異型孔件注射模的多向斜抽芯與斜推出設(shè)計(jì)

熊毅 屈保中

(1.河南省材料成形裝備智能技術(shù)工程研究中心，河南 南陽，473009；2.河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，河南 南陽，473009)

異型孔塑料件因其孔的輪廓不規(guī)則、孔軸線與開模方向不一致等復(fù)雜特征，其抽芯和推出一直是模具設(shè)計(jì)的難點(diǎn)[1]。通過合理的分型設(shè)計(jì)，可減少模具側(cè)向抽芯數(shù)量、簡化抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)[2-3]。若存在與開模方向不正交的抽芯方向，需斜向抽芯[4]。若產(chǎn)品脫模方向傾斜時(shí)，需要斜向推出，利用斜面改變推出方向、斜頂座等結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。若產(chǎn)品中同時(shí)有斜向抽芯和斜推出機(jī)構(gòu)時(shí)，各機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)順序成為設(shè)計(jì)難點(diǎn)[5-7]，模具結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。

針對(duì)中心罩塑件的多側(cè)斜向凸凹及異形結(jié)構(gòu)，下面通過液壓和斜導(dǎo)柱聯(lián)合驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)了3處斜向抽芯機(jī)構(gòu)，斜向推出產(chǎn)品，完成一模兩腔的注射模結(jié)構(gòu)。

1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與模具分型

1.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

圖1為中心罩結(jié)構(gòu)，材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，平均壁厚2 mm，外形尺寸292 mm×73 mm×104 mm。主要結(jié)構(gòu)特征如下：a) 產(chǎn)品內(nèi)有截面類似矩形的異型通孔，上部為整體孔，在深度85 mm處，孔的軸線開始向右傾斜15.5°，此處有一個(gè)加強(qiáng)筋，將孔分為2部分。b) 外形上下尺寸較大，中間內(nèi)凹。c) 外形中部有截面尺寸為1.6 mm×1.0 mm的沿周連續(xù)槽。d) 產(chǎn)品底部為外形尺寸254.0 mm×56.0 mm×2.5 mm的沿周凸緣。e) 產(chǎn)品前側(cè)有一個(gè)局部的斜向凸起圓筒，向上傾斜15°，向左傾斜20°。

綜上，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)難點(diǎn)：a) 四面共5處側(cè)凸凹，異型孔上下部分軸線傾斜；b) 3處側(cè)凸凹脫模方向傾斜，其中，左側(cè)結(jié)構(gòu)向下側(cè)傾斜，右側(cè)結(jié)構(gòu)向上側(cè)傾斜，前側(cè)局部圓筒向左上方傾斜。因此，首先要解決異型孔和3處傾斜側(cè)凸凹的分型問題。

1.2 模具分型

分型面是模具中為了取出塑件和凝料的成形零件接觸面，其形態(tài)主要依賴于分型線。對(duì)于有側(cè)凹的產(chǎn)品，側(cè)分型的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

主分型線如圖2所示。以產(chǎn)品的上下邊界構(gòu)建分型線PL1及PL2；以產(chǎn)品內(nèi)的異型孔轉(zhuǎn)折邊界構(gòu)建PL3。主分型時(shí)，將PL1以內(nèi)、PL3以上確定為定模仁，將PL2以內(nèi)、PL3以下確定為動(dòng)模仁，動(dòng)模仁為傾斜結(jié)構(gòu)；模仁在PL3處的碰穿平面可以設(shè)計(jì)流道；模仁以外的部分需按產(chǎn)品側(cè)凸凹分割為5個(gè)滑塊。

模仁和滑塊如圖3所示。

箭頭所示為對(duì)應(yīng)滑塊的抽芯方向，記為d1～d5，其中d1，d2，d5為傾斜方向，d3，d4與開模方向正交，產(chǎn)品前側(cè)滑塊S5，S3的抽芯方向不一致，不能同時(shí)抽芯。因此，斜抽芯和斜推出的參數(shù)計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是模具的一大難點(diǎn)。

2 多向抽芯機(jī)構(gòu)

2.1 斜向抽芯機(jī)構(gòu)

采用斜導(dǎo)柱抽芯時(shí)，為避免機(jī)構(gòu)自鎖，應(yīng)控制滑塊運(yùn)動(dòng)方向與斜導(dǎo)柱軸線夾角α，一般為12°～22°。斜向抽芯時(shí)，斜導(dǎo)柱軸線與開模方向的夾角α1與正交方向抽芯不同。一般，滑塊外側(cè)向動(dòng)模傾斜時(shí)α1減小，向定模側(cè)傾斜時(shí)α1增大，正交時(shí)，α1與α相等。表1為各方向抽芯參數(shù)。

表1 各方向抽芯參數(shù)

根據(jù)各方向的側(cè)凹深度確定抽芯距，再根據(jù)滑塊厚度及抽芯距確定斜導(dǎo)柱方向角α。其中，S1，S2的運(yùn)動(dòng)方向d1，d2與分型面夾角均為15.5°，其中滑塊S1向動(dòng)模側(cè)傾斜，滑塊S2向定模側(cè)傾斜，故α1與α不等。

圖4為斜抽芯機(jī)構(gòu)。滑塊S1的斜導(dǎo)柱1的方向角α為17.0°，滑塊向動(dòng)模側(cè)傾斜，斜導(dǎo)柱與開模方向夾角α1僅需1.5°；滑塊S2的斜導(dǎo)柱2的方向角α為17.3°，因滑塊向定模側(cè)傾斜，斜導(dǎo)柱與開模方向夾角α1則需32.5°。銷釘12控制抽芯距離，抽芯結(jié)束后，銷釘卡進(jìn)定位鎖9中，使滑塊順利復(fù)位。為提高抽芯機(jī)構(gòu)的壽命，在滑塊尾部和底部安裝了耐磨板8和11。

2.2 子母滑塊斜抽芯機(jī)構(gòu)

因滑塊S5，S3抽芯有順序要求，采用子母滑塊結(jié)構(gòu)，通過不同的驅(qū)動(dòng)方式使兩者先后運(yùn)動(dòng)。因子滑塊S5的運(yùn)動(dòng)方向d5傾斜，故滑塊S5必須先于S3抽芯運(yùn)動(dòng)。子滑塊S5采用斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)，在開模時(shí)與滑塊S1，S2，S4同時(shí)運(yùn)動(dòng)，抽芯結(jié)束后，母滑塊S3靠液壓缸驅(qū)動(dòng)完成抽芯。

圖5為子母滑塊抽芯機(jī)構(gòu)。子滑塊S5在母滑塊S3中的滑槽中運(yùn)動(dòng)，其抽芯距為20 mm，斜導(dǎo)柱方向角α為17.4°，此滑塊向定模側(cè)傾斜，斜導(dǎo)柱與開模方向的夾角α1為28.7°，子滑塊S5靠底面的槽及彈頂銷3限位。子滑塊S5由滑塊體和滑塊頭用螺釘緊固，鑲件用固定塊定位并防轉(zhuǎn)，固定塊外形為矩形，與滑塊體中的凹槽配合，定位滑塊頭在滑塊體中的位置。子滑塊S5抽芯結(jié)束后，母滑塊S3由自鎖式液壓油缸8驅(qū)動(dòng)。液壓缸通過T型連接件9與滑塊體連接，并用螺釘固定在滑塊底部?；瑝K體4固定在滑塊上，當(dāng)壓塊接觸到終止開關(guān)10時(shí)，滑塊抽芯結(jié)束并自鎖，壓塊接觸到復(fù)位開關(guān)12時(shí)，滑塊復(fù)位并自鎖。

2.3 滑塊S4抽芯機(jī)構(gòu)

滑塊S4由斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，斜導(dǎo)柱方向角為10.0°。圖6為滑塊S4抽芯機(jī)構(gòu)，分別設(shè)計(jì)了可拆卸的耐磨零件，如墊塊1、尾部耐磨板4、底部耐磨板5，增加了機(jī)構(gòu)的使用壽命。由于滑塊S4體積較大，采用定位鎖7對(duì)滑塊可靠定位。抽芯時(shí)，限位銷6隨滑塊3向右運(yùn)動(dòng)，抽芯結(jié)束時(shí)，限位銷6進(jìn)入定位鎖7開口中，依靠彈簧及開口形狀將滑塊鎖緊，定位鎖7安裝在動(dòng)模板中。

3 斜推出機(jī)構(gòu)

動(dòng)模仁中心線與開模方向有15.5°的夾角，因此需要斜向脫模，模具采用了自鎖式液壓缸驅(qū)動(dòng)推桿完成產(chǎn)品的斜向推出。

圖7為斜推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)液壓缸1對(duì)稱安裝在動(dòng)模板2外側(cè)，液壓桿安裝在推板12上。推板12傾斜安裝在動(dòng)模座板16上，動(dòng)模板2底部加工避空斜面，使機(jī)構(gòu)的最大運(yùn)動(dòng)行程增至60.00 mm，大于推出行程(49.25 mm)，行程開關(guān)5，8控制機(jī)構(gòu)復(fù)位和推出的位置。為保證推出平穩(wěn)，增加了推出導(dǎo)向裝置10，11。

4 模具工作原理

模具整體結(jié)構(gòu)為一模兩腔，如圖8所示，澆注系統(tǒng)為熱流道轉(zhuǎn)冷流道，再分流，每個(gè)產(chǎn)品從4點(diǎn)以潛伏式澆口進(jìn)料，以保證充填均勻。分型面在動(dòng)模板4和定模板11之間，模具總體尺寸為800 mm×1 500 mm×810 mm。兩個(gè)型腔采用錯(cuò)位結(jié)構(gòu)，水平方向和豎直方向的中心距分別為160，600 mm，相比直線布局，節(jié)省了模具尺寸。模具共有5處側(cè)向抽芯，分別靠8，20，40，44和51的滑塊S1～S5的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。產(chǎn)品通過由推桿23、推桿固定板24、推板26、推出液壓缸33等組成的斜推出機(jī)構(gòu)脫模。每個(gè)型腔有6處冷卻回路，包括動(dòng)定模仁各1個(gè)，S1～S44個(gè)滑塊中各1個(gè)，保證均勻冷卻。經(jīng)過注射、保壓、冷卻后，模具開始運(yùn)動(dòng)，過程如下：

1) 開模：模具在分型面打開，澆注系統(tǒng)在熱流道噴嘴13處斷開，隨動(dòng)模向后移動(dòng)，滑塊S1，S2，S4，S5在對(duì)應(yīng)斜導(dǎo)柱的作用下完成抽芯運(yùn)動(dòng)。

2) S3抽芯：抽芯液壓缸42動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)母滑塊S3完成斜向圓筒特征的抽芯。

3) 產(chǎn)品斜向脫模：推出液壓缸33帶動(dòng)推板26斜向運(yùn)動(dòng)，推板帶動(dòng)推桿23斜向推出產(chǎn)品、斷開并推出潛伏式澆口，推出距離由上行程開關(guān)31控制。

4) 模具復(fù)位：首先，斜向推出機(jī)構(gòu)由推出液壓缸33復(fù)位；其次，母滑塊S3由抽芯液壓缸42復(fù)位；最后，模具閉合，斜導(dǎo)柱控制滑塊S1，S2，S4，S5同時(shí)復(fù)位。

5 結(jié)語

a) 根據(jù)側(cè)凹結(jié)構(gòu)抽芯數(shù)據(jù)，確定了斜導(dǎo)柱長度和方向角，設(shè)計(jì)了斜向抽芯機(jī)構(gòu)，解決了產(chǎn)品左右側(cè)兩處斜向凸凹的成形與脫模。

b) 產(chǎn)品前側(cè)凸凹，局部又有斜向凸凹，用子母滑塊結(jié)構(gòu)完成抽芯；子滑塊在母滑塊上安裝、導(dǎo)向、定位；子滑塊通過開模力完成抽芯后，自鎖式液壓缸驅(qū)動(dòng)母滑塊完成主體結(jié)構(gòu)抽芯，解決了局部異向凸凹抽芯的難題。

c) 用自鎖式液壓缸驅(qū)動(dòng)推桿，完成了產(chǎn)品的斜向推出，簡化了推出機(jī)構(gòu)。