高效自动脱螺纹及凝料注射模具设计.pdf

高效自动脱螺纹及凝料注射模具设计X周细枝,钱应平,刘秋菊(湖北工业大学机械工程学院,湖北武汉430068)摘要:以带内螺纹的护手霜瓶盖为例,通过分析制品的结构和注塑成型工艺,采用齿轮齿条机构,设计了高效自动脱螺纹和浇注系统凝料的注射模具。重点在于精确计算并校核了齿轮齿条机构,实现了开模行程最小化,成型过程高效化,可为类似塑件的注射模具设计提供有价值的参考。关键词:瓶盖；内螺纹；塑料模设计中图分类号:TQ320166+2文献标识码:A文章编号:1005-5770(2008)11-0033-02DesignofInjectionMouldwithAutomaticandEffectiveRemovingofScrewThreadandRunnerZHOUXi2zhi,QIANYing2ping,LIUQiu2ju(SchoolofMachineryEng.,HubeiPolytechnicUniversity,Wuhan430068,China)Abstract:Takingahandcreambottlecapwithinternalscrewthreadasanexample,thestructureandinjec2tionmoldingprocessoftheproductwereanalyzed.Theinjectionmouldwithautomaticandhigheffectiveremovingofscrewthreadandrunnerwasdesignedbymeansofrackandpinionmechanism.Thekeypointwastheaccuratecalculationandcheckout,themouldstrokegotsmallerandtheefficiencywashigher.Themoulddesigncouldbetakenasavaluablereferencetothesimilarplasticsproducts.Keywords:BottleCap；InternalThread；InjectionMouldDesign模具内螺纹的成型一般有自动脱模机构和模外手动脱模机构两种。模外手动脱模机构模具设计相对较简单,但是生产效率不如自动脱模机构高。自动脱模机构包括瓣合式螺纹型芯结构、旋转脱模机构等。瓣合式螺纹型芯结构成型后容易出现拼缝溢料痕迹1-2。旋转脱模机构主要是利用模具上的齿条齿轮传动或依靠液压传动驱动旋转零件等2-4。传统设计中采用的齿轮齿条机构主要是根据经验设计,其开模行程较长,生产效率不高。本文以某护手霜用瓶盖为例,通过对齿轮齿条机构的精确计算和校核,设计了利用卧式注塑机顶出动作,由齿条驱动齿轮,带动螺纹型芯旋转的自动脱内螺纹注射模,减小了开模行程,提高了生产效率。1模具结构设计111制品的结构工艺性分析护手霜塑料瓶盖如图1所示,材料为ABS,要求较好的表面光洁度,其外表侧面为球面,瓶盖口部壁很薄,内部有一带内螺纹的圆环形结构,使用时起旋紧和密封作用,圆环形结构外表面有四个小凸台。图1护手霜瓶盖结构图Fig1Structureofhandcreambottlecap112浇注系统设计和分型面选择因使用上要求瓶盖外表面光滑,故采用针点浇口33第36卷第11期2008年11月塑料工业CHINAPLASTICSINDUSTRYX作者简介:周细枝,女,1973年生,讲师,主要从事模具设计和材料成型方面的研究。zhouman207131631com形式,浇口设置在制品上表面中心,这样塑件在圆周方向的收缩情况相同,可减小变形,并可保证制品内螺纹及圆环形结构的尺寸精度,提高制品质量。通常情况下多采用一模两腔设计,本设计为提高成型效率采用一模四腔设计,采用平衡式浇注系统,型腔布局为圆周形,在主轴周围呈行星式均布,如图2所示,模具整体对称。由于采用点浇口进料,相应地采用双分型面模具,以分别取出浇注系统凝料和制品。图2模具结构图Fig2Structureschematicdrawingofmould1-齿轮轴；2-主齿轮轴；3-主齿轮；4-套筒；5-轴承；6-动模垫板；7-导柱；8-导套；9-动模板；10-定模板；11-导套；12-冷却水道；13-伞齿轮轴；14-定模底板；15-浇口套；16-限位螺钉；17-型芯；18-型芯齿轮轴；19-齿条支撑块；20-齿条；21-支撑块；22-轴套；23-套筒；24-动模底板113传动系统设计与计算自动脱螺纹的原理是在开模时,齿条20带动齿轮轴3转动,由于齿轮轴1与主齿轮轴2上的伞齿轮是啮合的,故主齿轮轴2同时转动,主齿轮3也转动,从而带动型芯齿轮轴18转动,因为制品内部圆环形结构外表面上有四个止转工艺凸台,故在开模过程中制品始终不转,直至脱出螺纹。塑件的内螺纹长度为L=10mm,螺距为P=215mm,线数n=1,则导程S=nP=215mm,故螺纹完全脱出时螺纹型芯需要转动的转数N1为:N1=L/S=10/215=4(转)齿条20的模数为m0=015,开齿部分长度为L0=19mm,齿轮轴1上的直齿轮部分的模数为m1=015、齿数为Z1=17,齿距P1=m1=1157mm,伞齿轮部分的模数为m2=1、齿数为Z2=40；主齿轮轴2上的伞齿轮部分的模数为m3=1、齿数为Z3=20；主齿轮3的模数为m4=1、齿数为Z4=51；型芯齿轮轴18上的行星齿轮的模数为m5=1、齿数为Z5=17。此齿轮齿条传动为二级传动机构,其传动比i1=Z2/Z3=40/20=2,i2=Z4/Z5=51/17=3,总传动比i=i1i2=6,当模具开模时螺纹型芯可转动的转数N2为:N2=L0i/P1Z1=L0i/(M1Z1)=(1916)/(115717)=4127(转)因为N2N1,故该自动脱螺纹机构可以完全脱出螺纹。2模具结构及其工作过程采用点浇口、双分型面注射模具,模具结构如图2所示,一模四腔,采用卧式注塑机XS2ZY2125生产。模具合模、注射、保压、冷却后,在注射机作用下模具打开,在主齿轮轴2头部拉料杆和弹簧的作用下,模具首先从A2A处分型,如图3所示,点浇口被拉断并拉出,注射机动模继续后退,在限位螺钉16的作用下定模板10停止后移,此时模具从B2B处进行二次分型,由于包紧力的作用塑件留在动模一侧,球头拉料杆从浇注系统凝料中拉出,凝料在重力作用下自动脱落。同时齿条的开齿部分与齿轮轴1啮合,齿轮齿条传动机构开始工作,型芯齿轮轴18转动,由于塑件内部设有止转筋,塑件不会随着型芯齿轮轴18而转动,故从型芯上脱出至完全与螺纹型芯分离,完成脱模过程。在注射机的作用下,动模部分前进合模,进入下一个工作循环。图3模具分型及脱模过程示意图Fig3Schematicdrawingofmouldpartinganddemouldingprocess3结语采用齿轮齿条传动系统来实现制品螺纹结构的自动脱出,重点对齿轮齿条传动系统进行了精确的计算和校核,解决了传统设计中存在的根据经验估算导致开模行程不准确及生产效率不高的问题。所设计模具还可以实现浇注系统凝料的自动脱落,无需设置专用顶出机构,提高了生产效率,降低了工人的劳动强度。(下转第45页)43塑料工业2008年从图4可以看出,加入分散剂的纳米改性复合材料损耗模量增加。这可能是加入分散剂后,纳米材料分散均匀,聚合物分子链进入纳米材料片层结构,纳米粒子起到填充粒子的补强作用,限制了分子链的运动能力,分子运动困难。因此,损耗模量增加8。图3PTMG/MDI、PTMG/MDI/PU2C5和PTMG/MDI/PU2C5/ME60储能模量图Fig3StoragemodulusEcurvesofPTMG/MDI,PTMG/MDI/PU2C5andPTMG/MDI/PU2C5/ME60图4PTMG/MDI、PTMG/MDI/PU2C5和PTMG/MDI/PU2C5/ME60的损耗模量图Fig4LossmodulusEcurvesofPTMG/MDI,PTMG/MDI/PU2C5andPTMG/MDI/PU2C5/ME603结论PTMG/MDI/BDO体系的耐热水性能明显优于PT2MG/TDI/MOCA体系的性能。经纳米有机蒙脱土改性后聚氨酯弹性体耐热水性能有所提高。加入分散剂后对有机插层蒙脱土的均匀分散具有明显的促进作用。添加分散剂提高了聚氨酯/纳米复合材料的弹性模量。参考文献1宋晓艳,张玉清,张杰,等.聚氨酯弹性体/蒙脱土纳米复合材料的合成与性能J.高分子学报,2004(5):640-644.2LESZCZYNSKAA,NJUGUNAJ,PIELICHOWSKIK,etal.Polymer/montmorillonitenanocompositeswithimprovedthermalpropertiesPartII.Thermalstabilityofmontmorillonitenanocom2positesbasedondifferentpolymericmatrixesJ.ThermochimicaActa,2007,454(1):1-22.3山西省化工研究所.聚氨酯弹性体手册M.北京:化学工业出版社,2001:115-117.4MOONSY,KIMJK,NAHC,etal.Polyurethane/montmo2rillonitenanocompositespreparedfromcrystallinepolyols,using1,42butanediolandorganoclayhybridaschainextendersJ.EurPolymJ,2004,40:1615-1621.5XIONGJiawen,ZHENGZhen,JIANGHongmei,etal.Rein2forcementofpolyurethanecompositeswithanorganicallymodifiedmontmorilloniteJ.CompositesPartA,2007,38:132-137.6XIONGJiawen,LIUYunhang,YANGXiaohui,etal.Thermalandmechanicalpropertiesofpolyurethane/montmorillonitenanocompositesbasedonanovelreactivemodifierJ.PolymDegradStab,2004,86:549-555.7吴素霞,吕志平,万兆荣,等.聚氨酯/碳纳米管复合材料的制备与表征J.聚氨酯工业,2007,22(3):9-12.8张志华,沈军,吴广明,等.SiO2不同的掺杂方式对聚氨酯树脂材料性能的影响J.材料导报,2003,17:127-130.(本文于2008-08-06收到)(上接第32页)2MASSEH,ARQUISE,DELAUNAYD.Heattransferwithme2chanicallydriventhermalcontactresistanceatthepolymer2moldinterfaceininjectionmoldingofpolymersJ.IntJHeatMassTransfer,2004,47(8-9):2