劉正平，吳戈，王偉偉，梁蓓，涂秋燕

(浙江工商職業(yè)技術學院機電工程學院，浙江寧波 315012)

深腔塑件注塑模具結構的布置受兩個因素限制[1-3]，首先是深腔塑件的深度，其次是深腔塑件上結構子特征的脫模。在模具設計實踐中，對于深腔塑件的完全脫模，很少使用頂針頂出的方式進行，多數(shù)情況下采用先在動模一側對塑件的內壁型芯進行先抽芯脫模，在塑件留于定模一側后，再有針對性地對位于定模一側的塑件進行四周外壁側抽芯脫模和型腔脫模(兩者同步進行)[4-5]。筆者介紹了某深腔物流箱模具整體結構設計及多種特殊滑塊脫模機構的設計，以供設計模具時參考。

1 深腔物流箱

深腔物流箱如圖1所示，其長×寬×高尺寸為420 mm×300 mm×128 mm。塑件使用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)/聚碳酸酯(PC)合金，收縮率為0.52%～0.58%。塑件厚度分布不均，最大厚度4.2 mm，最小厚度1.8 mm。塑件為典型的側壁多附加子特征深腔塑件，這些子特征的設置，使塑件的模具結構設計變得非常困難[6-8]。主要困難有4點：(1)塑件的側壁高度較高(128 mm)，使得側壁的內壁深度較深，塑件成型后對內壁成型型芯的包緊力非常大，難以脫模；(2)物流箱的四角各有1個貫穿型斜孔(H1～H4)，其脫模只能按斜孔中心線方向進行抽芯脫模；(3) 4個側壁(A，B，C，D)的外壁上既有側孔、加強筋等子特征，又有局部區(qū)域倒扣子特征，特別是A壁、C壁上中間部位狹小區(qū)域Z1，Z2區(qū)域內各存在多處倒扣，脫模難度非常大；(4) 4個側壁的內壁、外壁和底面(F底面)包緊力都比較大，脫模順序如處理不當，容易造成塑件脫模時拉傷損壞，因而，只有合理地確定脫模次序，才能保證塑件無損脫模[9-12]。

圖1 深腔物流箱

2 分型與脫模次序安排

模腔分型如圖2所示。模腔分型使用物流箱端口E頂面所在面作為分型面PL，分型出型腔鑲件1和型芯鑲件；再在此基礎上，對型腔鑲件1進行第二次分型，從型腔鑲件1上分割出4個側壁的外壁成型件；同時，為便于機構設計，將型芯鑲件分割成上型芯鑲件2和下型芯鑲件3。塑件冷卻后，最大包緊力為物流箱4個側壁內壁對上型芯鑲件2和下型芯鑲件3的包緊力，因而脫模時應首先安排對物流箱內壁先進行脫模，以避免塑件在型芯上無法脫模；但內壁脫模前必須先對物流箱內壁四角的4個貫穿型斜孔先抽芯脫模。其次是對A壁和C壁的外壁實施同步側抽芯脫模。再次是對F底面進行頂出脫模。最后是對B壁和D壁的外壁實施同步側抽芯脫模。

圖2 模腔分型

3 模具方案

模具結構以實現(xiàn)塑件自動脫模為核心來進行布置[13-14]，模具結構設置如圖3所示，模具為兩板模結構，模腔按1模1腔布局，水冷方式冷卻，模具澆注系統(tǒng)使用熱嘴直接澆注系統(tǒng)。定模一側布置有4個側壁滑塊脫模機構用于塑件4個側壁外壁的側抽芯脫模，分別為A壁滑塊機構MA，B壁滑塊機構MB，C壁滑塊機構MC和D壁滑塊機構MD。F底面的脫模需要使用6個位于定模一側型腔鑲件1內的常用型前頂彈簧+前頂桿輔助頂出機構ME用于該面的輔助頂出脫模。動模一側布置有兩個斜孔滑塊脫模機構用于物流箱四角4個貫穿型斜孔的內收抽芯脫模，為便于兩個斜孔滑塊脫模機構的設計，型芯鑲件拆分為上型芯鑲件2、下型芯鑲件3及四角的4個插槽鑲件8，兩個斜孔滑塊脫模機構采用內藏式方式安裝在下型芯鑲件3內。

圖3 模具結構

4 斜孔滑塊脫模機構

斜孔滑塊脫模機構如圖4所示。在圖4a中的物流箱內壁的四角，設置有貫穿型斜孔H1～H4，每個斜孔的外側還設置有1個插槽，插槽的外側壁上都設置有1個側直孔。插槽使用插槽鑲件8成型，側直孔使用側直孔型芯成型后，其脫模只能沿該直孔的軸心線向外實施側抽芯脫模，而單個貫穿型斜孔使用斜孔鑲件11成型后，其脫模只能沿該斜孔的軸心線方向向內實施側抽芯脫模，因而如圖4b所示，設置了兩組結構相同的斜孔滑塊脫模機構(MF，MG)對4個貫穿型斜孔進行抽芯脫模。以其中的1個機構MF針對1個斜孔的抽芯為例，頂出油缸15推動驅動塊13在兩個小導柱14的導向下向上頂出時，驅動塊13將通過T型槽拉動斜孔滑塊12進行內收式側抽芯，斜孔滑塊12帶動斜孔鑲件11從貫穿型斜孔內抽出，從而實現(xiàn)該斜孔的抽芯脫模。兩組斜孔滑塊脫模機構安裝在下型芯鑲件3的避空槽內，下型芯鑲件3上面再安裝上型芯鑲件2。頂出油缸15安裝在模具動模板6的底部，兩個小導柱14通過壓板18安裝在動模板6內。驅動塊13頂出的高度由調節(jié)螺母16和行程開關17聯(lián)合進行控制。

圖4 斜孔滑塊脫模機構

5 A壁/C壁滑塊脫模機構

A壁和C壁的結構對稱，因而兩者外壁的滑塊脫模機構的結構設計也相同。以C壁外壁及其上的結構特征脫模為例進行設計，結果如圖5所示。C壁外壁上的多個側孔及加強筋等的脫模通過側滑塊抽芯脫模，狹窄區(qū)域Z1區(qū)域內的5個倒扣(K1，K2，K3，K4，K5)脫模方向與 C 壁外壁上加強筋、側孔等特征的脫模方向不相同，C壁外壁上加強筋、側孔等特征的脫模方向為F4，倒扣K1的為F2，倒扣K2/K3的為F1，倒扣 K4/K5的為F3，F(xiàn)4向與F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3向分別垂直。因而，C壁外壁的脫模包括兩部分的脫模，一是Z1區(qū)域內5個倒扣的脫模，二是C壁外壁及其上其它加強筋、側孔等特征的脫模。

圖5 C壁特征、倒扣成型件及滑塊脫模機構

5個倒扣的成型與脫模做如下設計：(1) 5個倒扣都采用側面斜頂進行成型和脫模，其中，K1倒扣使用K1斜頂21按F2向側抽芯，K2和K3倒扣合并使用K2/K3斜頂19按F1向側抽芯，K4和K5倒扣合并使用K4/K5斜頂23按F3向側抽芯。(2) K2/K3斜頂19和K4/K5斜頂23的抽芯方向同軸但方向相反，因而使用橫導桿20進行導向，K1斜頂21則使用斜縱導桿22進行導向。(3)同時對3個側面斜頂施加外力可迫使三者同步實施側抽芯。

整個C壁外壁的滑塊脫模機構結構設計如圖5b所示，K1斜頂 21，K2/K3斜頂19及 K4/K5斜頂23共3個斜頂安裝在C壁滑塊24內，C壁滑塊24內對應設置3個斜頂桿槽，3個斜頂?shù)男表敆U可在各自斜頂桿槽內做滑動移動；在滑動的同時，各自的尾端又分別套裝在各自的導桿上，在導桿的導向下可以沿導桿做抽芯運動。橫導桿20及斜縱導桿22固定安裝在斜頂限位板25前端。斜頂限位板25安裝在支撐板30上，可在支撐板30上按F4向運動。支撐板30上設置有鎖條28及鎖條彈簧27，鎖條28用于斜頂限位板25的鎖緊。鎖條28對斜頂限位板25的開鎖由安裝在C壁滑塊24上的兩根開鎖插桿29來控制。C壁滑塊24的滑出導向由兩側設置的導向塊進行導向。

C壁滑塊脫模機構的工作原理為：首先，由安裝在支撐板30上的C壁滑塊驅動油缸26拉動C壁滑塊24按F4向進行側抽芯，此時，由于鎖條彈簧27的彈力壓緊，鎖條28通過斜頂限位板25尾端的卡槽對斜頂限位板25進行限位鎖緊，斜頂限位板25被安裝在支撐板30上的鎖條28擋住而不能跟隨C壁滑塊24移動，從而斜頂限位板25及安裝在其前端的橫導桿20及斜縱導桿22也不能移動，K1斜頂21，K2/K3斜頂19及K4/K5斜頂23共3個斜頂在F4向上也不會產生移動。但是，由于C壁滑塊24的3個斜頂桿槽的壓迫，將會迫使3個斜頂分別按F2向、F1向、F3向做抽芯運動；在3個斜頂完成各自的側抽芯動作后，跟隨C壁滑塊24同步移動的兩個開鎖插桿29，29’，將通過其上的斜面迫使鎖條28克服鎖條彈簧27的壓緊彈力而按F2向向上移，直至鎖條28解除對斜頂限位板25的鎖定，此時，斜頂限位板25被C壁滑塊24通過橫導桿20和斜縱導桿22推動而跟隨C壁滑塊24一起運動，從而3個斜頂能跟隨C壁滑塊24一起按F4向運動，為塑件從模具上的脫落讓出空間。復位時，由C壁滑塊驅動油缸26按F4向反向驅動各零件復位，復位過程與抽芯過程剛好相反。

A壁外壁的滑塊脫模機構——A壁滑塊脫模機構與C壁滑塊脫模機構的結構相同，此處不再贅述。

6 B壁/D壁滑塊脫模機構

B壁與D壁的結構也對稱，兩者的外壁滑塊脫模機構的結構設計也相同。以D壁外壁的滑塊脫模機構為例進行設計，由于D壁外壁上設置有多個側孔，這些側孔及整個外壁的脫模使用1個側滑塊抽芯機構進行脫模有利于簡化模具的脫模機構設計，因而整個D壁外壁的滑塊脫模機構結構設計如圖6的左半部分所示。在機構中，兩根斜導柱31緊固安裝在定模板9上；D壁滑塊34內安裝有兩個斜導套33，通過兩個斜導套33，D壁滑塊34能活動安裝在兩根斜導柱31上，使D壁滑塊34可沿著斜導柱31的軸心方向F5向移動；D壁滑塊驅動油缸32固定安裝在定模板9上，用于驅動D壁滑塊34沿斜導柱31按F5向斜向下滑和反向上滑復位。D壁滑塊34內裝所安裝的斜導套33既能減少斜導柱31的磨損，同時又能減小D壁滑塊34的滑出阻力；斜導柱31下端設置有限位圓塊35，能防止D壁滑塊34滑出時掉落。

圖6 B壁/D壁滑塊脫模機構

D壁滑塊脫模機構的工作原理為：模腔打開后，由D壁滑塊驅動油缸32驅動D壁滑塊34按F5向滑出，D壁滑塊34下滑過程中，既完成D壁外壁的抽芯脫模，同時又能將塑件從型腔鑲件1中拉出。

B壁外壁的滑塊脫模機構——B壁滑塊脫模機構與D壁滑塊脫模機構的結構相同，此處不再贅述。

需要指出的是，為保證塑件從型腔鑲件1中可靠脫模，型腔鑲件1中設置了6個常用型前頂彈簧+前頂桿輔助頂出機構ME，在D壁滑塊34和B壁滑塊34’共同將塑件拉出的同時，機構ME的前頂桿36同步推頂塑件的F底面按開模方向F6向下頂出，保證塑件從型腔鑲件1中可靠地脫模。

7 模具工作原理

模具工作原理如圖7所示。其具體過程為：模腔閉合，注塑機通過熱嘴38對模腔進行注塑，注塑完成等待開模。開模前，頂出油缸15先啟動，驅動4個斜孔鑲件完成內抽芯動作，使塑件四角4個斜孔完成脫模。開模時，注塑機動模板拉動模具動模按F6向下行而開模，模具在PL面處打開，上型芯鑲件2、下型芯鑲件3同時一起從塑件中抽芯抽出，塑件內壁完成脫模，塑件留于模具定模一側型腔鑲件1上。模具打開后，A壁滑塊驅動油缸26’及C壁滑塊驅動油缸26啟動，驅動A壁滑塊24’及C壁滑塊24完成A壁及C壁外壁的側抽芯脫模。最后，B壁滑塊驅動油缸32’及D壁滑塊驅動油缸32啟動，驅動B壁滑塊34’及D壁滑塊34斜向下滑出，將塑件從型腔鑲件1中拔出的同時，完成B壁及D壁外壁的側抽芯脫模，側抽芯完畢時，塑件從B壁滑塊34’及D壁滑塊34上掉落，實現(xiàn)塑件的完全脫模。

圖7 模具工作原理

8 結論

在深腔物流箱模具結構中，使用油缸拉動斜孔滑塊對內壁貫穿型斜孔進行內收式側抽芯脫模。外壁上局部區(qū)域內聚集的不同脫模方向倒扣子特征，使用一種在滑塊上設置多個斜頂機構進行兩次分步脫模的復合式滑塊脫模機構進行脫模。塑件的最終脫模安排在型腔一側采用外壁側抽芯滑塊拉動和前頂彈簧+前頂桿輔助頂出協(xié)同方式進行無損脫模。模具較好地解決了實際生產難題。