高效自動脫螺紋及凝料注射模具設(shè)計

1、 第36卷第11期2008年11月塑料工業(yè)CHI NA P LASTICS I NDUSTRY33高效自動脫螺紋及凝料注射模具設(shè)計周細枝, 錢應(yīng)平, 劉秋菊(湖北工業(yè)大學(xué)機械工程學(xué)院, 湖北武漢430068摘要:以帶內(nèi)螺紋的護手霜瓶蓋為例, 通過分析制品的結(jié)構(gòu)和注塑成型工藝, 采用齒輪齒條機構(gòu), 設(shè)計了高效自動脫螺紋和澆注系統(tǒng)凝料的注射模具。重點在于精確計算并校核了齒輪齒條機構(gòu), 實現(xiàn)了開模行程最小化, 成型過程高效化, 可為類似塑件的注射模具設(shè)計提供有價值的參考。關(guān)鍵詞:瓶蓋; 內(nèi)螺紋; 塑料模設(shè)計中圖分類號:T Q320166+2文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1005-5770(2008 11

2、-0033-02Design of I njection Mould with Automatic and R Scre w Thread and ZH OU X i 2zhi , 2(School of , Hubei 430068, China Abstract a screw thread as an exam ple , the structure and injec 2tion m olding were analyzed. The injection m ould with automatic and high effective rem oving of screw thread

3、 runner was designed by means of rack and pinion mechanism. The key point was the accurate calculation and checkout , the m ould stroke g ot smaller and the efficiency was higher. The m ould design could be taken as a valuable reference to the similar plastics products.K eyw ords :Bottle Cap ; Inter

4、nal Thread ; Injection M ould Design 模具內(nèi)螺紋的成型一般有自動脫模機構(gòu)和模外手動脫模機構(gòu)兩種。模外手動脫模機構(gòu)模具設(shè)計相對較簡單, 但是生產(chǎn)效率不如自動脫模機構(gòu)高。自動脫模機構(gòu)包括瓣合式螺紋型芯結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)脫模機構(gòu)等。瓣合式螺紋型芯結(jié)構(gòu)成型后容易出現(xiàn)拼縫溢料痕跡1-2。旋轉(zhuǎn)脫模機構(gòu)主要是利用模具上的齒條齒輪傳動或依靠液壓傳動驅(qū)動旋轉(zhuǎn)零件等2-4。傳統(tǒng)設(shè)計中采用的齒輪齒條機構(gòu)主要是根據(jù)經(jīng)驗設(shè)計, 其開模行程較長, 生產(chǎn)效率不高。本文以某護手霜用瓶蓋為例, 通過對齒輪齒條機構(gòu)的精確計算和校核, 設(shè)計了利用臥式注塑機頂出動作, 由齒條驅(qū)動齒輪, 帶動螺紋型芯旋轉(zhuǎn)的

5、自動脫內(nèi)螺紋注射模, 減小了開模行程, 提高了生產(chǎn)效率。1模具結(jié)構(gòu)設(shè)計111制品的結(jié)構(gòu)工藝性分析護手霜塑料瓶蓋如圖1所示, 材料為ABS , 要求較好的表面光潔度, 其外表側(cè)面為球面, 瓶蓋口部壁很薄, 內(nèi)部有一帶內(nèi)螺紋的圓環(huán)形結(jié)構(gòu), 使用時起旋緊和密封作用, 圓環(huán)形結(jié)構(gòu)外表面有四個小凸臺 。圖1護手霜瓶蓋結(jié)構(gòu)圖Fig 1S tructure of hand cream bottle cap112澆注系統(tǒng)設(shè)計和分型面選擇因使用上要求瓶蓋外表面光滑, 故采用針點澆口作者簡介:周細枝, 女, 1973年生, 講師, 主要從事模具設(shè)計和材料成型方面的研究。zhouman 207131631com 3

6、4塑料工業(yè)2008年形式, 澆口設(shè)置在制品上表面中心, 這樣塑件在圓周方向的收縮情況相同, 可減小變形, 并可保證制品內(nèi)螺紋及圓環(huán)形結(jié)構(gòu)的尺寸精度, 提高制品質(zhì)量。通常情況下多采用一模兩腔設(shè)計, 本設(shè)計為提高成型效率采用一模四腔設(shè)計, 采用平衡式澆注系統(tǒng), 型腔布局為圓周形, 在主軸周圍呈行星式均布, 如圖2所示, 模具整體對稱。由于采用點澆口進料, 相應(yīng)地采用雙分型面模具, 以分別取出澆注系統(tǒng)凝料和制品 。=17。此齒輪齒條傳動為二級傳動機構(gòu), 其傳動比i 1=Z 2/Z 3=40/20=2, i 2=Z 4/Z 5=51/17=3, 總傳動比i =i 1×i 2=6, 當(dāng)模具開模

7、時螺紋型芯可轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)數(shù)N 2為:M 1Z 1 =N 2=L 0i /P 1Z 1=L 0i /(19×16 /(1157×17 =4127(轉(zhuǎn)因為N 2>N 1, 故該自動脫螺紋機構(gòu)可以完全脫出螺紋。2模具結(jié)構(gòu)及其工作過程采用點澆口、雙分型面注射模具, 模具結(jié)構(gòu)如圖2所示, 一模四腔, 采用臥式注塑機XS 2ZY 2125生產(chǎn)。模具合模、注射、保壓、, 在注射機作用A , 3所示, 點澆口被, , 在限位螺釘1610停止后移, 此時模具從B 2B 處進行二次分型, 由于包緊力的作用塑件留在動模一側(cè), 球頭拉料桿從澆注系統(tǒng)凝料中拉出, 凝料在重力作用下自動脫落。同時齒條

8、的開齒部分與齒輪軸1嚙合, 齒輪齒條傳動機構(gòu)開始工作, 型芯齒輪軸18轉(zhuǎn)動, 由于塑件內(nèi)部設(shè)有止轉(zhuǎn)筋, 塑件不會隨著型芯齒輪軸18而轉(zhuǎn)動, 故從型芯上脫出至完全與螺紋型芯分離, 完成脫模過程。在注射機的作用下, 動模部分前進合模, 進入下一個工作循環(huán) 。圖2模具結(jié)構(gòu)圖Fig 2S tructure schematic drawing of m ould1-齒輪軸; 2-主齒輪軸; 3-主齒輪; 4-套筒; 5-軸承; 6-動模墊板; 7-導(dǎo)柱; 8-導(dǎo)套; 9-動模板; 10-定模板; 11-導(dǎo)套; 12-冷卻水道; 13-傘齒輪軸; 14-定模底板; 15-澆口套; 16-限位螺釘; 17-

9、型芯; 18-型芯齒輪軸; 19-齒條支撐塊; 20-齒條; 21-支撐塊; 22-軸套;23-套筒; 24-動模底板113傳動系統(tǒng)設(shè)計與計算自動脫螺紋的原理是在開模時, 齒條20帶動齒輪軸3轉(zhuǎn)動, 由于齒輪軸1與主齒輪軸2上的傘齒輪是嚙合的, 故主齒輪軸2同時轉(zhuǎn)動, 主齒輪3也轉(zhuǎn)動, 從而帶動型芯齒輪軸18轉(zhuǎn)動, 因為制品內(nèi)部圓環(huán)形結(jié)構(gòu)外表面上有四個止轉(zhuǎn)工藝凸臺, 故在開模過程中制品始終不轉(zhuǎn), 直至脫出螺紋。塑件的內(nèi)螺紋長度為L =10mm , 螺距為P =215mm , 線數(shù)n =1, 則導(dǎo)程S =nP =215mm , 故螺紋完全脫出時螺紋型芯需要轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)數(shù)N 1為:N 1=L/S =1

10、0/215=4(轉(zhuǎn)圖3模具分型及脫模過程示意圖Fig 3Schematic drawing of m ould parting and dem oulding process齒條20的模數(shù)為m 0=015, 開齒部分長度為L 0=19mm , 齒輪軸1上的直齒輪部分的模數(shù)為m 1=015、齒數(shù)為Z 1=17, 齒距P 1=m 1=1157mm , 傘3結(jié)語采用齒輪齒條傳動系統(tǒng)來實現(xiàn)制品螺紋結(jié)構(gòu)的自動脫出, 重點對齒輪齒條傳動系統(tǒng)進行了精確的計算和校核, 解決了傳統(tǒng)設(shè)計中存在的根據(jù)經(jīng)驗估算導(dǎo)致開模行程不準(zhǔn)確及生產(chǎn)效率不高的問題。所設(shè)計模具還可以實現(xiàn)澆注系統(tǒng)凝料的自動脫落, 無需設(shè)置專用頂出機構(gòu),

11、 提高了生產(chǎn)效率, 降低了工人的勞動強(下轉(zhuǎn)第45頁 度。齒輪部分的模數(shù)為m 2=1、齒數(shù)為Z 2=40; 主齒輪軸2上的傘齒輪部分的模數(shù)為m 3=1、齒數(shù)為Z 3=20; 主齒輪3的模數(shù)為m 4=1、齒數(shù)為Z 4=51; 型芯齒輪軸18上的行星齒輪的模數(shù)為m 5=1、齒數(shù)為Z 5 第36卷第11期殷先澤等:聚氨酯/有機蒙脫土納米復(fù)合材料耐水性能的研究45從圖4可以看出, 加入分散劑的納米改性復(fù)合材料損耗模量增加。這可能是加入分散劑后, 納米材料分散均勻, 聚合物分子鏈進入納米材料片層結(jié)構(gòu), 納米粒子起到填充粒子的補強作用, 限制了分子鏈的運動能力, 分子運動困難。因此, 損耗模量增加8 。M

12、G /T DI/MOC A 體系的性能。經(jīng)納米有機蒙脫土改性后聚氨酯彈性體耐熱水性能有所提高。加入分散劑后對有機插層蒙脫土的均勻分散具有明顯的促進作用。添加分散劑提高了聚氨酯/納米復(fù)合材料的彈性模量。參考文獻1宋曉艷, 張玉清, 張杰, 等. 聚氨酯彈性體/蒙脫土納米復(fù)合材料的合成與性能J.高分子學(xué)報, 2004(5 :640-644.2LESZ CZY NSK A A , N JUG UNA J , PIE LICH OWSKI K, et al.P olymer/m ontm orillonite nanocom posites with im proved thermal propert

13、iesPart II. Thermal stability of m ontm orillonite nanocom 2posites based on different polymeric matrixes J.Therm ochimica Acta , 2007, 454(1 :1-22.3M.北京:化圖3PT MG /M DI 、PT MG /M DI/PU 2C5和PT MG /M DI/PU 2C5/ME60儲能模量圖Fig 3S torage m odulus E curves of PT , 2 , 2001:-4M Y, KI J NAH C , et al. P olyur

14、ethane/m ontm o 2nanocom posites prepared from crystalline poly ols , using 1, 42butanediol and organoclay hybrid as chain extenders J.Eur P olym J , 2004, 40:1615-1621.5XI ONGJiawen , ZHE NG Zhen , J I ANG H ongmei , et al. Rein 2forcement of polyurethane com posites with an organically m odified m

15、 ontm orillonite J.C om posites Part A , 2007, 38:132-137.6XI ONGJiawen , LI U Y unhang , Y ANG X iaohui , et al. Thermaland mechanical properties of polyurethane/Degrad S tab , 2004, 86:549-555.m ontm orillonitenanocom posites based on a novel reactive m odifier J.P olym 7吳素霞, 呂志平, 萬兆榮, 等. 聚氨酯/碳納米管

16、復(fù)合材圖4PT MG /M DI 、PT MG /M DI/PU 2C5和PT MG /M DI/PU 2C5/ME60的損耗模量圖Fig 4Loss m odulus E curves of PT MG /M DI , PT MG /M DI/PU 2C5and PT MG /M DI/PU 2C5/ME60料的制備與表征J.聚氨酯工業(yè), 2007, 22(3 :9-12.8張志華, 沈軍, 吳廣明, 等. S iO 2不同的摻雜方式對聚氨酯樹脂材料性能的影響J.材料導(dǎo)報, 2003, 17:127-130.(本文于2008-08-06收到3結(jié)論PT MG /MDI/BDO 體系的耐熱水性能明顯優(yōu)于PT 2(上接第32頁2M ASSE H , ARQUIS E , DE LAUNAYD. Heat trans fer with me 2chanically driven thermal contact resistance at the polymer 2m oldinter face in injection m olding of polymers