胡清根， 聶紀(jì)萍， 楊 丹

（江西農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院， 江西 樟樹 331200）

0 引 言

注射模在家電、電子、玩具等行業(yè)應(yīng)用廣泛，圖1所示塑件是某存放架產(chǎn)品的一個(gè)配件，內(nèi)外表面有多個(gè)倒扣，且塑件還存在多個(gè)又深又長(zhǎng)的加強(qiáng)筋。該類塑件的成型對(duì)模具設(shè)計(jì)與制造有較高的要求，需要多處抽芯，否則成型塑件較難脫模，并容易產(chǎn)生缺料、變形等缺陷。

圖1 塑件結(jié)構(gòu)

1 成型工藝分析

塑件長(zhǎng)248 mm，寬203 mm，壁厚2 mm，材料為ABS。ABS是用途較廣的熱塑性工程塑料，具有優(yōu)良的綜合物理和力學(xué)性能，較好的低溫抗沖擊性，尺寸穩(wěn)定，成型性能較好，收縮率也較小[1]。塑件A、B、C處都有倒扣，難以脫模，需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的抽芯機(jī)構(gòu)，B處倒扣壁厚為1.1 mm，壁厚較薄，且塑件總體外形尺寸偏大，內(nèi)外表面加強(qiáng)筋多且長(zhǎng)，成型塑件易缺料，為此注射工藝要有較大的注射壓力和較長(zhǎng)的保壓時(shí)間。塑件外表面質(zhì)量要求高，由于底部最大輪廓線有斜線和階梯形轉(zhuǎn)折線，成型塑件既要控制分型處飛邊質(zhì)量，又要控制成型塑件整體變形公差。塑件內(nèi)外表面有較多且深的加強(qiáng)筋，導(dǎo)致成型時(shí)排氣困難，因此成型加強(qiáng)筋處要設(shè)計(jì)鑲件排氣，推桿設(shè)置位置盡量靠近加強(qiáng)筋處。

2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

模具型腔的分布與澆注系統(tǒng)布置相關(guān)，澆注系統(tǒng)包括：主流道、分流道、澆口[2]。考慮塑件外表面不能有澆口痕，澆口設(shè)計(jì)為潛伏式，從待成型塑件內(nèi)表面進(jìn)澆，模具為1模2腔結(jié)構(gòu)，在無(wú)抽芯結(jié)構(gòu)一側(cè)設(shè)置澆口，如圖2所示，這樣設(shè)計(jì)可以使2個(gè)型腔澆口位置相同，流程相同且相對(duì)較短。主流道末端設(shè)有拉料桿，拉料桿頭部呈Z字形，在動(dòng)、定模分型時(shí)可以把澆注系統(tǒng)凝料拉向動(dòng)模側(cè)，還可以在模具合模澆注時(shí)，容納熔料前端凝料，且兼有排氣作用。潛伏式澆口是在推桿頂部磨掉一部分，與分流道末端斜向澆口相連，這樣既可以讓澆口設(shè)計(jì)在待成型塑件內(nèi)表面，不影響成型塑件外觀質(zhì)量，又方便成型塑件的推出。脫模時(shí)，在推桿、拉料桿作用下，塑件及澆注系統(tǒng)凝料被頂出，澆口自動(dòng)剪斷。

圖2 澆注系統(tǒng)

2.2 分型面設(shè)計(jì)

分型面設(shè)計(jì)在塑件外形最大輪廓處，且要方便模具零件的加工及型腔的排氣[3]，如圖3所示。由于塑件分型面為階梯形且有斜面，注射時(shí)所受的側(cè)向力較大，為此在導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向的同時(shí)，還在分型面的四周增加凹凸錐面進(jìn)行二次定位，凹凸錐面頂部要避空，且頂部做成平面，四周轉(zhuǎn)角配合處可避空，以便錐面更好定位。分型面封膠位置要沿原曲面延伸一段距離，保證分型面貼合緊密，防止溢料。分型面末端要增加一段平面分型面，平面可作為加工和維修基準(zhǔn)。

圖3 分型面設(shè)計(jì)

2.3 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.3.1 定模斜滑塊內(nèi)抽芯

模具結(jié)構(gòu)如圖4所示，在塑件A處（見(jiàn)圖1）有1.5 mm倒扣，要在動(dòng)模板40和定模板37分型之前先完成此倒扣抽芯。斜滑塊33可在壓塊43與定模型芯38組成的導(dǎo)滑槽內(nèi)滑動(dòng)，開模時(shí)在多次分型機(jī)構(gòu)及彈簧30的作用下，定模板37與定模座板36先分開，即在PL1處分開，之后固定在定模座板36內(nèi)的斜導(dǎo)柱32帶動(dòng)斜滑塊33完成定模內(nèi)抽芯，彈簧31及定位螺釘34起定位作用，防止抽芯后斜滑塊33松動(dòng)，合模后，斜楔35壓緊斜滑塊33，斜楔35斜角要大于斜導(dǎo)柱32斜角2°，斜滑塊33抽芯距可取5 mm。

2.3.2 液壓二次抽芯設(shè)計(jì)

由于塑件B處（見(jiàn)圖1）存在長(zhǎng)矩形中空凸臺(tái)，凸臺(tái)內(nèi)側(cè)孔形成23 mm倒扣，需要設(shè)計(jì)側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)脫模，考慮此處抽芯距較長(zhǎng)，且凸臺(tái)側(cè)孔壁較薄，只有1.1 mm，凸臺(tái)外表面又不能有飛邊，需要設(shè)計(jì)液壓二次抽芯[4]，如圖4中F處放大所示，即先第1次抽芯使矩形凸臺(tái)內(nèi)表面?zhèn)瓤姿蓜?dòng)，再進(jìn)行第2次抽芯完成外表面抽芯，這樣可以防止抽芯時(shí)損壞成型塑件，外表面抽芯距要大于倒扣23 mm。液壓缸拉桿4一端固定在拉桿固定塊8內(nèi)，型芯9固定在型芯固定塊10內(nèi)，拉桿固定塊8與型芯固定塊10通過(guò)螺釘連接。型芯9可在型芯12孔內(nèi)滑動(dòng)，型芯固定板3通過(guò)螺釘與型芯12連接，斜壓塊11合模時(shí)鎖緊型芯固定板3。工作原理:開模后，斜壓塊11脫離型芯固定板3，液壓缸拉桿4開始運(yùn)動(dòng)，通過(guò)拉桿固定塊8及型芯固定塊10、液壓缸拉桿4帶動(dòng)型芯9在型芯12內(nèi)滑動(dòng)H1距離，進(jìn)行第1次凸臺(tái)內(nèi)側(cè)孔抽芯，之后型芯9再碰到型芯固定板3，帶動(dòng)型芯12移動(dòng)，進(jìn)行凸臺(tái)外表面抽芯，完成液壓二次抽芯，液壓二次抽芯機(jī)構(gòu)由導(dǎo)滑塊5導(dǎo)向。抽心距要滿足公式：H3>H2+H1，其中，H3為液壓缸抽芯最大行程；H1為型芯9第1次抽芯距，取25 mm；H2為型芯12抽心距，H2＝凸臺(tái)倒扣長(zhǎng)23+余量，H2可取26 mm，H3可取55 mm。

圖4 模具結(jié)構(gòu)

2.3.3 動(dòng)模彈簧斜向抽芯

由于塑件內(nèi)表面C處(見(jiàn)圖1)有一斜向柱子形成倒扣，需要在動(dòng)模設(shè)計(jì)抽芯結(jié)構(gòu)，斜楔20固定在動(dòng)模墊塊23內(nèi)，斜型芯19成型斜向柱子。開模時(shí)在彈簧2和二次分型機(jī)構(gòu)作用下，動(dòng)模墊塊23與動(dòng)模板40分開，即在PL2處分開，之后斜楔20離開斜型芯19，在彈簧18作用下斜型芯19斜向移動(dòng)，完成斜向抽芯。定距螺釘1起定距作用，合模時(shí)斜楔20壓住斜型芯19進(jìn)行復(fù)位。

2.4 多次分型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要按順序三次分型完成抽芯，為此設(shè)計(jì)了拉鉤壓棒順序分型機(jī)構(gòu)。開模時(shí)，由于拉鉤24拉住了動(dòng)模墊塊23，在彈簧30的作用下，定模板37與定模座板36先從PL1處分開。當(dāng)分開一定距離后完成定模抽芯，固定在定模座板36上面的壓棒28碰到拉鉤24的斜面尾部，拉鉤24繞著銷釘26旋轉(zhuǎn)，拉鉤24與動(dòng)模墊塊23脫鉤，在彈簧2及定距螺釘29的作用下，動(dòng)模墊塊23與動(dòng)模板40在PL2處分開，分開一段距離后，完成了動(dòng)模彈簧斜向抽芯，之后由于定距螺釘1定距作用，動(dòng)模板40與定模板37從PL3處分型，實(shí)現(xiàn)三次順序分型。

2.5 成型零件設(shè)計(jì)

成型零件是決定塑件的形狀、尺寸的零件[5]，塑件的成型零件主要包括：成型塑件外表面的定模型芯38，成型塑件內(nèi)表面的動(dòng)模型芯39及成型塑件各種倒扣的抽芯機(jī)構(gòu)。定模型芯38鑲?cè)攵０?7中，動(dòng)模型芯39鑲?cè)雱?dòng)模板40中。由于塑件加強(qiáng)筋多且深，為便于排氣、加工及維修，采用鑲件成型加強(qiáng)筋，小鑲件末端有凸肩固定，壓板壓住臺(tái)階，大鑲件螺釘固定。成型零件都設(shè)有脫模斜度，動(dòng)模型芯39及定模型芯38材料可用738H模具鋼，各種抽芯機(jī)構(gòu)滑塊材料可用H13模具鋼。738H是預(yù)硬模具鋼，切削加工性良好，拋光電蝕性能好，H13具有較高的耐磨性，動(dòng)模型芯如圖5所示。

圖5 動(dòng)模型芯

2.6 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

如要縮短模具的成型周期，冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)較重要[6]。由于塑件外形較大，為保證充分冷卻，冷卻水從動(dòng)模板40進(jìn)入動(dòng)模型芯39，從定模板37進(jìn)入定模型芯38，塑件四周都設(shè)有冷卻水路，水孔直徑為φ8 mm，為防止漏水，冷卻水孔不能碰到推桿孔及小鑲件。動(dòng)模板40與動(dòng)模型芯39、定模板37與定模型芯38上下貼合處要設(shè)置防漏膠圈，動(dòng)模冷卻水路如圖6所示。

圖6 動(dòng)模冷卻水路

3 模具工作過(guò)程

塑料熔體經(jīng)模具澆注系統(tǒng)進(jìn)入閉合的型腔，經(jīng)保壓、冷卻后開模，在多次分型機(jī)構(gòu)的作用下，模具首先在PL1處分開，在定模斜滑塊內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)的作用下，先完成成型塑件上表面A處抽芯，分開一段距離后，多次分型機(jī)構(gòu)的拉鉤24脫離動(dòng)模墊塊23，在彈簧的作用下，模具在PL2處分型，接著在動(dòng)模彈簧斜向抽芯機(jī)構(gòu)的作用下，完成成型塑件C處抽芯，最后在定距螺釘?shù)亩ň嘧饔孟?，模具在PL3處分型，動(dòng)、定模分開，在液壓二次抽芯機(jī)構(gòu)作用下，完成成型塑件側(cè)面B處中空凸臺(tái)的抽芯，再由推板42帶動(dòng)拉料桿45及推桿推出成型塑件及澆注系統(tǒng)凝料。

4 結(jié)束語(yǔ)

塑件內(nèi)、外表面及側(cè)面都有倒扣，如何脫模是模具設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，由于側(cè)面中空凸臺(tái)倒扣長(zhǎng)且薄，為順利脫模且不損壞成型塑件壁面，設(shè)計(jì)了液壓二次抽芯機(jī)構(gòu)。塑件內(nèi)表面斜向倒扣及外表面倒扣必須在動(dòng)、定模分開前先完成抽芯，為此設(shè)計(jì)了多次分型機(jī)構(gòu)，保證模具按順序先后完成三次分型。采用定模斜滑塊內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)完成外表面倒扣抽芯[7]，采用動(dòng)模彈簧斜向抽芯機(jī)構(gòu)完成內(nèi)表面斜向倒扣抽芯，由于分型面為多段階梯且有斜面，為合模成型時(shí)不溢料，增加了凹凸錐面二次定位。模具生產(chǎn)運(yùn)行良好，對(duì)類似塑件的模具設(shè)計(jì)具有一定的借鑒作用。