深腔類注射模旋轉頂出脫倒扣的裝置

張先瑞

（青島豪江電子，山東青島266000）

1 引言

注射模設計過程中經常會遇到一些深腔類塑件底部帶倒扣的情況。這種塑件按照傳統方法設計斜頂存在以下兩個問題；第一，斜頂長度太長，量產過程中容易彎曲或折斷；第二，斜頂布局空間不足，沿倒扣方向運動空間不足。以上問題使得此類塑件無法出模或降低模具壽命。本文作者根據實際經驗總結設計了一套直頂旋轉脫倒扣的機構，巧妙的利用導軌控制頂出桿做直頂、旋轉、直頂動作，從而解決了細長斜頂受力易斷的問題。該套結構在量產模具中可以實現穩定高效生產，明顯降低模具的維修成本。

2 塑件結構分析

圖1所示洗碗機內膽，塑件材質為PP-TD20，底部有3處卡扣結構用來固定電控元件，因塑件要求密封不漏水所以無法通過開通對插出模，只能通過動模設計出模機構?？劢Y構如圖2所示。

圖1 洗碗機內膽

圖2 卡扣結構

根據圖2分析，塑件高度313mm，底部3處卡扣空間緊湊不具備做斜頂的要求。此位置出模必須采取特殊結構。

3 旋轉頂出結構的組成部分及作用

整套機構主要包括以下4大模塊，圖3為機構整體裝配圖。

圖3 旋轉頂出機構

（1）成型部分：這部分主要由參與頂出的頂塊頭及固定件組成；主要作用是參與成型塑件卡扣形狀。

（2）頂出部分：這部分主要由單根頂出圓桿組成直徑φ25mm。主要作用是連接頂塊頭及固定座，傳導頂出力。

（3）旋轉固定座部分：旋轉部分主要是由固定在模具頂出板上的固定座組成。其中固定座包含推力軸承、保持套、連接軸以及固定螺絲等。

（4）旋轉控制部分：這一部分主要是由旋轉控制導軌及導向軸承組成；主要作用是控制頂出圓桿的動作方向。

4 成型部分頂塊頭設計

根據塑件形狀分析，塑件3個卡扣呈圓形120°均勻分布，頂塊形狀可設計成圓柱側面拔5°拆穿斜度。設計好頂塊形狀后需要通過3D軟件旋轉模擬確定旋轉角度。本塑件經分析后旋轉25°可滿足倒扣脫離頂塊2mm的安全距離。圖4、圖5分別為旋轉之前和旋轉之后頂塊相對塑件的位置圖。頂塊材質選擇2738材料，硬度280～330HB。

圖4 旋轉前頂塊與塑件位置

圖5 旋轉后頂塊與塑件位置

5 頂出部分設計

頂出部分是由一根直徑φ25mm長度815mm的圓桿構成，圓桿兩端攻牙分別與頂塊和固定座連接。由于此頂塊是單桿頂出，所以在頂出桿兩端分別需要設計止轉面，防止螺絲松動頂塊轉動。頂塊桿側面旋轉導軌位置需要設計M6mm螺釘，用來固定旋轉導向軸承。頂出圓桿的材質選擇SUJ2，淬火處理。此處需要注意，在熱處理之前要將所有螺紋孔加工到位避免熱處理后無法攻牙。頂出圓桿結構如圖6所示。

圖6 圓頂桿結構

6 旋轉固定座設計

旋轉固定座固定在模具頂出板上隨頂出同步動作；該固定座是由推力軸承、連接軸、軸承支撐套、固定座本體、蓋板等部件組裝而成。該機構上端連接頂出桿，通過螺絲固定，因頂出時軸向受力所以該機構的兩個軸承選用圓柱推力軸承型號選擇“GB273.1-87-圓錐滾子軸承-7305”。圖7所示為該結構的裝配圖與爆炸圖。

圖7 旋轉固定座結構

7 旋轉控制導軌設計

機加工該控制導軌設計成兩段，裝入模具后模板整體拼接成完整導軌。導軌材質選擇P20氮化處理以增加導軌表面的耐磨性。固定在頂出桿上的導向軸承沿著導軌槽移動，導軌槽寬度要比軸承直徑單邊大0.2mm。根據上述頂塊頭設計要求，該導軌需要控制頂出桿完成直段頂出28mm→旋轉25°→直段頂出90mm，3個動作，因此整個導軌分為3段設計。其中第一段是直頂段是為了給頂塊的旋轉讓出空間，第二段旋轉段是使頂塊頭旋轉一定角度脫出倒扣，第三段直頂段是配合頂出使塑件脫離后模型芯完成頂出動作。旋轉導軌裝配圖如圖8所示。

圖8 旋轉導軌裝配圖

8 旋轉頂出機構在模具上的裝配順序

該機構在模具上安裝按照如下步驟進行。第一步將導向軸承用M6mm螺釘固定在頂出桿上，注意軸承內外側加平墊；第二步將兩塊導軌研配后裝入模具后模板并用螺釘固定在后模板上；第三部將頂出圓桿裝入旋轉導軌中；第四步將頂塊頭與頂出桿用螺釘固定裝配，注意需要加彈簧墊防松，螺釘沉臺位置需要用密封螺釘擰緊并用銅片或鋁片將密封螺釘的拆裝槽堵住磨平；第五步將固定座裝在模具頂出板上，頂出圓桿與固定座中的連接軸用螺釘固定連接。完成以上五步即安裝完成，需要注意，為了方便拆裝機構，模具底板需要在固定座位置挖孔，方便固定座拆裝。

9 該機構在模具中應用的優勢分析

以此洗碗機內膽模具來計算，傳統斜頂方式約2萬件需更換一次斜頂，3根斜頂制造價格約3，000元，模具拆裝費用約3，000元。使用此機構替代斜頂模具僅需要正常的保養維護，沒有易損耗材費用。產量20萬件計算每套模具維護費用約減少6萬元費用。整個模具生命周期（50萬模）約減少維護費用15萬元。此外該機構還避免了斜頂折斷擠傷模具的風險。

10 結論

深腔類模具采用旋轉頂出脫倒扣的方式結構可靠，動作穩定。該旋轉頂出結構可代替細長斜頂脫倒扣，避免頻繁斷斜頂的問題。本設計可為其它同類塑件的出模提供參考。