螺紋模具

螺紋模具設計案例(04) – 內螺紋自動脫模、倒灌模出熱流道設計解析

本塑件為端蓋類零件,內圓周表面設有多圈內螺紋。成型後若採用強行脫模,容易造成螺紋拉傷、變形,甚至導致產品報廢,因此需配置自動脫螺紋機構。塑件端面設有八處方槽,可在螺紋脫模過程中起到止轉作用,確保塑件不會隨螺紋型芯同步旋轉,使內螺紋能穩定、順利地脫離型芯。

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。

絞牙模具

2. 塑件結構分析

本案例為端蓋類塑件,結構如(Figure 1)所示。材料為《PP》,收縮率取 1.5%。塑件表面品質要求高,不允許外觀面留下澆口痕跡,因此必須從內部中心位置進料。

塑件內圓周表面具有多圈螺紋,不能採用強行脫模,需配置內螺紋自動脫模機構。塑件端面設有八處方槽,主要作用是在螺紋型芯旋轉脫模時止轉,避免塑件跟隨型芯一起旋轉。

3. 模具結構分析

由於塑件只能由內部中心進料,本模具採用母模推出結構(倒灌模),也就是常稱的倒推模。需要注意的是,本模具中的《母模鑲套 13》與《推塊 14》必須採用過盈配合,以確保推出與止轉動作穩定。

開模後,塑件留在《螺紋型芯 12》上;由液壓驅動的自動脫螺紋機構也設計在母模內,因此母模厚度較大。為了兼顧進膠位置、外觀品質與模具結構,本模具採用熱流道澆注系統。齒輪傳動配置如(Figure 2)所示,模具詳細結構見(Figure 3) (Figure 4) (Figure 5) (Figure 6) (Figure 7)。

4. 模具工作過程

模具完成射出成型後,由射出機拉動開模,塑件留在母模側的《螺紋型芯 12》上。開模行程完成後,液壓開關啟動,《油缸 25》推動《齒條 28》,再透過齒輪傳動帶動《螺紋型芯 12》旋轉,使塑件內螺紋逐步脫離。當塑件完全脫離螺紋型芯後,塑件自動脫落,完成一次射出成型循環。

(4-1) 熱流道中心進膠步驟

  • (a) 熔體經由熱流道系統進入模具。
  • (b) 熔體通過《熱射嘴 7》,由塑件內部中心位置進料。
  • (c) 型腔充填完成後,塑件冷卻固化,並形成內圓周多圈螺紋。
  • (d) 由於進膠位置位於內部中心,可避免外觀面產生澆口痕跡。

(4-2) 開模塑件留母模步驟

  • (a) 射出成型完成後,射出機拉動模具開模。
  • (b) 模具由《分型面 PL1》處打開。
  • (c) 開模時,塑件留在母模側的《螺紋型芯 12》上。
  • (d) 開模行程完成後,液壓開關啟動,準備進行自動脫螺紋。

(4-3) 液壓齒條齒輪自動脫螺紋步驟

  • (a) 《油缸 25》啟動後,推動《齒條 28》作直線運動。
  • (b) 《齒條 28》帶動《齒輪軸 24》轉動。
  • (c) 《齒輪軸 24》透過鍵帶動《齒輪 23》旋轉。
  • (d) 《齒輪 23》再帶動《齒輪 11》旋轉。
  • (e) 《齒輪 11》帶動《螺紋型芯 12》旋轉。
  • (f) 《螺紋型芯 12》在旋轉過程中,慢慢脫離塑件內螺紋,完成自動脫螺紋動作。

(4-4) 母模推塊推出步驟

  • (a) 在《螺紋型芯 12》旋轉脫模的同時,《推塊 14》在《彈簧 21》的推動下向前慢慢推出。
  • (b) 《母模鑲套 13》配合《推塊 14》推動塑件。
  • (c) 塑件端面的八處方槽起止轉作用,防止塑件跟隨《螺紋型芯 12》旋轉。
  • (d) 當塑件完全脫離《螺紋型芯 12》後,塑件自動掉落。
  • (e) 模具完成一次射出、脫螺紋與母模推出循環。

(4-5) 合模復位步驟

  • (a) 脫模完成後,《油缸 25》回程,帶動《齒條 28》復位。
  • (b) 《齒輪軸 24》、《齒輪 23》與《齒輪 11》依傳動順序回到初始狀態。
  • (c) 《螺紋型芯 12》復位至成型位置,確保下一模內螺紋尺寸穩定。
  • (d) 《推塊 14》與《彈簧 21》回到待機位置。
  • (e) 模具閉合後,熱流道系統與成型零件準備進入下一次射出。

5. 模具設計與操作注意事項

本模具的關鍵在於塑件必須穩定留在母模側,並在《螺紋型芯 12》旋轉時可靠止轉。若塑件端面八處方槽止轉不足,容易造成塑件跟轉,導致內螺紋脫模失效或螺紋拉傷。

齒輪傳動需注意《齒條 28》、《齒輪軸 24》、《齒輪 23》、《齒輪 11》與《螺紋型芯 12》的嚙合精度與同步性。液壓行程也必須穩定,避免脫螺紋行程不足。

合模復位時需確認《推塊 14》已完全退回成型位置,並與《母模鑲套 13》保持緊密定位配合;兩者不得鬆動、偏位或卡滯,確保下一次成型時端面方槽尺寸穩定,並在脫螺紋時可靠防止塑件跟轉。

✰✰✰ 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