趙利頗，王倩，曹春雷，吳勝強(qiáng)

(邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系,河北邢臺(tái) 054000)

1 支架接頭塑件

圖1為支架接頭塑件的三維圖,材料使用改性塑料丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS),收縮率為0.55%～0.61%。

圖1 支架接頭塑件三維圖

塑件形狀復(fù)雜,模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)合以下幾點(diǎn)來展開[1–4]：

(1)塑件由前端頭A、后端頭B、卡座C、延伸板D和直管E五部分構(gòu)成,五部分的主要脫模方向各不相同,需依照各部分主要脫模方向設(shè)置不同的脫模機(jī)構(gòu)。

(2)五部分之間結(jié)構(gòu)連接比較復(fù)雜,前端頭A和后端頭B之間使用直管E連接在一起,直管E再與卡座C通過兩組槽筋c1,c3連接,槽筋c3之間的槽需要單獨(dú)設(shè)置脫模機(jī)構(gòu)實(shí)施抽芯脫模。

(3)前端頭A、后端頭B包緊力大,需要進(jìn)行多次抽芯,以避免塑件脫模變形。

(4)卡座C上的凹槽c2也需要單獨(dú)設(shè)置脫模機(jī)構(gòu)實(shí)施抽芯脫模。

(5)前端頭A上設(shè)置有4個(gè)卡頭a1～a4,在其主脫模方向上,此4個(gè)卡頭形成倒扣,導(dǎo)致前端頭A脫模難度加大。

(6)澆口位置難以選擇也是該塑件模具設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。

2 分型設(shè)置

2.1 分型面選取

合理的分型設(shè)置是解決塑件脫模難度的關(guān)鍵辦法之一[5–8],針對該塑件的脫模,按圖2所示的分型設(shè)置進(jìn)行分型。

圖2 分型設(shè)置

塑件在模具中按圖2中左圖所示的方位擺放,塑件的脫模分為內(nèi)、外壁脫模兩部分來進(jìn)行[9–11]。設(shè)置分型面PL面作為塑件外壁成型件的分型面,分型面P0面作為內(nèi)壁成型件的分型面。

首先,以分型面PL面為主分型面對模腔進(jìn)行分型,此為模腔的第1次分型。

外壁由分型面PL面分型后,分割出第1次分型型腔鑲件和型芯鑲件。在此基礎(chǔ)上,還需要進(jìn)行第2次、第3次側(cè)面分型和第4次、第5次局部分型。第2次側(cè)面分型為：以分型面P1面為分型面,分割出按E2向抽芯的前端頭A的管端外壁成型件。第3次側(cè)面分型為：以分型面P2面為分型面,分割出按E3向抽芯的后端頭B的管端外壁成型件。經(jīng)第2次、第3次側(cè)面分型分割后,由PL面分型分割出的第1次分型型腔鑲件和型芯鑲件僅剩余位于P2端面、P1端面之間的中間局部部分,此剩余中間局部部分PL面以上成型件為模具的最終型腔鑲件,以下成型件為模具的最終型芯鑲件,開模時(shí),兩者按開模方向E0向打開。在空間上,PL面與P1面、P2面分別為垂直狀態(tài)。第4次局部分型為：利用分型面P3面對最終型芯鑲件進(jìn)行分型,分割出凹槽c2的成型件,該成型件按E2向抽芯,才能實(shí)現(xiàn)凹槽c2的脫模。第5次局部分型為：卡座C的外壁為直壁,需要使用分型面P4面進(jìn)行分型,分割出卡座C外壁的成型件,該成型件按E4向抽芯,實(shí)現(xiàn)卡座C外壁的脫模。

內(nèi)壁的脫模主要通過管內(nèi)型芯的抽芯來實(shí)現(xiàn)脫模,具體為：以分型面P0面作為內(nèi)分型面,將管內(nèi)型芯分割出兩個(gè)內(nèi)壁型芯,分別按E1向和E3向進(jìn)行抽芯來實(shí)現(xiàn)內(nèi)壁的脫模。

2.2 成型件設(shè)置

依據(jù)上述分型,對應(yīng)的成型件設(shè)計(jì)如圖3所示,模腔由內(nèi)、外壁成型件構(gòu)成,外壁的成型件主要包括：型腔主鑲件、A外壁型腔上件、A外壁型腔側(cè)件、A外壁型腔下件、型芯主鑲件、B外壁型腔件及C外壁型芯；內(nèi)壁的成型件包括：A內(nèi)壁圓柱型芯、B內(nèi)壁圓柱型芯及4個(gè)B內(nèi)壁斜頂。模腔的澆注使用單點(diǎn)點(diǎn)澆口G0進(jìn)行澆注,如圖3b所示。

2.3 脫模步驟設(shè)置

結(jié)合圖3所示,塑件的脫模過程設(shè)置為：

圖3 成型件設(shè)置

第①步：型腔主鑲件、A外壁型腔上件先與塑件分離(按E0向反向)。

第②步：將C外壁型芯從塑件側(cè)面抽芯抽走(按E4向 )。

第③步：將A內(nèi)壁圓柱型芯抽芯抽走(按E1向)、A外壁型腔下件抽芯抽走(按E0向)。

第④步：將A外壁型腔側(cè)件抽芯抽走(按E2向)。

第⑤步：用頂針將塑件從型芯主鑲件上分2次頂出(按E0向反向)。

第⑥步：用4個(gè)B內(nèi)壁斜頂將塑件從B外壁型腔件、B內(nèi)壁型芯上頂出(按E3反向),實(shí)現(xiàn)塑件的完全脫模。

3 模具結(jié)構(gòu)

3.1 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

綜合塑件的成型件設(shè)置及脫模過程設(shè)置,塑件的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4所示[12–15]。模具使用三板模結(jié)構(gòu),一模一腔布局,模架的頂出機(jī)構(gòu)設(shè)置為兩次頂出機(jī)構(gòu),由上頂出板8和下頂出板9來實(shí)現(xiàn)。澆注系統(tǒng)使用單點(diǎn)點(diǎn)澆口進(jìn)行澆注。模腔的冷卻主要依靠在部分成型件上開設(shè)?8 mm管道進(jìn)行冷卻。塑件的脫模主要依靠3個(gè)脫模機(jī)構(gòu)來完成,分別為：凹槽c2脫模機(jī)構(gòu)M1、前端頭A脫模機(jī)構(gòu)M2、后端頭B脫模機(jī)構(gòu)M3。模架分三次開模打開,兩次頂出動(dòng)作；借助于模架的三次打開和兩次頂出動(dòng)作,可以依次驅(qū)動(dòng)各成型件按2.3節(jié)所述脫模步驟來實(shí)現(xiàn)塑件的自動(dòng)脫模。

圖4 模具結(jié)構(gòu)

3.2 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

承前所述,塑件的脫模機(jī)構(gòu)包括M1～M3三個(gè)機(jī)構(gòu),其設(shè)計(jì)分別如下：

(1) M1機(jī)構(gòu)。

該機(jī)構(gòu)是一種簡單滑塊機(jī)構(gòu),如圖5所示,其組件主要包括零件38～40,M1鎖緊塊38安裝于定模板內(nèi),其上設(shè)置有T型斜導(dǎo)槽,并用于閉模時(shí)鎖緊C外壁型芯件滑塊40,以及開模時(shí)驅(qū)動(dòng)C外壁型芯件滑塊40實(shí)施側(cè)抽芯。模具在第3次分型打開,即動(dòng)模板6和定模板4之間的分型打開時(shí),A外壁型腔上件14、型腔主鑲件15與塑件分離,實(shí)現(xiàn)2.3節(jié)中的第①步脫模；C外壁型芯件滑塊40與塑件分離,實(shí)現(xiàn)2.3節(jié)中的第②步脫模。

圖5 M1機(jī)構(gòu)

(2) M2機(jī)構(gòu)。

該機(jī)構(gòu)是一種油缸驅(qū)動(dòng)3次抽芯復(fù)合機(jī)構(gòu)[12–14]。M2機(jī)構(gòu)組成零件包括零件16～28,如圖6a所示,M2機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)A外壁型腔側(cè)件滑塊16、A內(nèi)壁型芯件18、A外壁型腔下件28進(jìn)行抽芯,完成2.3節(jié)中的第③步和第④步脫模動(dòng)作。在M2機(jī)構(gòu)中,設(shè)置有兩個(gè)重疊的滑塊,第一個(gè)為A內(nèi)壁型芯件滑塊17,第二個(gè)為A外壁型腔側(cè)件滑塊16。M1機(jī)構(gòu)的工作原理如圖6b所示,工作時(shí),M2油缸21拉動(dòng)A內(nèi)壁型芯件滑塊17按E1向?qū)嵤┏樾?A內(nèi)壁型芯件滑塊17將帶動(dòng)其上的A內(nèi)壁型芯件18、T型驅(qū)動(dòng)塊27一起移動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)A內(nèi)壁型芯件18按E1向先抽出(第1次抽芯),同步地,T型驅(qū)動(dòng)塊27通過T型槽驅(qū)動(dòng)A外壁型腔下件28按E0向抽芯(第2次抽芯)；A內(nèi)壁型芯件滑塊17完成E1向t1距離的抽芯行程時(shí),A外壁型腔下件28完成E0向t2距離的抽芯行程,完成2.3節(jié)中的第③步動(dòng)作；而后,A內(nèi)壁型芯件滑塊17通過拉桿23繼續(xù)拉動(dòng)A外壁型腔側(cè)件滑塊16實(shí)施E2向側(cè)抽芯動(dòng)作(第3次抽芯),完成2.3節(jié)中的第④步動(dòng)作。其中,E1向、E2向?yàn)橥?與E0向垂直。

圖6 M2機(jī)構(gòu)及其工作原理

(3) M3機(jī)構(gòu)。

該機(jī)構(gòu)為一種滑塊浮動(dòng)頂出加油缸驅(qū)動(dòng)側(cè)頂出抽芯復(fù)合機(jī)構(gòu),機(jī)構(gòu)組成零件包括零件29～35,如圖7a所示,M3機(jī)構(gòu)用于塑件從型芯主鑲件、B外壁型腔件、B內(nèi)壁型芯和B內(nèi)壁斜頂上的脫模,完成2.3節(jié)中的第⑤步和第⑥步脫模動(dòng)作。M3機(jī)構(gòu)的工作原理如圖7b所示,脫模時(shí),二次頂桿35將B外壁型腔件32(同時(shí)也是M3機(jī)構(gòu)的滑塊槽)按E0向反向頂出,協(xié)同圖3b中的頂針將塑件從型芯主鑲件上頂出,完成2.3節(jié)中的第⑤步動(dòng)作；而后,二次頂桿35繼續(xù)向上將B外壁型腔件32頂出到一定位置后,M3油缸29推動(dòng)M3滑塊30按E3向反向頂出,從而推動(dòng)4個(gè)B內(nèi)壁斜頂33按各自的斜頂出方向頂出,將塑件從B外壁型腔件32、B內(nèi)壁型芯34上頂出,完成2.3節(jié)中的第⑥步動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)塑件的完全脫模。

圖7 M3機(jī)構(gòu)及其工作原理

4 模具工作原理

模具工作原理如圖8所示。工作過程如下：

圖8 模具工作原理

(1)注塑。注塑完畢,注塑機(jī)動(dòng)模板拉動(dòng)模具動(dòng)模按E0向后退時(shí),模具分3次分型打開。第1次、第2次在K1面、K2面處打開,用于流道廢料與塑件的分離和脫模。第3次在K3面處打開時(shí),M1機(jī)構(gòu)相應(yīng)動(dòng)作,完成2.3節(jié)中的第①步、第②步脫模動(dòng)作。

(2) M2機(jī)構(gòu)動(dòng)作。模具完全打開后,M2機(jī)構(gòu)的油缸驅(qū)動(dòng)該機(jī)構(gòu)的A內(nèi)壁型芯件滑塊17動(dòng)作,完成2.3節(jié)中的第③步、第④步脫模動(dòng)作。

(3)第1次頂出。注塑機(jī)頂桿推動(dòng)上頂出板8、下頂出板9一起朝E0向反向頂出,頂出到Q1位置時(shí),完成2.3節(jié)中的第⑤步脫模動(dòng)作。

(4)第2次頂出。注塑機(jī)頂桿繼續(xù)頂出,將上頂出板8頂出到Q2位置時(shí),不再頂出。

(5) M3機(jī)構(gòu)動(dòng)作。M3機(jī)構(gòu)的油缸動(dòng)作推動(dòng)4個(gè)B內(nèi)壁斜頂33頂出,完成2.3節(jié)中的第⑥步脫模動(dòng)作。

(6)模具復(fù)位。復(fù)位時(shí),閉模過程與開模過程相反。

5 結(jié)論

(1)設(shè)計(jì)了一副帶兩個(gè)復(fù)雜脫模機(jī)構(gòu)的三板模具用于塑件的注射成型,模腔布局為一模一腔,使用單點(diǎn)點(diǎn)澆口澆注,模架設(shè)計(jì)為三次開模打開,兩次頂出,可以確保塑件的自動(dòng)脫模分6個(gè)分步動(dòng)作來完成。

(2)設(shè)計(jì)了兩個(gè)復(fù)雜機(jī)構(gòu),一個(gè)為前端頭A脫模機(jī)構(gòu),一個(gè)為后端頭B脫模機(jī)構(gòu)。前端頭A脫模機(jī)構(gòu)為一種油缸驅(qū)動(dòng)的三次抽芯復(fù)合機(jī)構(gòu),該機(jī)構(gòu)用兩個(gè)重疊滑塊對塑件實(shí)施三次抽芯脫模,先由油缸驅(qū)動(dòng)重疊滑塊中的一個(gè)滑塊實(shí)施內(nèi)壁型芯件的抽芯(第1次抽芯)和外壁局部型腔件的抽芯(第2次抽芯),再由該滑塊拉動(dòng)另一個(gè)滑塊實(shí)施抽芯(第3次抽芯)。后端頭B脫模機(jī)構(gòu)為一種滑塊浮動(dòng)頂出加油缸驅(qū)動(dòng)側(cè)頂出復(fù)合機(jī)構(gòu),該機(jī)構(gòu)借助于模架頂出板的兩次頂出,首先將側(cè)面抽芯滑塊浮動(dòng)頂出,實(shí)施第1次頂出脫模,然后再由油缸驅(qū)動(dòng)滑塊推動(dòng)4個(gè)側(cè)面斜頂將塑件完全頂出,實(shí)現(xiàn)塑件的完全脫模。

(3)機(jī)構(gòu)借助模具的機(jī)械動(dòng)力、油缸動(dòng)力進(jìn)行驅(qū)動(dòng),分步按序?qū)崿F(xiàn)塑件的自動(dòng)脫模,對于機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有較好的借鑒價(jià)值。