注射模彈簧-拉鉤式外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

王贊凱，李海芳

（廣州市機(jī)電技師學(xué)院，廣東廣州 510000）

1 引言

在工程塑料的運(yùn)用中，復(fù)雜塑件的外側(cè)面存在與開模方向垂直的孔、凹坑、凸臺(tái)等結(jié)構(gòu)，這在工業(yè)生產(chǎn)及生活中隨處可見。而為避免在注射模開模或塑件推出過(guò)程中，復(fù)雜塑件被成型它們的零件阻礙，必須通過(guò)外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的活動(dòng)，使阻礙開?；蛩芗瞥龅某尚土慵Y(jié)構(gòu)在脫模推出之前抽出。所以外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是注射模設(shè)計(jì)中的重要一環(huán)。

2 常用外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)

常用的外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)主要有斜導(dǎo)柱式、彈簧式與彈簧-拉鉤式等，它們有各自的典型結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)。

2.1 斜導(dǎo)柱式外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)

圖1所示為一種典型斜導(dǎo)柱式外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的開合模狀態(tài)，其機(jī)構(gòu)主要組成配件包括斜導(dǎo)柱3、楔緊塊4、側(cè)成型芯6、固定銷7、滑塊8、聯(lián)動(dòng)桿9、彈簧10、限位塊11等。斜導(dǎo)柱式外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行穩(wěn)定可靠，塑件成型精度高，適用于絕大部分的外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)；而缺點(diǎn)則是配件較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)與加工調(diào)試較困難。

2.2 彈簧式外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)

圖2所示為一種典型彈簧式外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的開合模狀態(tài)，其機(jī)構(gòu)主要組成配件包括彈簧2、斜滑塊4、導(dǎo)滑限位塊10、固定螺絲11 等。彈簧式外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行快速，經(jīng)濟(jì)方便；而缺點(diǎn)則是斜滑塊的運(yùn)動(dòng)受彈簧影響，如斜滑塊的質(zhì)量或體積較大，為保證足夠的開模力，需增加彈簧的數(shù)量和載荷，從而大大提高了模具的設(shè)計(jì)與裝配難度，所以彈簧式外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)一般只適用于塑件體積小，斜滑塊質(zhì)量輕的小型注射模。

2.3 彈簧-拉鉤式外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)

圖3 所示為一種典型彈簧-拉鉤式外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，其主要組成配件包括彈簧11、斜滑塊12、T型導(dǎo)滑塊5、限位塊15、拉鉤2、拉扣3、固定螺絲等。因彈簧-拉鉤式外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)比彈簧式多了拉鉤結(jié)構(gòu)，在開模時(shí)斜滑塊是在拉鉤與彈簧共同作用下沿斜滑槽運(yùn)行的，拉鉤結(jié)構(gòu)起主要開模作用，對(duì)彈簧的數(shù)量與載荷的要求不高，降低了模具的設(shè)計(jì)與裝配難度，所以也適用于塑件體積大、斜滑塊質(zhì)量重的中、大型注射模。

圖3 彈簧-拉鉤式外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)示意圖

綜上所述，相較于斜導(dǎo)柱式與彈簧式這兩種外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，彈簧-拉鉤式外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)擁有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)與裝配難度較低、適用范圍廣、運(yùn)行快速穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)方便等優(yōu)點(diǎn)，具有一定的實(shí)用意義與推廣意義。本文將以竹編收納筐模具的外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，重點(diǎn)介紹彈簧-拉鉤式外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的幾個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以供模具設(shè)計(jì)人員參考。

3 竹編收納筐塑件結(jié)構(gòu)分析

竹編收納筐結(jié)構(gòu)如圖4 所示，材料為PP+30GF，收縮率為1%。塑件的總體形狀為矩形體，最大外形尺寸為243×190×104mm，平均壁厚為1.6mm，脫模斜度則為3°。

竹編收納筐模具的脫模方向如圖5所示。因特殊的外觀要求，塑件4個(gè)外側(cè)面為竹編圖案，且在塑件左右兩側(cè)上端有提手框結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為了保證塑件能順利脫模，需在塑件的4個(gè)側(cè)面設(shè)計(jì)外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。因竹編收納筐的尺寸精度要求不高，在綜合考慮生產(chǎn)精度、生產(chǎn)成本與設(shè)計(jì)加工難度等方面因素后，確定采用彈簧-拉鉤式外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。

圖4 竹編收納筐結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 竹編收納筐模具的脫模示意圖

4 彈簧-拉鉤式外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

竹編收納筐模具的彈簧-拉鉤式外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)如圖6 所示。針對(duì)竹編收納筐4 個(gè)側(cè)面的特殊造型，為保證塑件能順利脫模，設(shè)計(jì)了4 套彈簧-拉鉤式外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。這4套外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)均是由彈簧1、T型導(dǎo)滑塊2、耐磨板3、斜滑塊4、限位塊5、拉鉤6、拉扣7等配件組成，它們尺寸位置不同，但結(jié)構(gòu)相似，設(shè)計(jì)理念相同。

（1）斜滑塊楔緊角度設(shè)定。

如斜滑塊的楔緊角小于鋼的摩擦角（6.85°～8°），開模時(shí)摩擦力較大，有的注塑機(jī)開模力小，就會(huì)發(fā)生開模困難，并會(huì)發(fā)出很大響聲。如斜滑塊的楔緊角過(guò)大，不僅使斜滑塊尺寸增大，還可能使斜滑塊與導(dǎo)滑塊自鎖。所以斜滑塊的楔緊角度一般取7.5°至25°。在竹編收納筐模具的4套外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，斜滑塊的楔緊角度均取15°，如圖7所示。

圖6 竹編收納筐模具外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)示意圖

圖7 斜滑塊楔緊角度

（2）斜滑塊開模行程計(jì)算。

竹編收納筐4 個(gè)側(cè)面的邊界水平距離（即斜滑塊成型的斜面水平距離）均為T=9.8169mm，且已確定斜滑塊的楔緊角度α取15°，如圖8所示。據(jù)此可計(jì)算斜滑塊的水平方向開模行程為S1=T+（2～3）=12mm，其中2～3mm為斜滑塊開模安全距離；斜滑塊的斜向總開模行程為S=S1/sinα≈46mm。

圖8 斜滑塊開模行程示意圖

（3）拉鉤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

彈簧-拉鉤式外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的拉鉤結(jié)構(gòu)如圖9所示，主要由拉鉤和拉扣兩個(gè)配件組成。為保證拉鉤結(jié)構(gòu)在開模時(shí)能順利脫鉤，使模具正常開模，則拉鉤結(jié)構(gòu)在模具合模時(shí)的扣合尺寸應(yīng)為W=S1-（1～2）=10mm，如圖9a所示。而為提高拉鉤與拉扣的剛度，以及降低模具加工難度，拉鉤與拉扣的寬度需增大，取20mm，如圖9b所示。

（4）彈簧選取。

在彈簧-拉鉤式外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)中，斜滑塊開模的主要?jiǎng)恿槔^，而彈簧則起輔助作用，同時(shí)為降低模具裝配難度，在竹編收納筐模具的外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)中，彈簧配件選用藍(lán)色彈簧。彈簧參數(shù)計(jì)算公式為：壓縮比=（行程+預(yù)壓量）/彈簧長(zhǎng)度，其中行程為S=46mm，預(yù)壓量取值范圍為5～20mm，藍(lán)色彈簧的壓縮比為32%～40%，通過(guò)計(jì)算可得彈簧長(zhǎng)度=（46+5）/0.35≈145mm，因 藍(lán) 色 彈 簧 標(biāo) 準(zhǔn) 件 沒(méi) 有145mm，只有125mm 和150mm 兩種長(zhǎng)度規(guī)格，所以竹編收納筐模具的外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)選用150mm 長(zhǎng)的藍(lán)色標(biāo)準(zhǔn)彈簧。

圖9 拉鉤結(jié)構(gòu)示意圖

5 彈簧-拉鉤式外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)工作過(guò)程

如圖10所示，圖10a為外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)合模狀態(tài)，圖10b為外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)開模狀態(tài)。4個(gè)外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同，在合模時(shí)，彈簧21處于壓縮狀態(tài)，斜滑塊15完全裝入定模板8中，T型導(dǎo)滑塊17與限位塊18通過(guò)導(dǎo)滑槽與斜滑塊15相連，并固定在定模板8上，拉鉤19固定于斜滑塊15上，而拉扣則固定在動(dòng)模板2上，拉鉤19與拉扣20處于扣合狀態(tài)。開模時(shí)，動(dòng)模板2、型芯3與推板23向后運(yùn)動(dòng)，與定模板8分開，處于壓縮狀態(tài)的彈簧21伸長(zhǎng)，斜滑塊15在拉鉤19與彈簧21的共同作用下，沿T 型導(dǎo)滑塊17 與限位塊18 的斜滑槽往后運(yùn)動(dòng)，由于斜滑塊15具有斜度，在往后運(yùn)動(dòng)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)水平向外的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)側(cè)抽芯。當(dāng)斜滑塊15向斜后運(yùn)動(dòng)一定行程后，拉鉤19與拉扣20完成脫離，斜滑塊15由彈簧21及限位塊18進(jìn)行定位。開模完成后，塑件22抱緊在型芯3上，在推板23作用下完成脫模。

圖10 外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)開合模狀態(tài)

6 結(jié)語(yǔ)

本文分析了斜導(dǎo)柱式、彈簧式、彈簧-拉鉤式3種外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，確定彈簧-拉鉤式外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)在實(shí)際生產(chǎn)中具有一定的實(shí)用意義和推廣意義，并以竹編收納筐模具設(shè)計(jì)為例，講解了彈簧-拉鉤式外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的一些設(shè)計(jì)要點(diǎn)及其工作過(guò)程。引用的竹編收納筐模具是廣州市中昇模具有限公司于2016年2月設(shè)計(jì)并制造的一副模具，試模成功后已交付客戶使用，塑件如圖11所示。通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)情況可知，該模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)方便，對(duì)同類外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定的借鑒作用。

圖11 竹編收納筐塑件圖