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摘 要：本文重点介绍如何锁紧螺母脱模机构及模具结构的改进。
关键词：锁紧螺母 工作过程 改造 制造要点
塑料制件中，很多工业产品均存在内外螺纹结构的设计，脱螺纹机构复杂，机构动转换效率较低，容易磨损且时常发生卡滞现象。解决塑件脱模一直是一道难题。一般来讲，塑件上的螺纹分外螺纹和内螺纹两种。外螺纹成形比较容易，通常是由滑块来成形，成形后打开滑块，即可取出塑件。也可以采用活动型环来成形外螺纹，成形后塑件与活动型环一起从模具内取出，然后在模外旋转脱下活动型环，得到带外螺纹的塑件。塑件上的内螺纹成形时，受到模具空间的限制。因此其脱模方式较为复杂，常见的形式有活动型芯模外脱螺纹、强制脱螺纹、内侧抽脱螺纹、模内旋转脱螺纹等。活动型芯模外脱螺纹生产效率低，但模具结构简单，适应小批量生产；自动脱螺纹效率高，质量稳定，适应大批量生产。在自动旋转脱螺纹模具结构中，必须解决结构设计的可靠性、稳定性及实用性等问题。
一、塑件分析
笔者所在学校外接锁紧螺母产品，如图1所示。制品的原材料为ABS工程塑料。ABS树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，并有较好的成型工艺性，材料的收缩率为0.5℅。该产品无特殊要求，外观表面不得有缩水、气泡、流痕及拉伤等缺陷。根据塑件分析及用户产量的要求，模具结构采用一模两腔的设计，但原先所设计的模具结构一直存在着成型后的产品难以取出的问题。
图1 锁紧螺母
二、模具的结构分析
1.原来的模具结构的分析及工作过程
根据图2所示的模具结构，模架采用标准BI型。产品的分模面在台阶处，成形螺纹塑件时，先将活动型芯放入模内，成形后将塑件与活动型芯一起从模内取出，再旋转脱出活动型芯，得到带内螺纹的塑件。这种脱模方式结构简单，但生产效率低，操作工人劳动强度大，只适用于小批量生产。该模具在生产过程中，不能利用模具直接顶出，必须通过操作人员用手工的方法将产品取出，这样对产品的外观要求难以保证，主要的是生产效率较低，从而增加了生产的成本。通过对模具结构和产品结构的分析，依客户对该产品的要求，结合加工的实际情况，我们对该模具结构作了改造。
图2 原模具结构图
1-定位圈 2-浇口套 3-紧固螺钉 4-定模座板 5-定模板
6-螺纹活动型芯 7-动模板 8-顶杆 9-支承块 10-顶针固定板
11-顶针底板 12-垃圾钉 13-动模座板
2.改造后的模具结构及工作原理
改造后的模具与原来设计的模具结构大致相同，其主要区别在模具的顶出结构作了较大的改动。原来成形螺纹塑件的模具，先将活动型芯放入模内，成形后将塑件与活动型芯一起从模内取出，再旋转脱出活动型芯，得到带内螺纹的塑件，改造成依靠用马达带动齿轮，齿轮再带动螺纹型芯，通过齿轮使螺纹型芯旋转，实现内螺纹自动脱螺纹机构模具。对于内螺纹脱模机构，塑件外表面或端面必须设计止转结构。使用旋转方式脱螺纹，塑件与螺纹型芯或型环之间除了要有相对转动以外，还必须有轴向的移动。如果螺纹型芯或型环在转动时，塑件也随着一起转动，则塑件就无法从螺纹型芯或型环上脱出。为此，在塑件设计时应特别注意，塑件上必须带有止转的结构。
3.模具的制造要点（如图3所示）
（1）模具在工作中由于塑料的填充和流动要承受较大的压应力和摩擦力，模具型腔用钢的基本性能要求足够的表面硬度和耐磨性。
（2）螺纹型芯及传动轴，应选用强度刚性较好和良好的热稳定性的材料（如42CrMo）。
（3）螺纹型芯旋进的限位应选用台阶端面，而不可用锥面限位。
（4）螺纹型芯与螺母镶件的螺纹配合部分，其旋向应与成型产品一致，螺距相等，并且保证有足够的长度。
（5）脱螺纹机构的传动顺畅，齿轮的材料应有较好的强度和耐磨性，齿轮与传动轴的配合良好。
（6）为使传动平稳，在满足齿轮强度条件下，尽量取较多的齿数和较小的模数。
三、模具工作过程
模具合模后安装在卧式注塑机上，在一定的注塑压力的作用下，通过喷嘴将塑料熔体沿浇注系统均匀地注塑到模具的型腔中，并将型腔中的气体从分型面上所开设的排气槽以及定模镶件的间隙中排出，完成注塑过程。在循环冷却系统的作用下，熔体在型腔中冷却成型。开模时，定模部分固定在注塑机的定模连接板上不动，注塑完成后，保压、冷却后开模，动模部分向后移动时，模具首先在推板5与推板6处分型，开模过程完成后，注塑机顶杆顶出，推板6向前移动，同时油压马达带动链轮链条传动机构带动螺纹型芯，顶出机构将推板6向外推出，使塑件脱开螺纹并完全脱离螺纹型芯7，完成脱模动作。然后合模，注塑开始，进入下一个工作循环。
四、注意事项
在开模之前，必须严格控制时间，让螺纹型芯和斜抽芯完全脱离塑件。
在确定齿轮齿数时，相互啮合的齿轮其齿数应为质数关系，以避免因频繁接触、摩擦、撞击而导致的失效集中在几个齿轮上。
为了提高模具的劳动生产率，防止因摩擦发热而发生故障，齿轮和链条都必须及时加油润滑。
对模具采用油压马达带动链轮链条传动机构实现塑件成型后的自动脱螺纹过程无疑是一种比较先进的、安全的和稳定的机构。对此结构自动脱螺纹塑件的注塑模具的设计，模具自放产以来动作稳定可靠，制品脱模安全顺利，塑件质量符合质量要求，大大提高了生产效率和产品质量稳定性，达到了预期的效果。
参考文献：
[1]宋玉恒.塑料注射模具设计实用手册[M].北京：航空工业出版社，2003.
[2]李学峰.塑料模具设计及制造[M].北京：机械工业出版社，1998.
[3]阎亚林.塑料模具图册[M].北京：高等教育出版社， 2004.
[4]王孝培.塑料成型工艺及模具[M].北京：机械工业出版社，2001.
[5]张维合.注塑模具设计实用教程[M].北京：化学工业出版社，2007.
（作者单位：广东省机械高级技工学校）
关键词：锁紧螺母 工作过程 改造 制造要点
塑料制件中，很多工业产品均存在内外螺纹结构的设计，脱螺纹机构复杂，机构动转换效率较低，容易磨损且时常发生卡滞现象。解决塑件脱模一直是一道难题。一般来讲，塑件上的螺纹分外螺纹和内螺纹两种。外螺纹成形比较容易，通常是由滑块来成形，成形后打开滑块，即可取出塑件。也可以采用活动型环来成形外螺纹，成形后塑件与活动型环一起从模具内取出，然后在模外旋转脱下活动型环，得到带外螺纹的塑件。塑件上的内螺纹成形时，受到模具空间的限制。因此其脱模方式较为复杂，常见的形式有活动型芯模外脱螺纹、强制脱螺纹、内侧抽脱螺纹、模内旋转脱螺纹等。活动型芯模外脱螺纹生产效率低，但模具结构简单，适应小批量生产；自动脱螺纹效率高，质量稳定，适应大批量生产。在自动旋转脱螺纹模具结构中，必须解决结构设计的可靠性、稳定性及实用性等问题。
一、塑件分析
笔者所在学校外接锁紧螺母产品，如图1所示。制品的原材料为ABS工程塑料。ABS树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，并有较好的成型工艺性，材料的收缩率为0.5℅。该产品无特殊要求，外观表面不得有缩水、气泡、流痕及拉伤等缺陷。根据塑件分析及用户产量的要求，模具结构采用一模两腔的设计，但原先所设计的模具结构一直存在着成型后的产品难以取出的问题。
图1 锁紧螺母
二、模具的结构分析
1.原来的模具结构的分析及工作过程
根据图2所示的模具结构，模架采用标准BI型。产品的分模面在台阶处，成形螺纹塑件时，先将活动型芯放入模内，成形后将塑件与活动型芯一起从模内取出，再旋转脱出活动型芯，得到带内螺纹的塑件。这种脱模方式结构简单，但生产效率低，操作工人劳动强度大，只适用于小批量生产。该模具在生产过程中，不能利用模具直接顶出，必须通过操作人员用手工的方法将产品取出，这样对产品的外观要求难以保证，主要的是生产效率较低，从而增加了生产的成本。通过对模具结构和产品结构的分析，依客户对该产品的要求，结合加工的实际情况，我们对该模具结构作了改造。
图2 原模具结构图
1-定位圈 2-浇口套 3-紧固螺钉 4-定模座板 5-定模板
6-螺纹活动型芯 7-动模板 8-顶杆 9-支承块 10-顶针固定板
11-顶针底板 12-垃圾钉 13-动模座板
2.改造后的模具结构及工作原理
改造后的模具与原来设计的模具结构大致相同，其主要区别在模具的顶出结构作了较大的改动。原来成形螺纹塑件的模具，先将活动型芯放入模内，成形后将塑件与活动型芯一起从模内取出，再旋转脱出活动型芯，得到带内螺纹的塑件，改造成依靠用马达带动齿轮，齿轮再带动螺纹型芯，通过齿轮使螺纹型芯旋转，实现内螺纹自动脱螺纹机构模具。对于内螺纹脱模机构，塑件外表面或端面必须设计止转结构。使用旋转方式脱螺纹，塑件与螺纹型芯或型环之间除了要有相对转动以外，还必须有轴向的移动。如果螺纹型芯或型环在转动时，塑件也随着一起转动，则塑件就无法从螺纹型芯或型环上脱出。为此，在塑件设计时应特别注意，塑件上必须带有止转的结构。
3.模具的制造要点（如图3所示）
（1）模具在工作中由于塑料的填充和流动要承受较大的压应力和摩擦力，模具型腔用钢的基本性能要求足够的表面硬度和耐磨性。
（2）螺纹型芯及传动轴，应选用强度刚性较好和良好的热稳定性的材料（如42CrMo）。
（3）螺纹型芯旋进的限位应选用台阶端面，而不可用锥面限位。
（4）螺纹型芯与螺母镶件的螺纹配合部分，其旋向应与成型产品一致，螺距相等，并且保证有足够的长度。
（5）脱螺纹机构的传动顺畅，齿轮的材料应有较好的强度和耐磨性，齿轮与传动轴的配合良好。
（6）为使传动平稳，在满足齿轮强度条件下，尽量取较多的齿数和较小的模数。
三、模具工作过程
模具合模后安装在卧式注塑机上，在一定的注塑压力的作用下，通过喷嘴将塑料熔体沿浇注系统均匀地注塑到模具的型腔中，并将型腔中的气体从分型面上所开设的排气槽以及定模镶件的间隙中排出，完成注塑过程。在循环冷却系统的作用下，熔体在型腔中冷却成型。开模时，定模部分固定在注塑机的定模连接板上不动，注塑完成后，保压、冷却后开模，动模部分向后移动时，模具首先在推板5与推板6处分型，开模过程完成后，注塑机顶杆顶出，推板6向前移动，同时油压马达带动链轮链条传动机构带动螺纹型芯，顶出机构将推板6向外推出，使塑件脱开螺纹并完全脱离螺纹型芯7，完成脱模动作。然后合模，注塑开始，进入下一个工作循环。
四、注意事项
在开模之前，必须严格控制时间，让螺纹型芯和斜抽芯完全脱离塑件。
在确定齿轮齿数时，相互啮合的齿轮其齿数应为质数关系，以避免因频繁接触、摩擦、撞击而导致的失效集中在几个齿轮上。
为了提高模具的劳动生产率，防止因摩擦发热而发生故障，齿轮和链条都必须及时加油润滑。
对模具采用油压马达带动链轮链条传动机构实现塑件成型后的自动脱螺纹过程无疑是一种比较先进的、安全的和稳定的机构。对此结构自动脱螺纹塑件的注塑模具的设计，模具自放产以来动作稳定可靠，制品脱模安全顺利，塑件质量符合质量要求，大大提高了生产效率和产品质量稳定性，达到了预期的效果。
参考文献：
[1]宋玉恒.塑料注射模具设计实用手册[M].北京：航空工业出版社，2003.
[2]李学峰.塑料模具设计及制造[M].北京：机械工业出版社，1998.
[3]阎亚林.塑料模具图册[M].北京：高等教育出版社， 2004.
[4]王孝培.塑料成型工艺及模具[M].北京：机械工业出版社，2001.
[5]张维合.注塑模具设计实用教程[M].北京：化学工业出版社，2007.
（作者单位：广东省机械高级技工学校）