簡忠武 ，蘇曦 ，王品 ，柳美玲 ，熊建武

(1.湖南工業(yè)職業(yè)技術學院，長沙 410208； 2.馬鞍山學院，安徽馬鞍山 243111； 3.蕪湖瑞鵠模具有限公司，安徽蕪湖 241000)

排水管道及其接通零件都使用聚氯乙烯(PVC)進行成型[1–3]。該類零件采用PVC注射成型時，其注塑工藝條件需要設置如下[4]：熔化溫度為185～190℃，模具溫度為50～70℃，注塑壓力為70～95 MPa，保壓壓力為60 MPa，一般采用低速注射以避免材料降解。在選用澆口時，所有常規(guī)的澆口都可以使用。如果加工較小的部件，最好使用針尖型澆口或潛入式澆口；對于較厚的部件，最好使用扇形澆口。針尖型澆口或潛入式澆口的最小直徑應為1 mm；扇形澆口的厚度不能小于1 mm。對于管道的多通道PVC關節(jié)塑件–管道接頭，在模具結構設計方面，存在不少實際難題，特別是多管道出口接頭內(nèi)壁的脫模，需要在脫模機構設計方面做較多的創(chuàng)新設計[5–7]。筆者結合PVC塑料的成型工藝特點，設計了一種復雜給排水管三通接頭注塑模具，以供參考。

1 塑件

圖1為建筑給排水管常用的三通接頭塑件，塑件使用改性PVC材料，收縮率為0.58%。用注塑模具生產(chǎn)時的難度在于塑件的脫模，主要有以下幾個方面：

圖1 塑件

①塑件由五段管結合而成(W1～W5)，其中W1，W2，W3構成主體直身管，且W1，W3分置于兩端，中間的W2口徑略小，因而，直身管內(nèi)的內(nèi)壁需要從兩頭進行抽芯脫模。

②W4垂直于W1～W3構成的直身管，其內(nèi)壁的脫模需要從另外一個方向設置抽芯機構脫模。

③W5為圓弧彎管，其成型型芯既不能從沿W1～W3直身管的中心線方向抽出，又不能沿W4的中心線抽出。

④W5中心線的圓弧中心角度為90o，依據(jù)圖1b所示的塑件結構尺寸可以看出，W5彎管型芯的轉動抽芯機構的設計難度比較大。

2 分型設置

2.1 分型面選取

塑件模具設計的最大難點在于W1～W5共5段內(nèi)壁管型芯的脫模，顯然，主分型面的選用，將直接影響到各段脫模機構設計的難易程度[8–10]。圖2為分型設置，選用圖2a中所示的P0面作為外壁的主分型面，再對內(nèi)壁的成型件進行二次分型分割，分別以P1，P2，P3三個內(nèi)壁分型面分割出 C1，C2，C3，C4共4個內(nèi)壁成型塊(滑塊)，對應的內(nèi)壁成型件的抽芯方向為：C1按F1向側抽芯，C2按F2向側抽芯，C3按F3向側抽芯，C4按T4轉動方向轉動抽芯，如圖2所示。

圖2 分型設置

2.2 成型件設置

如圖2所示，在模腔的組成零件中，外壁成型零件包括圖2a中P0面所分割出型腔、型芯；內(nèi)壁成型零件包括圖2b所示的C1滑塊、C2滑塊、C3滑塊及C4滑塊。

2.3 脫模設置

塑件的脫模過程可以通過以下步驟來實現(xiàn)：①P0面以上的外壁從型腔中先脫模，塑件留于P0面以下的型芯上；②C1滑塊抽芯抽出；③C3滑塊抽芯抽出；④C4滑塊轉動抽芯抽出；⑤由頂針將塑件從型芯上頂出，實現(xiàn)塑件的完全脫模。需要指出的是，C3滑塊和C4滑塊抽芯時，由于兩者在塑件的同側，其抽芯方向和抽芯方式不一樣，因而需要進行機構設計，才能實現(xiàn)二者的抽芯抽出。

塑件的脫模過程可以通過以下步驟來實現(xiàn)：①P0面以上的外壁從型腔中先脫模，塑件留于P0面以下的型芯上；②C1滑塊抽芯抽出；③C3滑塊抽芯抽出；④C4滑塊轉動抽芯抽出；⑤由頂針將塑件從型芯上頂出，實現(xiàn)塑件的完全脫模。

2.4 澆口設置

澆口設置在塑件的側邊G位置處，采用單一側澆口形式進行澆注。

3 模具結構

3.1 模具結構

脫模機構選用是否得當，是影響模具結構布局及整體結構設計的關鍵因素[11–15]。結合成型件設計及脫模方式的設置，塑件使用由一模兩腔布局進行模具設計，其結構如圖3所示。模腔在模具中的布局使用鏡像式布局，這樣可以最大限度地節(jié)省模架使用空間[13–14]，同時，也可以簡化脫模機構的結構，便于模具中澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的開設。在模具單腔中，使用三個脫模機構實現(xiàn)塑件內(nèi)壁的脫模。塑件的最終完全頂出由推板13推動其上的頂針頂出來實現(xiàn)。

圖3 模具結構

3.2 抽芯機構

如圖3b所示，模具中單腔的抽芯脫模機構包括3種6個機構，第一腔的抽芯機構分別為M1，M2和M3機構，第二腔的抽芯機構分別為M1′，M2′和M3′機構。其中，M1和M1′機構為兩個獨立、結構相同的斜導柱驅(qū)動滑塊機構；M2和M2′機構為結構相同的油缸驅(qū)動滑塊機構；M3和M3′機構為結構相同的直線抽芯+圓弧旋轉抽芯復合機構。M2和M2′兩個機構共同使用一個油缸14進行驅(qū)動；M3和M3′機構共同使用一個油缸24進行驅(qū)動，3種機構的設計分別如下。

(1)M1機構 (M1′機構 )。

M1機構為一種雙斜導柱驅(qū)動滑塊機構，機構組成零件包括圖3a中的兩個M1斜導柱4和圖3b中的C1滑塊27。模具開模時，由M1斜導柱4驅(qū)動C1滑塊27按圖4中所示的F1向?qū)嵤﹤瘸樾尽?/p>

圖4 機構工作原理

(2)M2 機構 (M2′機構 )。

M2機構的滑塊由圖3b中所示的C2滑塊油缸14進行驅(qū)動，C2滑塊17的鎖緊由圖3a中所示的定模板2上加工的斜面進行鎖緊，模具開模后，由C2滑塊油缸14驅(qū)動C2滑塊17按圖4中所示的F2向同步實施抽芯。

(3)M3 機構 (M3′機構 )。

M3和M3′兩個機構由共同的驅(qū)動油缸C4滑塊座油缸24進行驅(qū)動。以M3機構為例，如圖4所示，M3機構中綜合了C3滑塊的直線抽芯和C4滑塊的圓弧旋轉抽芯兩個抽芯動作。其動作實現(xiàn)步驟為：模具打開時，由兩根M3斜導柱5驅(qū)動C3滑塊19按F3向先在C3滑塊座18上實施直線側抽芯，抽芯完畢后，C3滑塊19停留在C3滑塊座18上，而C4滑塊20的尾端通過一個中心桿緊固安裝在C3滑塊座18上，因而，當C3滑塊座18繞轉動銷轉動時，即可以帶著C3滑塊19、C4滑塊20同步做T4向的轉動，實現(xiàn)C4滑塊20的旋轉抽芯動作。C3滑塊座18的旋轉動作由C4滑塊座油缸24驅(qū)動，其原理為：C4滑塊座油缸24先驅(qū)動拉桿滑塊22做F1向的直線運動，再通過拉桿滑塊22上的圓柱銷拉動C4滑塊座拉桿21，從而驅(qū)動C3滑塊座18轉動。

4 模具工作原理

模具工作原理如圖5所示。模具在閉模注塑完畢后，在注塑機動模板的拉動下，模具在K1面處打開，從而使模具動、定模打開，打開時，M1和M1′機構的滑塊、M3和M3′機構的滑塊被斜導柱驅(qū)動，同步實施側抽芯；而后，C4滑塊座油缸24動作，驅(qū)動M3和M3′機構的C4滑塊20和20′同步完成旋轉抽芯動作；再后，C2滑塊油缸14拉動M2和M2′機構的滑塊實施側抽芯；最后由注塑機頂桿推動推板13上的頂針將塑件從型芯鑲件26上頂出，從而實現(xiàn)完全脫模。

圖5 模具工作原理

5 結論

針對三通接頭塑件的注射成型，設計了一副側澆口兩板模具用于其自動注射成型：

(1)塑件的模腔布局設計為一模兩腔，使模具的結構空間得到充分利用，提高了注塑生產(chǎn)效率；單腔模腔的澆注方式使用單點側澆口進行澆注。

(2)對塑件的自動脫模進行了分步脫模設計，并依靠模具的開模／頂出動作和機構驅(qū)動的分步配合動作使其得到實現(xiàn)。模具一次開模打開，一次頂出。設計了三種脫模機構：一種為斜導柱驅(qū)動滑塊機構，一種為油缸驅(qū)動滑塊機構，一種為直線抽芯+圓弧旋轉抽芯的復合機構。

(3)設計的直線抽芯+圓弧旋轉抽芯復合機構的特點為：先借助于開模動力，驅(qū)動C3滑塊座18上的斜導柱滑塊直線抽芯機構進行側抽芯，然后再由油缸驅(qū)動C3滑塊座18轉動，驅(qū)動圓弧旋轉抽芯機構實施旋轉抽芯。機構能有效借助模具的開閉動作及油缸的驅(qū)動，按步驟有序?qū)崿F(xiàn)塑件的自動脫模，具有較好的模具結構設計借鑒價值。