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          洗發(fā)水瓶蓋注射模設計

           
            摘要:以常見的海飛絲洗發(fā)水瓶蓋為例,進一步說明在模具設計的理念中,應具有大膽、靈活、廣闊的思維能力的重要性.
          關(guān)鍵詞:三板模;自動脫料;模外定距分型;定模限位頂出;模具結(jié)構(gòu)

          1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及工藝分析

          (1) 產(chǎn)品名稱:海飛絲洗發(fā)水瓶蓋如圖1 所示(圖中尺寸僅供參考) 。
          (2) 產(chǎn)品材質(zhì)及外觀分析。

          洗發(fā)水瓶蓋屬于外觀產(chǎn)品,對外觀要求較嚴格:①外觀光澤;②材質(zhì)為:PP+GF20%(淺藍色),收縮率:1.5%。

          聚丙烯(PP) 屬于結(jié)晶性塑料,流動性極好,吸濕性小,可能發(fā)生熔融破裂,模溫不宜太高(80℃~90℃) ,冷卻速度快,所以澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應散熱緩慢;其成型收縮范圍大,收縮率大,易發(fā)生縮孔、凹痕、變形,方向性強,注射時應嚴格控制成型溫度,料溫低方向性明顯,尤其低溫高壓時更明顯,模具溫度低于50℃以下塑件不光澤,且易產(chǎn)生熔接不良、流痕;模具溫度高于90℃以上時易發(fā)生翹曲、變形;要求塑件壁厚均勻,應避免缺口、尖角,防止成型時應力集中。模具應設計有足夠的排氣。

          對聚丙烯(PP) 料的成型壁厚應不低于0.85mm。 產(chǎn)品成型壁厚低于0.85mm,為增加產(chǎn)品強度,需改性加GF15%。



          圖1 瓶蓋

          (3) 產(chǎn)品成型結(jié)構(gòu)分析。

          此產(chǎn)品成型壁厚較薄(0.80mm),成型時易發(fā)生翹曲、變形;小蓋咀與大蓋口的配合應緊固,不宜松動;小蓋折合處成型時不宜太薄或太厚,應具有足夠的耐折和易折性,膠型彈片弧形不應太長,要保證小蓋扣上后,表面無拱形、吻合恰好。

          其產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)成型較困難:①內(nèi)部結(jié)構(gòu)整體位置將決定著與瓶身裝配后瓶蓋和身的外觀;②內(nèi)部結(jié)構(gòu)與瓶口內(nèi)接處較薄,且直徑和高度應保證裝配后能伸進瓶口并能脹緊內(nèi)壁,起到密封作用,使洗發(fā)水不能從瓶蓋內(nèi)部流出;③此洗發(fā)水瓶蓋是采用脹性(內(nèi)肋) 鎖扣在瓶口外肋上,洗發(fā)水瓶蓋內(nèi)肋不宜成型后脫模;④瓶蓋內(nèi)肋所在的圓壁其對稱處有開口,起瓶蓋鎖扣時圓壁有彈性脹開的作用,瓶蓋內(nèi)肋在模具型芯上加工困難(芯圓柱面對稱處有凸起) 。

          (4) 確定模具結(jié)構(gòu)。

          ①為保證產(chǎn)品外觀,采用產(chǎn)品頂面中心處(小蓋覆蓋面) 進膠—— 三板模直接點膠口形式;②瓶蓋在成型時小蓋為開狀,小蓋型芯須裝在A模板上,這樣必須在開模時小蓋部分先從定模脫出,才能確保小蓋折合處不受損壞與大蓋連接;模具必須有可靠的定模頂出結(jié)構(gòu)—— 定模頂出;③考慮成型因素,采用1模4腔,需有澆口板且分型,此模澆口設計成自動脫落,模具需對澆口板分型面有定距分型裝置—— 定距分型;④動模頂出系統(tǒng)優(yōu)化設計—— 斜頂原理(即:型芯斜頂出脫模) 。

          洗發(fā)水瓶蓋外形大致為橢圓,成型壁厚較薄,且瓶蓋有內(nèi)肋,較小,采用強制脫模,需用較大的脫模力,根據(jù)斜頂原理,動模脫模方式設計為型芯斜頂出,頂出力較大、可靠,動模頂出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。

          2 模具結(jié)構(gòu)及其工作過程

          (1) 模具結(jié)構(gòu)如圖2 所示。


          ①根據(jù)聚丙烯(PP) 冷卻速度快,澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應散熱緩慢的特點,模具定模部分產(chǎn)品成型又較少,所以模具定模部分將不設冷卻系統(tǒng)。

          ②此模具澆注系統(tǒng)將不設計熱流道,因聚丙烯(PP) 對溫度較敏感,溫度不宜控制。

          ③又因聚丙烯(PP) 對溫度較敏感緣故,模具加熱器不能太多(加熱棒),需裝在模具內(nèi),以便更好的控制模具溫度,但不宜太靠近型腔。

          (2) 成型零部件設計分析。

          ①型腔的設計。

          型腔是成型產(chǎn)品外表面的主要零件,該產(chǎn)品對成型外表面要求較嚴,又考慮到產(chǎn)品生產(chǎn)量大,為提高模具強度、剛度,型腔便于加工和更換等原則,所以型腔采用整體鑲件式,材料采用進口P20。

          ②型芯的設計。

          型芯是成型產(chǎn)品內(nèi)部表面及結(jié)構(gòu)的主要零件,該產(chǎn)品型芯較多,尤其是定模,給模具裝配精度帶來一定的難度,型芯零部件多會給以后修模及更換零件時制造精度帶來困難。

          該模具設計重要部分:利用動模型芯斜滑頂出脫模。

          ③定模頂出的設計要點。

          定模頂出類型有模內(nèi)和模外兩種:a.模外頂出力較大(一般采用氣動裝置,塑件定模頂出部分較大時),且氣動頂出速度快,同模具打開的速度連貫性不宜控制。

          b.模內(nèi)頂出力較小,適用塑件定模頂出部分較小時,通常采用彈簧為力源,模內(nèi)頂出部分結(jié)構(gòu)簡單,模具費用低,修換方便等,但彈簧易失效。

          該模具設計定模模內(nèi)頂出,采用一小塊板連接頂桿、復位桿,同時把彈簧固定與連接板中間,使頂桿、復位桿在頂出時受力均勻及復位桿受合模力復位時頂桿不易卡住,材料可選用45 鋼。彈簧的選用則需根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)量來決定。

          ④定距分型的設計(澆口料自動脫落設計) 。

          定距分型,主要對澆口板在開模時滑開距離進行定位限制,使?jié)部诹夏茏詣訌哪>邼部诎逯忻摮,該模具由于一半分流道開在定模座板上,澆口板較薄,澆口板需滑開距離又較大,所以采用模外定距分型,彈簧為力源,有安裝方便、上模內(nèi)結(jié)構(gòu)簡單等特點,此方式在模具設計中常被廣泛采用。

          澆口拉料桿需止旋轉(zhuǎn),且復位彈簧不宜彈力太大,能保證拉料桿在合模前復位即可,注意澆口拉料桿8 開口邊的裝配方向,使?jié)部诹献詣用撀洹?

          ⑤澆注系統(tǒng)的設計。

          產(chǎn)品外觀及模具制造原因,該模具采用直接點澆口形式,從主型芯上進膠,這是因產(chǎn)品外觀結(jié)構(gòu)的原因,進膠點被蓋在小蓋下面,無外觀影響。

          為減少模具制造用材料,把一半分流道開在定模座板上,一舉兩得。

          ⑥動模頂出的設計要點。

          動模頂出部分是該模具設計特點部分:利用橢圓及圓形幾何規(guī)則、斜頂頂出原理,優(yōu)化設計,利用動模芯斜頂式斜滑頂出脫模,從而大大提高產(chǎn)品脫模力度,減少產(chǎn)品在脫模時對模芯的抱緊力及在采用頂桿頂出時產(chǎn)品頂出面變形的可能性(見圖3) 。


          建議:此脫模方式可使用于產(chǎn)品橢圓或圓形時,內(nèi)徑最好≥φ30mm,脫模行程不大,塑件收縮較大時采用較好。

          復位桿為倒裝式,以螺紋形式固定在推板上,在推板下面用螺絲鎖緊,此方式主要是考慮到在脫模動作完成后,型芯在復位桿帶動下復位時減少所受到的撞擊力,保證型芯上及連接頂桿上的螺紋不受損壞。

          ⑦冷卻系統(tǒng)及排氣的設計。

          因聚丙烯(PP) 料對溫度較敏感,該產(chǎn)品成型在定模部分又較少,所以模具定模部分將不考慮設冷卻系統(tǒng);動模冷卻系統(tǒng)設計為串聯(lián)冷卻形式,利用銅管鑲?cè)肽>呃鋮s孔內(nèi)串聯(lián)冷卻。

          (3) 模具工作過程。

          模具在注射機上注射成型完畢,同時冷卻系統(tǒng)使產(chǎn)品在模具型腔內(nèi)冷卻,注射機保溫時間結(jié)束,開模時I分型面在模外定距裝置上彈簧12的作用下先開模,由于定距水口料拉料桿8上的彈簧力較小,從而在水口料澆口及水口板上拉料桿的帶動下被拉出,待定距水口料拉料桿8行程完畢,I分型面開模繼續(xù),使水口料從產(chǎn)品中脫出,同時水口板上拉料桿上的水口料也被脫出,因水口料定距拉料桿8開口邊朝下方,則水口料自動落下,定距拉料桿8在彈簧7的作用下復位,I分型面分開,并且在限位柱16下分型定距;注射機開模仍然繼續(xù),Ⅱ分型面打開,同時動模平面不再對復位桿33施力,從而推桿3和復位桿33在彈簧強力下彈出,頂出產(chǎn)品;待注射機開模動作全部結(jié)束,開始動模頂出動作,模具推桿墊板25被注射機頂桿推行,使固定在型芯上的頂桿24受力,帶動模型芯推動產(chǎn)品完成頂出,復位時由于復位桿21倒裝固定在推板上,從而減少了動模型芯在頂桿24帶動下復位時所受的撞擊力,模具完成一次注射工作。

          3 模具裝配、加工要點及調(diào)試

          (1) 定模型芯較多,加工時需對鑲芯留有裝配研磨余量。
          (2) 動模芯頂桿斜導滑孔,在加工時兩塊板需固定在一起,確保同軸度。
          (3) 裝配后,確保推板復位后正好停靠在限位釘上或距1mm,使動模型芯完全復位,不影響成型時產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
          (4) 注意澆口拉料桿裝配方向,模具在注射機上安裝時澆口拉料開口邊朝下方。

          4 結(jié)束語

          該三板式模具整體結(jié)構(gòu)在模具設計中屬較難,用到了澆口自動脫落、模外定距分型、定模頂出、動模型芯斜頂出設計,其中利用動模型芯斜頂出設計較特別,而且在模具結(jié)構(gòu)中極為少見,且設計合理,省去了采用頂桿套筒或頂板頂出設計,從而減少模具制造上的困難,解決了圓筒形件和橢圓形件在成型后頂出力較大的難題,可供同行參考。

           
               
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