深腔物流箱注塑模設(shè)計(jì)

劉正平，吳戈，王偉偉，梁蓓，涂秋燕

(浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，浙江寧波 315012)

深腔塑件注塑模具結(jié)構(gòu)的布置受兩個因素限制[1-3]，首先是深腔塑件的深度，其次是深腔塑件上結(jié)構(gòu)子特征的脫模。在模具設(shè)計(jì)實(shí)踐中，對于深腔塑件的完全脫模，很少使用頂針頂出的方式進(jìn)行，多數(shù)情況下采用先在動模一側(cè)對塑件的內(nèi)壁型芯進(jìn)行先抽芯脫模，在塑件留于定模一側(cè)后，再有針對性地對位于定模一側(cè)的塑件進(jìn)行四周外壁側(cè)抽芯脫模和型腔脫模(兩者同步進(jìn)行)[4-5]。筆者介紹了某深腔物流箱模具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及多種特殊滑塊脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以供設(shè)計(jì)模具時參考。

1 深腔物流箱

深腔物流箱如圖1所示，其長×寬×高尺寸為420 mm×300 mm×128 mm。塑件使用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)/聚碳酸酯(PC)合金，收縮率為0.52%～0.58%。塑件厚度分布不均，最大厚度4.2 mm，最小厚度1.8 mm。塑件為典型的側(cè)壁多附加子特征深腔塑件，這些子特征的設(shè)置，使塑件的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得非常困難[6-8]。主要困難有4點(diǎn)：(1)塑件的側(cè)壁高度較高(128 mm)，使得側(cè)壁的內(nèi)壁深度較深，塑件成型后對內(nèi)壁成型型芯的包緊力非常大，難以脫模；(2)物流箱的四角各有1個貫穿型斜孔(H1～H4)，其脫模只能按斜孔中心線方向進(jìn)行抽芯脫模；(3) 4個側(cè)壁(A，B，C，D)的外壁上既有側(cè)孔、加強(qiáng)筋等子特征，又有局部區(qū)域倒扣子特征，特別是A壁、C壁上中間部位狹小區(qū)域Z1，Z2區(qū)域內(nèi)各存在多處倒扣，脫模難度非常大；(4) 4個側(cè)壁的內(nèi)壁、外壁和底面(F底面)包緊力都比較大，脫模順序如處理不當(dāng)，容易造成塑件脫模時拉傷損壞，因而，只有合理地確定脫模次序，才能保證塑件無損脫模[9-12]。

圖1 深腔物流箱

2 分型與脫模次序安排

模腔分型如圖2所示。模腔分型使用物流箱端口E頂面所在面作為分型面PL，分型出型腔鑲件1和型芯鑲件；再在此基礎(chǔ)上，對型腔鑲件1進(jìn)行第二次分型，從型腔鑲件1上分割出4個側(cè)壁的外壁成型件；同時，為便于機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，將型芯鑲件分割成上型芯鑲件2和下型芯鑲件3。塑件冷卻后，最大包緊力為物流箱4個側(cè)壁內(nèi)壁對上型芯鑲件2和下型芯鑲件3的包緊力，因而脫模時應(yīng)首先安排對物流箱內(nèi)壁先進(jìn)行脫模，以避免塑件在型芯上無法脫模；但內(nèi)壁脫模前必須先對物流箱內(nèi)壁四角的4個貫穿型斜孔先抽芯脫模。其次是對A壁和C壁的外壁實(shí)施同步側(cè)抽芯脫模。再次是對F底面進(jìn)行頂出脫模。最后是對B壁和D壁的外壁實(shí)施同步側(cè)抽芯脫模。

圖2 模腔分型

3 模具方案

模具結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)塑件自動脫模為核心來進(jìn)行布置[13-14]，模具結(jié)構(gòu)設(shè)置如圖3所示，模具為兩板模結(jié)構(gòu)，模腔按1模1腔布局，水冷方式冷卻，模具澆注系統(tǒng)使用熱嘴直接澆注系統(tǒng)。定模一側(cè)布置有4個側(cè)壁滑塊脫模機(jī)構(gòu)用于塑件4個側(cè)壁外壁的側(cè)抽芯脫模，分別為A壁滑塊機(jī)構(gòu)MA，B壁滑塊機(jī)構(gòu)MB，C壁滑塊機(jī)構(gòu)MC和D壁滑塊機(jī)構(gòu)MD。F底面的脫模需要使用6個位于定模一側(cè)型腔鑲件1內(nèi)的常用型前頂彈簧+前頂桿輔助頂出機(jī)構(gòu)ME用于該面的輔助頂出脫模。動模一側(cè)布置有兩個斜孔滑塊脫模機(jī)構(gòu)用于物流箱四角4個貫穿型斜孔的內(nèi)收抽芯脫模，為便于兩個斜孔滑塊脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，型芯鑲件拆分為上型芯鑲件2、下型芯鑲件3及四角的4個插槽鑲件8，兩個斜孔滑塊脫模機(jī)構(gòu)采用內(nèi)藏式方式安裝在下型芯鑲件3內(nèi)。

圖3 模具結(jié)構(gòu)

4 斜孔滑塊脫模機(jī)構(gòu)

斜孔滑塊脫模機(jī)構(gòu)如圖4所示。在圖4a中的物流箱內(nèi)壁的四角，設(shè)置有貫穿型斜孔H1～H4，每個斜孔的外側(cè)還設(shè)置有1個插槽，插槽的外側(cè)壁上都設(shè)置有1個側(cè)直孔。插槽使用插槽鑲件8成型，側(cè)直孔使用側(cè)直孔型芯成型后，其脫模只能沿該直孔的軸心線向外實(shí)施側(cè)抽芯脫模，而單個貫穿型斜孔使用斜孔鑲件11成型后，其脫模只能沿該斜孔的軸心線方向向內(nèi)實(shí)施側(cè)抽芯脫模，因而如圖4b所示，設(shè)置了兩組結(jié)構(gòu)相同的斜孔滑塊脫模機(jī)構(gòu)(MF，MG)對4個貫穿型斜孔進(jìn)行抽芯脫模。以其中的1個機(jī)構(gòu)MF針對1個斜孔的抽芯為例，頂出油缸15推動驅(qū)動塊13在兩個小導(dǎo)柱14的導(dǎo)向下向上頂出時，驅(qū)動塊13將通過T型槽拉動斜孔滑塊12進(jìn)行內(nèi)收式側(cè)抽芯，斜孔滑塊12帶動斜孔鑲件11從貫穿型斜孔內(nèi)抽出，從而實(shí)現(xiàn)該斜孔的抽芯脫模。兩組斜孔滑塊脫模機(jī)構(gòu)安裝在下型芯鑲件3的避空槽內(nèi)，下型芯鑲件3上面再安裝上型芯鑲件2。頂出油缸15安裝在模具動模板6的底部，兩個小導(dǎo)柱14通過壓板18安裝在動模板6內(nèi)。驅(qū)動塊13頂出的高度由調(diào)節(jié)螺母16和行程開關(guān)17聯(lián)合進(jìn)行控制。

圖4 斜孔滑塊脫模機(jī)構(gòu)

5 A壁/C壁滑塊脫模機(jī)構(gòu)

A壁和C壁的結(jié)構(gòu)對稱，因而兩者外壁的滑塊脫模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也相同。以C壁外壁及其上的結(jié)構(gòu)特征脫模為例進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)果如圖5所示。C壁外壁上的多個側(cè)孔及加強(qiáng)筋等的脫模通過側(cè)滑塊抽芯脫模，狹窄區(qū)域Z1區(qū)域內(nèi)的5個倒扣(K1，K2，K3，K4，K5)脫模方向與 C 壁外壁上加強(qiáng)筋、側(cè)孔等特征的脫模方向不相同，C壁外壁上加強(qiáng)筋、側(cè)孔等特征的脫模方向?yàn)镕4，倒扣K1的為F2，倒扣K2/K3的為F1，倒扣 K4/K5的為F3，F(xiàn)4向與F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3向分別垂直。因而，C壁外壁的脫模包括兩部分的脫模，一是Z1區(qū)域內(nèi)5個倒扣的脫模，二是C壁外壁及其上其它加強(qiáng)筋、側(cè)孔等特征的脫模。

圖5 C壁特征、倒扣成型件及滑塊脫模機(jī)構(gòu)

5個倒扣的成型與脫模做如下設(shè)計(jì)：(1) 5個倒扣都采用側(cè)面斜頂進(jìn)行成型和脫模，其中，K1倒扣使用K1斜頂21按F2向側(cè)抽芯，K2和K3倒扣合并使用K2/K3斜頂19按F1向側(cè)抽芯，K4和K5倒扣合并使用K4/K5斜頂23按F3向側(cè)抽芯。(2) K2/K3斜頂19和K4/K5斜頂23的抽芯方向同軸但方向相反，因而使用橫導(dǎo)桿20進(jìn)行導(dǎo)向，K1斜頂21則使用斜縱導(dǎo)桿22進(jìn)行導(dǎo)向。(3)同時對3個側(cè)面斜頂施加外力可迫使三者同步實(shí)施側(cè)抽芯。

整個C壁外壁的滑塊脫模機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖5b所示，K1斜頂 21，K2/K3斜頂19及 K4/K5斜頂23共3個斜頂安裝在C壁滑塊24內(nèi)，C壁滑塊24內(nèi)對應(yīng)設(shè)置3個斜頂桿槽，3個斜頂?shù)男表敆U可在各自斜頂桿槽內(nèi)做滑動移動；在滑動的同時，各自的尾端又分別套裝在各自的導(dǎo)桿上，在導(dǎo)桿的導(dǎo)向下可以沿導(dǎo)桿做抽芯運(yùn)動。橫導(dǎo)桿20及斜縱導(dǎo)桿22固定安裝在斜頂限位板25前端。斜頂限位板25安裝在支撐板30上，可在支撐板30上按F4向運(yùn)動。支撐板30上設(shè)置有鎖條28及鎖條彈簧27，鎖條28用于斜頂限位板25的鎖緊。鎖條28對斜頂限位板25的開鎖由安裝在C壁滑塊24上的兩根開鎖插桿29來控制。C壁滑塊24的滑出導(dǎo)向由兩側(cè)設(shè)置的導(dǎo)向塊進(jìn)行導(dǎo)向。

C壁滑塊脫模機(jī)構(gòu)的工作原理為：首先，由安裝在支撐板30上的C壁滑塊驅(qū)動油缸26拉動C壁滑塊24按F4向進(jìn)行側(cè)抽芯，此時，由于鎖條彈簧27的彈力壓緊，鎖條28通過斜頂限位板25尾端的卡槽對斜頂限位板25進(jìn)行限位鎖緊，斜頂限位板25被安裝在支撐板30上的鎖條28擋住而不能跟隨C壁滑塊24移動，從而斜頂限位板25及安裝在其前端的橫導(dǎo)桿20及斜縱導(dǎo)桿22也不能移動，K1斜頂21，K2/K3斜頂19及K4/K5斜頂23共3個斜頂在F4向上也不會產(chǎn)生移動。但是，由于C壁滑塊24的3個斜頂桿槽的壓迫，將會迫使3個斜頂分別按F2向、F1向、F3向做抽芯運(yùn)動；在3個斜頂完成各自的側(cè)抽芯動作后，跟隨C壁滑塊24同步移動的兩個開鎖插桿29，29’，將通過其上的斜面迫使鎖條28克服鎖條彈簧27的壓緊彈力而按F2向向上移，直至鎖條28解除對斜頂限位板25的鎖定，此時，斜頂限位板25被C壁滑塊24通過橫導(dǎo)桿20和斜縱導(dǎo)桿22推動而跟隨C壁滑塊24一起運(yùn)動，從而3個斜頂能跟隨C壁滑塊24一起按F4向運(yùn)動，為塑件從模具上的脫落讓出空間。復(fù)位時，由C壁滑塊驅(qū)動油缸26按F4向反向驅(qū)動各零件復(fù)位，復(fù)位過程與抽芯過程剛好相反。

A壁外壁的滑塊脫模機(jī)構(gòu)——A壁滑塊脫模機(jī)構(gòu)與C壁滑塊脫模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同，此處不再贅述。

6 B壁/D壁滑塊脫模機(jī)構(gòu)

B壁與D壁的結(jié)構(gòu)也對稱，兩者的外壁滑塊脫模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也相同。以D壁外壁的滑塊脫模機(jī)構(gòu)為例進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于D壁外壁上設(shè)置有多個側(cè)孔，這些側(cè)孔及整個外壁的脫模使用1個側(cè)滑塊抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行脫模有利于簡化模具的脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，因而整個D壁外壁的滑塊脫模機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖6的左半部分所示。在機(jī)構(gòu)中，兩根斜導(dǎo)柱31緊固安裝在定模板9上；D壁滑塊34內(nèi)安裝有兩個斜導(dǎo)套33，通過兩個斜導(dǎo)套33，D壁滑塊34能活動安裝在兩根斜導(dǎo)柱31上，使D壁滑塊34可沿著斜導(dǎo)柱31的軸心方向F5向移動；D壁滑塊驅(qū)動油缸32固定安裝在定模板9上，用于驅(qū)動D壁滑塊34沿斜導(dǎo)柱31按F5向斜向下滑和反向上滑復(fù)位。D壁滑塊34內(nèi)裝所安裝的斜導(dǎo)套33既能減少斜導(dǎo)柱31的磨損，同時又能減小D壁滑塊34的滑出阻力；斜導(dǎo)柱31下端設(shè)置有限位圓塊35，能防止D壁滑塊34滑出時掉落。

圖6 B壁/D壁滑塊脫模機(jī)構(gòu)

D壁滑塊脫模機(jī)構(gòu)的工作原理為：模腔打開后，由D壁滑塊驅(qū)動油缸32驅(qū)動D壁滑塊34按F5向滑出，D壁滑塊34下滑過程中，既完成D壁外壁的抽芯脫模，同時又能將塑件從型腔鑲件1中拉出。

B壁外壁的滑塊脫模機(jī)構(gòu)——B壁滑塊脫模機(jī)構(gòu)與D壁滑塊脫模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同，此處不再贅述。

需要指出的是，為保證塑件從型腔鑲件1中可靠脫模，型腔鑲件1中設(shè)置了6個常用型前頂彈簧+前頂桿輔助頂出機(jī)構(gòu)ME，在D壁滑塊34和B壁滑塊34’共同將塑件拉出的同時，機(jī)構(gòu)ME的前頂桿36同步推頂塑件的F底面按開模方向F6向下頂出，保證塑件從型腔鑲件1中可靠地脫模。

7 模具工作原理

模具工作原理如圖7所示。其具體過程為：模腔閉合，注塑機(jī)通過熱嘴38對模腔進(jìn)行注塑，注塑完成等待開模。開模前，頂出油缸15先啟動，驅(qū)動4個斜孔鑲件完成內(nèi)抽芯動作，使塑件四角4個斜孔完成脫模。開模時，注塑機(jī)動模板拉動模具動模按F6向下行而開模，模具在PL面處打開，上型芯鑲件2、下型芯鑲件3同時一起從塑件中抽芯抽出，塑件內(nèi)壁完成脫模，塑件留于模具定模一側(cè)型腔鑲件1上。模具打開后，A壁滑塊驅(qū)動油缸26’及C壁滑塊驅(qū)動油缸26啟動，驅(qū)動A壁滑塊24’及C壁滑塊24完成A壁及C壁外壁的側(cè)抽芯脫模。最后，B壁滑塊驅(qū)動油缸32’及D壁滑塊驅(qū)動油缸32啟動，驅(qū)動B壁滑塊34’及D壁滑塊34斜向下滑出，將塑件從型腔鑲件1中拔出的同時，完成B壁及D壁外壁的側(cè)抽芯脫模，側(cè)抽芯完畢時，塑件從B壁滑塊34’及D壁滑塊34上掉落，實(shí)現(xiàn)塑件的完全脫模。

圖7 模具工作原理

8 結(jié)論

在深腔物流箱模具結(jié)構(gòu)中，使用油缸拉動斜孔滑塊對內(nèi)壁貫穿型斜孔進(jìn)行內(nèi)收式側(cè)抽芯脫模。外壁上局部區(qū)域內(nèi)聚集的不同脫模方向倒扣子特征，使用一種在滑塊上設(shè)置多個斜頂機(jī)構(gòu)進(jìn)行兩次分步脫模的復(fù)合式滑塊脫模機(jī)構(gòu)進(jìn)行脫模。塑件的最終脫模安排在型腔一側(cè)采用外壁側(cè)抽芯滑塊拉動和前頂彈簧+前頂桿輔助頂出協(xié)同方式進(jìn)行無損脫模。模具較好地解決了實(shí)際生產(chǎn)難題。