一种多抽芯面壳注射模设计

【摘要】针对塑件壁薄且深的结构特点， 设计了液压二次抽芯结构， 避免了塑件内壁抽芯时损坏。设计了定模斜滑块推芯， 解决了塑件顶部外表面斜孔脱模。通过动模斜导柱抽芯，完成了塑件底面倒扣脱出；通过动模斜顶抽芯， 解决塑件内部倒扣的脱模， 并对塑件分型面设计， 成型零件设计做了阐述。

关键词： 液压二次抽芯；定模斜滑块；动模斜导柱抽芯；注射模

1 塑件注射成型工艺及结构分析

该塑件属于装配零件， 尺寸精度要求较高。材料为:ABS+PC， 收缩率为0.5%， ABS+PC具有较高的冲击强度、 硬度， 机械综合性能较好， 成型温度较高 [1] ， 在230℃~270℃。塑件最大外形尺寸93×61×26mm （见图1） ， 壁厚1.9mm。前端A处有20mm长倒扣， 且此处壁厚比其它地方薄， 此处壁厚只有1mm， 很难脱模和充满， 因此注塑时要有较大的注射压力及保压时间。塑件外表面B处、 C处及内部D都有多个倒扣， 脱模困难。这些倒扣处模具都要设计抽芯机构才能脱模。

2 模具关键结构设计

2.1 分型面设计

分型面设计在塑件外形最大轮廓处， 否则难以脱膜， 分型面设计要利于模具加工和排气 [2] 。此塑件分型面为曲面分型面， 曲面分型面注塑时， 模具所受侧压力较大， 因此分型面四个角增加了凸块锥面二次定位。

图1 塑件零件图

凸块顶部配合处避空， 以便动模型芯、 定模型芯能结合紧密， 防止溢料， 凸块顶部设计成平面， 作为模具维修和加工基准。由于塑件前端和侧面倒扣处都有滑块抽芯， 此处分型面有台阶。塑件曲面分型面在最大轮廓处要沿曲面方向延伸一段距离， 以便更好封胶，末端要加一段直的平面分型面， 方便加工。图2为塑件分型面。

图2 塑件分型面

2.2 浇注系统设计

浇注系统包括主流道、 分流道、 浇口 [3] 。此塑件排位设计一模两件， 对称排位， 平衡进胶。由于外观要求高， 不能有浇口痕迹， 塑件采用潜顶针式潜伏式浇口， 从分流道末端加工斜孔， 斜孔与潜顶钉 5 相连（见图3） ， 潜顶钉5头部磨削掉一部分， 二次浇口及辅助流道设计在潜顶头部， 二次浇口部分与制品形成一体， 脱离动模后， 手工去处其浇口。主流道末端设计了拉料杆4， 拉料杆4头部设计成Z型倒扣， 开模时拉料杆4把主流道拉出定模， 并协助排气和顶出。

2.3 抽芯结构设计

2.3.1 液压二次抽芯结构设计

由于塑件前端A处有20mm长的倒扣 （见图1） ， 且此处壁很薄， 一次性抽出很容易损坏内壁， 因此此处采用液压二次抽芯结构 （见图3）[4] 。

图3 模具总装图

1.液压抽芯导柱 2.固定板 3.螺钉 4.拉料杆 5.潜顶钉 6.斜顶座 7.斜顶 8.推杆 9.推料固定板 10.垫板 11.动模 12.动模型芯 13.外型芯 14.压板 15.内型芯 16.拉杆连接块 17.拉杆 18.液压缸固定板 19.液压缸 20.内型芯连接块 21.定模型芯 22.压块 23. 斜滑块 24.斜销 25.斜滑块镶件 26.定模 27.定位环 28.浇口套 29.定位螺钉 30.弹簧 31.定模座板 32.导柱 33.导套 34.导套 35.压块 36.小镶件 37.动模滑块 38.斜楔 39.斜导柱 40.定位销 41.弹簧 42.复位杆 43.压紧块 44.推板

内型芯15通过台阶固定在内型芯连接块20内，内型芯15可在外型芯13内滑动， 压板14通过螺钉和外型芯13连接， 拉杆17通过台阶固定在拉杆连接块16内。拉杆连接块16与内型芯连接块20通过螺钉固定在一起， 由导杆1导向 （导杆1见图3） 。工作原理：当动模11与定模26分开后， 液压缸拉杆17通过拉杆连接块16、 内型芯连接块20， 带动内型芯15在外型芯13的内孔中滑动L 1 距离， 进行内抽型芯， 之后内型芯15台阶碰到压板14， 再带动外型芯13抽芯L 2 距离， 抽芯距要满足以下公式：

L 3 >L 1 +L 2

式中 L 3 — —液压缸总抽芯距， mm

L 2 — —内型芯15第一次抽芯距， mm

L 1 — —外型芯13抽芯距， mm

2.3.2 定模斜滑块抽芯

塑件顶部外表面B处 （见图1） 有一宽为5mm的斜方孔， 此处形成倒扣， 要在动模11及定模26分开之前先抽芯， 因此设计定模斜滑块抽芯 （见图3、 图4）[5] ， 斜滑块23通过压块22压住， 可在压块22及定模26形成的槽内滑动。斜销24及压紧块43固定在定模座板31内，斜滑块镶件25通过螺钉固定在斜滑块23内， 压紧块43的斜面与开模方向的夹角大于斜销与开模方向的角度2°左右， 以便开模时， 压紧块43先与斜滑块23先分开，然后再由斜销24带动斜滑块23滑动完成抽芯。合模时， 压紧块43压紧斜滑块23， 防止松动， 实现复位。图4为定模斜滑块抽芯三维图。

图4 定模斜滑块抽芯三维图

22.压块 23.斜滑块 24.斜销 43.压紧块

2.3.3 动模斜导柱抽芯

塑件两侧C处 （见图1） ， 有1.8mm的倒扣。由于倒扣在分型面下， 此处设计为动模斜导柱抽芯 [6] ；成型倒扣的小镶件36镶嵌在动模滑块37内， 小镶件36头部有3°的斜度， 便于封胶和滑动 [7] 。动模滑块37由压块35压住， 可在压块35与动模11形成导滑槽内滑动，开模时由斜导柱39带动， 实现抽芯， 由定位销40定位， 合模时由斜楔38压紧复位。

2.3.4 动模斜顶抽芯

塑件内部D处 （见图1） 有1.7mm倒扣， 此处可以设计成动模斜顶抽芯。斜顶7通过螺钉固定在斜顶座6内， 斜顶座6底部设计有台阶， 通过台阶， 斜顶座6可在推杆固定板9内滑动 [8] 。斜顶角度可设计成5°， 动模型芯12设计有斜孔与斜顶形成滑动配合， 斜孔可由线切割加工而成， 如图3所示。

2.4 冷却系统设计

冷却系统设计对于成型质量和成本至关重要， 模具设计时必须考虑模具的冷却效果和冷却均匀 [9] 。为提高冷却效率， 动定模都设置了两组对称循环水路。水管直径 ? 8mm， 通过动定模分别进入动模型芯12、 定模型芯21。在保证不与推杆、 镶件、 滑块干涉， 且强度足够的前提下， 冷却水路尽量大范围包围塑件， 接近塑件， 达到充分冷却。且必要处设置防漏胶圈， 防止漏水 （详见图3） 。

2.5 成型零件设计

成型零件是决定塑件形状大小的模具零件 [10] ， 是模具设计和加工的核心部分。塑件的成型零件由动模型芯12， 定模型芯21， 斜顶7， 外型芯13， 内型芯15，斜滑块镶件25， 小镶件36组成 （见图3） ， 成型零件要有良好耐磨性和抗疲劳性， 较高的机械强度和表面硬度。由于此塑件要求质量较高， 成型零件设计模具材料选用NAK80， 为了维修和加工方便， 成型零件尽量做镶件， 小镶件采用台阶固定定位， 压板压住台阶， 大镶件用螺钉固定。为方便脱模， 成型零件都要有一定的脱模斜度。成型零件分型面设计时应避免尖角锐边， 保证封胶可靠。图5所示为成型零件动模型芯图。

图5 成型零件动模型芯图

2.6 顶出系统设计

此塑件顶出系统由斜顶7， 潜顶钉5， 推杆8、 复位杆42， 推板44组成。由于塑件内表面为圆弧面， 潜顶钉5和推杆8要设计防转 [11] ， 顶出设计要平衡；斜顶7，潜顶钉5附近可不设推杆。合模时， 复位杆42先碰到定模26， 起复位作用。开模时， 拉料杆4可以拉出浇注系统到动模， 顶出时把浇注系统从动模顶出 （详见图3） 。

3 模具工作过程

合模后塑料熔体经浇注系统进入模具型腔， 保压冷却后开始开模。由于弹簧30的作用， 模具先在PL1处开模， 即从定模座模31与定模26处先分开， 在斜销24的作用下， 斜滑块23带动斜滑块镶件25完成塑件上表面斜孔抽芯；分开H距离后， 定位螺钉29拉住定模26不再运动， 之后在PL2处分型， 即动模11与定模26开始分开， 斜导柱39开始带动动模滑块37完成抽芯；在定模26不再压住压板14后， 由于液压缸拉杆17的作用， 开始完成液压抽芯；顶出时， 注塑机顶杆带动推板44及推杆固定板9向前运动， 再带领斜顶7斜向运动完成抽芯， 同时推杆8， 潜顶钉5， 拉料杆4将塑件和浇注系统顶出动模。

4 结论

塑件内壁有长且薄的倒扣时， 模具设计成二次液压抽芯可以解决抽芯时内壁损坏的问题 [12] ；塑件分型面上部斜孔可设计成定模斜滑块抽芯， 定模斜滑块抽芯可设计成二次分型， 定模与定模座板要首先分开，先在定模完成斜孔抽芯， 然后动模及定模再分开 [13] 。塑件分型面下面倒扣可设计成动模动模斜导柱抽芯、动模斜顶抽芯。此塑件结构复杂， 抽芯设计合理， 实际生产运行良好。

—The End—