內容目錄
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，可參考以下連結：【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. 外螺紋自動脫模、強行脫模及圓弧抽芯射出模設計解析
本文整理一款洗髮水瓶塑膠瓶蓋的射出模具設計案例，重點包含塑件結構分析、模具結構、澆注系統、成型零件配置、外螺紋自動脫模、圓弧側向抽芯、強行脫模流程，以及合模復位與注意事項。
此案例的設計難點在於：外螺紋不能採用哈夫滑塊側抽，也不能強行脫模，必須透過齒輪傳動完成自動脫螺紋；同時瓶嘴位置還具有弧形圓孔，需要以圓弧抽芯機構完成側向脫模。
3. 塑件結構分析
本塑件為洗髮水瓶用塑膠瓶蓋，材料為 PP，收縮率取 1.5%，塑件外觀與主要結構見(Figure 1)。整體結構較複雜，瓶嘴位置設有一段弧形圓孔，圓弧半徑為 88.5 mm，因此不能使用一般直線抽芯方式，必須設計圓弧側向抽芯機構。
塑件中間圓柱內孔具有兩圈弧形凹槽，凹槽深度為 0.15 mm，因倒扣量較小，可採用強行脫模。中間圓柱外表面則設有梯形外螺紋，牙高 1 mm。一般外螺紋可使用哈夫滑塊側向抽芯機構處理，但本塑件受到結構與尺寸限制，無法配置哈夫滑塊側抽，也不能採用強行脫模，因此必須使用外螺紋自動脫模機構。
為避免脫螺紋時塑件隨《螺紋型芯 13》旋轉而被扭斷，同時提高塑件剛性，塑件上設計了一個止轉面與七個止轉骨(Figure 1) (Figure 2)。因此，本模具的設計重點在於外螺紋自動脫模、圓弧側向抽芯，以及最後由推板完成塑件強行脫模的動作順序。
4. 模具結構分析
客戶要求模具一次成型八個塑件，排位採兩排配置，瓶嘴朝外，以便安排圓弧側向抽芯。瓶嘴弧形圓孔採用圓弧抽芯機構處理，該機構由《圓弧側抽芯 5》、《圓弧導向塊 7》、《鎖緊塊 6》與《圓弧抽芯推拉塊 2》組成(Figure3 )。
此圓弧抽芯機構不需要外部油缸或其他動力，而是利用開模時《圓弧側抽芯 5》、《圓弧導向塊 7》與《圓弧抽芯推拉塊 2》之間的相對運動，使《圓弧側抽芯 5》沿圓弧軌跡移動，完成瓶嘴弧形孔的側向抽芯。其結構簡單，但動作關係精巧，是本模具的重要設計特色。
當外螺紋脫模與圓弧抽芯完成後，塑件最後由《推板 29》與《推板鑲件 4》強行推出，使塑件及澆注系統凝料離開《公模長型芯 16》。
(4-1) 澆注系統
本模具採用普通澆口澆注系統。由於塑件外形為圓形，不適合採用側澆口，因此設計為潛伏式澆口，從塑件外圓柱面進料。此方式可維持塑件外觀品質，並讓澆口在開模頂出時自動切斷，有利於提升生產效率，也便於模具導入自動化生產。
需要注意的是，本模具採用《推板 29》推出，因此流道凝料的拉料桿必須固定在公模板上，不能固定在其他模板位置，避免推出時流道凝料無法正確脫離或產生拉料異常。
(4-2) 成型零件
本模具的主要成型零件包括《母模鑲件 44》、《公模螺紋型芯 13》、《公模型芯 11》、《推板大鑲件 4》、《推板小鑲件 10》、《圓弧抽芯 5》與《公模長型芯 16》等。
在模具工作過程中，除《公模長型芯 16》相對固定不動外，其餘成型零件均需依照開模、抽芯、脫螺紋與頂出流程產生對應運動。其中，《公模螺紋型芯 13》由《齒輪 20》帶動，既進行回轉運動，也在《導向螺母 14》導引下進行軸向後退；《圓弧抽芯 5》則由《推拉塊 2》透過斜槽拉動抽芯，並在合模時由《推拉塊 2》推回復位；《推板 29》既參與成型，也在最後作為推出零件，配合《推板大鑲件 4》與《推板小鑲件 10》將塑件推出。
(4-3) 外螺紋自動脫模機構
外螺紋自動脫模機構設置在動模側。其動作原理為：《液壓油缸 30》推動《齒條 32》直線移動，《齒條 32》帶動《齒輪軸 19》旋轉，《齒輪軸 19》再透過鍵帶動《齒輪 20》轉動，最後由《齒輪 20》帶動《螺紋型芯 13》旋轉。《螺紋型芯 13》在旋轉的同時，受《導向螺母 14》導引產生軸向後退，使螺紋逐步退出塑件。模具齒輪傳動配置詳見(Figure 4)。外螺紋自動脫模步驟如(Figure 5)所示，齒輪傳動各參數設計如(Figure 6)所示。
(4-4) 圓弧側向抽芯機構
圓弧側向抽芯機構是本模具最重要、也最具參考價值的結構。其設計方式是在公模側增加一個開模面，利用兩個速度不同的直線運動，合成《圓弧抽芯 5》所需的圓弧運動，使其沿瓶嘴弧形圓孔方向脫離塑件。
圓弧抽芯機構的主要零件為《圓弧側抽芯 5》、《圓弧導向塊 7》、《鎖緊塊 6》與《圓弧抽芯推拉塊 2》。開模前，《鎖緊塊 6》鎖住《圓弧側抽芯 5》，避免射出壓力造成抽芯後退；開模後，《鎖緊塊 6》先脫離《圓弧側抽芯 5》，再由《推拉塊 2》透過斜槽帶動《圓弧側抽芯 5》沿《圓弧導向塊 7》的圓弧形方槽運動，完成圓弧抽芯。圓弧側向抽芯機構設計步驟如下及(Figure 7)內容。
- (a) 模具先由《分型面 1》打開，《鎖緊塊 6》脫離《圓弧側抽芯 5》，解除鎖緊狀態。
- (b) 公模繼續後退，在《彈簧 45》作用下，《分型面 2》開始打開。
- (c) 《推拉塊 2》與《圓弧側抽芯 5》之間因斜槽與圓銷產生相對運動。
- (d) 《圓弧側抽芯 5》上的圓銷一邊隨動模後退，一邊沿《推拉塊 2》斜槽滑動。
- (e) 《圓弧側抽芯 5》受斜槽作用，同時被《圓弧導向塊 7》內的圓弧形方槽導引，產生圓弧軌跡運動。
- (f) 《圓弧側抽芯 5》完全脫離瓶嘴弧形圓孔後，圓弧側向抽芯完成。
5. 模具工作過程
模具圓弧抽芯與開模過程見 (Figure 8)、(Figure 9) 、(Figure 10)、(Figure 11)。整個工作流程必須依照外螺紋自動脫模、第一次開模解除鎖緊、第二次開模圓弧抽芯、推板強行頂出、合模復位的順序進行，避免塑件拉傷、螺紋扭斷或抽芯干涉，開模過程說明如下。
(5-1) 第一步：射出成型與外螺紋自動脫模
熔體經由主流道、分流道，再通過潛伏式澆口進入模具型腔。塑料在型腔內冷卻固化並具備足夠剛性後，開始進行外螺紋自動脫模。
- (a) 《液壓油缸 30》啟動，推動《齒條 32》作直線運動。
- (b) 《齒條 32》帶動《齒輪軸 19》旋轉。
- (c) 《齒輪軸 19》透過鍵帶動《齒輪 20》同步轉動。
- (d) 《齒輪 20》帶動《螺紋型芯 13》旋轉。
- (e) 《螺紋型芯 13》在旋轉同時，受《導向螺母 14》導引向後退。
- (f) 《螺紋型芯 13》完全脫離塑件外螺紋後，外螺紋自動脫模完成(Figure 5)。
(5-2) 第二步：分型面1打開與鎖緊解除
完成螺紋脫模後，射出機拉動模具公模部分後退。在定距分型機構作用下，模具先從《分型面 1》處打開，開模距離為 50 mm(Figure 3) (Figure 9)。
- (a) 公模後退，《分型面 1》先打開。
- (b) 《鎖緊塊 6》隨開模動作脫離《圓弧側向抽芯 5》。
- (c) 《圓弧側向抽芯 5》解除鎖緊，為下一步圓弧抽芯做準備。
- (d) 此時《圓弧側抽芯 5》尚未完成抽芯，只是先解除射出成型時的鎖固狀態。
(5-3) 第三步：分型面2打開與圓弧側向抽芯
公模繼續後退，在《彈簧 45》作用下，模具再從《分型面 2》處打開，開模距離為 70 mm(Figure 3) (Figure 10)。此時《推拉塊 2》透過斜槽拉動《圓弧側抽芯 5》，使其沿《圓弧導向塊7》內的圓弧形方槽完成圓弧抽芯。
- (a) 《分型面 2》開始打開，《推拉塊 2》與《圓弧側抽芯 5》產生相對位移。
- (b) 《推拉塊 2》上的斜槽作用於《圓弧側抽芯 5》上的圓銷。
- (c) 圓銷一邊跟隨動模後退，一邊沿《推拉塊 2》斜槽滑動。
- (d) 《圓弧側抽芯 5》在《圓弧導向塊 7》內的圓弧形方槽限制與導引下，沿圓弧方向運動。
- (e) 《圓弧側抽芯 5》脫離塑件瓶嘴弧形圓孔，完成圓弧側向抽芯。
- (f) 圓弧抽芯完成後，塑件已解除側向倒扣限制，可進入推板頂出階段。
(5-4) 第四步：推板強行脫模與塑件推出
此步驟中，《公模長型芯 16》相對固定不動，塑件則由《推板 29》與《推板鑲件 4》推離。強行脫模的關鍵在於凹槽深度小、材料 PP 具備一定彈性，且推出方向與受力需穩定，避免塑件白化或變形。
- (a) 公模繼續後退，《拉條 8》開始拉動《推板 29》。
- (b) 《推板 29》帶動《推板大鑲件 4》與《推板小鑲件 10》向前推出。
- (c) 塑件內孔兩圈深度 0.15 mm 的弧形凹槽，因倒扣量小，可在推板作用下強行越過型芯結構。
- (d) 《推板 29》與《推板鑲件 4》將塑件及澆注系統凝料推離《公模長型芯 16》。
- (e) 塑件完全脫離模具後，完成一次射出成型循環。
(5-5) 第五步：合模復位流程
合模前，外螺紋型芯與圓弧抽芯、推板必須依序復位。液壓油缸拉動《齒條 32》先將《螺紋型芯 13》推回復位。合模時《推板 29》由母模板推回復位，《圓弧側抽芯 5》由《推拉塊 2》推回復位，所有成型零件復位後，模具閉合，進入下一次射出循環。
6. 注意事項
- (a) 必須嚴格控制外螺紋自動脫模時間，確保《分模面 2》打開前，《螺紋型芯 13》已完全脫離塑件。若螺紋尚未退出即進行後續開模或抽芯，容易將塑件螺紋柱拉斷。
- (b) 塑件螺紋柱內外側都必須設計可靠止轉結構。脫螺紋時，《螺紋型芯 13》會對塑件產生扭力，若缺少止轉面與止轉骨，螺紋柱可能變形甚至被扭斷。
- (c) 齒輪傳動需確認《齒條 32》、《齒輪軸 19》、《齒輪 20》與《螺紋型芯 13》之間的嚙合精度與同步性，避免脫螺紋行程不足或旋轉卡滯。
- (d) 圓弧抽芯需確認《推拉塊 2》斜槽、圓銷與《圓弧導向塊 7》的導向順暢性，避免《圓弧側抽芯 5》在抽芯或復位時產生偏磨、卡死或未完全復位。
- (e) 合模時必須確認《螺紋型芯 13》、《圓弧側抽芯 5》與《推板 29》均已回到正確位置，並由《鎖緊塊 6》重新鎖緊抽芯，確保下一模射出成型穩定。
