軸承前罩前頂板驅(qū)動(dòng)彎銷先抽芯機(jī)構(gòu)注塑模具設(shè)計(jì)

徐 生，王偉偉，張志強(qiáng)

(1.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； 2.寧波陽超汽車模具有限公司，浙江 寧波 315012)

0 前言

復(fù)雜塑件模具設(shè)計(jì)中，澆口位置及數(shù)量選擇、分型面的選用、及脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。對(duì)于型腔面一側(cè)、型芯面一側(cè)都存在倒扣的塑件，相應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)中，需要設(shè)計(jì)前后模抽芯機(jī)構(gòu)，方能實(shí)現(xiàn)塑件的自動(dòng)化注塑生產(chǎn)[1-4]。依據(jù)倒扣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，一般都需要設(shè)計(jì)特殊的脫模機(jī)構(gòu)來對(duì)這些倒扣進(jìn)行抽芯脫模，對(duì)于型腔面一側(cè)的前模倒扣特征的脫模，一般采用前模斜頂或者前?；瑝K來實(shí)施脫模，此類斜頂或者滑塊的驅(qū)動(dòng)多數(shù)情況下采用模板的開閉來驅(qū)動(dòng)側(cè)抽芯成型件進(jìn)行側(cè)抽芯，或者需要進(jìn)行機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)其他特殊的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)前模滑塊或斜頂來進(jìn)行抽芯[5-8]；對(duì)于型芯面一側(cè)的后模倒扣，一般采用斜頂機(jī)構(gòu)來實(shí)施脫?；蛘咝睂?dǎo)柱滑塊機(jī)構(gòu)來實(shí)施側(cè)抽芯脫模，相對(duì)而言，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單[9-13]。對(duì)于塑件上存在的斜孔，可依據(jù)斜孔的形狀特點(diǎn)，采用斜導(dǎo)柱機(jī)構(gòu)或者油缸機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)來實(shí)施抽芯脫模。當(dāng)塑件上同時(shí)需要進(jìn)行前模抽芯、后模抽芯及斜孔抽芯時(shí)，模具整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也需要一定的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方能保證模具實(shí)用功能的實(shí)現(xiàn)[14-17]。本文擬結(jié)合某軸承前罩注射成型的需要，針對(duì)其塑件上既有前模倒扣、后模倒扣及斜孔等復(fù)雜特征需要設(shè)計(jì)特殊抽芯機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種帶前模推板整體驅(qū)動(dòng)式前模抽芯機(jī)構(gòu)、后模斜導(dǎo)柱滑塊機(jī)構(gòu)及油缸驅(qū)動(dòng)斜孔抽芯機(jī)構(gòu)的兩板式側(cè)澆口注塑模具，以資設(shè)計(jì)參考。

1 塑件

軸承前罩塑件的形狀如圖1所示，塑件為圓柱蓋形狀。圖1(a)為塑件的型腔面一側(cè)的結(jié)構(gòu)特征分布，圖1(b)為塑件型芯面一側(cè)結(jié)構(gòu)特征的分布。從圖1(a)中可以看出，塑件最大輪廓線以上型腔面一側(cè)外沿上存在8處邊緣倒扣，中央部位內(nèi)邊沿下存在3處內(nèi)壁倒扣，內(nèi)壁上還存在1處插穿孔。最大輪廓線以下存在1處斜孔，1處結(jié)構(gòu)槽特征，且型芯面上設(shè)計(jì)有較多的字碼、加強(qiáng)筋等特征。模具設(shè)計(jì)中，插穿孔、字碼、加強(qiáng)筋、結(jié)構(gòu)槽等只影響到成型鑲件的設(shè)計(jì)，并無特殊的脫模設(shè)計(jì)要求，而倒扣則需結(jié)合塑件在模具中的具體的分型布局后，依據(jù)具體的布局特點(diǎn)來設(shè)計(jì)相應(yīng)的脫模機(jī)構(gòu)來實(shí)施脫模，因而，塑件模具設(shè)計(jì)的困難主要體現(xiàn)為塑件的脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

(a)內(nèi)壁一側(cè)軸測(cè)視圖 (b)外壁一側(cè)軸測(cè)視圖圖1 塑件形狀Fig.1 Shape of the plastic part

2 脫模分析

塑件材質(zhì)選用丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯共聚物(ABS)，縮水率為0.5 %。結(jié)合塑件形狀，對(duì)其結(jié)構(gòu)形狀做進(jìn)一步的剖視后，有特殊脫模要求的倒扣特征及斜孔特征的結(jié)構(gòu)尺寸如圖2所示。從圖中可以看出，外壁上8處邊緣倒扣厚度為2 mm，在徑向上的抽芯距離至少大于2 mm以上。內(nèi)壁上3倒扣特征從型腔中脫出，其側(cè)向抽芯距離須大于3 mm以上。外壁上的1處斜孔抽芯距離須保證大于35 mm以上。

圖2 脫模特征尺寸Fig.2 Demoulding feature size

3 分型及脫模方案

鑒于上述特征的抽芯脫模尺寸要求，塑件的主分型面選擇如圖3(a)所示，在此分型面下，相應(yīng)的脫模機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)如圖3(b)所示。其具體布置為：(1)針對(duì)于8處邊緣倒扣，將其抽芯機(jī)構(gòu)布局設(shè)計(jì)與型芯一側(cè)實(shí)施抽芯，且每2個(gè)扣位為一組，共4組抽芯機(jī)構(gòu)；(2)針對(duì)于3處前模倒扣，分別采用3個(gè)結(jié)構(gòu)相似的定模抽芯機(jī)構(gòu)來進(jìn)行抽芯；(3)對(duì)于斜孔特征，在圖3(a)所示分型面下，其抽芯脫模機(jī)構(gòu)設(shè)置于動(dòng)模型芯一側(cè)，采用一油缸滑塊抽芯機(jī)構(gòu)來實(shí)施抽芯脫模;(4)針對(duì)塑件位于型芯一側(cè)型芯面上的結(jié)構(gòu)槽、加強(qiáng)筋等包緊力大的特征的脫模，靠相應(yīng)地增加頂出頂針元件的措施來保證塑件的完全頂出脫模。

(a)分型面選擇 (b)脫模機(jī)構(gòu)布局圖3 分型及脫模機(jī)構(gòu)布局Fig.3 Parting and layout of the demoulding mechanism

4 模具結(jié)構(gòu)

模具的結(jié)構(gòu)如圖4所示。模具為模架為兩板模結(jié)構(gòu)，但針對(duì)前模抽芯機(jī)構(gòu)的需要，做了局部改造，即在定模板29與面板23之間，加設(shè)了上模腳40及前支撐柱24，以為前推板25的頂出運(yùn)動(dòng)提供運(yùn)動(dòng)空間。模腔布局采用1模4腔對(duì)稱布置方式，4腔的結(jié)構(gòu)方式一樣，機(jī)構(gòu)零件亦相同。

1—鎖緊插塊 2—驅(qū)動(dòng)彎銷 3—彎銷耐磨板 4—導(dǎo)向壓條 5—內(nèi)壁倒扣滑塊 6—型芯主鑲件 7—中央型腔鑲件 8—型芯結(jié)構(gòu)槽鑲件9—型腔鑲件 10—邊緣倒扣滑塊 11—滑塊滑動(dòng)槽 12—斜導(dǎo)柱 13—鎖緊塊 14—鎖緊插桿 15—插桿耐磨板 16—滑塊座17—油缸板 18—油缸 19—滑塊底板 20—斜孔滑塊體 21—斜孔型芯 22—定位圈 23—面板 24—前支撐柱 25—前推板26—中心桿套 27—油缸座板 28—前推板油缸 29—定模板 30—?jiǎng)幽０?31—復(fù)位桿 32—限位塊 33—頂針蓋板34—支撐柱 35—頂針推板 36—底板 37—垃圾釘 38—推板套 39—保護(hù)柱 40—上模腳 41—澆口襯套 42—運(yùn)水塊43—導(dǎo)套 44—鎖模片 45—邊鎖 46—導(dǎo)柱 47—計(jì)數(shù)器 48—流道塊 49—拉料桿 50—頂針 PL1、PL2—分型面圖4 模具結(jié)構(gòu)Fig.4 Mould structure

澆注系統(tǒng)采用大水口澆注系統(tǒng)，澆口形式為側(cè)邊香蕉型澆口進(jìn)膠方式，流道采用H型平衡流道布局方式，一級(jí)流道直徑選用φ12 mm圓形流道，二級(jí)流道選用φ8 mm流道，香蕉形澆口進(jìn)膠口直徑φ1.2 mm，澆口采用2塊鏡像對(duì)稱的流道塊48拼合而成；一級(jí)、二級(jí)流道末端均設(shè)置有拉料桿49；澆口襯套41安裝于定模板29上，以縮短主流道長(zhǎng)度，保證熔融塑料在流道中的流動(dòng)性充分。

冷卻水路設(shè)計(jì)中，就單腔而言，采用3種冷卻方式進(jìn)行冷卻，第一種為中央型腔鑲件7采用水井進(jìn)行冷卻；第二種為型芯主鑲件6采用雙層式回形管道進(jìn)行冷卻；第三種是鑲件單條管道冷卻；水路管道直徑都采用φ8 mm管道，為降低水路接入接出管道數(shù)量及安裝復(fù)雜性，模具與外部水源的接通通過運(yùn)水塊42來集成。

模腔的排氣依靠成型鑲件間的間隙來排氣，排氣間隙δ≤0.02 mm。

模架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)采用4副導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)柱46、導(dǎo)套43的配合來實(shí)現(xiàn)，為保證模腔閉合時(shí)復(fù)位的精確性，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)特別增設(shè)了邊鎖45來增強(qiáng)定位。模具上，為保護(hù)模具模板不與底面接觸，及保護(hù)油缸18，模具的地側(cè)一面上設(shè)置了4根保護(hù)柱39；同時(shí)，為了防止模具裝配后吊裝時(shí)防止上下模的脫離，模具外部加裝了鎖模片44，將模具動(dòng)模與定模臨時(shí)鎖緊在一起。

成型件中，單腔的成型件主要由內(nèi)壁倒扣滑塊5、型芯主鑲件6、中央型腔鑲件7、型芯結(jié)構(gòu)槽鑲件8、型腔鑲件9、邊緣倒扣滑塊10、斜孔型芯21構(gòu)成，這些成型件中，型芯主鑲件6、中央型腔鑲件7、型芯結(jié)構(gòu)槽鑲件8、型腔鑲件9材料采用40Cr13，內(nèi)壁倒扣滑塊5、邊緣倒扣滑塊10、斜孔型芯21采用40Cr材料，成型面拋光至Ra0.8，成型件硬度HRC42以上。

模具的頂出機(jī)構(gòu)采用頂針頂出，主要由頂針推板35的頂針頂出，頂出機(jī)構(gòu)中，為防止頂出板的變形，頂針推板35的下方設(shè)置有垃圾釘，同時(shí)，為能滿足靈活調(diào)整頂出高度的需要，頂針蓋板33上設(shè)置了限位塊32；推板套38用于模具頂出推板35與注塑機(jī)頂桿的聯(lián)結(jié)。

模具為多腔模具，為此，為防止模具工作一段時(shí)間后，動(dòng)模板30產(chǎn)生變形，增設(shè)了支撐柱34，通過底板36的剛度來增強(qiáng)動(dòng)模板30的強(qiáng)度。為便于了解模具的工作壽命狀態(tài)，模具上附加設(shè)置了計(jì)數(shù)器47來記錄模具的開模次數(shù)。

塑件的側(cè)抽芯脫模機(jī)構(gòu)是本模具的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)圖2所示的倒扣、邊緣倒扣、斜孔3種特征的脫模，結(jié)合圖3(b)所示，模具上設(shè)計(jì)了3種脫模機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)此功能。一種為前模推板驅(qū)動(dòng)的前模彎銷驅(qū)動(dòng)內(nèi)收抽芯機(jī)構(gòu)，一種為斜導(dǎo)柱驅(qū)動(dòng)的側(cè)滑塊抽芯機(jī)構(gòu)，一種為油缸驅(qū)動(dòng)滑塊型斜孔抽芯機(jī)構(gòu)。3種機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)分述如下。

(1)前模彎銷驅(qū)動(dòng)內(nèi)收抽芯機(jī)構(gòu)

就單腔而言，每腔包含3個(gè)前模彎銷驅(qū)動(dòng)內(nèi)收抽芯機(jī)構(gòu)，單個(gè)機(jī)構(gòu)組成如圖5所示，其主要零件包括鎖緊插塊1、驅(qū)動(dòng)彎銷2、彎銷耐磨板3、導(dǎo)向壓條4、內(nèi)壁倒扣滑塊5；鎖緊插塊1、驅(qū)動(dòng)彎銷2通過螺釘緊固安裝于前推板25上，而內(nèi)壁倒扣滑塊5通過導(dǎo)向壓條4安裝于型腔鑲件9上，由前推板25驅(qū)動(dòng)內(nèi)壁倒扣滑塊5來實(shí)施內(nèi)壁倒扣的側(cè)抽芯。前推板25由通過油缸座板27固定安裝于定模板29上的油缸28來驅(qū)動(dòng)，油缸28在模具的兩端各設(shè)置一個(gè)。內(nèi)壁倒扣滑塊5的抽芯行程為6 mm。

1—鎖緊插塊 2—驅(qū)動(dòng)彎銷 3—彎銷耐磨板 4—導(dǎo)向壓條 5—內(nèi)壁倒扣滑塊 6—型芯主鑲件 7—中央型腔鑲件圖5 前模彎銷驅(qū)動(dòng)內(nèi)收抽芯機(jī)構(gòu)Fig.5 Core-pulling mechanism driven by bending pin of the front mould

(2)斜導(dǎo)柱滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)

如圖6(a)所示，就單腔而言，為實(shí)現(xiàn)塑件8處邊緣倒扣的脫模，設(shè)計(jì)了4個(gè)斜導(dǎo)柱滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)來實(shí)施抽芯，單個(gè)機(jī)構(gòu)的組件包括邊緣倒扣滑塊10、滑塊滑動(dòng)槽11、斜導(dǎo)柱12、鎖緊塊13；機(jī)構(gòu)為常用型斜導(dǎo)柱滑塊機(jī)構(gòu)，邊緣倒扣滑塊10通過壓條安裝于型芯鑲件6上，斜導(dǎo)柱12通過鎖緊塊13壓緊安裝于型腔鑲件9上，斜導(dǎo)柱直徑φ8 mm，斜角20 °，鎖緊塊斜角23 °，邊緣倒扣滑塊10抽芯行程5 mm。

a—斜導(dǎo)柱滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) b—油缸滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) 6—型芯主鑲件 7—中央型腔鑲件 10—邊緣倒扣滑塊11—滑塊滑動(dòng)槽 12—斜導(dǎo)柱 13—鎖緊塊 14—鎖緊插桿 15—插桿耐磨板 16—滑塊座 17—油缸板18—油缸 19—滑塊底板 20—斜孔滑塊體 21—斜孔型芯 圖6 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)Fig.6 Core-pulling mechanism

(3)油缸滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)

單腔中的斜孔的脫模采用圖6(b)所示的單個(gè)的油缸滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)來完成，機(jī)構(gòu)主要組成件包括鎖緊插桿14、插桿耐磨板15、滑塊座16、油缸板17、油缸18、滑塊底板19、斜孔滑塊體20、斜孔型芯21；機(jī)構(gòu)中，斜孔型芯21鑲拼安裝于斜孔滑塊體20上后，由油缸18驅(qū)動(dòng)在滑塊座16與滑塊底板19組合成的滑動(dòng)槽內(nèi)滑動(dòng)來實(shí)施對(duì)塑件斜孔特征的抽芯脫模。鎖緊插桿14通過螺釘緊固安裝于前推板25上，用于閉模時(shí)對(duì)斜孔滑塊體20進(jìn)行鎖緊，防止注塑時(shí)其在注塑壓力下松退，降低對(duì)油缸18的鎖緊使用要求。

綜合上述3種側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，3種側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的成型件在模腔中的動(dòng)作順序依次為：(1)模具開模前，油缸28驅(qū)動(dòng)前推板25先向上，打開面PL1先打開，即先保證內(nèi)壁倒扣滑塊5先抽芯脫模；前推板25先向上頂出時(shí)，鎖緊插桿14解除對(duì)斜孔滑塊體20的鎖緊；(2)油缸18動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)斜孔型芯21先抽芯；(3)模具在PL2分型面打開，斜導(dǎo)柱12驅(qū)動(dòng)邊緣倒扣滑塊10完成側(cè)面抽芯。

5 模具工作原理

實(shí)際工作時(shí)，如圖4所示，模具的分型打開分2次打開，分別在PL1、和PL2處打開，其運(yùn)動(dòng)工作原理如下：

(1)注塑。模具裝于注塑機(jī)后，閉合，注塑、保壓、冷卻完畢，等待開模。

(2)PL1打開.注塑機(jī)動(dòng)模板帶動(dòng)模具動(dòng)模后退前，油缸28動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)前推板25向上打開，從而驅(qū)動(dòng)模具上4個(gè)模腔內(nèi)的12個(gè)內(nèi)壁倒扣滑塊5完成內(nèi)抽芯，同步地，帶動(dòng)4個(gè)鎖緊插桿14解除對(duì)斜孔滑塊體20的鎖緊。

(3)側(cè)孔抽芯內(nèi)壁倒扣抽芯完成后，4個(gè)油缸18動(dòng)作，完成4個(gè)模腔內(nèi)4個(gè)斜孔的側(cè)抽芯。

(4)PL2打開。模具動(dòng)模在注塑機(jī)帶動(dòng)下，模具在PL2分型面處打開，打開時(shí)，16個(gè)斜導(dǎo)柱12驅(qū)動(dòng)16個(gè)邊緣倒扣滑塊10完成側(cè)面抽芯。

(5)頂出。模具動(dòng)模繼續(xù)后退，注塑機(jī)頂桿推動(dòng)頂針推板35上的頂針、拉料桿將塑件及流道廢料從型芯鑲件6上頂出，實(shí)現(xiàn)塑件的完全脫模。

(6)復(fù)位。模具的復(fù)位過程與開模過程相反。

6 結(jié)論

(1)結(jié)合軸承前罩塑件注塑成型自動(dòng)化生產(chǎn)的需要，針對(duì)塑件形狀不規(guī)則，自動(dòng)脫模困難的問題，設(shè)計(jì)了其1模4腔兩板式香蕉型澆口注塑模具，模具分兩次分型打開，一次用于前模先抽芯機(jī)構(gòu)的抽芯驅(qū)動(dòng)，一次用于塑件模腔的打開和同步完成塑件外壁倒扣的側(cè)抽芯脫模；

(2)為滿足塑件內(nèi)壁倒扣的成型脫模的需要，對(duì)模架進(jìn)行改裝，在定模一側(cè)加裝了由安裝于定模板上的油缸驅(qū)動(dòng)的前頂出板，通過該頂出板的驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)前模內(nèi)壁倒扣前模彎銷驅(qū)動(dòng)內(nèi)收抽芯機(jī)構(gòu)的彎銷來驅(qū)動(dòng)型腔內(nèi)的內(nèi)抽芯滑塊來實(shí)現(xiàn)塑件內(nèi)壁上倒扣的先抽芯脫模；塑件外壁倒扣的脫模采用斜導(dǎo)柱驅(qū)動(dòng)滑塊來實(shí)施側(cè)面抽芯脫模，斜孔則采用油缸驅(qū)動(dòng)斜型芯抽芯來脫模。