiáng)度和整體同心受力度，進(jìn)一步加強(qiáng)鞏固鉸牙穩(wěn)定性和模具壽命；逆向創(chuàng)新思維三：最重要的逆向創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維，即改變鉸牙芯軸由原來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)為不動(dòng)，而是鉸牙芯套帶動(dòng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)有效的創(chuàng)新和逆向思維改變模具設(shè)計(jì)，可以保證裝配維修方便，軸承精度可以保證傳動(dòng)能耗最低，受力強(qiáng)度更高，每次鉸牙軸阻力低且受力均勻，扭矩能源轉(zhuǎn)換高而且能耗低。綜合以上三處主要技術(shù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)創(chuàng)新，就能實(shí)際有效地解決了內(nèi)螺紋蓋模具生產(chǎn)中的老問(wèn)題。具體實(shí)施如圖1所示。

圖1 模具裝配圖

三、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，以點(diǎn)帶面，目標(biāo)是打破傳統(tǒng)人為思維，提供一種解決問(wèn)題的逆向思維和優(yōu)化方法，持續(xù)創(chuàng)新以促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，從而激勵(lì)模具技術(shù)改革進(jìn)步。戰(zhàn)略發(fā)展的重要前提是解決問(wèn)題，逆向思維也能化繁為簡(jiǎn)，分析問(wèn)題解決問(wèn)題，是為了從實(shí)質(zhì)上提高產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率，模具無(wú)故障化生產(chǎn)已經(jīng)在全球普及，先進(jìn)的模具制造與高保障高質(zhì)量的設(shè)計(jì)開發(fā)也是國(guó)計(jì)民生發(fā)展的重要保障?！澳＞呤枪I(yè)之母”，先進(jìn)的模具制造業(yè)改變了以往落后的生產(chǎn)模式，在當(dāng)代制造業(yè)中，自動(dòng)化模具已經(jīng)融入到每個(gè)企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，并且扮演著很重要的角色。先進(jìn)合理的模具給我們帶來(lái)了翻天覆地的新變化，為我國(guó)制造經(jīng)濟(jì)增收增產(chǎn)有著極為重要的促進(jìn)作用，同時(shí)有效提升模具企業(yè)的設(shè)計(jì)、制造水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力[7]。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的構(gòu)成元素中，模具作為重要的工藝裝備，是制造業(yè)的基礎(chǔ)[8]，所以，我們需要改變傳統(tǒng)思維，時(shí)刻培養(yǎng)創(chuàng)新思維，并持續(xù)改進(jìn)，最終形成競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)，以期實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)效益最大化，并早日實(shí)現(xiàn)世界模具強(qiáng)國(guó)目標(biāo)。