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高 效 自 動 脫 螺 紋 及 凝 料 注 射 模 具 設 計 X 周 細 枝 , 錢 應 平 , 劉 秋 菊 (湖 北 工 業(yè) 大 學 機 械 工 程 學 院 , 湖 北 武 漢 430068) 摘 要 : 以 帶 內 螺 紋 的 護 手 霜 瓶 蓋 為 例 , 通 過 分 析 制 品 的 結 構 和 注 塑 成 型 工 藝 , 采 用 齒 輪 齒 條 機 構 , 設 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 , 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 計 提 供 有 價 值 的 參 考 。 關 鍵 詞 : 瓶 蓋 ; 內 螺 紋 ; 塑 料 模 設 計 中 圖 分 類 號 :TQ320 166 + 2 文 獻 標 識 碼 :A 文 章 編 號 :1005-5770 (2008) 11-0033-02 DesignofInjectionMouldwithAutomaticandEffectiveRemovingof ScrewThreadandRunner ZHOUXi2zhi,QIANYing 2ping,LIUQiu 2ju (SchoolofMachineryEng.,HubeiPolytechnicUniversity,Wuhan430068,China ) Abstract: Takingahandcreambottlecapwithinternalscrewthreadasanexample,thestructureandinjec 2 tionmoldingprocessoftheproductwereanalyzed.Theinjectionmouldwithautomaticandhigheffectiveremoving ofscrewthreadandrunnerwasdesignedbymeansofrackandpinionmechanism.Thekeypointwastheaccurate calculationandcheckout,themouldstrokegotsmallerandtheefficiencywashigher.Themoulddesigncouldbe takenasavaluablereferencetothesimilarplasticsproducts. Keywords: BottleCap;InternalThread;InjectionMouldDesign 模 具 內 螺 紋 的 成 型 一 般 有 自 動 脫 模 機 構 和 模 外 手 動 脫 模 機 構 兩 種 。 模 外 手 動 脫 模 機 構 模 具 設 計 相 對 較 簡 單 , 但 是 生 產(chǎn) 效 率 不 如 自 動 脫 模 機 構 高 。 自 動 脫 模 機 構 包 括 瓣 合 式 螺 紋 型 芯 結 構 、 旋 轉 脫 模 機 構 等 。 瓣 合 式 螺 紋 型 芯 結 構 成 型 后 容 易 出 現(xiàn) 拼 縫 溢 料 痕 跡 1-2 。 旋 轉 脫 模 機 構 主 要 是 利 用 模 具 上 的 齒 條 齒 輪 傳 動 或 依 靠 液 壓 傳 動 驅 動 旋 轉 零 件 等 2-4 。 傳 統(tǒng) 設 計 中 采 用 的 齒 輪 齒 條 機 構 主 要 是 根 據(jù) 經(jīng) 驗 設 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 的 精 確 計 算 和 校 核 , 設 計 了 利 用 臥 式 注 塑 機 頂 出 動 作 , 由 齒 條 驅 動 齒 輪 , 帶 動 螺 紋 型 芯 旋 轉 的 自 動 脫 內 螺 紋 注 射 模 , 減 小 了 開 模 行 程 , 提 高 了 生 產(chǎn) 效 率 。 1 模 具 結 構 設 計 111 制 品 的 結 構 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 面 為 球 面 , 瓶 蓋 口 部 壁 很 薄 , 內 部 有 一 帶 內 螺 紋 的 圓 環(huán) 形 結 構 , 使 用 時 起 旋 緊 和 密 封 作 用 , 圓 環(huán) 形 結 構 外 表 面 有 四 個 小 凸 臺 。 圖 1 護 手 霜 瓶 蓋 結 構 圖 Fig1Structureofhandcreambottlecap 112 澆 注 系 統(tǒng) 設 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 33 第 36 卷 第 11 期 2008年 11 月 塑 料 工 業(yè) CHINAPLASTICSINDUSTRY X 作 者 簡 介 : 周 細 枝 , 女 ,1973 年 生 , 講 師 , 主 要 從 事 模 具 設 計 和 材 料 成 型 方 面 的 研 究 。 zhouman207131631com 形 式 , 澆 口 設 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 螺 紋 及 圓 環(huán) 形 結 構 的 尺 寸 精 度 , 提 高 制 品 質 量 。 通 常 情 況 下 多 采 用 一 模 兩 腔 設 計 , 本 設 計 為 提 高 成 型 效 率 采 用 一 模 四 腔 設 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 地 采 用 雙 分 型 面 模 具 , 以 分 別 取 出 澆 注 系 統(tǒng) 凝 料 和 制 品 。 圖 2 模 具 結 構 圖 Fig2Structureschematicdrawingofmould 1- 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 柱 ;8- 導 套 ;9- 動 模 板 ;10- 定 模 板 ; 11- 導 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- 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 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 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 動 , 主 齒 輪 3 也 轉 動 , 從 而 帶 動 型 芯 齒 輪 軸 18 轉 動 , 因 為 制 品 內 部 圓 環(huán) 形 結 構 外 表 面 上 有 四 個 止 轉 工 藝 凸 臺 , 故 在 開 模 過 程 中 制 品 始 終 不 轉 , 直 至 脫 出 螺 紋 。 塑 件 的 內 螺 紋 長 度 為 L =10mm, 螺 距 為 P =2 15 mm, 線 數(shù) n =1, 則 導 程 S = nP =2 15mm, 故 螺 紋 完 全 脫 出 時 螺 紋 型 芯 需 要 轉 動 的 轉 數(shù) N1 為 : N1 = L/ S =10/2 15=4 (轉 ) 齒 條 20 的 模 數(shù) 為 m0 =0 15, 開 齒 部 分 長 度 為 L0 =19mm, 齒 輪 軸 1 上 的 直 齒 輪 部 分 的 模 數(shù) 為 m1 = 015、 齒 數(shù) 為 Z1 =17, 齒 距 P1 = m1 =1 157mm, 傘 齒 輪 部 分 的 模 數(shù) 為 m2 =1 、 齒 數(shù) 為 Z2 =40; 主 齒 輪 軸 2 上 的 傘 齒 輪 部 分 的 模 數(shù) 為 m3 =1 、 齒 數(shù) 為 Z3 = 20; 主 齒 輪 3 的 模 數(shù) 為 m4 =1 、 齒 數(shù) 為 Z4 =51; 型 芯 齒 輪 軸 18 上 的 行 星 齒 輪 的 模 數(shù) 為 m5 =1 、 齒 數(shù) 為 Z5 =17 。 此 齒 輪 齒 條 傳 動 為 二 級 傳 動 機 構 , 其 傳 動 比 i1 = Z2/ Z3 =40/20=2, i2 = Z4/ Z5 =51/17=3, 總 傳 動 比 i = i1 i2 =6, 當 模 具 開 模 時 螺 紋 型 芯 可 轉 動 的 轉 數(shù) N2 為 : N2 = L0 i/ P1 Z1 = L0 i/ ( M1 Z1) = (19 16) / (1157 17) =4 127(轉 ) 因 為 N2 N1 , 故 該 自 動 脫 螺 紋 機 構 可 以 完 全 脫 出 螺 紋 。 2 模 具 結 構 及 其 工 作 過 程 采 用 點 澆 口 、 雙 分 型 面 注 射 模 具 , 模 具 結 構 如 圖 2 所 示 , 一 模 四 腔 , 采 用 臥 式 注 塑 機 XS2ZY2125 生 產(chǎn) 。 模 具 合 模 、 注 射 、 保 壓 、 冷 卻 后 , 在 注 射 機 作 用 下 模 具 打 開 , 在 主 齒 輪 軸 2 頭 部 拉 料 桿 和 彈 簧 的 作 用 下 , 模 具 首 先 從 A2A 處 分 型 , 如 圖 3 所 示 , 點 澆 口 被 拉 斷 并 拉 出 , 注 射 機 動 模 繼 續(xù) 后 退 , 在 限 位 螺 釘 16 的 作 用 下 定 模 板 10 停 止 后 移 , 此 時 模 具 從 B2B 處 進 行 二 次 分 型 , 由 于 包 緊 力 的 作 用 塑 件 留 在 動 模 一 側 , 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 的 開 齒 部 分 與 齒 輪 軸 1 嚙 合 , 齒 輪 齒 條 傳 動 機 構 開 始 工 作 , 型 芯 齒 輪 軸 18 轉 動 , 由 于 塑 件 內 部 設 有 止 轉 筋 , 塑 件 不 會 隨 著 型 芯 齒 輪 軸 18 而 轉 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 3 模 具 分 型 及 脫 模 過 程 示 意 圖 Fig3Schematicdrawingofmouldpartinganddemouldingprocess 3 結 語 采 用 齒 輪 齒 條 傳 動 系 統(tǒng) 來 實 現(xiàn) 制 品 螺 紋 結 構 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 計 中 存 在 的 根 據(jù) 經(jīng) 驗 估 算 導 致 開 模 行 程 不 準 確 及 生 產(chǎn) 效 率 不 高 的 問 題 。 所 設 計 模 具 還 可 以 實 現(xiàn) 澆 注 系 統(tǒng) 凝 料 的 自 動 脫 落 , 無 需 設 置 專 用 頂 出 機 構 , 提 高 了 生 產(chǎn) 效 率 , 降 低 了 工 人 的 勞 動 強 度 。 (下 轉 第 45 頁 ) 43 塑 料 工 業(yè) 2008年 從 圖 4 可 以 看 出 , 加 入 分 散 劑 的 納 米 改 性 復 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 構 , 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 。 圖 3 PTMG/MDI、 PTMG/MDI/PU2C5和 PTMG/MDI/PU2C5 /ME60 儲 能 模 量 圖 Fig3Storagemodulus E curvesofPTMG/MDI,PTMG/MDI/PU 2C5 andPTMG/MDI/PU2C5/ME60 圖 4 PTMG/MDI、 PTMG/MDI/PU2C5和 PTMG/MDI/PU2C5 /ME60 的 損 耗 模 量 圖 Fig4Lossmodulus E curvesofPTMG/MDI,PTMG/MDI/PU 2C5 andPTMG/MDI/PU2C5/ME60 3 結 論 PTMG/MDI/BDO體 系 的 耐 熱 水 性 能 明 顯 優(yōu) 于 PT2 MG/TDI/MOCA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 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 合 材 料 的 合 成 與 性 能 J . 高 分 子 學 報 ,2004 (5) :640 -644. 2 LESZCZY NSKAA,NJUGUNAJ,PIELICHOWSKIK,etal. Polymer/montmorillonitenanocompositeswithimprovedthermal propertiesPartII.Thermalstabilityofmontmorillonitenanocom 2 positesbasedondifferentpolymericmatrixes J .Thermochimica Acta,2007,454 (1) :1-22. 3 山 西 省 化 工 研 究 所 . 聚 氨 酯 彈 性 體 手 冊 M. 北 京 : 化 學 工 業(yè) 出 版 社 ,2001:115-117. 4 MOONSY,KIMJK,NAHC,etal.Polyurethane/montmo 2 rillonitenanocompositespreparedfromcrystallinepolyols,using 1,4 2butanediolandorganoclayhybridaschainextenders J . EurPolymJ,2004,40:1615-1621. 5 XIONGJiawen,ZHENGZhen,JIANGHongmei,etal.Rein 2 forcementofpolyurethanecompositeswithanorganicallymodified montmorilloniteJ .CompositesPartA,2007,38:132- 137. 6 XIONGJiawen,LIUYunhang,YANGXiaohui,etal.Thermal andmechanicalpropertiesofpolyurethane/montmorillonite nanocompositesbasedonanovelreactivemodifier J .Polym DegradStab,2004,86:549-555. 7 吳 素 霞 , 呂 志 平 , 萬 兆 榮 , 等 . 聚 氨 酯 / 碳 納 米 管 復 合 材 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 .SiO 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 報 ,2003,17:127 -130. (本 文 于 2008-08-06 收 到 ) (上 接 第 32 頁 ) 2 MASSEH,ARQUISE,DELAUNAYD.Heattransferwithme 2 chanicallydriventhermalcontactresistanceatthepolymer 2mold interfaceininjectionmoldingofpolymers J .IntJHeatMass Transfer,2004,47 (8-9 ) :2015-2027. (本 文 于 2008-07-30 收 到 ) (上 接 第 34 頁 ) 參 考 文 獻 1 葉 久 新 , 王 群 . 塑 料 制 品 成 型 及 模 具 設 計 M. 長 沙 : 湖 南 科 學 技 術 出 版 社 ,2004. 2 申 開 智 . 塑 料 成 型 模 具 M. 北 京 : 中 國 輕 工 業(yè) 出 版 社 , 2002. 3 楊 俊 杰 . 內 螺 紋 螺 旋 傳 動 脫 模 的 注 塑 模 設 計 J . 機 械 設 計 與 制 造 ,2006 (5) :163-164. 4 付 宏 生 , 劉 京 華 . 注 塑 制 品 與 注 塑 模 具 設 計 M. 北 京 : 化 學 工 業(yè) 出 版 社 ,2003. (本 文 于 2008-07-28 收 到 ) 54第 36 卷 第 11 期 殷 先 澤 等 : 聚 氨 酯 / 有 機 蒙 脫 土 納 米 復 合 材 料 耐 水 性 能 的 研 究