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1塑件分析和模具總體方案確定
該塑件為半透明的殼體狀，總體尺寸為Φ60mm×40mm，壁厚2~3mm。其材料為PP，成型性能良好，收縮率較小，流動性能中等。塑件尺寸精度要求一般，表觀質量要求較高。水杯蓋外表面有兩個凸臺結構A和B，且B上有一個側通孔。根據上述綜合分析，選擇模具的整體結構為一模四腔、點澆口三板模，位于定模一側的斜導柱抽芯機構成型側孔，液壓驅動的齒輪傳動裝置實現螺紋型芯旋脫杯蓋以及推件板將塑件脫模。
2模具結構設計
2.1澆注系統
澆注系統的設計重點是澆口類型及其尺寸。為了保證較高的表觀質量，通常選用點澆口或潛伏式澆口?？紤]到水杯蓋內部有旋轉的螺紋型芯，所以只能選擇點澆口。它既實現了澆注系統凝料的自動脫落，還具有易排氣和消除熔接痕的優點。將點澆口設置在塑件幾何對稱平面、且位于A和B凸臺中間的位置。澆口尺寸及第一級、第二級分流道尺寸均按經驗數據選取，并留有一定的修模余量。
2.2成型零件
綜合分析水杯蓋的結構，并兼顧模具零件的加工和裝配，設計時采用4個獨立的整體嵌入式凹模，將其嵌入到定模板中。這樣既降低了凹模的材料和加工成本，又保證了一定的強度和剛度，同時也確保塑件表面不會出現拼接縫或夾線痕跡。因為水杯蓋有內螺紋，外表面非完全對稱，因此模具型芯采用組合式結構，由外螺紋型芯包裹固定型芯組合而成。螺紋型芯進行旋轉運動，確保其能夠從杯蓋上旋出；固定型芯在模具中固定不動，使水杯蓋在未被推出前保持靜止狀態。
2.3側抽芯機構
針對水杯蓋上凸臺B處直徑4mm、深度12mm的側孔成型，設計選用常見的斜導柱滑塊抽芯機構。為了保證凸臺表面光滑且無夾線，側型芯采用隧道式抽芯結構。細長的側型芯以獨立的鑲件與滑塊連接，其最前端圓柱部分成型側孔，而其他部位對塑件表面無任何封膠影響。非成型部分有一段錐面，是為了降低抽芯阻力，防止模仁被拖傷。在模具中，整個側抽芯機構都在定模一側。此時模具工作過程相對復雜，在定模和動模分開前，需要在定模一側先進行一次分型從而完成側抽芯過程。由于模具采用了點澆口、三板模，側抽芯過程恰好與點澆口被拉斷的過程在第一次分型時一并完成，并沒有額外增加開模動作和時間。根據側孔的深度，在抽芯距確定為15mm后，通過經驗和計算確定了斜導柱傾斜角為15°、直徑20mm、總長度95mm，以及完成側抽芯所需第一次分型距離應大于56mm。
2.4自動脫螺紋機構
由于水杯蓋螺紋深度較深，強度和精度較高，所以設計采用了自動化的旋轉脫模法。其中，設計的細節包括傳動裝置、螺紋型芯的運動及旋轉方向和塑件的止轉。為了使螺紋型芯能平緩地旋轉，防止水杯蓋中的螺紋在旋脫時被拉壞，設計中選用可控的液壓力而非快速的開模力來驅動齒條4，將運動傳遞給同一軸上的小齒輪5和大齒輪3，并由齒輪3與螺紋型芯1的輪齒嚙合，帶動螺紋型芯后退，最終旋出塑件。為了保證運動平穩，設計了與螺紋型芯1相配的導向元件2，其螺距和旋向應與水杯蓋內螺紋相同。由于水杯蓋螺紋是右旋，所以螺紋型芯1應順時針旋轉才能旋出水杯蓋，而小齒輪5則逆時針旋轉，齒條在液壓活塞桿的牽引下應向右上角運動。
2.5推出機構
水杯蓋表面質量要求較高，所以采用無推出痕跡的推件板進行脫模。為了防止磨損及節省材料，設計了單獨的推件鑲塊，將其嵌入到推件板中用于推出塑件。為了防止推件鑲塊與螺紋型芯摩擦而磨損，將兩者以錐面配合。模具中推件板與復位桿用螺釘連接，確保推件板推出完成后不會滑落，同時也有利于推出機構的平穩復位。
3模具工作原理
注射保壓冷卻后，在彈簧彈力和開閉器阻力共同作用下，模具先從分型面Ⅰ打開，點澆口被拉斷與塑件分離；同時，開模力由斜導柱傳至滑塊和側型芯，完成側孔的抽芯分型運動。模具分開至定距拉桿時，分型面Ⅰ停止移動，但觸動了脫凝料板，分型面Ⅱ被打開，促使澆注系統凝料自動從模具上脫落。限位套的位置限定了分型面Ⅱ的分開距離，使其無法繼續分開。此時，注射機的開模力迫使開閉器分開，主分型面Ⅲ被分開，從而使包在型芯上的塑件與定模脫離。模具結束所有開模行程后，油缸通過液壓力驅動齒條，并由齒輪傳動使螺紋型芯旋轉后退，與水杯蓋中的成型螺紋脫離。接著，注射機頂桿將推出力傳至復位桿，帶動推件板將塑件從模具中推出。隨后，油缸活塞桿回程，驅動齒條和齒輪反向運動，將螺紋型芯旋轉復位。此后，模具將進行3個分型面的閉模過程，并先后完成推出機構和抽芯機構的復位。
4結語
根據水杯蓋材料、結構、使用要求，介紹了以3次順序分型、定模部分側抽芯、液壓驅動齒輪傳動完成自動旋脫螺紋、推件板推出為典型結構組成的注塑模具的設計方法。該模具結構和工作原理較復雜，而運用Pro/E的三維設計可提高模具設計效率。經生產實踐證明，該模具結構合理，工作可靠，對于類似塑件的模具設計具有一定的參考價值。
作者：池寅生 陳建鋒 孫慶東 徐小青 單位：揚州市職業大學機械工程學院