复合型组合式透明塑料模教具的创新设计

陆龙福

（黄冈职业技术学院 机电学院，湖北 黄冈 438002）

模具行业与人们的生活息息相关，人们的衣、食、住、行都离不开模具。模具设计与制造是一门综合性、实践性很强的学科，也是近年来飞速发展的学科之一。复合型组合式的透明塑料模教具属于教学器材领域，尤其是涉及到一种能够实现一模多件、一模不同塑件和一模不同推出机构的模具结构之间相互转换组合的塑料模透明教具。

1 设计理念

1.1 创新

（1）所设计的复合型组合式透明塑料模教具，不只是简单几套模具叠加，兼具多套模具功能的同时，模具结构新颖、独特。

（2）切换自如、整套具所有零件可视化，更换部件少。

（3）能与标准件无缝对接，降低模具零件成本，可实现批量生产。

1.2 组合式

（1）把原有单一功能模具教具，通过技术改造升级，设计出结构合理、运动稳定、原理可行的多种功能的组合式模具，技术关键点在于如何解决多种功能模具的尺寸兼容，运动不干涉[6]，转换方便的问题。

（2）主要涉及单、双分型面组合，推杆推出机构、推件板推出机构和推杆推件板推出机构组合几种常用典型的模具间组合和转换。

1.3 产品可变

设计的复合型组合式透明塑料模教具，还可以通过更换不同的模仁（型芯、型腔）生产出不同的产品。

2 功能的实现

2.1 教具结构及组成

如图1所示，复合型组合式透明塑料模教具是由模架[1][2]、可更换模仁和推件装置等三大部分构成。

图1 推杆推出型（合模）

（1）模架 模架是由定模板6、定模座板7、定模座板紧固螺钉8、定位圈10、浇口套紧固螺钉11、浇口套12、定位圈紧固螺钉13、定模板导套14组成的定模和由动模板3、导柱15、支撑板16、复位杆18、垫块19、推杆固定板20、推板21、垃圾钉22、动模座板紧固螺钉23、动模座板24、动模紧固螺钉25、推板紧固螺钉26组成。

定模板通过定模座板紧固螺钉固定安装在定模座板上，并在定模板中心开设安装凹模模仁的模框，四角设置了定模板导套，定模座板内侧对应定模板四角的定模板导套处开设了导柱避让孔。定位圈和浇口套通过浇口套紧固螺钉和定位圈紧固螺钉安装于定模座板上，组成模具的浇注系统。垫块通过动模座板紧固螺钉与动模座板固定连接，支撑板和动模板通过动模紧固螺钉与固定安装在动模座板上的垫块组合成一体，并在动模板中心开设安装凸模模仁的模框，在动模板上对应于定模板四角的定模板导套处安装了导柱。垃圾钉安装于动模座板内侧，推杆固定板和推板置于动模座板、垫块和支撑板构成的空腔内，复位杆安装于推杆固定板、推板间，通过推板紧固螺钉固定。

（2）可更换模仁 可更换模仁是由凸模型芯1、凸模模仁2、凹模模仁5、凹模模仁紧固螺钉9和凸模模仁紧固螺钉28组成。

凸模型芯和凸模模仁由凸模模仁紧固螺钉紧固于动模板中心开设安装凸模模仁的模框内，凹模模仁由凹模模仁紧固螺钉紧固在定模板中心开设安装凹模模仁的模框内。根据安装于凸模模仁内的不同形状凸模型芯，在凹模模仁开设与塑件外形相一致的型腔即可得到一模多件和一模不同塑件的模具结构。

（3）推件装置 推件装置包括推杆推出机构和推板推出机构，可根据产品结构要求选择其中的任一种或两者组合。推杆推出机构是由推杆固定板20、推板21、拉料杆17、推杆27组成，拉料杆和推杆穿过推杆固定板后，通过推板紧固螺钉将推板与推杆固定板连成一体置于动模座板、垫块和支撑板构成的空腔内，杆端依次穿过支撑板、动模板和凸模型芯的导孔；推板推出机构是由推件板29和推件板导套30组成，推件板套装在凸模型芯上，其四角对应导柱处设置了推件板导套。在推件板与凸模模仁相接触的一侧开设1mm深的避让方孔，如图3所示。

图3 推件板推出形式（合模）

2.2 功能实现

螺钉、导柱、导套、垃圾钉、拉料杆、推杆、复位杆、定位圈、浇口套按模具标准件商品规格直接选用，其它的零件采用PMMA制作。

（1）推杆推出机构动作 如图2所示，动、定模分开后，在推杆固定板20和推板21作用下，带动拉料杆17、推杆27将塑件4推出脱离凸模型芯1。

图2 推杆推出型（开模）

（2）推出机构间切换 如图3所示，在动模板上3加装与凸模型芯1相配合的推件板29，凸模型芯1高度在原来基础上增加一个推件板29厚度的尺寸，在与凸模模仁[3][4]2相接触的推件板29一侧开设模1mm深的避让方孔，避让凸模模仁2高出的0.5mm高度，和复位杆18高出的1mm的高度，其他零件不动，即可得到由推杆推出机构到推杆推出和推件板推出组合的推出机构，卸下推杆，即可转变为推件板推出机构；动、定模分开后，在推杆固定板20和推板21作用下，带动拉料杆17、复位杆、推杆27、推件板29将塑件4推出脱离凸模型芯1。

（3）不同模仁间模架结构切换 如图4、图5、图6所示，将外形尺寸相同的凸模模仁2、凹模模仁5分别安装于动模板3和定模板6上，将不同形状凸模型芯1安装于凸模模仁2、凹模模仁开设与塑件4外形相一致的型腔即得到一模多件和一模不同塑件的模具结构[[4]。

图4 一模一件模仁结构

图5 一模两件模仁结构

图6 一模四件模仁结构

3 拟解决技术难题

3.1 导柱避让

由于推件板推出使用的导柱比推杆推出机构导柱高出推件板[5][6]厚度尺寸，所以，在定模板相应位置须开始导柱避让孔。

3.2 复位杆、型芯、型腔分型面避让

在动模板上加装与凸模型芯相配合的推件板，凸模型芯高度在原来基础上增加一个推件板厚度的尺寸，在与凸模模仁相接触的推件板一侧开设模1mm深的避让方孔，避让凸模模仁高出0.5mm的高度，和复位杆高出1mm的高度。

3.3 推杆位置的确认

推杆推出位置取决于产品结构、形状以及尺寸等因素，此外还要兼顾多种模仁生产不同产品时需要的推杆位置、数量以及推件板尺寸不能发生改变。所生产的产品结构、尺寸需要类似，需要推杆推出时，推出位置及数量能够兼容不同产品的结构，这是技术的核心和难点部分。设计模具推出机构时，采用并求工程，首先把需要生产产品的推出位置按共同点和独立点分类，共同点位置的推出机构设置成固定的推杆推出，独立点位置的推出杆机构设置成可变活动的推出机构。

4 应用价值

复合型组合式的透明塑料模教具其更换部件少、易于拆装、结构多样、通用性强；一套教具能完成多种方式的组合和运动原理讲解，教师根据授课需要能方便地转换成相应结构、不同推出方式的教具。目前市场上单一的一套透明塑料模具教具价格为6千元-8千元人民币不等，本文设计的复合型组合式透明塑料模教具市场估价1万元人民币左右，至少满足4-6套单一模具功能，成本大大减至原来的1/4左右，具有极大的市场价值。

复合型组合式的透明塑料模教具它解决了现有教具只能展示单一的模具结构及功能，教学成本高，不便于模具结构讲解、运动原理演示等问题。其特征在于：模架包括定模和动模部分，可更换模仁是由凸模型芯、凸模模仁、凹模模仁组成，推件装置包括推杆推出机构和推板推出机构两部分。作为教具的更换部分，只需更换结构相近、总体尺寸变化不大的成型零件便可实现不同塑件或一模多件间的教具相互转变；亦可实现推杆、推板和推杆推板组合推出机构间的转换。