基于抽芯機(jī)構(gòu)優(yōu)化的注塑模具設(shè)計(jì)*

熊　毅

(河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 南陽 473009)

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基于抽芯機(jī)構(gòu)優(yōu)化的注塑模具設(shè)計(jì)*

熊毅

(河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 南陽 473009)

針對(duì)有兩處側(cè)向結(jié)構(gòu)的塑料制品，以簡(jiǎn)化抽芯機(jī)構(gòu)為目標(biāo)，通過優(yōu)化分型面，將一處側(cè)孔的外側(cè)抽芯轉(zhuǎn)化為內(nèi)側(cè)抽芯，并設(shè)計(jì)了斜頂桿機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)化了抽芯機(jī)構(gòu)；對(duì)另一處側(cè)孔，利用模具澆注系統(tǒng)分型面的打開驅(qū)動(dòng)定模斜導(dǎo)柱機(jī)構(gòu)側(cè)向運(yùn)動(dòng)，減少了一個(gè)分型面。實(shí)踐驗(yàn)證，該模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制品合格，側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)工作穩(wěn)定可靠。

優(yōu)化；斜頂；定模抽芯；分型面

當(dāng)塑料制品側(cè)壁帶有孔、凹穴、凸臺(tái)結(jié)構(gòu)時(shí)，模具在該型處必須制成可側(cè)向移動(dòng)的活動(dòng)型芯，并設(shè)計(jì)側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)[1]。若模具定模有側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，就必須在定模部分增加一個(gè)分型面，因此就需要用順序分型機(jī)構(gòu)[2]，導(dǎo)致模具成本提高。張維合[3]在“定模側(cè)抽芯熱流道深腔注射模設(shè)計(jì)”一文中，針對(duì)塑料制品頂部的外螺紋，采用了定模哈夫滑塊側(cè)向抽芯，解決了外螺紋的成型，但需在定模增加一個(gè)分型面，且制品螺紋有拼接線；田福祥[4]在“定模側(cè)抽芯二次分型壓鑄模設(shè)計(jì)”一文中，針對(duì)在動(dòng)模設(shè)計(jì)側(cè)向抽芯會(huì)在制品表面留下拼接線的問題，采用了定模彎銷側(cè)向抽芯，其滑塊在定模，彎銷在動(dòng)模，結(jié)構(gòu)巧妙，但彎銷尺寸太長(zhǎng)，作者通過二次分型機(jī)構(gòu)縮短了彎銷尺寸，解決制品推出問題。

本文通過設(shè)計(jì)合理的分型面，以簡(jiǎn)化抽芯機(jī)構(gòu)；設(shè)計(jì)合理的動(dòng)定模側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，以保證制品質(zhì)量，簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。

1　制品結(jié)構(gòu)難點(diǎn)分析

圖1為某外殼的三維模型，材料為ABS，收縮率為0.5%，年產(chǎn)量50萬件。ABS是當(dāng)今使用最為廣泛的工程塑料之一[1]，有較好的成型性能和優(yōu)良力學(xué)性能。

該制品的最大尺寸為106 mm×61.3 mm×30.3 mm，屬中小型制品；制品輪廓形狀復(fù)雜，制品主體以曲面構(gòu)成。圖1a中A、B兩處側(cè)孔需要在模具上設(shè)計(jì)側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。制品內(nèi)有4處凸臺(tái)，其拔模斜度為0，脫模困難，如圖1b。制品的平均厚度為1.36 mm，最大厚度為2.09 mm，比較均勻，有利于充模。制品的側(cè)面為豎直面，會(huì)導(dǎo)致脫模困難。

綜上分析，制品尺寸較小、形狀復(fù)雜，制品A、B兩處的側(cè)孔是模具設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。

2　模具總體結(jié)構(gòu)及工作過程

根據(jù)制品結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求，將模具設(shè)計(jì)為三板式注塑模，一模兩腔，點(diǎn)澆口進(jìn)料，平衡式布局；模具采用鎖模器+限位導(dǎo)柱(拉板)的二次分型機(jī)構(gòu)，工作可靠；制品A處側(cè)孔采用了定模斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)；制品B處側(cè)孔設(shè)計(jì)了斜頂桿側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)；利用分流道推板推出澆注系統(tǒng)，推管和推桿聯(lián)合推出制品；動(dòng)定模均設(shè)計(jì)了循環(huán)式冷卻系統(tǒng)；模具結(jié)構(gòu)緊湊，其總體裝配結(jié)構(gòu)如圖2。

如圖2，開模時(shí)，模具在鎖模器56的作用下，分型面Ⅲ鎖緊，分型面Ⅱ打開，拉料桿32拉斷點(diǎn)澆口，澆注系統(tǒng)留于流道板20，制品向動(dòng)模移動(dòng)；同時(shí)，側(cè)滑塊18在斜導(dǎo)柱19的引導(dǎo)下，帶動(dòng)側(cè)型芯12完成制品A處定模抽芯，并由限位螺釘10限位，當(dāng)分型面Ⅱ打開到足以取出澆注系統(tǒng)時(shí)，由限位拉板14及螺釘15限位；此時(shí)，分型面Ⅰ打開，流道板20將分流道從拉料桿32上脫出，主流道從澆口套24中脫出，打開一定距離后，澆注系統(tǒng)自動(dòng)墜落，限位螺釘54以及定模導(dǎo)柱27上的墊圈45及螺釘46對(duì)分型面Ⅰ進(jìn)行限位；開模力克服鎖模器56和孔之間的摩擦阻力，分型面Ⅲ打開，制品包緊在型芯35并隨動(dòng)模移動(dòng)，打開一定距離后，推桿8和推管53推出制品，斜頂桿41在推出制品的同時(shí)，向內(nèi)側(cè)移動(dòng)，完成制品B處的抽芯。合模時(shí)，動(dòng)定模在導(dǎo)柱導(dǎo)套25/26的作用下準(zhǔn)確合模，并由型腔34和型芯35由其上的4個(gè)虎口精密定位；推出機(jī)構(gòu)在復(fù)位桿7及彈簧6的作用下順利復(fù)位。3分型面的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在注射模的設(shè)計(jì)中，分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，其設(shè)計(jì)質(zhì)量對(duì)塑件品質(zhì)、模具使用和制造工藝有很大的影響[5]。分型面一般選擇在制品的最大外形處[6]。

該制品外側(cè)面為直面，故分型面應(yīng)設(shè)計(jì)在制品底面；但圖1中B處的外側(cè)凸起部分將在型腔成型，需在此處設(shè)計(jì)外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，模具尺寸增大，成本提高，同時(shí)會(huì)在制品表面留下接縫?？紤]到該處內(nèi)孔為直壁孔，孔深為2.14 mm，用斜頂桿內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)則可簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，故對(duì)其局部分型面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將該處向外凸起合理的分配，使其順利脫模。

基本思路是：對(duì)該處及附近表面進(jìn)行分割，按局部最大外形抽取分型線，構(gòu)建分型面。采用NX6.0面拆分工具，將外側(cè)凸起上部分在型腔，下部分在型芯，內(nèi)孔分在型芯，如圖3a，分割時(shí)，在開合模方向留有斜度；重新調(diào)整分型線并做簡(jiǎn)化處理，如圖3b，根據(jù)3b中的分型線，添加引導(dǎo)線，采用拉伸和有界平面方式構(gòu)造分型面，使其盡可能平整，如圖3c。

分模后的成型零件如圖4，圖4a為型腔，制品B處凸起結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)部位能夠順利成型和脫模，如4a放大部分；圖4b為型芯，型芯上與制品B處對(duì)應(yīng)部位為凸起結(jié)構(gòu)，需要設(shè)計(jì)側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，如4a放大部分。

通過對(duì)分型面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，將側(cè)向凸起由定模轉(zhuǎn)移到了動(dòng)模，可以用斜頂桿抽芯機(jī)構(gòu)代替斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)化抽芯機(jī)構(gòu)的目的。

4　側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)制品的A、B兩處做側(cè)向拔模分析，以確定抽芯方向，圖5a為A處拔模分析，此處凸耳內(nèi)孔拔模角度為0，故向+X或-X方向抽芯均可；5b為B處拔模分析，此處孔拔模角度為0，故向+Y或-Y方向抽芯均可，為簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，此處采用斜頂桿抽芯。

4.1定模斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

A處外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)如圖6a，側(cè)型芯2利用臺(tái)肩固定于側(cè)滑塊5，側(cè)滑塊與導(dǎo)滑組件7以T型槽配合，楔緊塊6保證了滑塊復(fù)位時(shí)位置及克服型腔側(cè)壓力，螺釘8保證抽芯結(jié)束時(shí)的側(cè)滑塊的定位，彈簧2防止側(cè)滑塊滑移，保證斜導(dǎo)柱4與滑塊斜孔對(duì)準(zhǔn)，便于機(jī)構(gòu)順利復(fù)位。

如圖6b，側(cè)型芯分為4段，Ⅰ段為成型段，向上延伸，超過側(cè)孔深度3 mm，以防止注塑飛邊；Ⅱ段設(shè)計(jì)為錐面，避免側(cè)型芯與模具型腔摩擦，提高使用壽命；Ⅲ段為過渡段及配合段，其與型腔形成過孔，與滑塊形成H7/m6的過渡配合；Ⅳ段為固定段，安裝時(shí)從側(cè)滑塊尾部裝入，背后用緊定螺釘緊固。

結(jié)合圖2，此定模側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)中，斜導(dǎo)柱4和楔緊塊6安裝在流道板，其余組件在動(dòng)模，機(jī)構(gòu)始終保持在定模板中。模具分型面Ⅱ打開時(shí)，側(cè)滑塊5在斜導(dǎo)柱4的引導(dǎo)下及導(dǎo)滑組件的限制下，相對(duì)制品向外側(cè)移動(dòng)，完成抽芯，彈簧3及螺釘8對(duì)滑塊限位，保證順利復(fù)位。模具分型面Ⅲ打開時(shí)，該側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)保持和定模板的位置關(guān)系，不再移動(dòng)。在該抽芯機(jī)構(gòu)中，利用了澆注系統(tǒng)分型面的打開實(shí)現(xiàn)了斜導(dǎo)柱和滑塊的相對(duì)移動(dòng)，避免了另外增加分型面，簡(jiǎn)化了模具結(jié)構(gòu)。

4.2動(dòng)模斜頂桿抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

型芯上側(cè)向凸起高度僅為2.13 mm，輪廓尺寸為4 mm×4 mm，脫模阻力不大，故采用斜頂桿側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，如圖7所示。圖7a為斜頂桿與型芯的配合關(guān)系，圖7b為斜頂桿三維模型。

圖2中，推出制品時(shí)，斜頂桿41沿型芯35上的斜孔向移動(dòng)，和推桿8一起推出制品的同時(shí)，完成內(nèi)側(cè)抽芯。

5　結(jié)語

通過對(duì)制品側(cè)向結(jié)構(gòu)的分析，設(shè)計(jì)了合理的分型面，將制品底部側(cè)向孔分在了型芯，并設(shè)計(jì)了斜頂桿側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)；制品頂部的側(cè)向孔設(shè)計(jì)了定模斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，該模具結(jié)構(gòu)合理、工作穩(wěn)定、效率高，制品合格。在該注塑模具設(shè)計(jì)中，主要解決了以下技術(shù)問題：

(1)對(duì)分型面進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，將制品B處孔分在了動(dòng)模，采用斜頂桿側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)化了模具結(jié)構(gòu)。

(2)在制品A處的定模斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)中，利用澆注系統(tǒng)分型面的打開實(shí)現(xiàn)側(cè)向抽芯，減少了一個(gè)模具分型面。

[1]齊衛(wèi)東.塑料模具設(shè)計(jì)與制造[M].北京:高等教育出版社,2008:207.

[2]申開智.塑料成型模具[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,2006:226.

[3]張維合.定模側(cè)抽芯熱流道深腔注射模設(shè)計(jì)[J].模具制造，2011(5)：73-75．

[4]田福祥. 定模側(cè)抽芯二次分型壓鑄模設(shè)計(jì)[J].熱加工工藝，2005(5)：63-64．

[5]范希營, 郭永環(huán), 李順才.分型面為曲面的套類注射制品的有限元分析[J]. 高分子材料科學(xué)與工程,2013,29(7):170-174.

[6]劉保臣，楊曉東，申長(zhǎng)雨.注塑模分型面設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用[J]. 工程塑料應(yīng)用,2007,35(5):64-66.

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Design of injection mold based on optimizing core-pulling mechanism

XIONG Yi

(Henan Polytechnic Institute, Nanyang 473009, CHN)

For the plastic products of the two lateral structure, in order to simplify the core-pulling mechanism as the goal, through optimizing the parting surface, will transform a side hole lateral core pulling into the inside core-pulling, and designs a inclined push rod mechanism, simplifies the core-pulling mechanism; on another side of the hole, using open mould gating system parting surface to drive lateral movement and oblique guide pillar mechanism, reduce a parting surface. Practice verifies the mold structure is simple, products are qualified, side core-pulling mechanism works stable and reliable.

optimize; inclined push; fixed mould core-pulling; parting surface

TQ320.66

A

熊毅，男，1982年生，碩士，講師，研究方向?yàn)樗芰铣尚凸に嚺c模具設(shè)計(jì)、模具CAD/CAE/CAM、數(shù)值分析與仿真等。

(編輯李靜)(2015-08-26)

160527

河南省科技攻關(guān)重點(diǎn)支持計(jì)劃(112102210207)