趙戰(zhàn)鋒（溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系，浙江溫州 325035）

面條機(jī)攪拌杯多重倒扣成型注塑模具設(shè)計(jì)

趙戰(zhàn)鋒
（溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系，浙江溫州 325035）

針對(duì)某面條機(jī)攪拌杯產(chǎn)品存在多重倒扣難以脫模的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了單型腔模具結(jié)構(gòu)。采用圓周式薄片側(cè)澆口，并實(shí)現(xiàn)了流道廢料自動(dòng)切除。針對(duì)產(chǎn)品不同部位的脫模要求設(shè)計(jì)了不同的脫模機(jī)構(gòu)：型腔側(cè)扣位采用前模抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行脫模，型芯側(cè)外側(cè)面多重扣位采用哈夫滑塊抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行脫模，型芯側(cè)內(nèi)側(cè)面多重扣位采用斜頂機(jī)構(gòu)進(jìn)行脫模，產(chǎn)品的完全頂出采用推件板頂出方式頂出脫模。結(jié)合一側(cè)哈夫滑塊抽芯時(shí)，需先行將螺紋鑲件抽出的特點(diǎn)，在該哈夫滑塊的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了復(fù)合式斜導(dǎo)柱+彎銷+螺紋滑塊脫模機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品上各局部扣位的脫模。設(shè)計(jì)的模具完成了所有的側(cè)抽芯脫模動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化注塑生產(chǎn)。

面條機(jī)攪拌杯；注塑模具設(shè)計(jì)；側(cè)抽芯；脫模；哈夫滑塊；多重倒扣；自動(dòng)化注塑

TQ320.66

A

1001-3539（2016）08-0073-05

攪拌杯是面條機(jī)上核心零件之一，以某款面條機(jī)攪拌杯為例，其注塑生產(chǎn)中存在較多的技術(shù)難題，主要體現(xiàn)在：①產(chǎn)品前模部分存在多重倒扣，脫模難度很大；②表面成型質(zhì)量高，須高光面、無(wú)熔接痕、無(wú)縮痕、無(wú)雜質(zhì)、無(wú)流痕等。模具技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)要求：①精度為±0.05 mm；②壽命為80萬(wàn)模；③產(chǎn)品應(yīng)透明光潔。在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，其為不常見(jiàn)的異型多面多向多重倒扣結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，需要從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上做較大的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的自動(dòng)化注塑生產(chǎn)，筆者擬對(duì)此產(chǎn)品的注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，為同類產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)提供參考。

1　產(chǎn)品注塑結(jié)構(gòu)分析

此面條機(jī)攪拌杯結(jié)構(gòu)如圖1所示，產(chǎn)品為底部帶有?40 mm管狀出孔的杯狀體，平均壁厚2.5 mm。產(chǎn)品材料為改性聚碳酸酯（PC），收縮率0.5%，產(chǎn)品為咖啡色透明件。影響注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品特征如下。

（1）整體特征，圖1中E-E剖面線以下為規(guī)則形狀圓形薄殼件，以上為帶有?54 mm橫向管狀體的非規(guī)則體及中央薄壁結(jié)構(gòu)。

（2）局部結(jié)構(gòu)中T1～T9共9個(gè)結(jié)構(gòu)特征，T1為薄壁上矩形+劣弧組合型孔，大小為26 mm×6 mm，如A-A剖視所示；T2為?54 mm橫向管狀體上出口端一側(cè)的管牙螺紋，其螺距為6 mm，總長(zhǎng)20 mm，如俯視圖和F-F剖視所示；T3為?54 mm橫向管狀體上進(jìn)口端一側(cè)的階梯型插接口孔，由外到內(nèi)3個(gè)孔的直徑依次為23，15，20 mm，如C-C剖視所示；T4為?20 mm、深7 mm薄壁上側(cè)孔，如D-D剖視所示；T5為杯體薄壁上深2 mm的曲面內(nèi)凹，如C-C剖視所示；T7為杯體內(nèi)部的一魚(yú)鰭狀攪拌輔助筋骨，尺寸如E-E剖視所示，T6為魚(yú)鰭尖部的深度為1 mm的曲面內(nèi)凹，如B-B剖視所示；T8為杯體下部壁上成一定角度分布的扣臺(tái)凸緣，尺寸及分布如E-E剖視所示；T9為杯子中央攪拌中心軸階梯型安裝孔，中央孔?19 mm，如A-A剖視所示。

圖1　攪拌杯產(chǎn)品形狀特征與尺寸（T1～T9局部結(jié)構(gòu)特征）

（3）杯體底部邊緣內(nèi)外側(cè)都有R1圓角，且外側(cè)向內(nèi)側(cè)有反向?yàn)?o的倒拔模角，形成杯壁外側(cè)倒扣，如B-B剖視所示。

2　模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)分析

產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特征決定了對(duì)應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)［1-5］，結(jié)合圖1所示產(chǎn)品特征可以發(fā)現(xiàn)其在開(kāi)模方向及橫向側(cè)抽芯方向都存在多重倒扣，采用注射成型時(shí)，為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的自動(dòng)化注塑生產(chǎn)，針對(duì)本產(chǎn)品的注塑模具設(shè)計(jì)，需要注意的主要問(wèn)題有3個(gè)：（1）分型設(shè)計(jì)（應(yīng)不影響外觀可視面）；（2）澆注位置及澆注方式；（3）產(chǎn)品脫模，包括T1～T9共9個(gè)局部結(jié)構(gòu)特征的脫模，澆注廢料的脫模、分離，以及產(chǎn)品整體的脫模。

因此，為了保證產(chǎn)品自動(dòng)化注塑的順利進(jìn)行，需在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)從澆注、分型、脫模和冷卻等4方面綜合入手［6-10］，采取的措施如下。

（1）分型設(shè)計(jì)。分型設(shè)計(jì)如圖2所示，主分型線選用P2分型線，為哈夫滑塊中央面分界線；型腔與哈夫滑塊分型線選用P1所示位置分型線；型芯與哈夫滑塊分型線選用P3所示位置分型線；型腔與型芯分型線選用P4所示位置分型線。

（2）澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)。澆口位置設(shè)置在產(chǎn)品的幾何正中央，有效保證產(chǎn)品各個(gè)角落注塑路徑的等效性，即保證各充填末端同時(shí)充滿，同時(shí)，注塑后的收縮性也能較為一致，以確保收縮后的精度。對(duì)于透明產(chǎn)品而言，任何澆口都會(huì)或多或少留下澆注痕跡。因而，澆口位置應(yīng)選擇在非可視區(qū)域，澆注方式則無(wú)限制。本產(chǎn)品將澆口位置設(shè)置在T9特征的杯子中央攪拌中心軸階梯型安裝孔特征位置處，且采用圓周薄片側(cè)澆口進(jìn)膠方式。

圖2　分型設(shè)計(jì)

（3）脫模設(shè)計(jì)。對(duì)于常規(guī)的杯狀類制品而言，一般以產(chǎn)品杯口部位最大外沿輪廓線為主分型線，以此形成分型面來(lái)分型。但結(jié)合本產(chǎn)品而言，主分型線無(wú)法設(shè)置在杯口部位，因?yàn)?54 mm橫向管狀體及局部特征T1，T2，T3，T4特征需側(cè)向抽芯脫模，使產(chǎn)品在ZC向無(wú)法直接開(kāi)模分型，較佳的方式是選擇如圖2所示的P2豎直分型線，即主分型選擇哈夫滑塊分型方式，滑塊抽芯運(yùn)動(dòng)方向沿YC方向進(jìn)行，可通過(guò)提高模具哈夫滑塊制造和裝配精度來(lái)將分型痕跡降到最小，以致不影響可視面的外觀。采用P2分型線做主分型后，?54 mm橫向管狀體的管內(nèi)特征及T3，T4，T5，T8特征的脫模能得到有效解決，即將成型鑲件設(shè)置于兩邊的哈夫滑塊上。

（4）采用P2做主分型后，型腔與哈夫滑塊分型線選用P1分型線，這樣T1，T2，T9特征脫模能較好地實(shí)現(xiàn)，即T1特征可通過(guò)前?；瑝K側(cè)抽芯的方式脫模，T2特征的上部為管螺紋，可通過(guò)管螺紋脫模，T9特征脫模則直接通過(guò)型腔與哈夫滑塊脫離分型而實(shí)現(xiàn)。

（5）型芯與哈夫滑塊分型線選用P3后，T6，T7特征直接從型芯鑲件內(nèi)通過(guò)斜頂塊頂出脫模方式實(shí)現(xiàn)脫模，產(chǎn)品的完全頂出脫?？蛇x擇在杯體底部邊緣設(shè)置推板一次推出脫離型芯方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（6）型芯與型腔的分型設(shè)置在P4后，澆注廢料在開(kāi)模后留于動(dòng)模一側(cè)，這樣有利于模內(nèi)澆口自動(dòng)切除機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的自動(dòng)化生產(chǎn)。

3　模具設(shè)計(jì)

3.1整體結(jié)構(gòu)

模具整體結(jié)構(gòu)如圖3所示，其為單型腔，二次開(kāi)模；澆注方式直接采用圓周薄片側(cè)澆口澆注方式；排氣系統(tǒng)采用排氣槽及鑲件間隙排氣方式；冷卻系統(tǒng)采用管道水冷卻方式；脫模機(jī)構(gòu)采用定模滑塊先抽芯、動(dòng)模哈夫滑塊側(cè)面抽芯、螺紋多重倒扣先抽芯、斜頂多重倒扣頂出抽芯等方式。

圖3　模具結(jié)構(gòu)

模具模架結(jié)構(gòu)采用兩板模兩次開(kāi)模結(jié)構(gòu)方式。模具模架選用標(biāo)模架，以大水口LKM CI-5570-A350-B220-C290標(biāo)準(zhǔn)模架為基礎(chǔ)進(jìn)行改造而成。型腔的排氣主要利用滑塊鑲拼孔隙、鑲件孔隙以及頂針孔隙排氣，間隙設(shè)置大小為0.02 mm。冷卻采用?8 mm冷卻管道，冷卻水進(jìn)水溫度25℃，進(jìn)出水溫差控制在3℃內(nèi)。

3.2模具裝配

模具的機(jī)構(gòu)組件安裝包括以下：模架結(jié)構(gòu)組件、澆注系統(tǒng)組件、成型組件、哈夫滑塊結(jié)構(gòu)組件、前模抽芯機(jī)構(gòu)組件、后模斜頂頂出脫模機(jī)構(gòu)組件、產(chǎn)品完全頂出推板推出機(jī)構(gòu)。

（1）模架結(jié)構(gòu)組件的零件包括：面板、型腔固定板、型芯固定板、模腳、頂針蓋板、頂針推板、底板、中托絲、復(fù)位桿耐磨塊、復(fù)位桿。

（2）澆注系統(tǒng)組件零件包括：加長(zhǎng)噴嘴、澆口襯套、定位環(huán)、延伸法蘭、拉料桿、切料氣缸、氣缸聯(lián)接塊、切料推管。為了自動(dòng)切除注塑后的流道廢料，設(shè)計(jì)了自動(dòng)切除廢料機(jī)構(gòu)，其組成零件包括拉料桿、切料氣缸、切料推管，拉料桿安裝于頂針推板上，切料氣缸安裝于型芯固定板的下方，其中央氣缸桿上端設(shè)置了氣缸聯(lián)接塊，切料推管安裝于氣缸聯(lián)接塊上，拉料桿套于切料推管內(nèi)；自動(dòng)切料機(jī)構(gòu)工作時(shí)，切料氣缸通過(guò)氣缸聯(lián)接塊先推動(dòng)切料推管動(dòng)作，將圓周薄片澆口切除，實(shí)現(xiàn)流道廢料與產(chǎn)品分離，而后在頂針推板的推動(dòng)下，拉料桿將流道廢料從中央型芯上頂出脫模。

（3）成型組件零件包括：型腔鑲件、中央型芯、第一哈夫滑塊、出料孔第一型芯鑲件、螺紋滑塊、第二哈夫滑塊、出料孔第二型芯鑲件、前模鑲件、前?；瑝K、斜頂頭鑲件、斜頂頭。

（4）哈夫滑塊結(jié)構(gòu)組件零件包括：第一哈夫滑塊零件和第二哈夫滑塊零件。

第一哈夫滑塊零件組成包括第一哈夫滑塊、出料孔第一型芯鑲件、第一哈夫滑塊行程開(kāi)關(guān)、第一哈夫滑塊油缸等。第一哈夫滑塊抽芯機(jī)構(gòu)的抽芯動(dòng)力由第一哈夫滑塊油缸提供。為保證第一哈夫滑塊完成對(duì)應(yīng)產(chǎn)品側(cè)面的脫模，應(yīng)先將螺紋滑塊先行抽離，故在第一哈夫滑塊上復(fù)合設(shè)置了螺紋滑塊彎銷抽芯機(jī)構(gòu)，其零件包括螺紋滑塊彎銷導(dǎo)柱、螺紋滑塊彎銷、螺紋滑塊彎銷耐磨板、螺紋滑塊彎銷楔緊塊、螺紋滑塊彎銷限位板、螺紋滑塊彎銷彈簧芯銷、螺紋滑塊彎銷彈簧、螺紋滑塊、螺紋滑塊彎銷彈簧止推塊。機(jī)構(gòu)工作原理為，在注塑完畢第一哈夫滑塊抽芯前，安裝于型腔固定板上的螺紋滑塊彎銷導(dǎo)柱先將螺紋滑塊彎銷帶動(dòng)，將其向外抽出，螺紋滑塊彎銷在向外抽出的同時(shí)，其末端的彎銷將撥動(dòng)螺紋滑塊向下移動(dòng)，完成T2部位螺紋特征的下半部分的螺紋脫模，T2部位螺紋特征的上半部分則由型腔鑲件在開(kāi)模時(shí)自動(dòng)完成，待螺紋滑塊抽芯完成讓出位置后，第一哈夫滑塊將帶著螺紋滑塊、出料孔第一型芯鑲件一起向外抽出，完成T2部位特征、T5特征、T8特征部分區(qū)域特征及產(chǎn)品半個(gè)側(cè)壁多重倒扣的脫模。螺紋滑塊彎銷限位板、螺紋滑塊彎銷彈簧芯銷、螺紋滑塊彎銷彈簧、螺紋滑塊彎銷彈簧止推塊構(gòu)成螺紋滑塊彎銷的行程限位開(kāi)關(guān)，螺紋滑塊彎銷楔緊塊防止注塑時(shí)注塑壓力將螺紋滑塊向下推出松動(dòng)，如圖4a所示。

圖4　脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

第二哈夫滑塊零件組成包括第二哈夫滑塊、出料孔第二型芯鑲件、第二型芯鑲件壓緊塊、第二哈夫滑塊油缸聯(lián)接塊、第二哈夫滑塊行程開(kāi)關(guān)、第二哈夫滑塊油缸；第二哈夫滑塊抽芯機(jī)構(gòu)的抽芯動(dòng)力由第二哈夫滑塊油缸提供，完成T3，T4，T8特征部分區(qū)域、產(chǎn)品另外半個(gè)側(cè)壁多重倒扣的脫模。

（5）前模抽芯機(jī)構(gòu)組件包括前?；瑝K導(dǎo)柱、前模鑲件、前?；瑝K、前模滑塊壓條；前模滑塊導(dǎo)柱安裝于面板上，前?；瑝K通過(guò)前模滑塊壓條安裝于型腔鑲件上，閉模時(shí)，由延伸法蘭上一體加工出的斜倒邊實(shí)現(xiàn)對(duì)前?；瑝K的合模鎖緊，前?；瑝K在開(kāi)模時(shí)由安裝于面板上的前模滑塊導(dǎo)柱帶動(dòng)，完成T2特征的側(cè)抽芯脫模，如圖4b所示。

（6）后模斜頂頂出脫模機(jī)構(gòu)組件組成包括斜頂頭鑲件、斜頂頭、斜頂桿、斜頂桿滑動(dòng)塊、斜頂座，斜頂頭上安裝斜頂頭鑲件是因?yàn)槌尚图圃鞎r(shí)T7特征不易在斜頂頭直接加工，故采用鑲拼方式，開(kāi)模時(shí)，斜頂頭鑲件、斜頂頭在頂針推板的推動(dòng)下完成T6，T7特征的側(cè)抽芯脫模，如圖4c所示。

3.3工作原理

結(jié)合圖3所示，模具開(kāi)模動(dòng)作分為兩次，第一次分型開(kāi)模在PL1分型面處，第二次分型開(kāi)模在PL2分型面處。對(duì)應(yīng)的模具及其上的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程如下：

（1）前模先抽芯脫模。產(chǎn)品注塑完畢，開(kāi)模時(shí)，模具在PL1分型面處打開(kāi)，此時(shí)，前?；瑝K導(dǎo)柱將前模滑塊撥動(dòng)，先行完成T1特征處的脫模。

（2）螺紋脫模。待第一次分型完畢，在定距控制器的控制下，模具將在PL2分型面處打開(kāi)，此時(shí)，螺紋滑塊彎銷導(dǎo)柱在型芯固定板的帶動(dòng)下，完成螺紋滑塊彎銷抽芯機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，完成T2特征下部螺紋部位的先行脫模，為第一哈夫滑塊的側(cè)邊抽芯讓出位置。

（3）哈夫滑塊抽芯脫模。待螺紋滑塊完成抽芯動(dòng)作后，接著，在第一哈夫滑塊油缸、第二哈夫滑塊油缸的驅(qū)動(dòng)下，對(duì)應(yīng)的第一哈夫滑塊、第二哈夫滑塊完成產(chǎn)品側(cè)邊的抽芯脫模，從而完成T2，T3，T4，T5特征的脫模。

（4）自動(dòng)切料頭脫模。待哈夫滑塊完成分型脫模后，切料氣缸動(dòng)作，將流道廢料與產(chǎn)品切開(kāi)分離，而后，切料氣缸帶動(dòng)切料推管回退復(fù)位。

（5）產(chǎn)品及流道廢料的頂出脫模。產(chǎn)品與除中央型芯、推件板外的其它成型件脫離后，模具動(dòng)模繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)注塑機(jī)頂桿頂?shù)酵瓢搴?，將推?dòng)推板上的推件桿、斜頂桿從而推動(dòng)推件板、斜頂頭將產(chǎn)品從中央型芯上完全頂出，同步地，推板將推動(dòng)拉料桿將流道從中央型芯中頂出，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全自動(dòng)化注塑生產(chǎn)。

（6）復(fù)位模具分型面按PL2→PL1順序閉合，模具閉合前，在定距控制器的控制下，型腔固定板上安裝的復(fù)位桿耐磨塊將推動(dòng)復(fù)位桿完成頂針蓋板及頂針推板的回退，先完成推件板、拉料桿、斜頂頭的復(fù)位；而后是第一哈夫滑塊油缸、第二哈夫滑塊油缸驅(qū)動(dòng)各自對(duì)應(yīng)的哈夫滑塊復(fù)位，PL2完全閉合時(shí)，螺紋滑塊彎銷楔緊塊及型腔固定板將螺紋滑塊及第一哈夫滑塊、第二哈夫滑塊完全壓回復(fù)位鎖緊；最后是PL1分型面閉合，前?；瑝K復(fù)位并由延伸法蘭壓緊鎖住，模具完全閉合后，等待下一個(gè)注塑循環(huán)的開(kāi)始。

4　結(jié)語(yǔ)

針對(duì)某面條機(jī)攪拌杯產(chǎn)品存在多重倒扣，模具結(jié)構(gòu)技術(shù)難度大的實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一模一腔的模具結(jié)構(gòu)；針對(duì)表面質(zhì)量要求問(wèn)題設(shè)計(jì)了圓周式薄片側(cè)澆口，且實(shí)現(xiàn)了澆口的自動(dòng)切除；針對(duì)產(chǎn)品不同部位的脫模需要設(shè)計(jì)了不同的脫模機(jī)構(gòu)，型腔側(cè)扣位采用前模抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行脫模，型芯側(cè)外側(cè)面多重扣位采用哈夫滑塊抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行脫模，型芯側(cè)內(nèi)側(cè)面多重扣位采用斜頂機(jī)構(gòu)進(jìn)行脫模，產(chǎn)品的完全頂出采用推件板頂出方式頂出脫模；針對(duì)一側(cè)哈夫滑塊抽芯時(shí)，需先行將螺紋鑲件抽出的需要，在該哈夫滑塊的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性設(shè)計(jì)了復(fù)合式斜導(dǎo)柱+彎銷+螺紋滑塊脫模機(jī)構(gòu)，順利地實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品上各局部扣位特征的脫模；通過(guò)設(shè)置浮動(dòng)定模模板的方式，巧妙地將脫模機(jī)構(gòu)有機(jī)結(jié)合聯(lián)動(dòng)，完成了產(chǎn)品所有的側(cè)抽芯脫模動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的自動(dòng)化注塑生產(chǎn)。模具結(jié)構(gòu)新穎，為同類產(chǎn)品的注塑模具設(shè)計(jì)提供了有益參考。

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Injection Mould Design for Multiple Undercut Forming of Noodle Machine Stirring Cup

Zhao Zhanfeng
（Department of Mechanical Engineering， Wenzhou Vocational & Technical College， Wenzhou 325035， China）

According to the problems that demoulding is difficult due to multiple undercuts existed in the noodle machine stirring cup product，the single cavity mould structure was designed. Circular sheet type side gate was used and the automatic removal of the runner scraps was realized. For demoulding requirements of different parts of the product，different demoulding mechanisms were designed，the cavity side undercut was demoulded by the front mould core pulling mechanism，the outer side multiple undercuts in core side was demoulded by the half slide block core pulling mechanism，inner side multiple undercuts in core side was demoulded by the inclined top mechanism，complete ejection of the product was done through ejector plate. Combining the characteristic which the threaded inserts need to be pulled firstly when one side half slide block does core pulling，the composite angle guide pillar + forniciform dowel + thread slide block demoulding mechanism were designed，which successfully realized the demoulding of undercuts in the each local parts of the products. The designed mould finished all side core-pulling demoulding actions，and automatic injection production was achieved.

noodle machine stirring cup；injection mould design；side core-pulling；demoulding；half slide block；multiple undercut；automatic injection

10.3969/j.issn.1001-3539.2016.08.016

聯(lián)系人：趙戰(zhàn)鋒，碩士，講師，模具設(shè)計(jì)師，主要從事材料成型工藝及模具技術(shù)教學(xué)和研究工作

2016-05-25