胡清根， 聂纪萍， 杨 丹
（江西农业工程职业学院， 江西 樟树 331200）
注射模在家电、电子、玩具等行业应用广泛，图1所示塑件是某存放架产品的一个配件，内外表面有多个倒扣，且塑件还存在多个又深又长的加强筋。该类塑件的成型对模具设计与制造有较高的要求，需要多处抽芯，否则成型塑件较难脱模，并容易产生缺料、变形等缺陷。
图1 塑件结构
塑件长248 mm，宽203 mm，壁厚2 mm，材料为ABS。ABS是用途较广的热塑性工程塑料，具有优良的综合物理和力学性能，较好的低温抗冲击性，尺寸稳定，成型性能较好，收缩率也较小[1]。塑件A、B、C处都有倒扣，难以脱模，需要设计复杂的抽芯机构，B处倒扣壁厚为1.1 mm，壁厚较薄，且塑件总体外形尺寸偏大，内外表面加强筋多且长，成型塑件易缺料，为此注射工艺要有较大的注射压力和较长的保压时间。塑件外表面质量要求高，由于底部最大轮廓线有斜线和阶梯形转折线，成型塑件既要控制分型处飞边质量，又要控制成型塑件整体变形公差。塑件内外表面有较多且深的加强筋，导致成型时排气困难，因此成型加强筋处要设计镶件排气，推杆设置位置尽量靠近加强筋处。
2.1 浇注系统设计
模具型腔的分布与浇注系统布置相关，浇注系统包括：主流道、分流道、浇口[2]。考虑塑件外表面不能有浇口痕，浇口设计为潜伏式，从待成型塑件内表面进浇，模具为1模2腔结构，在无抽芯结构一侧设置浇口，如图2所示，这样设计可以使2个型腔浇口位置相同，流程相同且相对较短。主流道末端设有拉料杆，拉料杆头部呈Z字形，在动、定模分型时可以把浇注系统凝料拉向动模侧，还可以在模具合模浇注时，容纳熔料前端凝料，且兼有排气作用。潜伏式浇口是在推杆顶部磨掉一部分，与分流道末端斜向浇口相连，这样既可以让浇口设计在待成型塑件内表面，不影响成型塑件外观质量，又方便成型塑件的推出。脱模时，在推杆、拉料杆作用下，塑件及浇注系统凝料被顶出，浇口自动剪断。
图2 浇注系统
2.2 分型面设计
分型面设计在塑件外形最大轮廓处，且要方便模具零件的加工及型腔的排气[3]，如图3所示。由于塑件分型面为阶梯形且有斜面，注射时所受的侧向力较大，为此在导柱、导套导向的同时，还在分型面的四周增加凹凸锥面进行二次定位，凹凸锥面顶部要避空，且顶部做成平面，四周转角配合处可避空，以便锥面更好定位。分型面封胶位置要沿原曲面延伸一段距离，保证分型面贴合紧密，防止溢料。分型面末端要增加一段平面分型面，平面可作为加工和维修基准。
图3 分型面设计
2.3 抽芯机构设计
2.3.1 定模斜滑块内抽芯
模具结构如图4所示，在塑件A处（见图1）有1.5 mm倒扣，要在动模板40和定模板37分型之前先完成此倒扣抽芯。斜滑块33可在压块43与定模型芯38组成的导滑槽内滑动，开模时在多次分型机构及弹簧30的作用下，定模板37与定模座板36先分开，即在PL1处分开，之后固定在定模座板36内的斜导柱32带动斜滑块33完成定模内抽芯，弹簧31及定位螺钉34起定位作用，防止抽芯后斜滑块33松动，合模后，斜楔35压紧斜滑块33，斜楔35斜角要大于斜导柱32斜角2°，斜滑块33抽芯距可取5 mm。
2.3.2 液压二次抽芯设计
由于塑件B处（见图1）存在长矩形中空凸台，凸台内侧孔形成23 mm倒扣，需要设计侧向抽芯机构脱模，考虑此处抽芯距较长，且凸台侧孔壁较薄，只有1.1 mm，凸台外表面又不能有飞边，需要设计液压二次抽芯[4]，如图4中F处放大所示，即先第1次抽芯使矩形凸台内表面侧孔松动，再进行第2次抽芯完成外表面抽芯，这样可以防止抽芯时损坏成型塑件，外表面抽芯距要大于倒扣23 mm。液压缸拉杆4一端固定在拉杆固定块8内，型芯9固定在型芯固定块10内，拉杆固定块8与型芯固定块10通过螺钉连接。型芯9可在型芯12孔内滑动，型芯固定板3通过螺钉与型芯12连接，斜压块11合模时锁紧型芯固定板3。工作原理:开模后，斜压块11脱离型芯固定板3，液压缸拉杆4开始运动，通过拉杆固定块8及型芯固定块10、液压缸拉杆4带动型芯9在型芯12内滑动H1距离，进行第1次凸台内侧孔抽芯，之后型芯9再碰到型芯固定板3，带动型芯12移动，进行凸台外表面抽芯，完成液压二次抽芯，液压二次抽芯机构由导滑块5导向。抽心距要满足公式：H3>H2+H1，其中，H3为液压缸抽芯最大行程；
H1为型芯9第1次抽芯距，取25 mm；
H2为型芯12抽心距，H2＝凸台倒扣长23+余量，H2可取26 mm，H3可取55 mm。
图4 模具结构
2.3.3 动模弹簧斜向抽芯
由于塑件内表面C处(见图1)有一斜向柱子形成倒扣，需要在动模设计抽芯结构，斜楔20固定在动模垫块23内，斜型芯19成型斜向柱子。开模时在弹簧2和二次分型机构作用下，动模垫块23与动模板40分开，即在PL2处分开，之后斜楔20离开斜型芯19，在弹簧18作用下斜型芯19斜向移动，完成斜向抽芯。定距螺钉1起定距作用，合模时斜楔20压住斜型芯19进行复位。
2.4 多次分型机构设计
由于模具结构复杂，要按顺序三次分型完成抽芯，为此设计了拉钩压棒顺序分型机构。开模时，由于拉钩24拉住了动模垫块23，在弹簧30的作用下，定模板37与定模座板36先从PL1处分开。当分开一定距离后完成定模抽芯，固定在定模座板36上面的压棒28碰到拉钩24的斜面尾部，拉钩24绕着销钉26旋转，拉钩24与动模垫块23脱钩，在弹簧2及定距螺钉29的作用下，动模垫块23与动模板40在PL2处分开，分开一段距离后，完成了动模弹簧斜向抽芯，之后由于定距螺钉1定距作用，动模板40与定模板37从PL3处分型，实现三次顺序分型。
2.5 成型零件设计
成型零件是决定塑件的形状、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，成型塑件内表面的动模型芯39及成型塑件各种倒扣的抽芯机构。定模型芯38镶入定模板37中，动模型芯39镶入动模板40中。由于塑件加强筋多且深，为便于排气、加工及维修，采用镶件成型加强筋，小镶件末端有凸肩固定，压板压住台阶，大镶件螺钉固定。成型零件都设有脱模斜度，动模型芯39及定模型芯38材料可用738H模具钢，各种抽芯机构滑块材料可用H13模具钢。738H是预硬模具钢，切削加工性良好，抛光电蚀性能好，H13具有较高的耐磨性，动模型芯如图5所示。
图5 动模型芯
2.6 冷却系统设计
如要缩短模具的成型周期，冷却系统设计较重要[6]。由于塑件外形较大，为保证充分冷却，冷却水从动模板40进入动模型芯39，从定模板37进入定模型芯38，塑件四周都设有冷却水路，水孔直径为φ8 mm，为防止漏水，冷却水孔不能碰到推杆孔及小镶件。动模板40与动模型芯39、定模板37与定模型芯38上下贴合处要设置防漏胶圈，动模冷却水路如图6所示。
图6 动模冷却水路
塑料熔体经模具浇注系统进入闭合的型腔，经保压、冷却后开模，在多次分型机构的作用下，模具首先在PL1处分开，在定模斜滑块内抽芯机构的作用下，先完成成型塑件上表面A处抽芯，分开一段距离后，多次分型机构的拉钩24脱离动模垫块23，在弹簧的作用下，模具在PL2处分型，接着在动模弹簧斜向抽芯机构的作用下，完成成型塑件C处抽芯，最后在定距螺钉的定距作用下，模具在PL3处分型，动、定模分开，在液压二次抽芯机构作用下，完成成型塑件侧面B处中空凸台的抽芯，再由推板42带动拉料杆45及推杆推出成型塑件及浇注系统凝料。
塑件内、外表面及侧面都有倒扣，如何脱模是模具设计的难点，由于侧面中空凸台倒扣长且薄，为顺利脱模且不损坏成型塑件壁面，设计了液压二次抽芯机构。塑件内表面斜向倒扣及外表面倒扣必须在动、定模分开前先完成抽芯，为此设计了多次分型机构，保证模具按顺序先后完成三次分型。采用定模斜滑块内抽芯机构完成外表面倒扣抽芯[7]，采用动模弹簧斜向抽芯机构完成内表面斜向倒扣抽芯，由于分型面为多段阶梯且有斜面，为合模成型时不溢料，增加了凹凸锥面二次定位。模具生产运行良好，对类似塑件的模具设计具有一定的借鉴作用。
猜你喜欢动模斜向塑件一种能够检测镶件的塑料件注塑模具及注塑机橡塑技术与装备(2022年10期)2022-10-03椰子树为什么斜向海边成长?军事文摘·科学少年(2020年3期)2020-03-26一种取出塑件残余量的辅助工装模具制造(2019年4期)2019-06-24ABS塑件的常见缺陷及解决方案模具制造(2019年3期)2019-06-06一种塑料三角棒的注射成型模具橡塑技术与装备(2018年14期)2018-07-20一种塑胶模具的MES注塑装置橡塑技术与装备(2018年10期)2018-05-18一种高效的塑胶注塑模具橡塑技术与装备(2018年10期)2018-05-18面板塑件凸毂结构优化及模具设计中央民族大学学报（自然科学版）(2017年2期)2017-06-11为什么椰子树斜向海边生长故事作文·低年级(2016年11期)2016-11-29按要求移硬币小学教学研究·新小读者(2016年7期)2016-07-15