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1. 母模內螺紋自動脫模、油缸斜抽芯模具
塑件上的螺紋分外螺紋和內螺紋兩種(圖1)，精度不高的外螺紋一般用哈夫滑塊成型，採用側向抽芯機構。塑件的內螺紋則由螺紋型芯成型，其脫模系統可根據製品生產批量，螺紋牙型，模具製造工藝等因素，通常採用強行推出和自動脫螺紋機構兩種形式。內螺紋強行脫模的條件必須滿足以下三點：
- (a) 軟膠：如PVC、PP和PE等。
- (b) 牙型為圓弧型，而不能是矩形，梯形或三角形。
- (c) 牙型高度必須滿足下面公式：
- 伸長率=（螺紋大徑-螺紋小徑）/螺紋小徑≦ A。
- 其中A的值取決於塑膠品種：ABS為8%，POM為5%，PA為9%，LDPE為21%，HDPE為6%，PP 為5%。
自動脫螺紋模具機構則是通過螺紋型芯轉動而使塑件脫模，因其適合各種牙型，生產效率高，且易實現自動化生產而被廣泛使用。自動脫螺紋機構的動力來源包括液壓、馬達和射出機開模的力量。本例是通過液壓推動齒條來實現螺紋型芯旋轉脫離塑件的模具設計實例。
射出模具的斜向抽芯通常採用【滑塊＋斜導柱】和【滑塊+T形塊】（模具增加一個分型面來實現抽芯）兩種結構，本例中採用了液壓油缸斜抽芯的結構，它適宜於大、中型模具。
(1-1) 塑件結構分析
塑件屬於叉架類零件，見(圖2)。材料：ABS，收縮率0.5%。塑件的複雜之處是六個內孔，一個斜孔，一個粗牙螺紋孔，以及四個側孔。塑件的脫模是模具設計的重點和難點。
(1-2) 模具結構分析
客戶要求一模出八件，採用側澆口澆注系統，外形由兩塊哈夫滑塊成型，熔體通過哈夫滑塊之間進入型腔。流道凝料由【脫料板34】推出。塑件的斜孔由於抽芯距離較長， 包緊力較大以及傾斜角度為45°如果採用【滑塊＋斜導柱】和 【滑塊+T形塊】兩種結構，風險較大，容易產生故障，故模具設計時採用液壓油缸斜抽芯機構，結構簡單，動作可靠。螺紋脫模採用自動脫螺紋機構，該機構設置在母模內部，動力來源為油缸液壓。模具的齒條齒輪傳動見(圖3)。塑件最後由推桿推出。模具結構詳見(圖4) (圖5) (圖6) (圖7)。
(1-2-1) 澆注系統
本塑件外形採用兩個哈夫塊成型，母模有自動脫螺紋機構，澆注系統只能採用側澆口，分流道一部分在兩哈夫滑塊的分型面之間，另一部分在滑塊與母模板的接觸面上。由於母模較厚，控制主流道的長度是澆注系統設計的重點，模具設計時將澆口套直接裝配在母模板上，使主流道的長度做到最短。
(1-2-2) 成型零件
模具的成型零件包括母模螺紋型芯，哈夫滑塊，斜抽芯公模型芯和推桿(頂針)，在模具工作過程中，除了公模型芯相對固定不動外，其他成型零件都要作相應的運動。其中母模螺紋型芯由齒輪帶動，既作回轉運動，又作軸向運動。公模斜抽芯則由液壓油缸拉動作軸向運動，推桿(頂針)既是成型零件又是推出零件。
哈夫滑塊也屬於側向抽芯機構，開模時它由斜導柱撥開，合模時由楔緊塊(束塊)鎖緊，定位零件為擋銷和彈簧。
(1-2-3) 母模自動脫螺紋機構
本模具的自動脫螺紋機構設置在母模內，由液壓油缸推動齒條，齒條推動齒輪， 通過齒輪傳動帶動螺紋型芯轉動，螺紋型芯一邊轉動一邊後退脫離塑件。齒條齒輪傳動見圖(圖3)，齒輪傳動各參數設計如下：
- (a) 模數
- 模數的確定是根據中國國家標準GB 1357-87，齒條的尺寸，齒輪的尺寸，塑件螺紋圈數等因素確定。根據實踐經驗，射出模具自動脫螺紋機構中齒輪傳動的模數通常取1. 5或2，本模m取1. 5。
- (b) 傳動比
- 在確定齒輪齒數時，先必須考慮傳動比。傳動比與選擇哪種驅動方式有關係，當選擇電機作為動力來源時，因傳動無限制，傳動比應取小一點，這樣既可以使結構緊湊，節省空間，又有利於降低馬達瞬間啟動力，還可以減慢螺紋型芯旋轉速度，一般取0.25 ≦ i ≦1；當用【齒條+錐度齒】或【來福線螺母】驅動時，因傳動受行程限制，傳動必須取大一點，一般取1 ≦ i ≦4。本模為了減小油缸推動齒條的行程，進而減小油缸的長度，傳動比初定為 4。
- (c) 齒數
- 模數確定後，齒輪的齒數則由齒輪分度圓直徑決定。齒輪分度圓直徑又取決於排位時確定的齒輪之間的中心距和傳動比。
根據模具側向抽芯機構大小，確定主動輪和被動輪之間的中心距為88.6mm。一般來說，當中心距一定時，齒數越多，傳動越平穩，噪音越低。但齒數多，模數就小，齒厚也小，致使其彎曲強度降低，因此在滿足齒輪彎曲強度條件下，儘量取較多的齒數和較小的模數。為避免干涉，齒數一般取 Z≧17，螺紋型芯的齒數盡可能少，但最少不少於14 齒。基於以上理由， 根據公式：d=mz，確定各傳動齒輪齒數如下：
- (a) 【齒條11】推動的齒輪50齒數：Z1 =25。
- (b) 【大齒輪 49】齒數：Z2 = 96。
- (c) 螺紋型芯上的齒輪齒數：Z3= 23（此時的傳動比= 96 ÷ 23 = 4. 17，合理。）
(1-3) 模具工作過程
- (a) 熔體通過【澆口套48】中的主流道進入橫向分流道，再通過兩哈夫滑塊分型面中間的縱向分流道及側澆口進入型腔。熔體在型腔中填充冷卻固化到有足夠的剛性後，母模【液壓油缸13】開關打開，液壓推動【齒條11】，【齒條11】推動【齒輪軸50】，【齒輪軸50】通過【鍵51】帶動【大齒輪49】轉動， 再通過齒輪之間的嚙合，帶動【螺紋型芯7】轉動， 螺紋型芯一邊轉動一邊在導向【螺母 8】的導引下後退， 脫離塑件。
- (b) 【液壓油缸19】拉動【斜抽芯 18】脫離塑件，實現塑件的斜向抽芯。
- (c) 射出機拉動公模開模，模具【母模板4】和【公模板 15 】分開。在開模的過程中，【脫料板 34】 推動流道凝料，實現流道凝料和塑件自動分離。同時，【斜導柱39】撥動【滑塊40】，實現側向抽芯。完成開模行程後，射出機頂棍通過K.O.孔推動頂出板，進而推動【頂針26】將塑件推離動【模型芯29】。模具完成一次射出成型。
- (d) 合模時，【母模液壓油缸13】推動螺紋型芯復位，【公模液壓油缸19】推動【斜抽芯18】復位，【楔緊塊38】推動【哈夫滑塊40】復位並鎖緊。推桿及推桿固定板由【復位彈簧27】和【復位桿45】復位。
2. 外螺紋自動脫模、強行脫模及圓弧抽芯射出模
(2-1) 塑件結構分析
塑件是洗髮水瓶的塑膠瓶蓋，見(圖7)。材料為PP，收縮率取1. 5 %。塑件結構複雜， 瓶嘴有一段弧形圓孔，圓弧半徑88. 5mm，需要圓弧側向抽芯。中間圓柱的內孔有兩圈弧形凹槽，凹槽深度0. 15mm，可以強行脫模。中間圓柱的外表面有梯形螺紋，牙高1mm，通常外螺紋可以採用用哈夫滑塊側向抽芯機構，但本塑件因結構及尺寸限制，不能採用側向抽芯機構，也不能採用強行脫模，需要採用外螺紋自動脫模機構。
為了防止脫螺紋時塑件被扭斷，同時也為了提高塑件剛性，塑件上設計了一個止轉面和七個止轉骨(圖7) (圖8)。塑件的脫模是模具設計的重點和難點。
(2-2) 模具結構分析
客戶要求模具一次生產八個塑件，排位時排成兩排，瓶嘴朝外，以便於側向抽芯。瓶嘴弧形圓孔採用圓弧抽芯機構，該機構由【圓弧側抽芯5】，【圓弧導向塊7】，【鎖緊塊6】和【圓弧抽芯推拉塊2】組成。它不需要任何外部動力，而是由【圓弧側抽芯5】、【圓弧導向塊7】和【圓弧抽芯推拉塊2】三個零件在開模時產生的相對運動， 使【圓弧側抽芯5】產生圓弧運動，實現圓弧抽芯，結構簡單，新穎巧妙。外螺紋採用自動脫螺紋機構，脫螺紋時，【螺紋型芯13】一邊轉動一邊在【導向螺母14】的引導下後退，實現外螺紋自動脫模。該機構由【螺紋型芯13】，【齒輪20】，【齒輪軸 19】，【齒條32】，【軸承17】和【油缸30】組成，動力來源是液壓。塑件最終由【推板29】和【推板鑲件4】強行推出。模具結構見(圖12)、(圖13)和(圖14)。
(2-2-1) 澆注系統
模具採用普通澆口澆注系統，由於塑件外形為圓形，不宜採用側澆口，模具採用了潛伏式澆口，從塑件的外圓柱面進料，這樣不但可以保證外觀品質，而且澆口可以自動切斷，提高了模具的勞動生產率，便於模具採用自動化生產。需要注意的是，由於採用推板推出，流道凝料的拉料杆必須固定在動範本上，而不能固定在其他板上。
(2-2-2) 成型零件
本模具的成型零件包括【公模鑲件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】和【公模長型芯16】等。在模具工作過程中，除了【公模長型芯16】相對固定不動外，其他成型零件都要作相應的運動。其中螺紋型芯由齒輪帶動，既作回轉運動，又作軸向運動。【圓弧抽芯5】則由【推拉塊2】拉動抽芯及推動複位。【推板29】既是成型零件又是推出零件。
(2-2-3) 外螺紋自動脫模機構
模具的外螺紋自動脫模機構設置在動模內，由【液壓油缸30】推動【齒條32】，【齒條32】推動【齒輪軸19】，再通過【齒輪20】帶動【螺紋型芯13】轉動，【螺紋型芯13】一邊轉動一邊由導向【螺母14】導引下後退脫離塑件模具的齒輪傳動詳見(圖9)。齒輪傳動各參數設計如下。
- (a) 模數
- 根據前例所述，本模中傳動齒輪的模數取1.5。
- (b) 傳動比
- 本模具採用液壓+齒條的驅動方式，為了減小油缸推動齒條的行程，進而減小油缸的長度，傳動比宜取大一點，一般取 1≦i≦4，綜合考慮後取3。
- (c) 齒數
- 根據公式：d＝mz，模數確定後，齒輪的齒數則由齒輪分度圓直徑決定。齒輪分度圓直徑又取決於排位時確定的齒輪之間的中心距和傳動比。
根據模具塑件的大小及排位，確定主動輪和被動輪之間的中心距為60mm，根據所確定的傳動比，主動輪半徑45mm，被動輪半徑15mm。由此得主動輪齒數：z1＝(452)÷1.5＝60； 被動輪齒數：z2=(152)÷1.5= 20。
基於上例所述的理由，本模螺紋型芯上的齒輪齒數z3取17。傳動比＝60÷17＝3.53≦4，較合理。
(2-2-4) 圓弧側向抽芯機構
圓弧側向抽芯機構是本模具最重要的、也是設計中值得推薦的機構。它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一個圓弧運動，從而使圓弧側向【抽芯5】產生一個圓弧運動，實現側向圓弧抽芯。圓弧抽芯機構的設計步驟如下：
- (a) 確定圓弧抽芯行程，即抽芯旋轉的角度：安全距離取3. 5mm，用作圖法測得旋轉角度為28°。見(圖10-a)。
- (b) 確定斜槽的傾斜角度：先確定圓弧側向抽芯滑動端的尺寸，確定滾動銷釘的位置，再連接銷釘圓心和側抽芯圓弧的圓心，連接線的傾斜角度即為斜槽的傾斜角度， 用作圖法測得該角度為 37°。該角度通常取35°~ 45°。見(圖10-b)。
- (c) 求公模板和推拉塊固定板的開模距離，即【分模面2】的開模距離：當旋轉角度和斜槽傾斜角度確定後，用作圖法測得該距離為69. 62mm，為方便起見取70mm。見(圖10-c)。
(2-3) 模具工作過程
模具圓弧抽芯及開模過程見(圖11)、(圖12)、(圖13)、(圖14)。
(2-3-1) 第一步
熔體通過主流道、分流道，經潛伏式澆口進入模具型腔，在型腔中冷卻固化到具有足夠的剛性後，【液壓油缸30】通過液壓推動【齒條32】，【齒條32】帶動【齒輪軸19】轉動，【齒輪軸19】通過鍵帶動【齒輪20】，【齒輪20】帶動【螺紋型芯13】轉動。【螺紋型芯13】一邊轉動，一邊在【導向螺母14】的導引下後退，脫離塑件。實現外螺紋自動脫模。
(2-3-2) 第二步
完成螺紋脫模後，射出機拉動模具公模部分後退，在定距分型機構的作用下，模具先從【分型面1】處打開，此時【鎖緊塊6】脫離【圓弧側向抽芯5】，為圓弧抽芯做 好準備。【分型面1】的開模距離為50mm 。
(2-3-3) 第三步
公模繼續後退，在【彈簧45】的作用下，模具再從【分型面2】處打開，開模距離為 70mm。在這一過程中【推拉塊2】通過斜槽拉動【圓弧側抽芯5】，圓弧抽芯上的圓銷一邊隨動模後退，一邊沿【推拉塊2】上的斜槽運行，最終使【圓弧側抽芯5】沿【圓弧導向塊7】內的圓弧形方槽運動，完成圓弧抽芯。
(2-3-4) 第四步
公模繼續後退，【拉條8】拉動【推板29】，強行將塑件和澆注系統凝料推離【公模長型芯16】。 模具完成一次射出成型。
(2-3-5) 第五步
合模前，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。
(2-4) 注意事項
- (a) 必須嚴格控制自動脫螺紋時間，保證在【分模面2】打開之前，【螺紋型芯13】完全脫離塑件。否則螺紋型芯會將塑件拉斷。
- (b) 塑件上螺紋柱內外面都必須設計止轉結構，否則在脫螺紋過程中，螺紋柱受到扭力作用會變形，甚至被扭斷。見(圖7)。
☆ 其他參考資料及文章
TBD
★★★★★【案例及資料下載】★★★★★
● 【壓縮檔裡的檔案內容】
