圓周多行位圓弧化直線運動抽芯模具設(shè)計

魏星雷

（荊州理工職業(yè)學(xué)院，湖北 荊州 434000）

在塑料模的設(shè)計過程中,經(jīng)常會遇到各種形式的圓弧內(nèi)形,使模具的設(shè)計變得很困難,為了有效地解決這一難點,探討了用滑塊連桿、齒輪齒條、油缸驅(qū)動浮動滑塊、開模動作為動力源的浮動滑塊機構(gòu)等可行圓弧抽芯結(jié)構(gòu)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點,對塑料模設(shè)計過程中遇到的圓弧抽芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有一定的指導(dǎo)意義。

在塑料模設(shè)計工作中，經(jīng)常遇到塑料制品零件上有內(nèi)外側(cè)孔和側(cè)凹的形狀，在進行模具設(shè)計時，就需要考慮采用側(cè)抽芯機構(gòu)。常用的抽芯機構(gòu)有手動、機動、氣動和液壓分型抽芯機構(gòu)等。手動抽芯是依靠人工直接抽拔或通過傳動裝置抽出型芯，工作效率較低，勞動強度大，僅適用于小批量生產(chǎn)和試制生產(chǎn)；氣動和液壓抽芯是利用氣壓或液壓系統(tǒng)抽出型芯，它具有傳動平穩(wěn)，可獲得較大的抽拔力和較長的抽芯距；機動側(cè)向抽芯是利用注射機的開模動力，通過傳動零件，將活動型芯抽出，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但無需手工操作，生產(chǎn)效率高，是較為廣泛采用的。機動分型抽芯機構(gòu)又可分為彈簧式、斜導(dǎo)柱式、彎銷式、斜導(dǎo)槽式、楔塊式、斜滑塊式、斜槽式、齒輪齒條式等8種。在實際生產(chǎn)過程中，斜導(dǎo)柱分型抽芯機構(gòu)使用的最為普遍。這里單獨介紹斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

1 塑件成型結(jié)構(gòu)

塑件選用 ABS+PC材料(即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物/聚 碳酸酯復(fù)合材料)，其外形呈錐臺狀，錐臺上端內(nèi)圓直徑為25 mm，下端內(nèi)圓直徑為29 mm，錐臺高度12 mm，塑件平均壁厚1．2 mm；錐臺側(cè)壁上設(shè)計有30個側(cè)邊孔，以及15個對應(yīng)的位于H下層單孔h(尺寸為Φ1 mm×2 mm)。上層單孔H的典型特點是：其豎直方向的中心線與塑件中心線在投影平面上的夾角為3°，其側(cè)壁的脫模方向與該特征孔對應(yīng)的位置徑向中心線夾角為10°。

2 注塑成型及脫模難點分析

2.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計

由于塑件側(cè)邊孔位較多，容易澆注不均導(dǎo)致塑件出現(xiàn)缺料等質(zhì)量問題，因而澆口位置的選擇及澆口形式非常重要。澆口須滿足徑向30個孔位孔間料位的充填可靠性、飽滿性。其優(yōu)點是：能保證塑件各部位均勻澆注；可在澆口廢料頂出的同時，通過澆口連帶將塑件從型芯上頂出；澆口去除方便。

2.2 側(cè)邊孔位脫模

塑件脫模存在的主要難題是側(cè)壁上、下兩層 30個孔的脫模(上層15個Φ8mm×1mm方孔H和下層15個Φ2mm×1mm方孔h)，且上、下層方孔的出模中心線與孔位中心線夾角為10°，上層單孔Φ8mm×1 mm(孔H)在側(cè)面的投影中心線與塑件主體投影中心線的夾角為3°，單個孔沿徑向抽芯脫模會拉傷孔壁或使塑件變形。因此對于本塑件上、下兩層側(cè)孔的抽芯脫模，采用Half滑塊機構(gòu)明顯不合適，需有針對性地進行創(chuàng)新設(shè)計才能滿足該塑件上、下兩層孔位的抽芯脫模要求。

3 上、下層斜孔脫模機構(gòu)設(shè)計

上、下層斜孔脫模機構(gòu)設(shè)計可以考慮采用圓周多向同步抽芯機構(gòu)。本方案采用液壓油缸驅(qū)動圓盤齒輪，一次性帶動15個圓弧滑塊進行同步斜抽芯 的結(jié)構(gòu)方式。該機構(gòu)的裝配情況為：塑件上層單孔H和下層 單孔h因其位向及出模方向一致，其成型可由對應(yīng)的單一成型件——單孔成型圓弧滑塊39來實現(xiàn)，機構(gòu)上與單孔成型圓弧滑塊39結(jié)構(gòu)相似的構(gòu)件有15組。以單孔成型圓弧滑塊39的安裝為例，單孔成型圓弧滑塊39設(shè)計成尖形牛角狀，其尖角對應(yīng)于塑件的H和h成型部位，兩側(cè)為半徑不等的圓弧面；單孔成型圓弧滑塊39通過螺釘與圓弧導(dǎo)向滑塊 37緊固聯(lián)結(jié)，兩者中間墊有中間聯(lián)結(jié)塊38，其為圓弧狀導(dǎo)向塊；圓弧導(dǎo)向滑塊37通過圓弧導(dǎo)向滑塊壓板42安裝于型芯承載鑲件33上對應(yīng)的滑動槽內(nèi)；驅(qū)動銷36通過過渡偏緊配合安裝于圓弧導(dǎo)向滑塊37上；圓弧導(dǎo)向滑塊壓板42通過螺釘緊固于型芯承載鑲件33上，其內(nèi)孔套裝于中央芯軸型芯32上，其外圓周上套裝有驅(qū)動槽圓盤齒輪35；驅(qū)動槽圓盤齒輪 35能以圓弧導(dǎo)向滑塊壓板42為軸心正反轉(zhuǎn)動，驅(qū)動槽圓盤齒輪35上開設(shè)有驅(qū)動槽，驅(qū)動銷36由其驅(qū)動；齒條40通過齒條蓋板34安裝于型芯承載鑲件33上開設(shè)的齒條槽內(nèi)，尾端通過螺紋聯(lián)結(jié)有齒條連桿 41，第二驅(qū)動油缸43通過驅(qū)動齒條連桿41來驅(qū)動齒條40，齒條40與驅(qū)動槽圓盤齒輪35嚙合連接。此外，為保證機構(gòu)的穩(wěn)定性，圓弧導(dǎo)向滑塊壓板42所開設(shè)的槽寬L3小于型芯承載鑲件33上開設(shè)的圓弧導(dǎo)向滑塊37運動槽寬度L2，以便圓弧導(dǎo)向滑塊壓板42將圓弧導(dǎo)向滑塊37限制于對應(yīng)的型芯承載鑲件33的定距滑動槽內(nèi)：中間聯(lián)結(jié)塊38的圓弧寬度為L1，而 L3=L1+0．03 mm。

其動作原理為工作時，第二驅(qū)動油缸43動作，芯桿向左抽出，拉動齒條40按F1所示方向(向左)運動，齒條40帶動驅(qū)動槽圓盤齒輪35轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)動，使其上的導(dǎo)槽驅(qū)動驅(qū)動銷36在槽內(nèi)按F2方向運動，從而帶動圓弧導(dǎo)向滑塊37、中間聯(lián)結(jié)塊38、單孔成型圓弧滑塊39三者組成的滑塊組合體在型芯承載鑲件33上的定距滑動槽內(nèi)按F3所示圓弧方向轉(zhuǎn)動，當導(dǎo)槽驅(qū)動驅(qū)動銷36 在槽內(nèi)由a點運動到b點時，圓弧導(dǎo)向滑塊37被驅(qū)動由c點運動到d點，進而實現(xiàn)單孔成型圓弧滑塊39從塑件上H及h孔的脫出。復(fù)位時，第二驅(qū)動油缸43驅(qū)動各零件按脫模時的運動路徑反向運動復(fù)位。

4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.1 模具整體結(jié)構(gòu)

模腔布局采用一模一腔，開閉控制為單次分型打開；澆注系統(tǒng)采用三點式側(cè)澆口澆注方式；模架選用龍記LKMCI3535-A50-B70-C120；成型模腔采用鑲件拼合結(jié)構(gòu)方式；冷卻采用水冷方式，定模型腔鑲件和動模型芯鑲件采用Φ8 mm平行均布式水路冷卻，中央型芯采用Φ14 mm水井冷卻；排氣通過鑲件間的間隙(δ)排氣，δ≤0．02 mm；頂出采用拉料桿頂出方式；H、h孔的脫模采用前文所述圓周多向同步抽芯機構(gòu)。

4.2 模具工作原理

模具工作時，動模在注射機拉桿的帶動下后退，模具在PL分型面處打開，打開至一定位置后，第一驅(qū)動油缸31、第二驅(qū)動油缸43同步動作，驅(qū)動15個單孔成型圓弧滑塊39在前述圓周多向同步抽芯機構(gòu)的控制下，完成H孔和h孔的側(cè)抽芯脫模；待側(cè)抽芯動作完成，動模繼續(xù)后退，直到注射機頂桿通過頂針底板22推動三根拉料桿將流道廢料及塑件從中央芯軸型芯32上頂出。復(fù)位時，彈簧19推動頂針面板21將頂出機構(gòu)先復(fù)位，而后第一驅(qū)動油缸31、第二驅(qū)動油缸43同步動作，將15個單孔成型圓弧滑塊39驅(qū)動復(fù)位，最后模具在PL分型面處閉合，等待下一個注塑循環(huán)。

5 結(jié)語

利用開模動作與導(dǎo)滑槽的作下進行圓弧抽芯，不但模具結(jié)構(gòu)簡單，而且制造維護方便，降低了成本。在確定抽芯方法為齒輪傳動機構(gòu)帶動螺旋型芯旋轉(zhuǎn)抽芯之后，還可采用齒輪齒條結(jié)構(gòu)進行圓弧抽芯，在此不再詳細討論。本次設(shè)計不僅加深了自己對專業(yè)所學(xué)知識的理解和認識，而且也拓寬了自己的知識面?？偟膩碚f，應(yīng)該在滿足產(chǎn)品性能要求的條件下，充分利用現(xiàn)有條件，提高效率，降低模具難度，保證模具壽命，進行合理選擇。