連接管自動脫螺紋注塑模具設(shè)計
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。 第 29 卷 第 9 期 2015 年 9 月 中 國 塑 料 29 9 2015 連接管自動脫螺紋 注塑模具設(shè)計 張維合 （廣東科技學(xué)院 ，廣 東 東莞 523083) 摘 要 ： 根據(jù)連接管的結(jié)構(gòu) 特 點．采 用 “斜導(dǎo)柱＋滑塊十定位滾珠”的側(cè)向抽芯機構(gòu)和“馬達(dá)＋ 鏈條 ＋ 鏈輪”的自動脫 螺紋機構(gòu)設(shè)計了一副注塑模具 。 重點分析和 研 究 了 模 具 的澆注系統(tǒng) 、 成型零件 、 脫模系統(tǒng)和自動脫螺紋機構(gòu) 、 側(cè)向抽 芯機構(gòu) 、 溫度控制系統(tǒng) ， 并對自動脫螺紋機構(gòu)設(shè)計要點進(jìn)行了總結(jié) 。 經(jīng)生產(chǎn)證 明 ，成型塑件完全符合設(shè)計要求 。 關(guān) 鍵 詞 ： 連接 管 ；側(cè)向抽芯機構(gòu) ； 自動脫螺紋機 構(gòu) ；馬 達(dá) ；鏈輪 中圖分類號 ： 66十 2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ： B 文章編號 ： 1001015)09 0096 23083,n a an ad . in 品 件上 的 螺紋分外螺紋和內(nèi)螺紋 2 種 ， 精度不高 的外螺紋一般采用側(cè)向抽芯機構(gòu)脫模 。 內(nèi)螺紋則有強 制脫模和自動脫模 2 種結(jié)構(gòu) 。 其中強制脫模必須滿足 以下 3 個條件［ 1] :(1）軟膠 ： 如聚氯 乙 蜻 C 、 聚丙烯 C 和聚乙烯 C 等 ；（ 2 ） 牙型為圓弧 型 ， 而不能是矩 形 、 梯形或三角形 ； （ 3） 牙型高度較小 ， 必須滿足式（ 1) : 螺紋自動脫模則是脫模時螺紋型芯一邊轉(zhuǎn)動 一邊 脫離模具 ， 帶動 螺 紋型芯轉(zhuǎn)動的動力源有很多種 ， 包括 液壓油缸 、 馬達(dá)和齒條等 。 本文詳細(xì)介紹了一副利用 側(cè)向抽芯成型外螺紋 ， 利用“馬達(dá)十鏈條十鏈輪”來自 動脫內(nèi)螺紋的注塑模具 。 1 塑件結(jié)構(gòu)分析 塑件為某機電產(chǎn) 品 上 的 連接 管 ， 結(jié) 構(gòu)及尺寸見圖 1, ( d , / A 式中 d i 一 一 螺紋大徑 d z 一 一 蟲 草 、 紋小徑 (1) 材料為 縮率為 0. 5 % 。 塑件是圓筒形零 件 ，最 大特征是內(nèi)外均有 一段連續(xù)螺紋 ， 其中內(nèi)螺紋為 外螺紋為 均為粗牙 螺 紋 ， 牙形為三角形 。 不能強 其中 ， A 的大小取決于塑料品種 ， 一般來說 5 %， 聚眈 膠 C 為 9 % ， 丙烯睛一丁二烯 苯乙烯共 聚 物 C 為 8 % ， 聚甲 酶 為 5 % ，低密度聚乙 烯 C D) 為 21 %，高密度聚乙烯 C 為 6 % 。 收稿日期 ： 2015系人 ， 26. 脫 模 ，如何脫模 是 模 具 設(shè)計的難點 。 2 模具結(jié)構(gòu)分析 塑件屬于回轉(zhuǎn)體 ， 客戶要求 1 出 4 ， 針對塑件上的 2 段連續(xù) 螺 紋 ， 根據(jù)該塑件在產(chǎn)品上的裝配位置 ， 并經(jīng) 客戶同意 ， 外 蝶 、 紋采用側(cè)向抽芯與分型機構(gòu)成型 ， 內(nèi) 螺 紋則采 用 “馬達(dá) ＋ 鏈條十鏈輪”的自動脫螺紋機構(gòu) 。 模 ?1994／ A _J 習(xí) 劣 33 201 5 年 9 ｜叫 劃 和 ｜ ? 97 ? 段 。 本模具的澆 注系統(tǒng)由主流 面 斗 運 量 囪 l 連戰(zhàn)斗 氣 ： '.:f 件圖 l ng pi 采用龍記公司標(biāo)準(zhǔn)型 二 板模架 4545 模具結(jié)構(gòu)詳見 醫(yī) 1 2 。 2. l 澆洼系 統(tǒng)設(shè)計 由于 缺 動脫螺紋結(jié)構(gòu) ，型腔只能縱 向設(shè) 置 。 屬于筒狀回轉(zhuǎn)體 ． 澆口 設(shè)計在大頭端面 是 品 千 ｜ 選 作 I ? 2 點 邊 、分流迫 不 ｜」 組 成 ．其中分流道較復(fù) 雜 ．一部分在 定悅 八 飯 不 日 早 B 板的分型面 上 ．還 有 一 部分在 2 個 30 和定模型芯 3 的側(cè)向分 理 l 面 t ，如 圖 3 所示 。 2. 2 成型 零 件設(shè)計 由于塑件較長 ， 為方便制造及型腔排氣 ， 成型 夕 ｜ 、 形 的動模鑲件采用鑲拚結(jié)構(gòu) ． 由動模鑲件 24 和鑲件 26 組成 ， 見圖 2。 由于 2 塊鑲件均裝配在動模方框內(nèi) ， 力 型 腔 日才可以采用組合加工法 ， 分型線處的質(zhì)量可以 得到有效 地 保證 。 另外 ， 縱向布置的圓筒形型腔極易 困 氣 ．采用鑲 拼結(jié)構(gòu)近有利于排氣 。 模具的成 芷 ?。?苓 件包括定快型芯 3 ，動模鑲 件 24 、動快健 卡 ｜ 二 26 、 螺紋型 芯 25 以及｜喻夫滑塊 30 。 I 2 3 6 27 28 29 8 30 31 0 9 。〈 〉。 > I O 2 國 通 過 志 也 32 1 3 1 4 23 22 2 1 ,,) ;°1I 定悅 ［ ， ＇ ［ 主飯 2 A 飯 3 定模型心 I 1\1， 壓板 5 1堯門套 6 ｜在｜ 7 導(dǎo)套 自 導(dǎo) 十 j: 9 Z; 日報 l 0 ?J1" 1 1 紜｛ 川 l 1 2 一 ［＇［ ， F,[ 13 f' '" 5 豐 ！ 1 6 鏈輪 1 7 輛｜｜ ／ 民 l 日 大他輪如 1 9 侃 ’ 20 小 ？ 在輪 如 11 2 1 小鏈輪 22← 鏈條 23 馬達(dá) 2 1 i}/J "f'I: I 2:; 娘 紋 咐 ，芯 26 ,1: 2 27 斜導(dǎo)中 I: 28 鎖緊塊 29 耐 ; 11｛ 火 ·H' 3 1 在 ; H 鐵 :33 ,｜ 占 ！ ｜ 冬 I 2 .&1主斗飛 ｛ ：』 」 2 ·1‘ h e m【】 ） f t he i ng pi 1994／／ 埋 f'I: 98 ? 應(yīng) 功脫螺 紋 i 1- 如何保證足夠的滑塊行 程 ．以利于塑件脫悅 .）｛ 設(shè) 計側(cè)向 撾 必須認(rèn)真考慮的問題 。 一 般來 悅 ． 滑塊行 和 一 般在側(cè)向凹 1111 深度基 礎(chǔ) l 二 加 t 1 5 安全值 。 斜頂 、 擺桿類取較小安全值 ， 且他類型 J.& 較大 安全值 。 但類似本棋采 用 又稱瓣合棋） 夕 ｜ 、 螺紋或線圈骨架 一 類的塑件 時 ．消塊側(cè)向行程就不能 簡單地取決于側(cè) 1 的深 度 ．還取決于側(cè)凹的半徑 。 在 這種情況下 ， 情塊側(cè)向行程（ 5） 可以 用 圖 5 所示的作圖 法求得 ． 也可以用式（ 2 ） 計算求得 。 閣 3 快洗注系統(tǒng) 3 ga t . 3 脫模系統(tǒng)和自動脫 螺 紋機構(gòu) 設(shè) 計 這是本模具最重要 、 也是最復(fù)雜的核心結(jié)構(gòu) 。 水 似具的自動脫螺紋機構(gòu)采用 H 馬達(dá) γ 滾子鏈 ＋ 鏈輪 ＋ 蝶紋型芯”結(jié)構(gòu)形式 ， 即馬達(dá) 23 帶動滾子鏈條 22 ， 滾子 鏈條 22 帶動鏈輪 16 16 通過鍵 19 帶動鏈輪軸 11 18 通過方頭模帶動螺紋型芯 25 ， 實現(xiàn)蝶紋 ｜ 斗 動脫棋 ， 兒 圖 2 和圖 4 。 囪 4 校 輪傳動因 4 t he 蠟 ；紋型芯旋轉(zhuǎn)過程中 ． 由于外表面的加強筋起 止轉(zhuǎn)作 用 ．塑件會向上沿軸向移動脫離動模型腔 ．最后 ｜ ｜｜ 推桿椎動澆注系統(tǒng)中的分流道 ， 分流迫 沈 1 1 連 戰(zhàn)塑 件 ．址 ’而將塑 件推出模具 。 · 本模具的脫模系統(tǒng)包 ·li!15 、推桿固定 板 12、推桿底 板 13 、復(fù) 作 桿 11 和 復(fù)位彈簧 10。 2. "' 側(cè)向抽芯機構(gòu)設(shè)計 側(cè)向抽芯機構(gòu)是本模具的第 二大 核 心機 構(gòu) ．采用 的是 ··· 哈夫滑塊 ＋ 壓塊＋斜導(dǎo)柱＋鎖緊塊＋ 定位珠”的 結(jié)構(gòu)形式 2］ ，見 圖 2 。 由于模具有 4 個型腔 ， 故有 8 個 滑塊 ， 其中 4 個滑塊的抽芯方向是朝向模具的中心 ． 因 此 滑塊的壓 塊 一定要 采 用 鑲拼結(jié) 構(gòu) ．否則元法裝配 。 1 （ :’ h':) ’ ]'l}( I ri'r! 1 5 消塊側(cè) ［ 的確定 5 t t he pu ll i ng d i = C l 5) = F + ) = 11. 92 + 0 5 ） ， 取 S = 14 2 ) 式中 情塊 巾 最泌的側(cè)凹半 徑 ．此處為 22 骨塊上與定模型 ;的最小的國的半 徑 ．此處為 18 . 5 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 模具的溫度控制系統(tǒng)直接影響模具的生產(chǎn)率和 ｜ 塑 件的成型質(zhì)量 ， 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計的原則是在不影響 熔體填充的前提下 ， 盡量做到快速嶺卻和均衡冷卻 「氣 本模具的動模側(cè)主要采用直通式冷卻水管冷去 而定 模側(cè)則主要采 用 “水井 十 水管”的形式來冷卻 ， 見圖 2 。 實踐證明這種冷卻方式有效保證了塑件的成型質(zhì)量 ． 模具的成型周期也滿足客戶要求 。 3 模具工作過程 熔體經(jīng)撓口套 5 內(nèi)的主流道進(jìn)入 A 、 B 板之間的分 流 道 ．再進(jìn) 入滑塊 30 和 1定模型芯 3 之間的分流道 ． 最 后經(jīng)由 2 個澆口從型 大端面進(jìn)入型腔 。 熔體充滿整 個型腔后 ， 經(jīng)保壓 、冷卻 平 ｜｜ 罔 化 。 當(dāng)成型塑件固化到有 足夠剛性后 ， 注塑機拉動 悅 具的動模固定板 33 ， 模具從 ?1994／／ 今 2015 年 9 月 中 國 塑 料 ? 99 ? 分型面 。 在開模過程中 ， 由于斜導(dǎo)柱和滑塊 斜孔單邊有 1 間 隙 ，起到了延時抽芯作用 ， 所以 定模型芯 3 會首先脫離成型塑件 ， 緊接著斜導(dǎo)柱撥動 滑塊 ， 模具開始側(cè)向抽芯 ，塑件一邊脫離定模型芯 3， 一 邊脫離側(cè)向滑塊 30 。 完成開模行程（至少 100 后 ， 電動馬達(dá) 23 啟動 ， 馬達(dá) 23 通過鏈條 22 帶動 小 鏈輪（又 稱張緊輪） 21 和大鏈輪 16， 再通過鍵 19 帶動鏈輪軸 18， 軸 18 通過端面的方頭模帶動螺紋型芯 25 轉(zhuǎn) 動 。 由于塑件小端外表面 6 個止轉(zhuǎn)加強筋的作用 ， 螺紋型 芯 25 轉(zhuǎn)動時塑件不 會 作徑向轉(zhuǎn)動 ， 只 是作軸向移動慢 慢脫離螺紋型芯 25 和動模鑲件 24 和 26 。 當(dāng)螺紋型芯 完全脫離塑件后 ， 馬達(dá)關(guān) 閉 ， 注塑機頂棍通過動模固定 板 33 中 間的 K. O. 孔推動推桿底板 13，進(jìn)而推動推桿 15， 將澆注系統(tǒng)凝料及成型塑件（它們由澆口連接） 一 起推出 。 推出距離為 20 型塑件安全脫離模具 后 ， 復(fù)位彈簧 10 推動推桿固定板和推桿復(fù)位 ， 最后注 塑機推動動模合模 ， 模 具接著下一次注射成型 。 4 經(jīng)驗與技巧 本模具 內(nèi) 螺紋自動脫模的動力源是馬達(dá) ， 采用的 傳動方式是“馬達(dá)＋單排滾子鏈條十三圓弧一直線齒鏈 輪 ” 。 這種傳動方式的優(yōu)點是［ 3] : 平均速比準(zhǔn)確 ， 無 滑 動 ；（ 2 ） 結(jié) 構(gòu)緊湊 ， 軸上壓力 小 ； （ 3 ） 傳動效率 高 ， 可達(dá) 98 % 刊的承載能力高 ， 可達(dá) 100 ( 5 ） 可進(jìn)行遠(yuǎn)距 離傳 動 ；（ 6 ）成本 低 。 但也有以下缺點 ： (1） 瞬時傳動比不恒 定 ；（ 2 ） 傳 動不平 穩(wěn) 、 ； （ 3 ） 傳動時有噪音 、沖 擊 ； （ 4 ） 安裝時要求 較高 。 注塑模 具 鏈條鏈輪傳動設(shè)計要注意以下幾點 ： (1) 鏈和鏈輪都是標(biāo)準(zhǔn)件 ， 我國目前使用的滾子鏈的標(biāo)準(zhǔn) 為 1243 1997; ( 2 ）鏈傳動的設(shè)計計算內(nèi)容一般 包 括 ：根據(jù)工作要求選擇鏈條的類型 、型 號 、 鏈節(jié)距 、 鏈 節(jié)數(shù)及排 數(shù) ，選擇鏈輪的齒數(shù) 、 材料 、 結(jié)構(gòu) ， 繪制鏈輪工 作 圖并確定傳動的中心距 ， 確定潤滑方式等 ； （ 3） 在注 塑模具中 ， 盡量選 用 小節(jié)距單排 鏈 ，傳動比不宜超過 4 , 功率 （ P） 運 100 速 （ V ） 《 12 m/s， 傳動效率可達(dá) 0. 95 0. 98; (4 ） 為減少鏈條下垂量 ， 提高鏈輪有效啃 合齒 數(shù) ，必須設(shè)計張緊鏈輪 ， 見圖 4 。 5 結(jié)論 (1） 模具采用“馬達(dá)＋鏈條＋鏈輪”的傳動方式實 現(xiàn) 內(nèi) 螺紋自動脫模 ， 采用“斜導(dǎo)柱十滑塊十定位滾珠” 的側(cè)向抽芯機構(gòu)成型外螺紋 ，結(jié)構(gòu)較為復(fù) 雜 ， 但安全可 靠 ， 生產(chǎn)實 踐 證明這種結(jié)構(gòu)是成功的 ； (2 ）模具自放產(chǎn)以來動作穩(wěn)定 ， 成型塑件脫模順 利 ，塑件 質(zhì) 量和成型周期全部符合客戶要求 。 參考文獻(xiàn) ： [1] 張維 合 ． 注塑模 具 設(shè)計 實用教程［ M］ . 北 京 ： 化學(xué)工業(yè)出版 豐 土 ， 2011 :234→ 237. 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