壺體哈弗滑塊驅(qū)動(dòng)二次滑塊和二次斜頂機(jī)構(gòu)注塑模具設(shè)計(jì)

賀柳操 , 肖國(guó)華 , 卞 平

(1.湖南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院， 長(zhǎng)沙 410151；2.浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)代模具學(xué)院，浙江 寧波 315012；3.湖北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，湖北 十堰 4420003)

0 前言

塑料塑件模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，針對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)塑件而言，結(jié)構(gòu)布局中的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)[1-5]，特別是對(duì)于脫模比較困難的特征部位的脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要做較多的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)[6-9]，本文針對(duì)某電熱水壺壺體脫模困難的實(shí)際生產(chǎn)問題，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)了一種兩板式冷流道側(cè)邊澆口澆注注塑模具，模具結(jié)構(gòu)中采用一種復(fù)合哈弗滑塊機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)塑件的局部特征的脫模，其特點(diǎn)為哈弗滑塊來實(shí)現(xiàn)塑件外壁的側(cè)面脫模，并通過哈弗滑塊來驅(qū)動(dòng)一個(gè)側(cè)面上的2個(gè)斜頂脫模機(jī)構(gòu)和2個(gè)內(nèi)壁倒扣脫?；瑝K機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)塑件內(nèi)壁倒扣特征的脫模；復(fù)合脫模機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎，能有效降低模具的生產(chǎn)制造成本，能滿足塑件的自動(dòng)化生產(chǎn)要求，具有較好工程實(shí)踐參考意義。

1 塑件特征分析

塑件結(jié)構(gòu)特征如圖1所示，塑件材質(zhì)采用工程改性塑料合金丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯共聚物(ABS)/聚碳酸酯(PC)，收縮率為0.5 %；塑件上影響塑件脫模的特征包括如圖1中所示的C1～C7共7個(gè)特征。C1、C2為左右兩邊套筒上的滑道凹槽；C3為整個(gè)右側(cè)邊的異型凹槽，且里面帶有一個(gè)側(cè)孔；C4、C5為右側(cè)邊上C3槽內(nèi)前、后2個(gè)倒扣；C6、C7為內(nèi)壁上前、后2個(gè)矩形凹槽，可以視同為倒扣。以上特征，結(jié)合塑件的分型設(shè)計(jì)，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要做特殊的分型及脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮，方能保證塑件的自動(dòng)化注塑生產(chǎn)，這也是本塑件模具設(shè)計(jì)的難點(diǎn)所在。

2 分型設(shè)計(jì)

結(jié)合塑件的結(jié)構(gòu)特征，對(duì)塑件做如下的布局及分型設(shè)計(jì)安排，如圖2所示，布局上采用立式1模2腔布局，單腔的分型設(shè)計(jì)為：(1)主分型面采用L3分型線所在的分型面，將塑件外壁的成型件一分為二，即圖中所示的H1滑塊和H2滑塊2個(gè)哈弗式成型塊，從而能夠較好地實(shí)現(xiàn)C1、C2、C3特征的脫模；(2)在H1滑塊內(nèi)再分離出2個(gè)小鑲件M1斜頂、M2斜頂實(shí)施對(duì)C4、C5倒扣特征的脫模；(3)采用L1分型線所在的平面為塑件上部型腔成型件的分型面；(4)采用L2分型線所在的平面為塑件下部型芯成型件的分型面；(5)在型芯成型鑲件內(nèi)再分割出N1滑塊、N2滑塊實(shí)施對(duì)塑件內(nèi)壁上的C6、C7特征的脫模。

C1～C7—特征 L1～L3—分型線 H1、H2—哈弗滑塊編號(hào)圖2 分型設(shè)計(jì)Fig.2 Parting design

3 模具設(shè)計(jì)

依據(jù)上述分型設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的模具整體結(jié)構(gòu)如圖3所示，模架采用龍記LKM CH型標(biāo)準(zhǔn)模架，模具模腔布局為1模2腔。

1—澆口套 2—定位圈 3—定模板 4—?jiǎng)幽０?5—模腳 6—底板 7—復(fù)位彈簧 8—復(fù)位桿 9—推板蓋板10—推板 11—支撐柱 12—左滑塊彈簧 13—左滑塊導(dǎo)向塊 14—左滑塊 15—右滑塊彈簧 16—右滑塊導(dǎo)向塊17—右滑塊 18—上型腔鑲 19—上型腔板 20—主型芯鑲件 21—第一彎銷 22—第一內(nèi)抽芯滑塊23—第一內(nèi)抽滑塊彈簧 24—彈簧限位銷 25—型芯套板 26—內(nèi)抽滑塊耐磨板 27—第二彎銷 28—第二內(nèi)抽芯滑塊29—第二內(nèi)抽滑塊彈簧 30—導(dǎo)柱彈簧 31—小導(dǎo)柱 32—定向限位板 33—斜頂固定板 34—側(cè)面斜頂35—定向驅(qū)動(dòng)彈簧 36—頂針 37—導(dǎo)套 38—導(dǎo)柱 39—快速接頭 40—滑塊壓條 PL—模具開模面圖3 模具結(jié)構(gòu)Fig.3 Mould structure

澆注系統(tǒng)采用側(cè)澆口澆注，流道開設(shè)于哈弗滑塊左滑塊14和右滑塊17上，流道直徑φ8 mm，側(cè)邊澆口為扇形澆口，澆口尺寸為2 mm×4 mm×3 mm；定位圈2和澆口襯套1采用標(biāo)準(zhǔn)件，其規(guī)格分別為L(zhǎng)RB120、SBC20。

冷卻采用水冷方式，冷卻管道采用φ8 mm管道；左滑塊14和右滑塊17各開設(shè)2條獨(dú)立水路；2個(gè)主型芯鑲件20上各開設(shè)一條水井式冷卻水路。

排氣主要利用鑲件間間隙排氣位置，左滑塊14和右滑塊17閉合后的間隙大小為0.005～0.015 mm，以保證整個(gè)塑件外表壁面的排氣的順暢，側(cè)面斜頂34安裝于右滑塊17上時(shí)的滑動(dòng)間隙控制在0.01～0.02 mm之間；型芯套板25套裝于主型芯鑲件20上的配合間隙為0.01～0.015 mm之間；主分型面閉合，主要是左滑塊14和右滑塊17與第一內(nèi)抽芯滑塊、第二內(nèi)抽芯滑塊28、型芯套板25閉合時(shí)間隙為0.015～0.02 mm之間，以保證模腔填充時(shí)模腔內(nèi)的高壓氣體能迅速在這些間隙中得到排放，防止燒焦和填充不足。

單個(gè)模腔塑件的頂出采用4根頂針36進(jìn)行頂出，頂出位置設(shè)置在塑件上端的肩臺(tái)周邊，頂針36的直徑選用φ6 mm頂針，頂針36與主型芯鑲件20的上端配合段長(zhǎng)度12 mm，配合間隙0.01～0.015 mm，頂針中段與動(dòng)模板4的壁孔間隙單邊為0.5 mm，底端與推板蓋板9的避空間隙為0.05 mm。

模具導(dǎo)向由導(dǎo)套37、導(dǎo)柱38的配合進(jìn)行導(dǎo)向。

脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是本模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)如以下第4節(jié)所述。

4 脫模機(jī)構(gòu)

承前所述，為實(shí)現(xiàn)C1～C7特征的脫模，依據(jù)1節(jié)所述的分型布局設(shè)計(jì)安排，采用一種復(fù)合機(jī)構(gòu)哈弗滑塊驅(qū)動(dòng)子滑塊機(jī)構(gòu)和子斜頂結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)[10-15]。機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成包括由兩半哈弗式滑塊左滑塊14和右滑塊17構(gòu)成的哈弗主滑塊抽芯機(jī)構(gòu)， 安裝于動(dòng)模板4上的、由第二彎銷27和第一彎銷21驅(qū)動(dòng)的內(nèi)抽芯脫模子機(jī)構(gòu)，安裝于右滑塊17上的側(cè)面斜頂抽芯子機(jī)構(gòu)。

4.1 哈弗滑塊主抽芯機(jī)構(gòu)

結(jié)合圖3中F-F剖視，如圖4所示，機(jī)構(gòu)的組成零件包括左滑塊彈簧12、左滑塊導(dǎo)向塊13、左滑塊14、右滑塊彈簧15、右滑塊導(dǎo)向塊16、右滑塊17；哈弗滑塊的兩半構(gòu)件在定模板3鑲件腔內(nèi)的安裝結(jié)構(gòu)相似，以左滑塊14的安裝為例，左滑塊導(dǎo)向塊13通過2個(gè)斜向螺桿緊固安裝于定模板3鑲件腔內(nèi)壁上，其通過T型槽與左滑塊14滑塊聯(lián)結(jié)，左滑塊14可沿聯(lián)結(jié)T型槽由左滑塊彈簧12驅(qū)動(dòng)在開模時(shí)斜向下滑出，完成塑件左外側(cè)壁的脫模；同樣，開模時(shí)右滑塊彈簧15亦能驅(qū)動(dòng)右滑塊17完成塑件右外側(cè)壁的脫模，左滑塊14和右滑塊17斜向下抽芯完畢后，其不能繼續(xù)向下滑出，由安裝于定模板3內(nèi)槽壁上的限位塊勾住。左滑塊14和右滑塊17的斜向外抽芯，能分別實(shí)現(xiàn)塑件的左側(cè)壁及其上的C1特征的側(cè)向抽芯脫模，及右側(cè)外壁上C2特征、C3特征的側(cè)向抽芯脫模。

12—左滑塊彈簧 13—左滑塊導(dǎo)向塊 14—左滑塊15—右滑塊彈簧 16—右滑塊導(dǎo)向塊 17—右滑塊 圖4 哈弗滑塊主抽芯機(jī)構(gòu)Fig.4 Main core pulling mechanism of half sliders

4.2 內(nèi)抽芯脫模子機(jī)構(gòu)

如圖5所示，內(nèi)抽芯脫模子機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)組成零件包括第一彎銷21、第一內(nèi)抽芯滑塊22、第一內(nèi)抽滑塊彈簧23、彈簧限位銷24、型芯套板25、內(nèi)抽滑塊耐磨板26、第二彎銷27、第二內(nèi)抽芯滑塊28、第二內(nèi)抽滑塊彈簧29；第一內(nèi)抽芯滑塊22、第二內(nèi)抽芯滑塊28通過壓條定位和導(dǎo)向相對(duì)設(shè)置于主型芯鑲件20的兩側(cè)，用于實(shí)施對(duì)C6、C7的脫模，第一內(nèi)抽芯滑塊22的動(dòng)作由第一彎銷21驅(qū)動(dòng)，第一彎銷21通過螺釘緊固安裝于定模板3上；第二內(nèi)抽芯滑塊28由第二彎銷27驅(qū)動(dòng)，第二彎銷27通過螺釘緊固安裝于左滑塊14的底部，能跟隨左滑塊14一起運(yùn)動(dòng)；第一內(nèi)抽芯滑塊22、第二內(nèi)抽芯滑塊28之間留有一定裝配距離；第一內(nèi)抽芯滑塊22對(duì)應(yīng)于C6特征的成型與抽芯，第二內(nèi)抽芯滑塊28對(duì)應(yīng)于C7特征的成型與抽芯。機(jī)構(gòu)工作原理為，模具在PL分型面處打開時(shí)，第一彎銷21在第一內(nèi)抽滑塊彈簧23的輔助推動(dòng)下驅(qū)動(dòng)第一內(nèi)抽芯滑塊22向外抽芯，同步地，左滑塊14側(cè)向推出，未離開動(dòng)模板4的同時(shí)，其在水平面上的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)镵1，跟隨左滑塊14同步運(yùn)動(dòng)的第二彎銷27亦將在第二內(nèi)抽滑塊彈簧29的輔助推動(dòng)下，驅(qū)動(dòng)第二內(nèi)抽芯滑塊28按K2方向運(yùn)動(dòng)，達(dá)到第一內(nèi)抽芯滑塊22、第二內(nèi)抽芯滑塊28同步向主型芯鑲件20中央收縮抽芯的目的，從而實(shí)現(xiàn)C6、C7特征的側(cè)抽芯脫模。

13—左滑塊導(dǎo)向塊 14—左滑塊 22—第一內(nèi)抽芯滑塊 27—第二彎銷 28—第二內(nèi)抽芯滑塊29—第二內(nèi)抽滑塊彈簧 K1，K2—運(yùn)動(dòng)方向圖5 內(nèi)抽芯脫模子機(jī)構(gòu)Fig.5 Inner core extractor demoulding mechanism

4.3 側(cè)面斜頂抽芯子機(jī)構(gòu)

19—上型腔板 20—主型芯鑲件 30—導(dǎo)柱彈簧 31—小導(dǎo)柱 32—定向限位板 33—斜頂固定板 34—側(cè)面斜頂 35—定向驅(qū)動(dòng)彈簧 K3～K5—運(yùn)動(dòng)方向圖6 側(cè)面斜頂抽芯子機(jī)構(gòu)Fig.6 Side inclined top coring mechanism

側(cè)面斜頂抽芯子機(jī)構(gòu)在右滑塊17上的安裝如圖6所示，機(jī)構(gòu)零件組成包括導(dǎo)柱彈簧30、小導(dǎo)柱31、定向限位板32、斜頂固定板33、側(cè)面斜頂34、定向驅(qū)動(dòng)彈簧35；小導(dǎo)柱31由導(dǎo)柱彈簧30頂壓安裝于上型腔板19上，其下端分別穿過定向限位板32上的橫向定向孔和斜頂固定板33上的垂直導(dǎo)向孔，小導(dǎo)柱31有2根，對(duì)應(yīng)的斜頂固定板33也設(shè)置有2個(gè)，側(cè)面斜頂34亦有2根，對(duì)應(yīng)于C4、C5倒勾特征的脫模；定向限位板32用于限制小導(dǎo)柱31的上下移動(dòng)，定向驅(qū)動(dòng)彈簧35用于保持斜頂固定板33的初位狀態(tài)；側(cè)面斜頂34穿過右滑塊17上對(duì)應(yīng)的斜頂桿孔后參與塑件的成型。機(jī)構(gòu)的動(dòng)作原理為：模具在PL分型面處打開后，上型腔板19相對(duì)右滑塊17按K3方向上行，右滑塊17在滑塊導(dǎo)向塊16的驅(qū)動(dòng)下按K4方向抽芯，此時(shí)，在小導(dǎo)柱31的限制下，斜頂固定板33不能跟隨右滑塊17同步運(yùn)動(dòng)，因而能保持側(cè)面斜頂34在K4方向上無移動(dòng)，但是，由于右滑塊17的壓迫驅(qū)動(dòng)下，2個(gè)側(cè)面斜頂34與右滑塊17產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，2個(gè)側(cè)面斜頂34被迫只能按K4、K5方向向中間靠攏內(nèi)收，完成C4、C5特征的抽芯；待C4、C5抽芯完畢，右滑塊17也完成了塑件右側(cè)壁的側(cè)面抽芯，此時(shí)定向限位板32被小導(dǎo)柱31擋住；復(fù)位時(shí)，定向驅(qū)動(dòng)彈簧35頂住右滑塊17和斜頂固定板33，助推側(cè)面斜頂34復(fù)位。因而，右滑塊17能實(shí)現(xiàn)塑件右側(cè)壁的脫模及右側(cè)壁上倒扣的二次脫模。

5 模具工作原理

模具開模時(shí)，按圖3中所示的模具分型面PL打開，塑件的動(dòng)作按以下幾個(gè)步驟進(jìn)行：

(1)PL打開時(shí)，動(dòng)模后退，左滑塊14和右滑塊17在彈簧12、15的驅(qū)動(dòng)下，暫時(shí)留于動(dòng)模板4上，但向兩邊側(cè)向抽芯抽出，而實(shí)現(xiàn)側(cè)壁及側(cè)邊上的C1、C2、C3特征的脫模；

(2)同步動(dòng)作，流道廢料也被左滑塊14和右滑塊17從澆口襯套1中拔出;第一內(nèi)抽芯滑塊22、第二內(nèi)抽芯滑塊28同步實(shí)施抽芯，逐步完成C6、C7特征的脫模；

(3)同步動(dòng)作，小導(dǎo)柱31驅(qū)動(dòng)2個(gè)側(cè)面斜頂34完成C4、C5倒扣的抽芯脫模；

(4)頂出，分型面完全打開后，注塑機(jī)頂桿驅(qū)動(dòng)4根頂針36將塑件從主型芯鑲件20上頂出，實(shí)現(xiàn)塑件的完全脫模；

(5)復(fù)位，復(fù)位時(shí)動(dòng)作過程相反，模具閉合，等待下一個(gè)注塑循環(huán)。

6 結(jié)論

(1)結(jié)合塑件的注射成型需要，設(shè)計(jì)了其1模2腔側(cè)澆口澆注單次分型注塑模具結(jié)構(gòu)；

(2)針對(duì)塑件上多個(gè)復(fù)雜特征的脫模困難的問題，設(shè)計(jì)了一種哈弗滑塊驅(qū)動(dòng)的帶2個(gè)子抽芯機(jī)構(gòu)的復(fù)合脫模機(jī)構(gòu)；復(fù)合機(jī)構(gòu)中，針對(duì)外側(cè)壁上的凹槽脫模，采用哈弗滑塊結(jié)構(gòu)抽芯機(jī)構(gòu)對(duì)側(cè)壁整圈面進(jìn)行側(cè)抽芯脫模；針對(duì)內(nèi)壁上倒扣的脫模則采用部分由哈弗滑塊左滑塊來驅(qū)動(dòng)的內(nèi)抽芯脫模子機(jī)構(gòu)來實(shí)施抽芯脫模；針對(duì)外側(cè)壁上相向的2個(gè)倒扣的脫模，采用哈弗滑塊右滑塊驅(qū)動(dòng)的側(cè)面斜頂抽芯子機(jī)構(gòu)來實(shí)施脫模；

(3)脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，特別是左、右哈弗滑塊分別驅(qū)動(dòng)的2個(gè)子機(jī)構(gòu)，構(gòu)思精巧，能有效利用哈弗滑塊機(jī)構(gòu)的動(dòng)作動(dòng)力，來進(jìn)行二次驅(qū)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)局部復(fù)雜特征的巧妙脫模，簡(jiǎn)化了模具脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，降低了模具的結(jié)構(gòu)成本；

(4)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，機(jī)構(gòu)動(dòng)作可靠，能為同類塑件的模具設(shè)計(jì)提供有益借鑒。