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1. 絞牙模具機構介紹與設計
瓶蓋、管件與螺母等產品常具有螺紋倒扣結構，無法使用一般頂出方式直接脫模，因此模具設計時需搭配齒輪、油壓缸或馬達等自動脫螺紋機構，使型芯與產品之間產生相對旋轉，讓產品能在不損傷螺牙的情況下順利退出模具。此類模具與機構常見的說法包括絞牙模具、螺紋模具、螺紋抽芯機構、Unscrewing Mold 等。
如想進一步了解絞牙模具的原理說明與設計應用，可參考以下【螺紋抽芯與脫螺紋模具機構介紹與模具設計案例指南】(按圖連結文章)。本文彙整了部落格中有關絞牙模具的文章、圖片與影片教學內容，協助各位更完整理解螺紋抽芯與脫螺紋模具機構的設計重點。
2. 母模內螺紋自動脫模與油缸斜抽芯模具設計解析
塑件上的螺紋可分為外螺紋與內螺紋兩種(Figure 1)。若外螺紋精度要求不高，通常可採用哈夫滑塊成型，並透過側向抽芯機構完成脫模。內螺紋則多由螺紋型芯成型，其脫模方式需依塑件產量、螺紋牙型、模具製造條件與成型材料特性來選擇，常見方式包括強行推出與自動脫螺紋機構。內螺紋若要採用強行脫模，通常必須同時滿足以下條件(Figure 2)。
相較之下，自動脫螺紋模具是透過螺紋型芯旋轉，使塑件內螺紋順利脫離型芯。此方式適用於多種牙型，生產效率高，也較容易導入自動化生產，因此在內螺紋塑件模具中應用廣泛。自動脫螺紋機構的動力來源可為液壓、馬達，或射出機開模力。本案例採用液壓油缸推動齒條，再透過齒輪傳動帶動螺紋型芯旋轉，以完成母模內螺紋自動脫模。
射出模具的斜向抽芯常見結構包括《滑塊 ＋ 斜導柱》與《滑塊 + T形塊》兩種，其中後者通常需增加一個分型面來完成抽芯。本案例因斜孔抽芯距離長、包緊力大，且抽芯角度達 45°，若採用傳統斜導柱或 T 形塊結構，故障風險較高，因此改採液壓油缸斜抽芯結構，較適合大、中型模具使用。
3. 塑件結構分析
本塑件屬於叉架類零件(Figure 3)。此塑件的模具設計難點在於結構較複雜，包含六個內孔、一個斜孔、一個粗牙螺紋孔，以及四個側孔。由於孔位多、方向不同，且同時涉及內螺紋脫模、斜向抽芯與側向抽芯，因此塑件脫模流程是本模具設計的核心重點。
4. 模具結構分析
客戶要求一模八穴，模具採用側澆口澆注系統。塑件外形由兩塊哈夫滑塊成型，熔體經由哈夫滑塊之間進入型腔。成型後，流道凝料由《脫料板 34》推出並與塑件分離。
由於塑件斜孔抽芯距離較長、包緊力較大，且傾斜角度為 45°，若採用《滑塊＋斜導柱》或《滑塊+T形塊》結構，容易因受力不穩、抽芯阻力大或復位誤差產生故障。因此本模具選用液壓油缸斜抽芯機構，以提升動作穩定性與抽芯可靠性。
螺紋脫模方面，本模具採用母模內自動脫螺紋機構，動力來源為液壓油缸。液壓油缸推動齒條，齒條再帶動齒輪組，使螺紋型芯旋轉並軸向後退，完成內螺紋脫模。模具齒條齒輪傳動如(Figure 4)所示，整體模具結構詳見 (Figure 5) (Figure 6) (Figure 7)，塑件最後則由頂針頂出。
(4-1) 澆注系統
本塑件外形由兩個哈夫滑塊成型，且母模內部配置自動脫螺紋機構，因此澆注系統不適合設計在干涉機構的位置，只能採用側澆口形式。
本模具的分流道一部分設置在兩個哈夫滑塊的分型面之間，另一部分位於滑塊與母模板的接觸面上。由於母模厚度較大，若主流道過長，容易造成壓力損失與冷料增加，因此控制主流道長度是澆注系統設計的重點。設計時將《澆口套 48》直接裝配於母模板上，使主流道長度盡可能縮短，以利熔體順利充填八個型腔。
(4-2) 成型零件
本模具的主要成型零件包括母模螺紋型芯、哈夫滑塊、斜抽芯公模型芯與頂針。模具工作時，除公模型芯相對固定外，其餘成型零件都必須依開模、抽芯與頂出順序執行動作。
母模螺紋型芯由齒輪組帶動，工作時同時進行回轉運動與軸向後退運動，使塑件內螺紋脫離型芯。公模斜抽芯由液壓油缸拉動，沿斜孔方向作軸向抽芯。頂針同時兼具成型與推出功能，在完成抽芯後將塑件頂離公模型芯。
哈夫滑塊也屬於側向抽芯機構。開模時，《斜導柱 39》撥動《滑塊 40》向側方移動，使塑件外形側向倒扣脫離；合模時，滑塊由《楔緊塊 38》推回並鎖緊，並透過擋銷與彈簧完成定位，確保下一模成型時滑塊位置穩定。
(4-3) 母模自動脫螺紋機構
本模具的自動脫螺紋機構設置於母模內部。其工作原理為：由《液壓油缸 13》推動《齒條 11》，再由《齒條 11》推動《齒輪軸 50》旋轉；《齒輪軸 50》透過《鍵 51》帶動《大齒輪 49》，並藉由齒輪嚙合帶動《螺紋型芯 7》旋轉。《螺紋型芯 7》在旋轉的同時，沿《螺母 8》的導向作軸向後退，最終脫離塑件內螺紋。齒條齒輪傳動見(Figure 8)。齒輪傳動參數設計重點如下(Figure 8)。
(4-3-1) 模數設計
模數需依中國國家標準 GB 1357-87、齒條尺寸、齒輪尺寸與塑件螺紋圈數等因素確定。依射出模具自動脫螺紋機構的實務經驗，齒輪傳動模數通常取 1.5 或 2，本模具選用 m＝1.5。
(4-3-2) 傳動比設計
齒輪傳動比與驅動方式有關。若採用馬達作為動力來源，由於傳動行程限制較小，傳動比可取小一些，通常為《0.25 ≦ i ≦ 1》，有助於使結構緊湊、降低馬達瞬間啟動負荷，並減緩螺紋型芯旋轉速度。若採用《齒條 + 錐度齒》或《來福線螺母》驅動，因傳動行程受限制，傳動比通常取《1 ≦ i ≦ 4》。
本模具為減少油缸推動《齒條 11》所需行程，進而縮短油缸長度，因此傳動比初步設定為 4。
(4-3-3) 齒數設計
模數確定後，齒輪齒數由分度圓直徑決定，而分度圓直徑又與模具排位時確定的齒輪中心距及傳動比有關。
依本模具側向抽芯機構大小，主動輪與被動輪中心距設定為 88.6 mm。一般而言，在中心距固定時，齒數越多，齒輪傳動越平穩，噪音越低；但齒數增加會使模數與齒厚變小，進而降低齒輪彎曲強度。因此在滿足齒輪強度的前提下，應盡量採用較多齒數與較小模數。為避免干涉，齒數通常取 Z ≧ 17；螺紋型芯上的齒輪齒數則應盡可能少，但不宜少於 14 齒。依公式 d ＝ mz，並配合本模具空間與傳動需求，齒數設計如下(Figure 9)。
5. 模具工作過程
(5-1) 母模內螺紋自動脫模步驟
- (a) 熔體先經由《澆口套 48》中的主流道進入橫向分流道，再流入兩個哈夫滑塊分型面中間的縱向分流道，最後經側澆口進入型腔。
- (b) 熔體在型腔中完成充填、保壓、冷卻，並固化到足夠剛性後，母模內的《液壓油缸13》啟動。
- (c) 《液壓油缸 13》推動《齒條 11》作直線運動。
- (d) 《齒條 11》推動《齒輪軸 50》旋轉。
- (e) 《齒輪軸 50》透過《鍵 51》帶動《大齒輪 49》同步轉動。
- (f) 《大齒輪 49》再經齒輪嚙合帶動《螺紋型芯 7》旋轉。
- (g) 《螺紋型芯 7》在旋轉的同時，受《螺母 8》導向而軸向後退，使螺紋牙逐步退出塑件內螺紋，完成母模內螺紋自動脫模。
(5-2) 油缸斜抽芯步驟
- (a) 內螺紋完成脫模後，公模側《液壓油缸 19》啟動。
- (b) 《液壓油缸 19》拉動《斜抽芯 18》沿斜孔方向後退。
- (c) 《斜抽芯 18》脫離塑件斜孔，完成斜向抽芯。
- (d) 此階段需確認《斜抽芯 18》完全退出塑件，避免後續開模或頂出時拉傷斜孔內壁。
(5-3) 哈夫滑塊側向抽芯與流道凝料分離步驟
- (a) 射出機拉動公模後退，模具的《母模板 4》與《公模板 15》分開。
- (b) 開模過程中，《脫料板 34》先推動流道凝料，使流道凝料與塑件自動分離。
- (c) 同時，《斜導柱 39》開始撥動《滑塊 40》。
- (d) 《滑塊 40》在《斜導柱 39》作用下向側方移動，使哈夫滑塊成型的外形倒扣區脫離塑件。
- (e) 當《滑塊 40》側向抽芯到位後，塑件外形與側孔倒扣解除，進入頂出階段。
(5-4) 頂針頂出步驟
- (a) 開模行程完成後，射出機頂棍經 K.O. 孔推動頂出板。
- (b) 頂出板帶動《頂針 26》向前運動。
- (c) 《頂針 26》將塑件從動《模型芯 29》上推離。
- (d) 塑件完全脫離公模型芯後，完成一次射出成型循環。
(5-5) 合模復位步驟
- (a) 合模前，母模側《液壓油缸 13》推動螺紋型芯復位。
- (b) 公模側《液壓油缸 19》推動《斜抽芯 18》復位，使斜抽芯重新進入斜孔成型位置。
- (e) 合模過程中，《楔緊塊 38》推動《哈夫滑塊 40》回到成型位置，並完成鎖緊。
- (f) 《頂針 26》與頂出板則由《復位彈簧 27》和《復位桿 45》帶動回退，恢復至初始位置。
- (g) 當螺紋型芯、斜抽芯、哈夫滑塊與頂出系統全部復位後，模具閉合並準備進行下一次射出。
6. 模具設計與操作注意事項
本模具同時包含母模內螺紋自動脫模、液壓油缸斜抽芯、哈夫滑塊側向抽芯與頂針頂出等多組機構，設計時需特別注意各機構的動作先後順序。
首先，《螺紋型芯 7》必須在開模前完成旋轉後退，避免內螺紋尚未脫離時被拉傷。其次，《斜抽芯 18》因抽芯角度達 45°，且包緊力較大，必須確認《液壓油缸 19》行程足夠，避免斜孔抽芯不到位。哈夫滑塊側向抽芯時，《斜導柱 39》與《滑塊 40》的配合需順暢，合模時則需由《楔緊塊 38》可靠鎖緊，避免成型時產生毛邊或錯位。
此外，母模自動脫螺紋機構依賴《齒條 11》、《齒輪軸 50》、《鍵 51》、《大齒輪 49》與《螺紋型芯 7》之間的連續傳動，因此齒輪嚙合精度、潤滑狀態與復位準確性會直接影響內螺紋脫模品質。合模前必須確保所有抽芯與頂出零件完全復位，才能避免撞模、壓傷型芯或造成機構損壞。
✰✰✰ 延伸閱讀 ✰✰✰
(✰) 絞牙模具|螺紋模具|Unscrewing Mold-播放清單
(✰) 絞牙|螺紋模具設計教程(上)-播放清單
(✰) 絞牙|螺紋模具設計教程(下)-播放清單
✰✰✰ 參考文獻及資料下載 ✰✰✰
