逆向思維創新設計解決螺紋注塑蓋模具燒傷問題

文/嘉亨家化股份有限公司 許聰艷，陳欽江

引言

為了從實質上解決鉸牙芯軸一直以來易損傷的問題，從而有效地提高模具和產品質量，就必須通過模具結構設計上的持續創新，才能有效避免傳統模具結構帶來的弊病！如何避免傳統設計等帶來的老毛病，是需要模具設計者從根本上提高創新設計意識，況且勇于創新的精神在全球工業已然普及，所以專業可靠的模具設計與制造精度[1]，才是日化塑包工業發展的重要保障。然而，因為傳統模具設計思想深度和創新意識水平的局限，盡管現今加工設備和精度已經大大提高，但是我國在塑料模設計水平和制造技術上，與發達國家和地區的差距依然很大[2]，問題依然長期存在，由此引起的綜合成本仍然居高不下。

一、日化塑包內螺紋蓋注塑模具技術及設計人員現狀

（一）模具設計與制造現狀，持續技術創新匱乏（器---模具設計與制造問題）

在我國現有的大多數日化塑包注塑模具制造商，對于帶螺紋制品脫模機構基本上三種主要技術結構[3]：一是強制脫螺紋，即采用三板模結構，產品脫模時推板強制機械頂出蓋螺紋。模具制造簡單快捷，成本低，但產品的內螺紋因強脫時，不定性綜合塑性變形，內螺紋深度和形狀會因此而變形，從而影響產品整體外觀和功能，即與瓶口外螺紋配合精度差，引起螺紋相互旋合功能不穩定，如滑牙、開合扭矩大小不均等日常問題，此類結構主要應用于普通功能要求的產品包裝；二是蓋螺紋內部為局部等分的斷牙，產品脫模時通過蓋型芯內部的八字型斜頂件頂出，同步向蓋中心橫向抽芯，完成蓋內部螺紋成型，但因蓋內內縮式斜滑塊活動空間占用[4]，而難于布置充足合理的模具冷切水路，所以產品蓋整體易變形且內殘留合模線，模具制造和產品生產周期也會加長，模具結構和加工精度要求也高，整體性價比并非合理，此類結構主要應用于外觀要求不高的產品包裝；三是采用傳統的齒輪組帶動鉸牙芯軸自轉鉸牙旋出，同步止轉（芯套）推板機械頂出蓋，使塑件脫出螺紋[5]，屬于常用的傳統模具設計結構。然而，因自轉鉸牙芯軸一開始旋轉時，就不可避免同時與止轉（芯套）推板圓周摩擦，時間一長就很容易因此發熱燒傷彼此。雖然現在的加工精度可以盡可能保證同心度和間隙配合精度，同時選用高硬度高耐磨鋼材，并做有效的表面TD覆層處理[6]，但這些改進的有效方式皆以較高制造成本與較長生產周期為代價。此類模具結構設計及應用最廣泛，需要根據產品質量標準等級來定義模具制造成本和精度。

目前日化塑包對內螺紋蓋多腔模具設計大致離不開以上三種結構，值得一提的是，現今智能模具整體發展需求之一：多腔模具的創新研發制造，在上述的三種傳統模具結構里，當模具腔數大于16腔時，問題將會被放大，弊大于利更為明顯，而制造成本也是受影響的主要因素之一。目前緊要任務就是改變模具行業對人才與思維“不變求穩”、“省錢省時”、“拿來主義”的傳統心態，這也是日化塑包模具行業技術創新匱乏的現狀。

（二）人員創新意識不足，團隊傳幫帶傳承不夠（人---傳統思維與心態問題）

在目前的模具工業發展大趨勢下，國內模具設計團隊建設體制和專業人才培養思維模式，大多數為教條形式和拿來主義。所謂教條形式就是高校培養教條式人才，據于理論和書本的內容，結合現場和模具師傅的經驗，照搬課本理論依模具師傅經驗主義依樣畫葫蘆，不斷地在理論與實踐中總結經驗，歷經失敗改進，改進再失敗，還差一點再次改進等循環過程，遵循自我學習和實踐總結，就是專業學習書本也是多年不變，模具師傅憑經驗也無科學支撐，終于專業有所小成，自然成長為所謂的“模具二代”；而所謂拿來主義，則主要借鑒國內外已然存在的，看得見摸得著的模具及資料和設計結構，通過各種方式模仿、學習、消化、拷貝所見之物，然后利用現有市場制造條件和能力，集中人力與精力“高仿”，沒有自己原創的東西，很大部分是“中國式COPY”。這兩種傳統的學習模式和人為思維，都居于公司發展生存為第一要素，在現今市場經濟的壓力下，以期“短、平、快”產生經濟效益。因為此類教育綜合學習成本低，整體制造周期短，但始終沒有自己的核心技術和研發團隊，缺乏在學習消化的基礎上，進一步研發創新優化，形成一套符合自身條件的新型模具科學理論和認證。每一個模具人都應該明白：模具是一門工業技術科學，而非短期經濟投資行為。

另外說明的是，智能模具整體發展需求之二：專業人才培養，即先進的模具設計團隊的專業人才培養。真正技術創新是“人”思維的改變，所謂“不破不立”、“否定才能成長”，只有創新才是維系發展的前提，也只有創新才能培養真正的人才梯隊。改變傳統的人才培養方式，有計劃、有目標地培養創新思維，并建立系統性、規范性的創新團隊。沒有持續創新就沒有永續升值，永遠不要存在思想誤區，這樣的思維是一條死胡同，終將無路可走。

二、創新思維逆向分析與實際問題解決方法

（一）培養逆向創新思維人才與團隊

每個從事模具設計的人才與團隊，其技術成長的實踐歷程，從拷貝型到追趕型到原創型等三個學習階段，歷經專業化到職業化的成長道路，說明了心路成長的學習進程基本是從原始復制到持續創新。但如何從慣性舒適區，質的變化為新的創造者呢，一是依靠帶路人即師傅型的傳幫帶，二是自己成為自己領路人的自我成長。凡事換個角度思考，本質是為了尋找“新”，目標是創造“新的價值”，在正常的學習思維里，逆向式反向思維，常常會帶來質的變化，而質的變化就是有效解決問題的前提。所以提倡逆向思維的鍛煉，只有不斷否定自己，才能持續提升自己。保持，打破，再保持，再打破，跳出傳統和教條的順向思維，不斷健全自我思維管理與科學目標體系。持續創新意識的改進，和高效人才團隊的培養，都離不開逆向創新思維。我們的目標是建設高效的模具設計團隊，而高效根本前提就是人員思維的創新，而逆向頭腦風暴的學習培養，是很有效的思維訓練方式和人才培訓方法。只有人人堅定“規避紅海，創造新藍海”的創新思維，技術才能深耕創新。

（二）創新思維帶來的有效解決方法

以點帶面，積極拓展創新思維方式，其中逆向是最簡單有效的。凡事都具有兩面性，進退、來去、前后、里外，換一種思路，就是創新。善于逆向思維，就是敢于創新。對鉸牙機構的模具設計進行逆向思維創新，即改變順向思路，在傳統結構中產品不動而模具鉸牙芯軸轉動，然而通過逆向思考，創新結構里產品轉動而模具鉸牙芯軸不動。這樣一來，就可以有效降低模具鉸牙軸與止轉套之間因每次自身鉸牙旋轉時，長期相互摩擦發熱容易造成燒傷的老問題了，具體設計方法與逆向思維實施以下分析解讀。

有效解決方法，持續創新思維一：定制模架時同步加工成型件、套、板，提前消除累計加工誤差和模具裝配誤差，提高裝配同心度和尺寸精度。同時增加合理的排氣槽和自潤滑槽，并熱處理高達HRC48-52硬度，保證模具生產時，增強各主要成型件動作之間的耐磨性以防燒傷；持續創新思維二：主要的鉸牙模具結構設計，所有的轉動芯軸和芯套均創新性采用受力軸承，以提前消除受力不均與扭矩偏差帶來的摩擦發熱易燒傷隱患。如主動齒輪組、中間齒輪組、傳動齒輪組，這3組動力齒輪組合均采用抱軸徑向6004（深溝球）軸承上下2個一組，而鉸牙芯軸自轉齒輪組采用垂直抗壓軸向軸承51206（單向推力球軸承，同時單向固定機軸）和同心抱徑徑向軸承NK30/20（滾針式）組合，中間傳遞齒輪組NKX15Z軸承（滾珠式+推力球組合），并在鉸牙芯軸最近位置自帶定制的滾珠式自潤滑銅套，增加頂出導正作用，保證長芯軸在鉸牙受力時，有更好的抗變形強度和整體同心受力度，進一步加強鞏固鉸牙穩定性和模具壽命；逆向創新思維三：最重要的逆向創新設計思維，即改變鉸牙芯軸由原來轉動為不動，而是鉸牙芯套帶動產品轉動，通過有效的創新和逆向思維改變模具設計，可以保證裝配維修方便，軸承精度可以保證傳動能耗最低，受力強度更高，每次鉸牙軸阻力低且受力均勻，扭矩能源轉換高而且能耗低。綜合以上三處主要技術結構的設計創新，就能實際有效地解決了內螺紋蓋模具生產中的老問題。具體實施如圖1所示。

圖1 模具裝配圖

三、結束語

總而言之，以點帶面，目標是打破傳統人為思維，提供一種解決問題的逆向思維和優化方法，持續創新以促進產業升級，從而激勵模具技術改革進步。戰略發展的重要前提是解決問題，逆向思維也能化繁為簡，分析問題解決問題，是為了從實質上提高產品質量與生產效率，模具無故障化生產已經在全球普及，先進的模具制造與高保障高質量的設計開發也是國計民生發展的重要保障。“模具是工業之母”，先進的模具制造業改變了以往落后的生產模式，在當代制造業中，自動化模具已經融入到每個企業生產活動中，并且扮演著很重要的角色。先進合理的模具給我們帶來了翻天覆地的新變化，為我國制造經濟增收增產有著極為重要的促進作用，同時有效提升模具企業的設計、制造水平和國際競爭力[7]。在國民經濟的構成元素中，模具作為重要的工藝裝備，是制造業的基礎[8]，所以，我們需要改變傳統思維，時刻培養創新思維，并持續改進，最終形成競爭戰略優勢，以期實現產業效益最大化，并早日實現世界模具強國目標。