夏 天，朱 鋼

(1.寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 寧波 315802；2.寧波潤(rùn)軸汽配有限公司，浙江 寧波 315800)

0 前言

塑料管一般是以合成樹脂為原料，加入穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、增塑劑等，主要用作房屋建筑的自來水供水系統(tǒng)配管、排水、排氣和排污衛(wèi)生管、地下排水管系統(tǒng)、雨水管以及電線安裝配套用的穿線管等。這種塑料管的共同特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其加工工藝通常采用擠壓成型，成本低廉，生成效果高，應(yīng)用廣泛。

圖1是本項(xiàng)目所要研究的復(fù)雜塑料管。與擠壓成型工藝生產(chǎn)的塑料管不同，該塑料管的軸線是由兩段圓弧曲線組成，且圓弧曲線位于不同平面，組合而成的軸線是一條空間曲線。管子一端設(shè)計(jì)有一個(gè)法蘭，法蘭外側(cè)還有一個(gè)凹槽；管子另一端直徑逐漸變大。這種結(jié)構(gòu)的塑料管采用傳統(tǒng)的擠壓成型工藝很顯然無法加工，因此只能采用注射成型工藝。

圖1 復(fù)雜塑料管Fig.1 Complex plastic pipes

采用注射成型工藝首先必須設(shè)計(jì)一副復(fù)雜塑料管的注塑模具，最大難點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該塑料管軸線是空間曲線，塑料管兩端必須各設(shè)計(jì)一個(gè)弧線脫模的抽芯結(jié)構(gòu)，還需要考慮法蘭和凹槽的脫模。在設(shè)計(jì)過過程中，除需驗(yàn)證抽芯結(jié)構(gòu)方案的可行性，還必須考慮模架的型號(hào)大小、零部件的加工工藝性、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)等與模具成本相關(guān)的各種因素。

本文根據(jù)復(fù)雜塑料管的結(jié)構(gòu)和工藝，綜合各種細(xì)節(jié)，法蘭端設(shè)計(jì)了拉桿油缸抽芯機(jī)構(gòu)，另一端設(shè)計(jì)了弧線滑塊抽芯機(jī)構(gòu)，有效解決了本產(chǎn)品的脫模。

1 拉桿油缸抽芯結(jié)構(gòu)

圖2是塑料管法蘭側(cè)示意圖。塑料管在這一側(cè)設(shè)計(jì)一個(gè)法蘭，法蘭左右兩側(cè)各有一個(gè)通孔；法蘭外側(cè)圍繞一個(gè)360 °的凹槽。

塑料管的軸線是弧線，其抽芯運(yùn)動(dòng)軌跡也必須是弧線。這種弧線抽芯的滑塊結(jié)構(gòu)，通常的解決方案是設(shè)計(jì)成一種弧線的T型槽和壓條，抽芯力由油缸驅(qū)動(dòng)。這種方案可解決360 °凹槽的成型，但法蘭上通孔的軸線是直線，所以無法實(shí)現(xiàn)2個(gè)法蘭通孔的抽芯。

圖2 塑料管法蘭側(cè)Fig.2 Flange side of plastic pipes

為了解決塑料管法蘭側(cè)的抽芯，本文設(shè)計(jì)了如圖3所示的拉桿油缸抽芯機(jī)構(gòu)，主要包括兩大部分：抽芯部分和拉桿部分。抽芯部分包括軟管抽芯型芯3、凹槽下鑲塊4、下斜導(dǎo)塊5、凹槽上鑲塊6、上斜導(dǎo)塊7、法蘭滑塊8、主滑塊9、螺釘彈簧10、定距螺釘11、滑塊油缸接頭12、擋板13、滑塊油缸14和拉桿型芯15；拉桿部分包括上連桿16、主連桿17、下連桿18、拉桿20、拉桿座21、壓條22、拉桿油缸接頭25和拉桿油缸26，其中下連桿18固定于動(dòng)模座板19，壓條22固定于動(dòng)?？?4形成T型槽。圖4為抽芯部分三維裝配圖示意圖。

1—定模框 2—定模芯 3—軟管抽芯型芯 4—凹槽下鑲塊5—下斜導(dǎo)塊 6—凹槽上鑲塊 7—上斜導(dǎo)塊 8—法蘭滑塊9—主滑塊 10—螺釘彈簧 11—定距螺釘 12—滑塊油缸接頭13—擋板 14—滑塊油缸 15—拉桿型芯 16—上連桿17—主連桿 18—下連桿 19—?jiǎng)幽Ｗ?20—拉桿21—拉桿座 22—壓條 23—?jiǎng)幽Ｐ?24—?jiǎng)幽？?5—拉桿油缸接頭 26—拉桿油缸圖3 拉桿油缸抽芯機(jī)構(gòu)Fig.3 Core-pulling mechanism of pull rod cylinder

3—軟管抽芯型芯 4—凹槽下鑲塊 5—下斜導(dǎo)塊6—凹槽上鑲塊 7—上斜導(dǎo)塊 8—法蘭滑塊 9—主滑塊10—螺釘彈簧 11—定距螺釘 12—滑塊油缸接頭13—擋板 14—滑塊油缸 15—拉桿型芯圖4 抽芯部分Fig.4 Core-pulling part

拉桿型芯15利用圓柱銷與動(dòng)模芯相連，可繞圓柱銷旋轉(zhuǎn)；擋板13通過螺釘與拉桿型芯15固定，滑塊油缸14固定在擋板13，軟管抽芯型芯3也固定在擋板13；法蘭滑塊8和主滑塊9套在軟管抽芯型芯3外部，可沿拉桿型芯15內(nèi)部的T型槽直線滑動(dòng)。

法蘭滑塊8內(nèi)部設(shè)計(jì)了凹槽上鑲塊6和凹槽下鑲塊4，凹槽上鑲塊6的上部與上斜導(dǎo)塊7利用斜T型槽相連，斜T型槽可使凹槽上鑲塊4往外運(yùn)動(dòng)脫離軟管法蘭；凹槽下鑲塊4的下部與下斜導(dǎo)塊5利用斜T型槽相連，斜T型槽可使凹槽下鑲塊4往外運(yùn)動(dòng)脫離軟管法蘭；上斜導(dǎo)塊7和下斜導(dǎo)塊5利用過盈配合與主滑塊9固定。圖5是法蘭滑塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

4—凹槽下鑲塊 5—下斜導(dǎo)塊 6—凹槽上鑲塊7—上斜導(dǎo)塊 8—法蘭滑塊 9—主滑塊圖5 法蘭滑塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)Fig.5 Flange slider internal structure

主滑塊9左右兩側(cè)各有一個(gè)定距螺釘11貫穿，定距螺釘11與法蘭滑塊8相連，定距螺釘11外面套著螺釘彈簧10，合模時(shí)彈簧處于壓縮狀態(tài)，開模時(shí)定距螺釘11控制主滑塊9與法蘭滑塊8之間的距離；主滑塊9與滑塊油缸接頭12相連，驅(qū)動(dòng)主滑塊9和法蘭滑塊8在拉桿型芯15的T型槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)。

開模時(shí)，上下模分離，滑塊油缸14利用滑塊油缸接頭12驅(qū)動(dòng)主滑塊9往外滑動(dòng)，主滑塊9帶動(dòng)上斜導(dǎo)塊7和下斜導(dǎo)塊5，上斜導(dǎo)塊7通過斜T型槽滑動(dòng)使凹槽上鑲塊6往外運(yùn)動(dòng)脫離軟管法蘭，下斜導(dǎo)塊5通過斜T型槽滑動(dòng)使凹槽下鑲塊4往外運(yùn)動(dòng)脫離軟管法蘭；定距螺釘11帶動(dòng)法蘭滑塊8沿拉桿型芯15的T型槽與主滑塊同向運(yùn)動(dòng)脫離軟管，圖6是這一階段之后的三維示意圖。

圖6 拉桿油缸抽芯開模第一階段Fig.6 The first stage of pull-core opening mold for pull rod cylinders

接著，拉桿油缸26利用拉桿油缸接頭25驅(qū)動(dòng)拉桿座21滑動(dòng)，拉桿座21帶動(dòng)拉桿20，拉桿20帶動(dòng)上連桿16和主連桿17，上連桿16帶動(dòng)拉桿型芯15、擋板13、滑塊油缸14、主滑塊9、法蘭滑塊8、軟管抽芯型芯3繞拉桿型芯15與動(dòng)模芯23相連的圓柱銷旋轉(zhuǎn)，直至軟管抽芯型芯3脫離復(fù)雜軟管，圖7是拉桿抽芯機(jī)構(gòu)完成開模的三維示意圖。

圖7 拉桿油缸抽芯開模第二階段Fig.7 The second stage of pull-coreopening mold for pull rod cylinders

合模時(shí)，拉桿油缸26驅(qū)動(dòng)拉桿座21滑動(dòng)，拉桿座21帶動(dòng)拉桿20，拉桿20帶動(dòng)上連桿16和主連桿17，上連桿16反向旋轉(zhuǎn)使拉桿型芯15、擋板13、滑塊油缸14、軟管抽芯型芯3復(fù)位到位；接著滑塊油缸14利用滑塊油缸接頭12驅(qū)動(dòng)主滑塊9往里滑動(dòng)，帶動(dòng)上斜導(dǎo)塊7和下斜導(dǎo)塊5，上斜導(dǎo)塊7通過斜T型槽滑動(dòng)使凹槽上鑲塊6往里運(yùn)動(dòng)，下斜導(dǎo)塊5通過斜T型槽滑動(dòng)使凹槽下鑲塊4往里運(yùn)動(dòng)；主滑塊9壓縮螺釘彈簧10并帶動(dòng)法蘭滑塊8往里滑動(dòng)復(fù)位；最后定?？?壓緊主滑塊9的楔緊面使所有零件復(fù)位到位，從而完成一次開合模的循環(huán)。

2 弧線滑塊抽芯結(jié)構(gòu)

復(fù)雜塑料管另一端結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，主要難點(diǎn)在于弧線所在的平面是傾斜的，因此必須在軸線所在斜平面上設(shè)計(jì)抽芯結(jié)構(gòu)，同時(shí)需考慮與欄桿油缸抽芯機(jī)構(gòu)的空間位置與軌跡的干涉，模具結(jié)構(gòu)盡量緊湊。圖8和圖9是基于上述要求設(shè)計(jì)的弧線滑塊抽芯結(jié)構(gòu)。

3—?jiǎng)幽Ｐ?27—圓柱銷 28—弧線抽芯滑塊 29—弧線壓條 30—弧線齒條 31—連接塊 32—直油缸33—直線齒條 34—滑塊擋板 35—弧線抽芯型芯 36—型芯滑塊 37—斜導(dǎo)柱 圖8 弧線滑塊抽芯結(jié)構(gòu)俯視圖Fig.8 Top view of the arc slider core structure

1—定?？?24—?jiǎng)幽？?29—弧線壓條 30—弧線齒條31—連接塊 32—直油缸 33—直線齒條 38—長(zhǎng)螺釘 39—鏟基圖9 弧線滑塊抽芯結(jié)構(gòu)側(cè)視圖Fig.9 Side view of the arc slider core structure

弧線抽芯滑塊28通過圓柱銷27與動(dòng)模芯23相連，并可繞圓柱銷27旋轉(zhuǎn)；滑塊擋板34底部通過螺釘固定在弧線抽芯滑塊28，弧線抽芯型芯35貫穿型芯滑塊36，通過螺釘固定于滑塊擋板34，型芯滑塊36可在弧線抽芯滑塊28的T型槽內(nèi)直線滑動(dòng)，滑塊擋板34控制型芯滑塊36的滑動(dòng)距離；弧線抽芯滑塊28通過兩個(gè)螺釘與弧線齒條30固定，弧線壓條29通過螺釘固定在動(dòng)?？?4，弧線齒條30可在弧線壓條29與動(dòng)模框24形成的弧形槽內(nèi)滑動(dòng)。

直油缸32通過6個(gè)螺釘固定在動(dòng)?？?4外部，直油缸32通過螺釘與連接塊31固定，連接塊31另一側(cè)通過螺釘與直線齒條33固定，直線齒條33與弧線齒條30相互嚙合并帶動(dòng)弧線齒條30運(yùn)動(dòng)；斜導(dǎo)柱37固定于鏟基39，鏟基39通過長(zhǎng)螺釘38與定?？蚬潭ǎP基39與斜導(dǎo)柱37隨定?？?運(yùn)動(dòng)。

開模時(shí)，弧線滑塊抽芯結(jié)構(gòu)如圖10(a)所示，此時(shí)動(dòng)定模分離，定模框1帶動(dòng)鏟基39與斜導(dǎo)柱37，斜導(dǎo)柱37帶動(dòng)型芯滑塊36向外滑動(dòng)至滑塊擋板34，斜導(dǎo)柱37與型芯滑塊分離；接著直油缸32帶動(dòng)直線齒條33直線運(yùn)動(dòng)，直線齒條33帶動(dòng)弧線齒條30在弧形槽內(nèi)滑動(dòng)，弧線齒條30帶動(dòng)弧線抽芯滑塊28繞圓柱銷27旋轉(zhuǎn)，弧線抽芯滑塊28帶動(dòng)滑塊擋板34，滑塊擋板34帶動(dòng)弧線抽芯型芯35直至脫離軟管，此時(shí)的弧線滑塊抽芯結(jié)構(gòu)如圖10(b)所示。

(a)合模狀態(tài) (b) 開模狀態(tài)圖10 弧線滑塊抽芯結(jié)構(gòu)Fig.10 Arc slider core structure

合模時(shí)，直油缸32反向帶動(dòng)直線齒條33運(yùn)動(dòng)，直線齒條33反向帶動(dòng)弧線齒條30在弧形槽滑動(dòng)，弧線齒條30帶動(dòng)弧線抽芯滑塊28繞圓柱銷27反向旋轉(zhuǎn)，弧線抽芯滑塊28帶動(dòng)滑塊擋板34和弧線抽芯型芯35復(fù)位到位；接著定?？驇?dòng)鏟基39和斜導(dǎo)柱37復(fù)位，斜導(dǎo)柱37驅(qū)動(dòng)型芯滑塊36往里運(yùn)動(dòng)，最后定?？驈?fù)位到位，完成一次開合模的循環(huán)。

3 結(jié)語

(1)拉桿油缸抽芯結(jié)構(gòu)利用液壓油缸和拉桿機(jī)構(gòu)作為驅(qū)動(dòng)力解決了復(fù)雜塑料管法蘭端弧線抽芯、法蘭和法蘭孔的直線抽芯孔以及凹槽的脫模；

(2)弧線滑塊抽芯結(jié)構(gòu)利用直油缸作為源動(dòng)力， 通過齒輪齒條傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜塑料管大口徑端在斜平面上的弧線脫模，避免了與拉桿油缸抽芯機(jī)構(gòu)的干涉，結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計(jì)巧妙；

(3)拉桿油缸抽芯機(jī)構(gòu)與弧線滑塊抽芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)解決了復(fù)雜塑料管兩端型芯的弧線抽芯，保證了模具及產(chǎn)品的研發(fā)成功，對(duì)類似結(jié)構(gòu)的零部件開發(fā)具有較高的參考意義與應(yīng)用價(jià)值。