內置抽芯注射模具設計

冷真龍 胡兆國 楊金鳳 鄒麗萍

(①四川工程職業技術學院機電工程系，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、價格便宜、化學穩定性好、成型方便等優點，在日常生活設施、化學工業設備、航空航天等領域中使用的塑料制件越來越多，結構形式多種多樣。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向凹凸的特征。成型帶側向凹凸塑件的注射模具一般需做成帶側向抽芯結構的模具［1－2］。這類模具結構復雜，結構形式多樣，模具設計人員可以根據塑料制件的具體結構，發揮自己的創造性思維，設計出巧妙的模具結構，降低模具的制造難度，節約成本，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)三側型孔與開模方向垂直，須采用帶側向抽芯結構模具。模具抽芯機構一般安放在塑料制件外側，安裝方便，抽芯距較大，但模具尺寸大，成本高。通過分析發現塑件內空截面82 mm×122 mm較大，而三側型孔深度4 mm較小，需要的側向抽芯距較小，因此為了充分利用塑件的內部空間，將抽芯機構安放在塑料制件內部，即內置抽芯模具，該模具結構簡單，尺寸小且制造方便。塑件材料采用ABS，具有較高的沖擊強度、表面硬度及耐磨性，化學穩定性好，成型性好，成型周期短，滿足架子的使用要求。

2 模具設計

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凝料的模具可分離表面。在模具設計中，分型面對模具的結構、塑件的成型、脫模的影響非常大，因此必須仔細分析，認真選取。分型面的選取原則、要求很多［5－6］，分型面的選擇應保證塑件的質量是基本要求之一。分析圖1所示塑件，只有下表面為全開放，同時考慮成型制件的質量等其他因素，選擇下表面為分型面。

2.2 澆注系統設計

澆注系統是將熔體從注射機噴嘴引入型腔的通道，其正確設計是注射順利進行和獲得高質量塑件的關鍵。澆注系統主要包括主流道、分流道、澆口及冷料穴，其結構型式和設計要求很多。下面重點分析澆口的設計。澆口在澆注系統中截面尺寸最小，但其形式、大小、數量、位置很大程度上決定塑件質量和成型周期［7］。由于澆口形式多樣各有優點，因此應根據具體情況選擇。分析圖1塑件，將澆口設置于塑件頂端，澆注位置有φ46 mm的孔，為使進料均勻，去除澆口方便、減少澆注系統凝料，因此采用輪輻式澆口。

2.3 注射模具結構

充分利用塑件的內部空間，將抽芯機構安放在塑料制件內部，設計出內置抽芯注射模具，見圖2。

2.4 模具的工作過程

開模時，注射機開合模系統帶動動模部分下移，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，實現抽芯動作。抽芯完成后，推板19推動推件套15，推出塑件。

合模時，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)向外側頂出，進入動模1，與定模套5和動模套2緊密配合。完成抽芯機構的復位工作，為下次注射作好準備。

2.5 芯棒設計

如圖3所示，芯棒13是模具完成抽芯的關鍵零部件，其設計好壞將影響到整副模具的正常工作和塑件的質量。芯棒頂端與熔融塑料接觸，形成澆注系統部分，芯棒13中心內凹形成冷料穴(結構2)，4條凹槽(結構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對應處配合間隙需考慮，塑料ABS的溢料值(0.04 mm)及加工的經濟性，最后采用H7/f7的小間隙配合。

結構3為鍵槽，可安裝滑鍵，在芯棒上下移動時，起導向作用。結構4、5、6為為控制3個側面抽芯的斜槽，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°，計算滑槽長度L≥4/cosα=5.7 mm。

2.6 成型工藝要點

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

3 結語

塑料制件帶有與分型方向不平行的側向凹凸特征，成型的注射模具需作成帶側向抽芯結構的模具，一般情況下，這類模具設計成外置抽芯機構，尺寸大，制造費用高。對于架子塑料制件，利用塑件內部空間大，抽芯距離小的特點，設計出內置抽芯的注射模具結構，尺寸小，成本低。使用該注射模具生產的塑件質量完全滿足設計要求，大量生產中模具未出現異常情況。該模具的試制成功，對模具設計人員具有一定的參考價值。

［1］高漢華，廖月瑩.塑料成型工藝與模具設計［M］.大連:大連理工大學出版社，2007.

［2］夏江梅.塑料成型模具與設備［M］.北京:機械工業出版社，2005.

［3］伍先明.塑料模具設計指導［M］.北京:國防工業出版社，2006.

［4］王穎，池成忠，張新會，等.汽車手柄定模滑塊模具結構設計［J］.模具工業，2011，37(6):56－58.

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

［6］李傳戈，龔邦明.帶內側凹塑件注射設計［J］.模具工業，2007，33(5):43－45.

［7］錢泉森.塑料成型工藝與模具設計［M］.濟南:山東科學技術出版社，2004.