圓周多行位圓弧化直線運(yùn)動(dòng)抽芯模具設(shè)計(jì)*

沈忠良，肖國(guó)華，徐生，歐長(zhǎng)勁

［1.浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)代模具與制造裝備智能化技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，浙江寧波 315600；2.特種裝備制造與先進(jìn)加工技術(shù)教育部／浙江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（浙江工業(yè)大學(xué)），杭州 310014］

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圓周多行位圓弧化直線運(yùn)動(dòng)抽芯模具設(shè)計(jì)*

沈忠良1，肖國(guó)華1，徐生1，歐長(zhǎng)勁2

［1.浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)代模具與制造裝備智能化技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，浙江寧波 315600；2.特種裝備制造與先進(jìn)加工技術(shù)教育部／浙江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（浙江工業(yè)大學(xué)），杭州 310014］

摘要：針對(duì)圓周多行位、多層位的注塑產(chǎn)品，設(shè)計(jì)了圓弧化直線運(yùn)動(dòng)的抽芯模具，該模具采用齒輪傳動(dòng)抽芯組件在圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)受限于導(dǎo)槽而做直線運(yùn)動(dòng)的方法，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜塑料件的合理脫模。詳細(xì)介紹了模具的工作原理，通過(guò)4次分型實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化注塑生產(chǎn)，經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明，該模具結(jié)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定可靠，可為圓周多行位塑料件生產(chǎn)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：圓周；多行位；圓弧化直線運(yùn)動(dòng)；塑料模具；抽芯

聯(lián)系人：沈忠良，博士，講師，主要從事注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與薄膜成型技術(shù)等

圓周方向的側(cè)向抽芯是注塑模具設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)，常規(guī)注塑模具結(jié)構(gòu)無(wú)法滿足生產(chǎn)需要。若采用常規(guī)的側(cè)向直線抽芯形式的注塑模具，勢(shì)必導(dǎo)致模具體積過(guò)于龐大，不利于模具制造成本的控制，設(shè)計(jì)合理的抽芯結(jié)構(gòu)成為這類模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題。

李細(xì)章［1］在圓弧側(cè)孔蓋注塑模具的設(shè)計(jì)中采用了由斜導(dǎo)槽塊的斜槽通過(guò)傳動(dòng)銷驅(qū)動(dòng)擺桿繞支點(diǎn)擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)圓弧抽芯的模具結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了圓弧抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。鑒于塑料件不復(fù)雜，該機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性較好，是簡(jiǎn)單圓弧側(cè)向抽芯的解決方案［2］，但是，對(duì)復(fù)雜的、多行位的圓弧側(cè)向抽芯并不適用［3–4］。田福祥［5］通過(guò)復(fù)雜計(jì)算設(shè)計(jì)了有12個(gè)周向均布的圓弧形葉片的圓弧抽芯機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)由帶曲線導(dǎo)槽的套、旋轉(zhuǎn)環(huán)、12個(gè)拉桿和12個(gè)圓弧型芯構(gòu)成，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)和模具制造精度要求較高，且對(duì)抽芯對(duì)象有一定要求。楊占堯等［6］也設(shè)計(jì)了類似結(jié)構(gòu)的周向10型芯斜槽抽芯注塑模具，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)要求高。

綜上所述，周向多行位抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是這類模具設(shè)計(jì)的難點(diǎn)［2，7–8］，且設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)不免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作不穩(wěn)定、對(duì)設(shè)計(jì)和加工精度要求較高等缺點(diǎn)［4，9］。筆者在前述研究基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種圓周多行位的抽芯模具，采用圓弧化的直線運(yùn)動(dòng)抽芯實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效生產(chǎn)。

1　塑料件分析

圓周多行位抽芯的塑料件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，其材料為丙烯晴–丁二烯–苯乙烯塑料（ABS），批量較大，需要設(shè)計(jì)穩(wěn)定高效的模具以利于自動(dòng)化生產(chǎn)。

從圖1可以看出，該產(chǎn)品上部包含12個(gè)錐形喇

圖1　圓周多行位抽芯的塑料件結(jié)構(gòu)圖

叭口側(cè)孔位特征，該特征需要側(cè)向抽芯，較為理想的是采用同步自動(dòng)化側(cè)向抽芯。產(chǎn)品下部包含有圓周凹環(huán)位特征，該特征也需要側(cè)向抽芯，因此，該產(chǎn)品既含有多方位側(cè)向抽芯，又含有多層位側(cè)向軸心，通過(guò)設(shè)計(jì)能使用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上述特征產(chǎn)品的抽芯和自動(dòng)化注塑生產(chǎn)，有效保障產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和降低模具生產(chǎn)制作成本，是研究的重點(diǎn)。

2　模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鑒于此產(chǎn)品較復(fù)雜，抽芯方位和層位較多，設(shè)計(jì)了圓周多行位圓弧化直線運(yùn)動(dòng)的抽芯模具，如圖2所示。該模具主要包括模架結(jié)構(gòu)組件、產(chǎn)品成型組件、上滑塊抽芯組件、下滑塊抽芯組件、分型開(kāi)閉控制組件和頂出組件等6部分。

圖2　圓周多行位圓弧化直線運(yùn)動(dòng)的抽芯模具

2.1模具模架結(jié)構(gòu)組件

模架結(jié)構(gòu)組件主要包括零件1～16的部件（如圖2a），滑塊墊板5、型芯固定板6通過(guò)螺釘緊固聯(lián)結(jié)在一起；脫料板3、型腔固定板4、滑塊墊板5、型芯固定板6通過(guò)脫料板導(dǎo)套16、型腔固定板導(dǎo)套15、型芯固定板導(dǎo)套14開(kāi)模時(shí)在導(dǎo)柱13上移動(dòng)。

2.2產(chǎn)品成型組件

用于產(chǎn)品成型的組件包括零件17～23 （如圖2b），型芯鑲件22通過(guò)型芯鑲件固定塊23固定安裝于動(dòng)模墊板7上；型腔中間鑲件19、型腔下鑲件20安裝于型芯固定板6上；滑塊頭18安裝于上滑塊24上。

2.3上滑塊抽芯組件

上滑塊抽芯組件主要包括零件24～33，如圖2c、圖3所示。

圖3　上滑塊抽芯組件示意圖

中央齒輪28通過(guò)中央齒輪軸承30安裝于型芯固定板6上；中央齒輪上耐磨板27、中央齒輪下耐磨板29、中間減速齒輪33、動(dòng)力電機(jī)31安裝于型芯固定板6上，動(dòng)力電機(jī)31通過(guò)動(dòng)力齒輪32、中間減速齒輪33將動(dòng)力傳遞給中央齒輪28；中央齒輪28通過(guò)其上的導(dǎo)槽迫使上滑塊撥銷25帶動(dòng)上滑塊24沿上滑塊墊板26上的抽芯方向?qū)Р圻\(yùn)動(dòng)抽芯；上滑塊撥銷25安裝于上滑塊24上，并同時(shí)接受中央齒輪28、上滑塊墊板26上的導(dǎo)槽的導(dǎo)向；上滑塊24通過(guò)T型槽安裝于上滑塊墊板26上，所述上滑塊24共有12個(gè)同樣的滑塊。

2.4下滑快抽芯組件

下滑塊抽芯組件主要由零件21，34～36組成，如圖2d所示。下壓緊塊35安裝于動(dòng)模墊板7上，通過(guò)T型槽34與下滑塊21聯(lián)結(jié)，并為其提供抽芯動(dòng)力；限位波珠36安裝于下滑塊21上，通過(guò)與型芯固定板6限位窩的配合以控制下滑塊21的抽芯行程，下滑塊21為哈夫滑塊結(jié)構(gòu)。

2.5模具分型開(kāi)閉控制組件

分型開(kāi)閉控制組件主要包括零件37～51，如圖2e所示。零件37～41構(gòu)成動(dòng)模墊板7與型芯固定板6的開(kāi)鎖閉鎖模塊；動(dòng)模墊板小拉桿42限制動(dòng)模墊板7與型芯固定板6的分離距離；動(dòng)模墊板張開(kāi)彈簧43為動(dòng)模墊板7與型芯固定板6的分離提供動(dòng)力；零件44～51構(gòu)成型腔固定板4與滑塊墊板5開(kāi)鎖閉鎖模塊；型腔固定板小拉桿50控制脫料板3與型腔固定板4的分離距離；脫料板小拉桿49控制脫料板3與模座板2的分離距離。

2.6模具頂出組件

由零件52～54組成模具頂出組件，分別為方頂桿、圓頂桿和頂管。

3　模具工作過(guò)程

該模具為三板模點(diǎn)澆口模具，為了保證產(chǎn)品完全脫模和自動(dòng)流道廢料分離，開(kāi)模時(shí)，模具需要分四次進(jìn)行，依次打開(kāi)以完成注塑的自動(dòng)化生產(chǎn)?，F(xiàn)定義以下符號(hào)，以利于說(shuō)明過(guò)程，PL1為模具第1次打開(kāi)的分型面，PL2為模具第2次打開(kāi)的分型面，PL3為模具第3次打開(kāi)的分型面，PL4為模具第4次打開(kāi)的分型面，具體位置如圖4所示。

3.1第1次分型

模具開(kāi)模后，動(dòng)模墊板7后退，動(dòng)模墊板7與型芯固定板6的開(kāi)鎖閉鎖模塊動(dòng)作。在動(dòng)模墊板張開(kāi)彈簧43的推動(dòng)下，使模具在PL1處打開(kāi)，此時(shí)，下壓緊塊35通過(guò)T型槽34迫使下滑塊21向左做抽芯運(yùn)動(dòng)，完成產(chǎn)品下部凹環(huán)處的抽芯脫模。

圖4　模具打開(kāi)型面分布圖

3.2第2次分型

動(dòng)模墊板7后退一段距離后，動(dòng)模墊板小拉桿42將拉住型芯固定板6一起向后退，此時(shí)型腔固定板4與滑塊墊板5開(kāi)鎖閉鎖模塊還是處于鎖閉狀態(tài)，型腔固定板4、滑塊墊板5、型芯固定板6還是處于閉合狀態(tài)，模具將在PL2處打開(kāi)，產(chǎn)品與流道在點(diǎn)澆口處拉斷分離。

同步地，上滑塊抽芯組件完成產(chǎn)品上部12個(gè)喇叭口側(cè)凹的抽芯，其抽芯原理如圖5所示。抽芯時(shí)，動(dòng)力電機(jī)31正轉(zhuǎn)動(dòng)作，通過(guò)動(dòng)力齒輪32、中間減速齒輪33將動(dòng)力傳遞給中央齒輪28，帶動(dòng)中央齒輪28轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，中央齒輪28通過(guò)其上的導(dǎo)槽B迫使上滑塊撥銷25帶動(dòng)上滑塊24沿上滑塊墊板26上的抽芯方向?qū)Р跘運(yùn)動(dòng)抽芯，直到滑塊頭18從產(chǎn)品中抽出。

圖5　上滑塊抽芯組件

3.3第3次分型

動(dòng)模墊板7繼續(xù)后退，此時(shí)，動(dòng)模墊板小拉桿42將拉住型芯固定板6一起向后退，型腔固定板4與滑塊墊板5開(kāi)鎖閉鎖模塊還是處于鎖閉狀態(tài)，型腔固定板4、滑塊墊板5、型芯固定板6還是處于閉合狀態(tài)，型腔固定板4通過(guò)型腔固定板小拉桿50拉動(dòng)脫料板3一起后退，從而，脫料板3將澆口套1中的流道廢料拔出，完成自動(dòng)流道脫料。

3.4第4次分型

動(dòng)模墊板7繼續(xù)后退，在上模座板2通過(guò)脫料板小拉桿49拉住脫料板3之前，型腔固定板4與滑塊墊板5開(kāi)鎖閉鎖模塊動(dòng)作，型腔固定板4與滑塊墊板5失去外部鎖閉控制，但是，模腔樹(shù)脂開(kāi)閉器51還是將型腔固定板4與滑塊墊板5吸合在一起，直到上模座板2通過(guò)脫料板小拉桿49拉住脫料板3，使其不能前行，從而，型腔固定板4不能繼續(xù)前行，型腔固定板4與滑塊墊板5、型芯固定板6分離，動(dòng)模墊板7繼續(xù)后退，直到產(chǎn)品被模具頂出組件完全從型芯上頂出。

3.5復(fù)位

產(chǎn)品頂出后模具復(fù)位前，動(dòng)力電機(jī)31先反轉(zhuǎn)動(dòng)作，通過(guò)動(dòng)力齒輪32、中間減速齒輪33將動(dòng)力傳遞給中央齒輪28，帶動(dòng)中央齒輪28轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，中央齒輪28通過(guò)其上的導(dǎo)槽B迫使上滑塊撥銷25帶動(dòng)上滑塊24沿上滑塊墊板26上的抽芯方向?qū)Р跘反向運(yùn)動(dòng)復(fù)位，直到滑塊頭18完全復(fù)位；而后，注塑機(jī)頂桿將推動(dòng)動(dòng)模部分迫使脫料板3、型腔固定板4、滑塊墊板5、型芯固定板6依次按PL4–PL3–PL2–PL1復(fù)位，在PL1閉合時(shí)，下壓緊塊35通過(guò)T型槽34迫使下滑塊21向右做復(fù)位運(yùn)動(dòng)，直到完全復(fù)位，模具閉合，等待下一個(gè)注塑循環(huán)開(kāi)始。

4　結(jié)語(yǔ)

由于現(xiàn)有模具結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)圓周多行位、多層位的側(cè)向抽芯時(shí)較為復(fù)雜，增加模具制造成本、降低注塑件生產(chǎn)效率。通過(guò)圓弧化直線運(yùn)動(dòng)的方法順利實(shí)現(xiàn)圓周多行位、多層位的側(cè)向抽芯。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，該模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)緊湊，工作穩(wěn)定，安全可靠，有效地實(shí)現(xiàn)上述特征產(chǎn)品的抽芯與自動(dòng)化模塑生產(chǎn)，既保障了產(chǎn)品的質(zhì)量，又降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

參 考 文 獻(xiàn)

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Design of Core-Pulling Mould by Rounded Linear Motion for Multi Line Positions Around Circumference

Shen Zhongliang1， Xiao Guohua1， Xu Sheng1， Ou Changjin2
（1. Collaborative Innovation Center of Modern Mould and Manufacturing Equipment， Zhejiang Business Technology Institute， Ningbo 315600，China； 2. Key Laboratory of Special Purpose Equipment and Advanced Manufacturing Technology of Ministry of Education， Zhejiang University of Technology， Hangzhou 310014， China）

Abstract：A rounded linear motion core-pulling mould was designed for injection plastic product with multi line and multi layer positions. Core pulling assembly moved linearly subject to straight line guide groove when it moved in a circle， and this motion was powered by gear. Thus，reasonable demoulding of complex plastic parts was realized. Working principle of mould in detail was introduced，automatic injection molding was achieved by opening mould forth. The mould was compact and reliable proved by product，therefore，it can provide reference for circular multi positions plastic parts product.

Keywords：circumference； multi line position； rounded linear motion； plastic mould； core-pulling

中圖分類號(hào)：TQ320.66

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-3539（2016）05-0070-04

doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2016.05.017

收稿日期：2016-02-16

*浙江省公益技術(shù)研究工業(yè)項(xiàng)目（2015C31065）