内螺纹自动脱模注射模创新设计

2020-03-18温煌英

模具制造 2020年1期

关键词：脱模塑件油缸

温煌英

广东科技学院（广东东莞 523000）

1 塑件结构分析及成型工艺分析

1.1 塑件结构分析

图1所示为某塑件上的连接器，材料ABS，塑件最大外形尺寸为长为40mm，宽39mm，高18mm，重量约10.4g。这是一个小型塑件，连接器塑外形结构简单，但内部有一段M12mm的螺纹，螺孔深10mm。

图2为塑件三维图，从图2中可以分析得到：图2a中标注处“A”表明塑件有4个小定位止口，图2b中“B”所示为6条加强筋，图2c中“C”所示为2个定位止口，图2c中“D”所示为塑件外侧半圆小凸位，图2d中“E”所示为螺纹倒扣。

图1 塑件二维图

图2 塑件三维图

塑件中的加强筋既可以提高塑件刚性，又可以起定位作用，防止螺纹型芯脱模时塑件同时旋转。塑件中的螺纹倒扣需要采用螺纹型芯通过齿轮传动轴旋转脱模。因为采用液压油缸提供动力来驱动齿条，固定位置的齿轮轴在旋转脱模的过程中，需要同步产生轴向推力来推出塑件，所以需要采用弹簧的作用力推动活动型芯的结构来辅助螺纹脱模，以保证螺纹旋转和塑件脱模同步进行。该圆柱形的小塑件，无合适侧浇口进料平位，为了提高生产效率，采用定模潜伏式浇口进胶，在开模的瞬间可以将浇口拉断，推出塑件的时候自动分离塑件和浇口，有利于塑件的自动化成型。

1.2 塑件材料选择及工艺分析

如图3所示，该塑件要求外表面光洁、无毛刺、无飞边、且无明显缩痕；内螺纹部分不可拉花，有足够的螺纹强度，能承受一定的扭矩力，塑件要有良好的稳定性能。根据上述分析，满足以上要求，材料选用ABS塑料，缩水率为0.5%。ABS塑料是丙烯腈（A）-丁二烯（B）-苯乙烯（S）的三元共聚物，又称ABS树脂，是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料结构。一般的ABS熔点为170℃左右，分解温度为260℃；注射成型温度的可调区间比较大；丁二烯具有抗冲击性和韧性；苯乙烯具有表面高光泽性、易着色性和易加工性、高强度的特性。ABS塑料成为一种“质坚、性韧、刚性大”的综合性能良好的热塑性塑料，它综合了3种组分的性能，其中丙烯腈具有高的硬度和强度、耐热性和耐腐蚀性等。

图3 塑件表面要求

2 模具结构设计

2.1 分型面设计

分型面设计。根据3D分型面的设计原则：尽量使塑件保留在动模内侧，且容易脱模；尽量设计平整的大分型面，尽量避免使用插穿分型面，尽量避免使用小枕位；分型面外观要平整、且易加工，从而保证加工尺寸精度。

如上述图2a的A处，该塑件主平面上有4个小定位止口；图2c的D处，塑件有半圆小凸位；该塑件的分型面会有多个大台阶分型面和4个小定位止口台阶分型面组成。

图4 塑件分型面设计

如图4a所示，A处是一个大的主分型面，是决定塑件上模及下模开模方向的主分型面；B处是一个进料位置的分型面，是用来辅助开设定模侧面潜浇口的分型面；C处是一个小定位止口的分型面，是采用枕位分型面来替代插穿分型面，可以防止模具插穿磨损跑毛刺。如图4b所示，四周延伸出来的洋红色面是该塑件的分型面；塑件青色面是定模型腔面；绿色是圆形流道和定模潜伏式浇口，如图4c所示，塑件黄色面是动模型腔面。

2.2 运用MoldFlow软件对塑件进行模流分析

将连接器塑件模型以IGES格式导入，并对导入的瓶盖模型进行网格划分，如图5所示，然后设定分析类型为“浇口位置”，由于塑件要求表面光洁，所以考虑采用定模潜伏式浇口进浇，优点是能满足塑件的注射成型需求，同时在开模的时候塑件与流道料自动分离，可以实现全自动化生产，提高效率、节省人工时间，还能保证塑件的外观要求。

图5 浇口位置

由图6a模流分析结果：塑件的进料（Confidence of fill）充填可行性属于绿色高质量的范围，证明塑件的充填是可行的。

由图6b模流分析结果：塑件的进料（Quailty Prediction）塑件质量属于绿色高质量的范围，证明塑件的充填成型具有较高质量。

由图6c模流分析结果：塑件的进料（Flow Front Temp）流动前沿温度属于红色高230℃～240℃的范围，证明塑件的充填时的温度变化不大，有利于塑件在相对稳定的温度范围内成型。

由图6d模流分析结果：塑件的进料（Fill Time）充填时间约0.48s的范围，证明塑件有足够的时间来充填。

图6 模流分析

2.3 型腔布置

如图7所示，为了防止料流直接冲击型腔，产生喷射和冲蚀，所以采用S型流道缓冲料流，防止料流冲蚀模具。由于该塑件使用采用齿轮条传动脱模结构和弹动模结构，整个动模部分的结构复杂；如果设计1模1腔，模具的使用率太低，性价比太低；如果设计1模4腔，模具的结构太庞大，需要使用大注塑机来生产，成本偏高。所以选择1模2腔的型腔布局，既可均匀平衡和布局，也可以使用小机台来成型，还可以使模具得到最大化使用率，实现模具的最大性价比。

3 模具整体结构设计及工作过程

依据上面的分析和查找相关模具设计资料，分析核算出：定模型腔尺寸为120×220×30mm，动模型芯尺寸为120×220×65mm，综合分析选用模架型号为DI-3525-A50-B90-C80，模具上配备两套齿轮条螺纹脱模结构，顶杆顶出；顶出结构、螺丝、水路、弹簧等模具结构不能有干涉，齿轮条和齿轮套等运动机构要顺畅运动，模具结构如图8所示。

图7 型腔布置

图8 模具整体结构

根据图8、图9、图10的模具结构来分析该模具的整个注射成型周期的工作过程为：模具合模注射完成以后，开模的同时拉断潜伏式浇口；然后通过液压油缸17的推出运动提供原动力，直接带动齿轮条22运动；齿轮条22前进运动带动齿轮套26，把直线运动的动力转换为齿轮套26的旋转运动，其中定位块21对齿轮条22起到精确定位作用；再通过齿轮套26带动齿轮牙轴25产生旋转的螺纹脱模力，螺纹开始脱模，轴承27对齿轮套26起到固定的作用；螺纹脱模的同时弹簧28产生的作用力来推动活动型芯24，以保证塑件与型腔之间的紧密接触，同时避免螺纹脱模以后就会变得松动，会造成塑件与型腔之间的碰撞损坏塑件；螺纹完全脱模以后，行程螺丝柱20碰到行程开关19时油缸停止运动，同时等高螺丝29发挥作用限制活动型芯24的运动距离，防止它脱离动模型芯7，其中导向销30是用来保证活动型芯24的精确推出和复位运动；塑件顺利完成螺旋脱模，顶杆顶出塑件；下一个合模动作之前液压油缸17的复位先行同时产生动力，直接带动齿轮条22复位，行程螺丝柱20碰到行程开关19时油缸停止运动；慢速合模时，定模型腔缓缓把活动型芯24挤压回到动模型腔内；同时顶杆复位，所有机构复位即模具闭合后开始下一个生产周期。