樊曉紅 常 輝

(集美大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院， 廈門 361021)

在注塑成型側(cè)壁帶有孔、凹穴和凸臺(tái)等塑件時(shí)，模具上此成型位置的零件須制成可側(cè)向移動(dòng)的型芯，以便在脫模之前先行抽芯[1]。而當(dāng)塑件內(nèi)部有凸起或者凹槽時(shí)，這種凸起或凹槽在成型過(guò)程中無(wú)法通過(guò)外部抽芯來(lái)實(shí)現(xiàn)，只能通過(guò)向內(nèi)的抽芯結(jié)構(gòu)來(lái)完成，常見(jiàn)的內(nèi)抽芯結(jié)構(gòu)有斜頂、直頂?shù)?。單一?nèi)抽芯結(jié)構(gòu)往往不能滿足制品卡扣的抽芯要求，需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的組合結(jié)構(gòu)，使制品卡扣順利脫模[2]。直頂內(nèi)抽，是指成型內(nèi)凸臺(tái)的推桿與縱向直頂保持一定距離后再橫向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)凸臺(tái)脫模。斜頂內(nèi)抽與直頂內(nèi)抽的原理相同，這兩種內(nèi)抽結(jié)構(gòu)都具有頂出功能，但前者的斜頂推桿相對(duì)開(kāi)模方向須保持一定角度[3-4]。

常見(jiàn)的組合抽芯結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，有時(shí)需要進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算，雖然可解決抽芯問(wèn)題，但會(huì)使成本升高、結(jié)構(gòu)緊湊性減弱，用于生產(chǎn)精度要求不高的模具時(shí)得不償失。針對(duì)這樣的問(wèn)題，本次研究以某端蓋為例，應(yīng)用UG軟件進(jìn)行塑件三維造型與模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)一款結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、樣式新穎的組合式直頂抽芯結(jié)構(gòu)。

1 產(chǎn)品材料與結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)真空封口機(jī)端蓋使用要求，所用材料選用的是綜合性能較好的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，上海金發(fā)公司出品，牌號(hào)為HC-110。此材料密度為1.033 g/cm3，熔體密度為0.932 g/cm3，平行平均收縮率為0.572 7%，垂直平均收縮率為0.632 0%。

端蓋三維造型，整體尺寸為28 mm×110 mm×36 mm，主要壁厚2 mm，如圖1所示。產(chǎn)品尺寸不大，但結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，精度要求為MT3，屬于一般精度公差等級(jí)，產(chǎn)品成型后要求外表面無(wú)斑點(diǎn)及熔接痕，各卡扣處卡接力達(dá)到設(shè)定要求。此次設(shè)計(jì)的抽芯結(jié)構(gòu)裝配于成型塑件環(huán)形側(cè)壁右邊的孔(圖1中A處)。在端蓋二維造型圖(見(jiàn)圖2)中，卡扣死角尺寸為1.3 mm，卡扣處外圓弧面沿抽芯運(yùn)動(dòng)方向到左邊筋位的最近距離為9.5 mm，產(chǎn)品內(nèi)部的空間相對(duì)較小。

圖1 端蓋三維造型

2 分型面及腔型

2.1 分型面

選擇分型面時(shí)，應(yīng)盡可能使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不影響產(chǎn)品表面質(zhì)量，利于脫模[5]。在產(chǎn)品分模前，使用UG軟件中的“面分析-斜率”命令，檢查產(chǎn)品擺放方式是否合理。

圖2 端蓋二維造型圖

產(chǎn)品調(diào)整后的分析結(jié)果如圖3所示。塑件上A、B、C、D、E處，由于本身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原因無(wú)法避免卡扣，因此需要設(shè)計(jì)抽芯結(jié)構(gòu)。此外，后模部分主要為法線方向與開(kāi)模方向角度小于- 0.1°的分型面和與開(kāi)模方向垂直的分型面，成型后均可以直接脫模。由于其他位置的抽芯結(jié)構(gòu)均采用常見(jiàn)的斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)和斜頂抽芯結(jié)構(gòu)，無(wú)太多創(chuàng)新點(diǎn)。在此主要討論A處的抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

圖3 產(chǎn)品調(diào)整后的分析結(jié)果

2.2 腔型

按照產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)批量的要求，選擇一模四腔式腔型。分模結(jié)果如圖4所示。

圖4 分模結(jié)果

3 組合直頂抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 抽芯方案

A處卡扣的特點(diǎn)是：(1) 產(chǎn)品內(nèi)部空間只有9.5 mm，而且在扣位右側(cè)有很長(zhǎng)的筋位存在；(2) 直頂2頂部與產(chǎn)品有2個(gè)接觸面(面1、面2)，二者的夾角小于180°。

針對(duì)此處卡扣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，若直頂頂端與塑件直接接觸，定會(huì)導(dǎo)致鏟膠現(xiàn)象。為了保證塑件卡扣的抽芯和筋位順利脫模，降低模具制造成本，對(duì)現(xiàn)有的直頂結(jié)構(gòu)[6]進(jìn)行了改進(jìn)(見(jiàn)圖5)。

圖5 改進(jìn)后的直頂結(jié)構(gòu)

3.2 工作原理

直頂2通過(guò)銷釘固定在T型導(dǎo)滑槽內(nèi)(銷釘在圖中沒(méi)有顯示出來(lái))，T型導(dǎo)滑槽通過(guò)螺釘固定在推板和推桿固定板中，同時(shí)T型導(dǎo)滑槽還起到導(dǎo)向直頂1的作用。

工作時(shí)，注射機(jī)推動(dòng)推板向前移動(dòng)，推板推動(dòng)兩直頂向前移動(dòng)。在直頂1抽芯斜面與后模仁抽芯斜面接觸前，兩直頂都起到頂桿的作用。當(dāng)直頂1的抽芯斜面與后模仁的抽芯斜面接觸后，直頂1開(kāi)始橫向運(yùn)動(dòng)，抽芯，直頂2在充當(dāng)頂桿的同時(shí)也起到避免直頂1鏟膠的作用。當(dāng)兩抽芯斜面脫離接觸后，完成抽芯。此時(shí)，直頂1和直頂2仍然存在一定間距，避免了兩直頂直接相撞。

3.3 直頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由圖2可知，直頂1的實(shí)際抽芯距應(yīng)大于1.3 mm。經(jīng)過(guò)綜合考慮，最后設(shè)計(jì)的內(nèi)抽芯結(jié)構(gòu)如圖6所示。圖中：S為卡扣死角尺寸；C為直頂1的實(shí)際抽芯距離；C1為直頂1抽芯時(shí)防止卡死的距離；K為直頂1與直頂2脫模方向的最近距離；L1為直頂1頭部與模仁配合面的長(zhǎng)度；L2為直頂1兩斜面之間的水平距離，各參數(shù)單位均為mm。相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)滿足以下關(guān)系式：寬度方向，K≥C1，C1≥C，C>S；長(zhǎng)度方向，L2≥L1+3 mm；角度，α≤30°。

圖6 直頂組合結(jié)構(gòu)示意圖

只有當(dāng)L2大于L1時(shí)，在脫模過(guò)程中才不會(huì)因?yàn)橹表旑^部仍然與模仁處于配合狀態(tài)而導(dǎo)致橫向運(yùn)動(dòng)被約束，以致直頂被卡死。整個(gè)脫模過(guò)程要依靠直頂1的脫模斜面來(lái)完成，C剛好是脫模過(guò)后的抽芯距離。為了使成型部分在脫模后完全離開(kāi)扣位，必須保證實(shí)際抽芯距C大于卡扣死角S，通常大2 mm左右。脫模斜面角度α的作用與斜頂角度一樣，角度越大，脫模時(shí)直頂與模仁之間的摩擦力就越大，也越容易卡死。因此，在能夠完成脫模的前提下，角度應(yīng)該盡可能小，一般情況下小于30°。當(dāng)脫模完成后，直頂頭部原先與模仁配合的面也會(huì)跟著后移C段距離。為了避免卡死，C1和K都大于C，以防脫模過(guò)程中兩直頂直接碰撞在一起。一般情況下，K應(yīng)比C1大0.5～1.0 mm。

兩直頂可以通過(guò)T型導(dǎo)滑槽來(lái)固定。抽芯時(shí)，直頂1通過(guò)導(dǎo)滑槽進(jìn)行橫向?qū)?，直?通過(guò)銷釘固定在導(dǎo)滑槽內(nèi)，導(dǎo)滑槽通過(guò)螺絲固定在推桿固定板和推板之間。

4 結(jié) 語(yǔ)

本次研究以端蓋塑件產(chǎn)品為例，設(shè)計(jì)了一套直頂組合內(nèi)抽芯結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單緊湊，是在復(fù)雜抽芯結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上作了改進(jìn)，很好地避免了使用斜頂滑塊或單獨(dú)使用直頂可能會(huì)出現(xiàn)的鏟膠現(xiàn)象。同時(shí)，此結(jié)構(gòu)適用于內(nèi)抽芯運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)出現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)干涉的情況。此項(xiàng)設(shè)計(jì)既保證了結(jié)構(gòu)的功能性，也兼顧了對(duì)使用成本的控制。