机动脱螺纹注塑模结构

第7章机动脱螺纹注塑模结构分析7.1 概述带螺纹塑件的模具结构和一般模具不同，主要区别在于螺纹在模具中的脱出和塑件的脱模。

带螺纹塑件的脱模和螺纹尺寸、材料及成形方法有很大关系。

如果螺纹较浅，材料质地较软可采用强制脱模。

如果小批量生产，可用下面几种方式脱模：用活动螺纹型芯或型环，开模后连同塑件取下，模外手工或机动脱开；在模具上手工将简单的带螺纹塑件旋下；螺纹较小时只成形光孔或圆柱凸台，使用时自攻螺纹等。

这些脱螺纹方式的模具结构比较简单，但生产效率低[34]。

生产中广泛使用的模内脱螺纹方法有以下几类：拼合模具脱螺纹；自动开合型芯脱螺纹；旋转机构自动脱螺纹。

1．拼合模具脱螺纹常用于成形螺纹直径较大，而且有接缝或者断续螺纹的场合，模具结构比较简单，能用于自动化生产。

2．自动开合型芯脱螺纹这种型芯能自动张开和收缩，一般用于断续内螺纹成形，也可成形全螺纹，但有接缝。

3．旋转机构自动脱螺纹旋转机构脱螺纹生产效率高，螺纹质量好，用于大批量生产。

其原理是在某种动力（人工、电机、液压、气缸等）驱动下带动传动机构（齿轮、齿轮齿条、链条链轮等），使型芯或型环和塑件之间相对转动而使螺纹脱模。

使用旋转机构脱螺纹时，应注意防止螺纹型芯或型环转动时带动塑件转动，因而塑件或模具上应有止转装置。

7.2 旋转机动脱螺纹注塑模结构分析旋转机动脱螺纹是利用塑件与螺纹型芯或型环相对运动与相对移动而脱出螺纹。

回转机构可设在动模或定模，通常模具的回转机构设在动模一侧[37]。

1．螺纹回转部分的止转方式塑件外部止转，塑件内部止转，塑件端面止转。

小型塑件采用侧浇口进料时把浇口适当增大也能起止转作用。

2．螺纹回转部分的驱动方式按驱动的动力分为人工驱动、开模驱动、电驱动、液压缸或气缸驱动、液压马达驱动等多种方式。

7.2.1 滚珠丝杠齿轮传动自动脱螺纹注塑模结构分析堵头塑件如图7-1所示，材料为尼龙66（PA-66）。

由于材料强度高，螺纹部分需采用旋转脱出方式[81]。

7.2.1.1 模具结构堵头注塑模如图7-2所示。

该模具为三板式结构，采用中心点浇口浇注形式，一模四腔。

模具采用滚珠丝杠、型腔齿轮自动脱模机构，通过螺纹型腔旋转使塑件顺利脱离型腔，解决了螺纹塑件脱模问题。

124192021222325AA —AA图7-2 滚珠丝杠齿轮传动自动脱螺纹注塑模ⅠⅡ 1.顶杆 2.螺母3.滑块4.滑套5.动模座板6.滚珠丝杠7.轴承8.滚珠螺母9.键10.内齿轮 11.键 12.外齿轮 13.型芯14.销 15.销 16.导柱 17.定模座板 18.浇口套 19.定模板 20.动模板 21.导向键 22.型芯固定板 23.拉板 24.轴承座板 25.轴承72345617121110891615131418为使滚珠丝杠6传动稳定，在动模座板5上设置滑套4，与固定在滚珠丝杠6上的滑块3图7-1 堵头塑件滑动配合，起导向作用。

螺母2防止滚珠丝杠6脱出滑套4。

为阻止滚珠丝杠6工作时转动，通过导向键21使滚珠丝杠6与动模板20相联。

齿轮传动系统位于动模座板5内，内齿轮10通过两个推力球轴承7和25固定在动模座板5内，通过键9与滚珠螺母8联接，内齿轮与四个型腔外齿轮12啮合，外齿轮12固定在型芯13上，外齿轮12伸出端构成型腔外螺纹。

为防止型芯13与外齿轮12一起转动，用键11与型芯固定板22联接。

7.2.1.2 模具工作过程模具安装时，定模以浇口套18与注射机定模板上的定位孔配合。

开模时，Ⅰ－Ⅰ面先分型，定模座板17与定模板19分离，脱出浇口。

当开模到一定距离时，模具两边拉板23与销14接触，Ⅱ－Ⅱ面分开，即定模板19与动模板20分离，在外齿轮12上的外螺纹型腔螺纹阻力和塑件包紧力的作用下，塑件留在动模上，拉板23拉断浇口。

这时顶杆1接触注塑机挡块，使滚珠丝杠6移动，从而带动滚珠螺母8及内齿轮10旋转，内齿轮10再带动四个型腔外齿轮12旋转，从而使外齿轮12上的外螺纹型腔转动；由于型芯13通过键11与型芯固定板22联结，所以型芯不随型腔外齿轮12转动；在塑件孔内有一与中心距离6mm 的平面，该平面与型芯13上相应的平面作用使塑件不发生转动，通过外螺纹型腔转动，迫使塑件旋离外齿轮12的外螺纹型腔，同时推动塑件作轴向运动脱模。

模具采用滚珠丝杠、型腔齿轮自动脱模机构，利用注塑机自身动作为塑件旋转脱模提供动力，不需外接动力配置，节省了模具制造成本，提高了零件生产的可靠性。

模具结构紧凑，传动稳定可靠，塑件出模顺畅，生产效率高，塑件螺纹的尺寸精度符合设计标准。

7.2.2 链条传动旋转型芯自动脱螺纹热流道注塑模结构分析 润滑油壶瓶盖塑件如图7-3所示，材料为PP 。

塑件内侧带有矩形螺纹，有防伪圈和止转槽，外观质量要求较高，需求量大。

塑件是由自动灌装线机器旋盖，所以对其尺寸及螺纹精度要求较高，需采用自动旋转脱螺纹方式[82]。

7.2.2.1 模具结构模具结构如图7-4所示，三分型面，一模八腔，采用热流道针阀式点浇口进料。

1．脱螺纹机构 模具采用减速电机通过链条传动完成自动脱螺纹，止转圈12防止塑件与螺纹型芯17一同旋转。

2．浇注系统 由于塑件生产量较大，质量要求高，模具采用热流道针阀式点浇口进料。

因热流道是借助于加热、绝热和温控手段将熔融塑料输送至模具型腔内，所以流道内部压力损耗小，熔体流动性好，密度均匀，塑件内应力降低，变形程度大为减弱，尺寸稳定性显著提高。

热流道无流道废料，生产成本低；针阀式喷嘴自动切断浇口，生产效率高。

图7-3 润滑油壶瓶盖塑件3．冷却系统 因螺纹型芯经常处于旋转状态，无法直接冷却，所以模具在螺纹型芯17中心部分增加冷却型芯14，通过钢管13将冷却水引入螺纹型芯17，形成环流。

定模型腔采用八处直通水路，外接水管形成循环，冷却效果良好。

动模视图ⅡA —A图7-4 链条传动旋转型芯自动脱螺纹热流道注射模1.定位圈2.热喷嘴3.隔热板4.弹簧5.限位螺钉6.型腔板7.垫块8.分流板9.垫板 10.定模座板 11.滑块 12.止转圈 13.钢管 14.冷却型芯 15.垫板 16.垫板 17.螺纹型芯 18.止推轴承 19.大链轮 20.动模座板 21.垫板 22.一次推板 23.二次推板 24.斜销 25.张紧轮 26.链条 27.小链轮4．模具材料 由于塑件生产量大，旋转脱模，所以模具材料应选用高耐磨性、淬透性材料。

模具的关键零件选用了ASSAB 公司的CALMAX635材料，热处理硬度56～60HRC ，效果良好。

7.2.2.2 模具工作过程开模时，模具首先从I －I 面分型，同时靠斜销24拉开滑块11，脱出塑件防伪圈外凹部分，并使塑件留在动模部分。

然后电机通过大链轮19、小链轮27及链条26带动螺纹型芯17转动，同时，Ⅱ－Ⅱ面依靠弹簧4张力分型。

螺纹完全脱出后，注射机顶出机构推动二次推板23前移，模具Ⅲ－Ⅲ面分型，完成塑件防伪圈内凹部分的脱模，此时，塑件从模具中完全脱出，完成一个生产周期。

弹簧4张力应适中，弹力过大易造成螺纹最后一扣破损，过小则Ⅱ－Ⅱ面不易分型，弹簧张力可通过提高运动件的制造精度及调整弹簧压缩量调节。

7.2.2.3 模具传动部分设计因链条传动比较紧凑，张紧力及轴上载荷较小，效率较高，适合模具传动要求，且采购方便，成本低，所以采用链条传动。

1．模具型腔中心距及链轮参数的确定 综合考虑模具型腔尺寸及结构设计尺寸等因素，型腔之间的中心距在150mm 之内较为合理。

通过对链轮的校核，采用链节距15.875、齿数23的链轮，其分度圆直径为117mm ，能够满足模具设计中心距的要求。

为增加链轮的啮合齿数，使传动更加平稳，设计时增加了两处张紧轮25。

2．电机转速及轴承的选择 因塑件旋转5圈即可将螺纹脱出，为保证模具的正常使用寿命，螺纹型芯17的转速不宜太快，所以设计时按每5s 完成一次旋转脱模计算，大链轮19的转速应在60r ／min 。

如设定传动比为0.5，则小链轮齿数为11，转速120r ／min ，所以选用减速电机的转速应在120r ／min 左右。

由于模具使用的轴承既要起到定心的作用，又要承受注射压力对螺纹型芯的轴向作用力，所以轴承必须同时承受径向载荷和轴向载荷，因向心推力滚子轴承能够同时满足上述条件，故选用此类轴承。

7.2.3 三板双浇点齿环旋转自动脱模注塑模结构分析斜齿轮塑件形状及尺寸如图7-5所示，材料PA 。

塑件内壁上有6条轴向凸筋，尺寸精度要求较高[50]。

7.2.3.1 模具结构模具结构如图7-6所示，一模三件，采用三板双点位点浇口结构，二次分型是由内置拉杆17、滑块14及拉钩15来实现，采用顶套3脱模，模具结构紧凑。

一般斜齿轮的螺旋角在8°～16°之间，此范围的斜齿轮的脱模可直接顶出。

由于塑件的内孔有六条沿轴向排列的凸筋，所以采用可旋转的齿环7脱模。

如果螺旋角很大，螺旋角与脱模方向形成死角（自锁角）或造成的阻力过大，必须采用导轮，利用开模或脱模动力引导脱模机构，按螺旋角的旋转方向旋出塑件。

7.2.3.2 模具工作过程开模时，在拉钩15作用下，Ⅰ－Ⅰ面分型，点浇口被斜置冷料穴拉断，主浇道凝料被拉图7-5 斜齿轮塑件23 24A—AA图7-6 三板双浇点齿环旋转自动脱螺纹注塑模1.型芯固定板2.型芯3.顶套4.齿环座5.插销6.深沟球轴承7.齿环8.定模板9.流道板10.密封圈11.型腔镶件12.压板13.弹簧14.滑块15.拉钩16.动模板17.拉杆18.拉料杆19.托板20.复位杆21.支撑环22.顶板23.导套24.导柱料杆18带出，当拉杆17斜面触及滑块14后，滑块14压缩弹簧13往里抽，与拉钩15脱离，并被拉杆17托住，阻止了定模板8的移动，Ⅱ－Ⅱ面分型，浇道凝料被定模板8从拉杆17上卸下，顶板22推动顶套3前移，脱出塑件，齿环7随之旋出。

斜齿轮可认为是螺纹的变形，该模具脱斜齿轮的方式与脱螺纹相似，故可借鉴旋转齿环的方式脱螺纹。

7.2.4 链条传动型芯旋转气压辅助脱螺纹热流道注塑模结构分析塑料密封盖的形状及尺寸如图7-7所示，材料HDPE 。

塑件形状简单，但壁厚不均匀，内径采用矩形螺纹，没有止转圈，外观及螺纹精度要求较高，需求量大。

7.2.4.1 模具结构模具结构如图7-8所示，一模一腔，采用热流道针阀式点浇口进料，利用减速电机通过链条传动实现自动脱螺纹。

1．模具的冷却 模具在动、定模型腔及螺纹型芯上分别设置三套冷却系统。

由于螺纹型芯经常处于旋转状态，无法直接冷却，所以设计模具时在螺纹型芯中心部分增加水套3，通过动模座板上的冷却水道将冷却水引入型芯，形成螺旋型冷却环流，较好地完成了螺纹型芯的冷却。

另外两套冷却系统分别开设在动、定模上，外接冷却水管，形成回路，模具冷却均匀、迅速，塑件质量良好[83]。