內(nèi)置抽芯注射模具設(shè)計(jì)

冷真龍 胡兆國 楊金鳳 鄒麗萍

(①四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，四川德陽 618000;②四川森普管材股份有限公司，四川德陽 618005)

由于塑料制件有重量輕、價(jià)格便宜、化學(xué)穩(wěn)定性好、成型方便等優(yōu)點(diǎn)，在日常生活設(shè)施、化學(xué)工業(yè)設(shè)備、航空航天等領(lǐng)域中使用的塑料制件越來越多，結(jié)構(gòu)形式多種多樣。為了滿足特定的使用要求，有很多塑料制件帶有與開模方向不平行的側(cè)向凹凸的特征。成型帶側(cè)向凹凸塑件的注射模具一般需做成帶側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)的模具［1－2］。這類模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)形式多樣，模具設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)塑料制件的具體結(jié)構(gòu)，發(fā)揮自己的創(chuàng)造性思維，設(shè)計(jì)出巧妙的模具結(jié)構(gòu)，降低模具的制造難度，節(jié)約成本，提高效益［3－4］。

1 塑料制件分析

圖1所示為塑料制件——架子。尺寸66 mm×108 mm(前、后)及60 mm×100 mm(左)三側(cè)型孔與開模方向垂直，須采用帶側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)模具。模具抽芯機(jī)構(gòu)一般安放在塑料制件外側(cè)，安裝方便，抽芯距較大，但模具尺寸大，成本高。通過分析發(fā)現(xiàn)塑件內(nèi)空截面82 mm×122 mm較大，而三側(cè)型孔深度4 mm較小，需要的側(cè)向抽芯距較小，因此為了充分利用塑件的內(nèi)部空間，將抽芯機(jī)構(gòu)安放在塑料制件內(nèi)部，即內(nèi)置抽芯模具，該模具結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小且制造方便。塑件材料采用ABS，具有較高的沖擊強(qiáng)度、表面硬度及耐磨性，化學(xué)穩(wěn)定性好，成型性好，成型周期短，滿足架子的使用要求。

2 模具設(shè)計(jì)

2.1 分型面的選擇

分型面是分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的模具可分離表面。在模具設(shè)計(jì)中，分型面對模具的結(jié)構(gòu)、塑件的成型、脫模的影響非常大，因此必須仔細(xì)分析，認(rèn)真選取。分型面的選取原則、要求很多［5－6］，分型面的選擇應(yīng)保證塑件的質(zhì)量是基本要求之一。分析圖1所示塑件，只有下表面為全開放，同時(shí)考慮成型制件的質(zhì)量等其他因素，選擇下表面為分型面。

2.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

澆注系統(tǒng)是將熔體從注射機(jī)噴嘴引入型腔的通道，其正確設(shè)計(jì)是注射順利進(jìn)行和獲得高質(zhì)量塑件的關(guān)鍵。澆注系統(tǒng)主要包括主流道、分流道、澆口及冷料穴，其結(jié)構(gòu)型式和設(shè)計(jì)要求很多。下面重點(diǎn)分析澆口的設(shè)計(jì)。澆口在澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小，但其形式、大小、數(shù)量、位置很大程度上決定塑件質(zhì)量和成型周期［7］。由于澆口形式多樣各有優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)根據(jù)具體情況選擇。分析圖1塑件，將澆口設(shè)置于塑件頂端，澆注位置有φ46 mm的孔，為使進(jìn)料均勻，去除澆口方便、減少澆注系統(tǒng)凝料，因此采用輪輻式澆口。

2.3 注射模具結(jié)構(gòu)

充分利用塑件的內(nèi)部空間，將抽芯機(jī)構(gòu)安放在塑料制件內(nèi)部，設(shè)計(jì)出內(nèi)置抽芯注射模具，見圖2。

2.4 模具的工作過程

開模時(shí)，注射機(jī)開合模系統(tǒng)帶動動模部分下移，芯棒13在碟形彈簧的作用下上移，成型側(cè)面形孔的活動塊(3、10、27)和活動塊座(4、11、26)，由于芯棒上斜槽的作用，收入動模，實(shí)現(xiàn)抽芯動作。抽芯完成后，推板19推動推件套15，推出塑件。

合模時(shí)，如圖2所示位置，芯棒13被定模9壓緊，碟形彈簧被壓縮，芯棒下移，使活動塊(3、10、27)向外側(cè)頂出，進(jìn)入動模1，與定模套5和動模套2緊密配合。完成抽芯機(jī)構(gòu)的復(fù)位工作，為下次注射作好準(zhǔn)備。

2.5 芯棒設(shè)計(jì)

如圖3所示，芯棒13是模具完成抽芯的關(guān)鍵零部件，其設(shè)計(jì)好壞將影響到整副模具的正常工作和塑件的質(zhì)量。芯棒頂端與熔融塑料接觸，形成澆注系統(tǒng)部分，芯棒13中心內(nèi)凹形成冷料穴(結(jié)構(gòu)2)，4條凹槽(結(jié)構(gòu)1)為分流道，與輪輻澆口相通。芯棒13尺寸40 mm×34 mm部位與動模1對應(yīng)處配合間隙需考慮，塑料ABS的溢料值(0.04 mm)及加工的經(jīng)濟(jì)性，最后采用H7/f7的小間隙配合。

結(jié)構(gòu)3為鍵槽，可安裝滑鍵，在芯棒上下移動時(shí)，起導(dǎo)向作用。結(jié)構(gòu)4、5、6為為控制3個(gè)側(cè)面抽芯的斜槽，其滑槽長度L和斜滑槽角度α決定于抽芯距。在抽芯距(4 mm)一定的情況下，斜滑槽角度α越大，需要芯棒上下移動的距離也越大，滑槽長度L越長;斜滑槽角度α越小，需要芯棒上下移動的力越大，因此綜合考慮，選擇斜滑槽角度α為45°，計(jì)算滑槽長度L≥4/cosα=5.7 mm。

2.6 成型工藝要點(diǎn)

ABS吸水性強(qiáng)，成型前必須充分干燥，在80～85℃溫度下，預(yù)熱1 h以上。在注射成型工藝參數(shù)的制定時(shí)，為了保證塑件能順利脫模，須特別注意冷卻時(shí)間的確定。冷卻時(shí)間過長，不僅延長了成型周期，而且脫模會導(dǎo)致制件應(yīng)力過大。實(shí)踐證明冷卻時(shí)間為25 s較為合適。

3 結(jié)語

塑料制件帶有與分型方向不平行的側(cè)向凹凸特征，成型的注射模具需作成帶側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)的模具，一般情況下，這類模具設(shè)計(jì)成外置抽芯機(jī)構(gòu)，尺寸大，制造費(fèi)用高。對于架子塑料制件，利用塑件內(nèi)部空間大，抽芯距離小的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出內(nèi)置抽芯的注射模具結(jié)構(gòu)，尺寸小，成本低。使用該注射模具生產(chǎn)的塑件質(zhì)量完全滿足設(shè)計(jì)要求，大量生產(chǎn)中模具未出現(xiàn)異常情況。該模具的試制成功，對模具設(shè)計(jì)人員具有一定的參考價(jià)值。

［1］高漢華，廖月瑩.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)［M］.大連:大連理工大學(xué)出版社，2007.

［2］夏江梅.塑料成型模具與設(shè)備［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

［3］伍先明.塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)［M］.北京:國防工業(yè)出版社，2006.

［4］王穎，池成忠，張新會，等.汽車手柄定?；瑝K模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］.模具工業(yè)，2011，37(6):56－58.

［5］安家菊，肖伯濤，羅朝玉，等.三向內(nèi)抽芯圓蓋注射模設(shè)計(jì)［J］.模具工業(yè)，2009，35(2):52－54.

［6］李傳戈，龔邦明.帶內(nèi)側(cè)凹塑件注射設(shè)計(jì)［J］.模具工業(yè)，2007，33(5):43－45.

［7］錢泉森.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)［M］.濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社，2004.