基于四次開模的洗發(fā)水瓶蓋模具設計

謝宇玲,鄒澤昌

(福建船政交通職業(yè)學院機械與智能制造學院,福建 福州 350007)

0 引 言

一般情況下塑料模具是由注塑機推動模具的推板運動作為動力源,帶動脫模機構作脫模運動的。但當產(chǎn)品的結構特殊,不能以上述方法脫模時,應安裝其他的動力裝置,比如液壓馬達或油缸等,再通過相應的傳動機構帶動脫模機構作脫模運動;或者設置一個特殊的機構,以不同模板之間的相對運動作為動力源,帶動脫模機構作脫模運動;也有一些比較特殊的產(chǎn)品結構,比如圓管內(nèi)壁環(huán)狀的扣位,由于尺寸較小,空間有限,不適合設置專門的脫模機構,此時可以考慮強制脫模。本文以洗發(fā)水瓶蓋為例,針對其內(nèi)部的外螺紋柱、側面的彎管和圓孔內(nèi)壁的環(huán)狀扣位以及產(chǎn)品一側的彎管,設計了包括上述3種脫模機構的模具結構,這些脫模機構的結構非常經(jīng)典,可供同行參考。

1 瓶蓋結構分析

圖1是某品牌的洗發(fā)水瓶蓋結構圖,瓶蓋主體部分的直徑為φ29 mm,高度為12 mm,在其中有一個規(guī)格為M12的螺柱,在螺柱的內(nèi)孔中有兩個環(huán)狀扣位,扣位的高度為0.08 mm,在瓶蓋的一側有一個彎管,彎管的外徑為φ7 mm,內(nèi)徑為φ3 mm,彎管的長度為43 mm。產(chǎn)品上的外螺紋柱、圓孔中的環(huán)狀扣位以及產(chǎn)品一側的彎管等3個結構比較特殊,都不能以常規(guī)方法脫模,需要設計相應的脫模機構。

圖1 產(chǎn)品圖Fig.1 Product diagram

2 模具結構設計

2.1 分型面設計

根據(jù)洗發(fā)水瓶蓋的結構,將其分型面分為3部分,如圖2所示。主體部分的分型面位于瓶蓋的口部,是一個平面;位于產(chǎn)品一側的彎管的分型面是由彎管中心線形成的拉伸曲面;彎管口部的分型面設置在圓管端部的圓角邊線處。為了增加定、動模合模的穩(wěn)定性,將彎管分型面的兩側設計成枕位結構,并將其側面做成5°斜度[1-4]。

圖2 分型面設計Fig.2 Design of parting surface

2.2 排模設計

洗發(fā)水瓶蓋的尺寸較小,適合一模四腔,為了便于設計彎管的抽芯機構,將彎管部分排在模具的外側,而將瓶蓋的主體部分排在內(nèi)側。澆注系統(tǒng)采用Ⅰ型流道布局,選用一個進澆點進澆,從側面以潛水口進澆,模具布局如圖3所示,這種排模方式和分流道布局的平衡性好[5-8]。

圖3 型腔布局Fig.3 Layout of the mould

2.3 模具總體結構

這套模具的難點是使產(chǎn)品內(nèi)部的外螺柱脫模,以及產(chǎn)品一側的彎管脫模。為此,設計了外螺紋脫模機構和彎管脫模機構,該模具的總體結構圖如圖4所示[9-10]。

1—壓板;2—螺母固定板;3—螺母;4—墊塊;5—銷;6—從動齒輪;7—螺紋型芯;8—內(nèi)孔型芯;9—導柱;10—密封圈;11—螺紋型芯;12—推件板分型面鑲件;13—推件板限位螺栓;14—導套; 15—拉料桿;16—澆口套;17—定位圈;18—定模鑲件;19—產(chǎn)品;20—定模板;21—驅(qū)動塊;22—彎管型芯;23—推件板;24—導軌板;25—動模板;26—支撐板;27—主齒輪;28—動模導柱;29—深溝滾子軸承;30—動模導套;31—液壓馬達;32—動模座板圖4 模具總體結構Fig.4 Overall structure of the mold

2.4 瓶蓋內(nèi)部的外螺紋脫模結構

1—主動齒輪;2—從動齒輪;3—彎管脫模機構圖5 螺紋脫模機構Fig.5 Thread demoulding mechanism

在瓶蓋內(nèi)部有一個外螺紋柱,由于產(chǎn)品的空間有限,不能用哈弗滑塊方法成型,而是用螺紋型芯旋轉的方式脫模,為此,設計了旋轉脫模機構,其平面結構如圖5所示。具體辦法是:每個產(chǎn)品對應一個螺紋型芯,每個螺紋型芯上設計一個齒輪,在模具的中心安裝大齒輪,由液壓馬達帶動大齒輪旋轉,再由大齒輪同時帶動4個螺紋型芯旋轉。在螺紋型芯上還設置了螺母螺桿機構,當螺紋型芯旋轉時,螺母螺桿機構還將推動螺紋型芯平移,從而使產(chǎn)品內(nèi)部的外螺柱脫模。

2.5 型芯結構

模具的型芯由3個圓管狀的零件互相套在一起組成,如圖6所示。

1—壓板;3—螺母;5—銷;6—齒輪;7—螺紋型芯;8—內(nèi)孔型芯;10—密封圈;11—產(chǎn)品型芯圖6 模具型芯結構Fig.6 Mould core structure

在模具型芯中,最外圈的零件是產(chǎn)品型芯(11), 中心的零件是內(nèi)孔型芯(8),兩者之間的零件是螺紋型芯(7)。產(chǎn)品型芯上設計了一段斜度,該斜度的作用是:在產(chǎn)品脫模時可以有效防止型芯磨損;產(chǎn)品型芯的中間位置有一個環(huán)形槽,用于接通運水,在圓槽旁邊設了兩個密封圈,可以防止運水外溢。在螺紋型芯上設置齒輪,齒輪通過銷釘帶動螺紋型芯旋轉;在螺紋型芯的底部設置螺母螺桿機構,可以使螺紋型芯一邊旋轉一邊平移,從而使產(chǎn)品的外螺紋脫模。內(nèi)孔型芯的頂部有兩端環(huán)狀結構,環(huán)狀結構的高度為0.08 mm,在剛注塑完成時,產(chǎn)品的溫度較高,有較大的彈性,該兩圈環(huán)狀結構采用的是強制脫模方式。

2.6 彎管脫模結構設計

在瓶蓋的一側有一個彎管,其開口指向斜下方,彎管中心線所在的平面與分型面垂直。為了使彎管抽芯脫模,設計了由驅(qū)動塊、導軌板和彎管抽芯等3個零件組成的彎管抽芯機構,如圖7(a)所示。在驅(qū)動塊上開設一條斜槽,斜槽角度為53°,如圖7(b)所示,在導軌板上開設一條圓弧槽,作為彎管抽芯運動的導軌,如圖7(c)所示,彎管抽芯由圓柱銷、抽芯座和彎管型芯等3部分組成,如圖7(d)所示。其中圓柱在驅(qū)動塊的斜槽內(nèi)滑動,抽芯座在導軌板的圓弧槽內(nèi)運動。當驅(qū)動塊和導軌板沿上、下方向產(chǎn)生相對滑動時,驅(qū)動板的53°斜槽將引導彎管抽芯將在導軌板的弧形槽內(nèi)作圓弧運動。這個脫模機構以模板之間的相對運動作為動力源,將直線運動和斜向運動的合運動轉化為圓弧運動,從而實現(xiàn)彎管抽芯的脫模。

(a) 彎管抽芯機構示

(b) 驅(qū)動塊結構圖

(c) 導軌板結構圖

(d) 彎管抽芯結構圖

2.7 內(nèi)孔環(huán)狀扣位脫模結構

洗發(fā)水瓶蓋的內(nèi)孔中有兩個環(huán)狀的結構,由于內(nèi)孔尺寸較小,不適合專門設計抽芯結構。該產(chǎn)品的材料為改性PP,PP料的彈性較大,剛注塑完成時,產(chǎn)品溫度較高,材料較軟,而且內(nèi)孔中兩個環(huán)狀扣位的高度僅0.08 mm,可以采用強脫方式脫模,脫模后再利用PP料彈性回復的特性恢復原形[11-12]。

2.8 開模步驟

這套模具的開模過程共分為4步,如圖8所示。

第一步是注塑完成后,定、動模開模前,液壓馬達旋轉,帶動產(chǎn)品內(nèi)部的外螺紋型芯旋轉,在螺母螺栓的作用下使螺紋型芯一邊旋轉一邊平移,從而使產(chǎn)品上的外螺紋柱脫模;

第二步是動模與定模之間分開,同時使壓在彎管脫模機構上的壓塊松開;

第三步是支撐板與動模板之間分開,開模距離為60 mm。由于驅(qū)動塊固定在支撐板上,導軌板固定在動模板上,當支撐板與動模板之間分開時,驅(qū)動板帶動彎管抽芯沿導軌板上的弧形槽做圓弧運動,從而使彎管抽芯脫模;

第四步為推件板與動模板分開,分開距離為20 mm,將產(chǎn)品從內(nèi)孔型芯推出,同時使內(nèi)孔中的兩個環(huán)狀扣位強行脫模。

(a) 螺柱脫模

(b) 第一次開模

(c) 第二次開模

(d) 第三次開模

3 模具結構注意事項

在開模時,應嚴格限制好外螺紋柱的脫模時間,確保動、定模在分開前,外螺紋型芯已完全脫模,否則動、定模分開時,螺紋型芯將會把外螺紋柱拉斷,從而使產(chǎn)品報廢。另外,這套模具結構選用的是非標模架,與標準模架相比,動模部分多設置4根導柱。

4 總結

本文將液壓馬達、齒輪機構、螺母螺桿機構等常見的傳動機構組合在一起,形成了螺紋自動脫模機構。這套模具的彎管抽芯機構是在沒有借助任何外力的前提下,利用模板之間的相對運動作為動力源,將直線運動和斜向運動合成為圓弧運動,從而使彎管脫模。對于內(nèi)孔環(huán)狀扣位,采用強制脫模方式,不需要增加其他模具機構。以上方法簡化了模具結構,并采用四次開模動作,有效提高了生產(chǎn)效率。