液压马达在注塑模具自动脱模中的应用

郑志敏

（闽北职业技术学院，南平 353000）

1 概述

塑料具有优异的物理性能、化学性能、力学性能、较好的成型性以及较高的生产效率等优点，因此在工业生产和生活中被广泛应用[1-2]。在各类塑料成型方法中，注塑成型具有高精度和高效率等特点，应用广泛，也是最重要的一种塑料成型方法。目前，注塑成型工艺可以完成各种复杂结构的产品生产，如侧孔、曲面及螺纹等，其中具有螺纹结构的产品种类较多。螺纹因存在侧向凹凸沟槽的特点，导致模具脱模机构的设计较为复杂。此外，在螺纹结构脱模过程中，如果脱模机构设计不当，容易造成螺纹被破坏或无法顺利脱模[3-5]。虽然在材料自身允许的情况下，部分螺纹塑件可以采用强制脱模方法，但是大多数塑件不具备强制脱模的条件。因此，在脱模过程中需要设计特定的螺纹脱模机构，如采用旋转方式进行脱模。目前，常见的螺纹非强制脱模方式主要利用具有滑块或哈夫块的侧抽芯机构实现[6-8]。

2 研究现状

目前，常见的螺纹抽芯机构多采用液压马达配合链条带动螺纹型芯旋转以实现自动脱模。现有技术基本能够实现螺纹塑件的脱模，但是存在诸多问题。下面以两种典型的螺纹抽芯机构为例进行说明。

图1是专利公开号为CN104149292A中一种用于螺纹塑件快速脱模的注塑模具结构，主要包括定模板1、动模板2、垫板3以及一组旋出机构。旋出机构采用液压马达9驱动，液压马达9驱动主齿轮8转动，带动从动齿轮6转动，使连接从动齿轮的具有外螺纹53的司筒52旋出，实现塑件的快速脱模。动模板2和垫板3设有预压缩的弹簧7，司筒套51的一端装接于顶针板4，另一端底接注塑成型后的产品，用于顶出产品。

在该技术中，液压马达布置的合理性不佳，主要表现为无法充分利用模具空间，导致模具结构过大或型芯型腔空间不足，同时采用推杆加推板的方式顶出塑件，推出机构不够直接。由于没有充分考虑制件的生产效率和模具成本，可以通过改变液压马达的布置位置和推出机构的设计，降低模具制造成本，提高塑件生产效率。

图2是专利公开号为CN201693738U新型实用专利的一种用于实现内螺纹快速旋脱的注塑模具，主要包括动模板1和定模板2。其中：动模板1上端设有左右对称的两个螺纹注塑装置，包括螺纹套4、螺纹芯轴5和螺纹套齿轮8，而螺纹套齿轮8下方设有过桥齿轮7；动模板1下端两侧设有相互对称的两个液压马达11，可与马达齿轮10固定连接；定模板2的两端各设有导滑板6且带有导滑槽，使得螺纹芯轴可在导滑槽按固定轨迹滑动。

导滑板设定4个阶段轨迹。第1阶段轨迹，模具使定模板1与动模板2开出一段距离，使得螺纹芯轴5在运动过程中具有一定空间而不会产生干涉而损坏模具。第2阶段轨迹，模具通过很短的时间给下一阶段螺纹套4的旋转抽芯让出轴向距离。第3阶段轨迹，模具给螺纹套4的螺纹抽芯让出空间。第4阶段轨迹，模具使螺纹套4和螺纹芯轴5通过注塑机在导滑板的作用下快速运动到限定位置。

该技术主要针对侧螺纹孔的螺纹侧抽芯实现自动脱模。脱模机构因结构异常复杂大幅增加了模具制造成本，究其原因，在于没有结合生产实际情况合理设计侧螺纹孔抽芯结构。

3 模具设计

前文所述的两种典型技术均存在缺陷和不合理之处，下面利用自动脱模方法重新设计具有内螺纹注塑产品的模具。设计中以液压马达提供驱动力带动主动齿轮，从而驱动从动齿轮，同时在止转机构的作用下带动螺纹型芯旋转，以实现内螺纹塑件自动脱模。可以通过液压马达调节脱模的旋出速度，保证脱模顺畅。还可以通过弹簧推出机构的设计，解决拉料钩与液压马达干涉的问题。这种设计方法能够充分利用模具空间，具有脱模结构简单、模具加工简易、调整维修方便以及成本低廉等优点。

模具总装正视图和总装俯视图，分别如图3和图4所示。

塑件分型面在定模型腔板1与动模型腔板2之间，动模型腔板2下面有垫板8。该内螺纹塑件自动脱模机构采用液压马达4作为脱模驱动力，可以驱动主动齿轮5，而主动齿轮5带动从动齿轮6，从动齿轮6带动螺纹型芯7旋转，在止转销9的作用下实现内螺纹塑件自动脱模。从动齿轮6上方有向心轴承11，用于承受螺纹型芯的径向力，避免螺纹型芯与模板直接摩擦。从动齿轮6下方有向心推力轴承12，除了能承受径向力外，还能承受注塑过程中螺纹型芯7的轴向推力。液压马达可直接通过注塑机模块控制实现液压调速，从而控制脱模旋出的速度。垫板上有厚为2 mm的隔板，可以起到支撑作用。另外，利用塑件小孔的孔型芯作为止转销9。

该模具设计遵循模具设计的基本规律，在充分利用液压马达与塑件自身结构配合的基础上，还具有诸多优势。

（1）液压马达放置在垫板3与动模固定板之间，能够有效节约模具空间。

（2）工作过程中，常见的齿轮齿条螺纹脱模机构的齿轮齿条容易受到冲击的影响，且受到模板限制，在数量上无法布置过多型腔，同时锥齿轮加工较为困难。本设计结构简单，模具易于加工。另外，主动齿轮可带动多个卫星齿轮，可设置较多型腔，方便调整与维修。

（3）在一模一腔的模具中，采用该机构可直接将液压马达连接脱模机构，大幅度简化模具。

（4）液压马达占用传统推出机构的位置，因此无法设置拉料钩。为了保证料头拉出，采用弹簧推出机构，具有结构简单和成本低的特点。

（5）该设计能有效实现螺纹塑件全自动脱模，生产效率高，同时与其他螺纹脱模机构相比，大幅度降低了模具成本。

4 结语

在注塑模具设计过程中，文章主要分析在有限的模具内部空间如何巧妙利用液压马达实现螺纹自动抽芯和脱模，以简化模具结构，降低模具制造成本。

（1）运用液压马达驱动主齿轮，带动从动齿轮驱动螺纹型芯旋转，实现螺纹塑件全自动脱模。现有技术为保证塑件顶出，将液压马达放置在模具外，而文章设计的模具将液压马达放置在垫板与动模固定板中间，可以起到节省模具空间、降低成本的作用。

（2）采用弹簧推出机构进行料头顶出。现有螺纹自动脱模技术多采用顶杆、推块或推板推出塑件，使用拉料钩拉出料头，存在模具结构复杂、空间无法充分利用的缺点。文章在原推杆和拉料钩的位置放置液压马达，采用止转机构保证塑件自动旋出，同时采用弹簧推出料头，具有模具简单、调整维修方便的优点。

（3）传统齿轮齿条螺纹自动脱模机构受模板空间限制，无法布置过多型腔。采用主动齿轮带动多个从动齿轮脱模，可根据模板空间充分设计型腔。此外，根据不同的塑件无须加工动定模固定板，只需更换动定模型腔板就可以完成多种塑件的生产。