內(nèi)側(cè)抽芯機構(gòu)的設(shè)計與結(jié)構(gòu)優(yōu)化

張倩

摘 要：對于帶有內(nèi)側(cè)凹或內(nèi)側(cè)凸的塑件，本文設(shè)計了四種側(cè)抽芯機構(gòu)，基于滑塊與提供動力結(jié)構(gòu)的接觸狀況不同，分為線接觸、面接觸、點接粗3種形式，本文通過對這三種形式的受力分析與對比，討論了各機構(gòu)運動的優(yōu)缺點以及對生產(chǎn)成本和制品質(zhì)量的影響，以指導(dǎo)實際生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：罩殼；注射模；側(cè)抽芯

一、引言

當注射成型的塑件與開合模方向不同的內(nèi)側(cè)或外側(cè)具有孔、側(cè)凹或凸臺時，如圖1所示某罩殼（材料為PC），成型時，無論塑件留在定模還是動模一側(cè)，側(cè)凹部分的金屬都會阻擋塑件脫模，此時，模具結(jié)構(gòu)中須采用側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)才能成型。

常用的側(cè)抽芯機構(gòu)有斜導(dǎo)柱、彎銷、斜導(dǎo)槽、斜滑塊和齒輪齒條等，不同機構(gòu)的運動過程、抽拔傾角、側(cè)抽芯與提供動力結(jié)構(gòu)的接觸狀況和受力情況差異很大，模具的開模距離、模具體積、制造難度、生產(chǎn)成本也各不相同，對制品的質(zhì)量影響也很大。大量文獻對內(nèi)側(cè)抽芯機構(gòu)中斜導(dǎo)柱進行了受力分析和傾角優(yōu)化，但很少有對不同類型的內(nèi)側(cè)抽芯機構(gòu)進行歸納總結(jié)并對比分析的，因此，本文在充分閱讀分析大量文獻的基礎(chǔ)上，設(shè)計歸納了4種內(nèi)側(cè)抽芯機構(gòu)，并依照側(cè)抽芯與提供動力結(jié)構(gòu)的接觸狀況和受力情況分為三類，討論了各種機構(gòu)的生產(chǎn)成本以及對制品的影響，供設(shè)計生產(chǎn)者參考。

二、內(nèi)側(cè)抽芯機構(gòu)的設(shè)計

（一）內(nèi)側(cè)抽芯設(shè)計方案1——斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)。如圖2所示，由滑塊2、斜導(dǎo)柱5、鑲塊6及彈簧7來完成側(cè)凹成型與抽芯。斜導(dǎo)柱5固定在定模仁4上，開模時，動、定模分開，滑塊2在斜導(dǎo)柱5的帶動下，向內(nèi)滑動，滑塊脫離側(cè)凹。開模后由彈簧

7頂住滑塊，使其保持相對位置。合模時，斜導(dǎo)柱5帶回滑塊2，并由定模的斜面壓緊滑塊，完成合模。滑塊后的鑲塊6便于滑塊的安裝和拆卸。

（二）內(nèi)側(cè)抽芯設(shè)計方案2——彎銷抽芯機構(gòu)。如圖3所示，由滑塊2、彎銷5、彈簧6完成側(cè)凹成型與抽芯。開模時，動、定模分開，滑塊2在彎銷5的帶動下，向內(nèi)滑動，滑塊脫離側(cè)凹。開模后由彈簧6頂住滑塊2，使其保持相對位置。合模時，彎銷

5帶回滑塊2，滑塊2回復(fù)原位，成型側(cè)凹，完成合模。

（三）內(nèi)側(cè)抽芯設(shè)計方案3——內(nèi)斜滑塊抽芯機構(gòu)。如圖4所示，由斜滑塊2、模套3、推桿4完成側(cè)凹的成型與抽芯。開模時，推桿4推動斜滑塊2向前運動，同時在模套3的斜孔作用下，斜滑塊2同時向內(nèi)收縮，此時制品頂出，同時完成內(nèi)側(cè)抽芯動作。合模時，需手動把斜滑塊2放入模套，完成合模。

（四）內(nèi)側(cè)抽芯設(shè)計方案4——斜頂抽芯機構(gòu)。如圖5所示，由斜頂2和斜頂面板8完成側(cè)凹成型與抽芯。開模時，注塑機頂棍頂動斜頂?shù)装?，從而帶動斜頂2頂出制品，同時退出側(cè)凹。合模時，斜頂2隨著斜頂?shù)装?的復(fù)位退回，完成合模。

三、不同接觸條件下受力分析與對比

（一）線接觸及其受力分析。（1）當采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機構(gòu)時，斜導(dǎo)柱與滑塊之間為線接觸，結(jié)構(gòu)緊湊，動作可靠，制造方便，適用于抽拔力不大，抽拔距短的情況，頂出力由動模移動提供，抽芯力動力來源于斜導(dǎo)柱。

在抽芯力和抽芯距一定時，斜導(dǎo)柱拔模角α越大（小），斜導(dǎo)柱越短（長），承受的彎曲力FW越大（小）。α一般取18゜-22゜。但當以斜導(dǎo)柱體積為優(yōu)化函數(shù)時，斜導(dǎo)柱體積最小時，斜導(dǎo)柱的最優(yōu)化傾角為α可達到40.89゜[1]。

由運動學原理知，要保證斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)順利工作，不出現(xiàn)自鎖，斜導(dǎo)柱傾角取值為0≤α≤78.58°[2]。

（2）當采用斜頂側(cè)抽芯機構(gòu)時，斜頂與推板之間是線接觸。斜頂與推板之間靠銷釘連接。推板的力傳遞給斜頂，頂出制品，完成側(cè)凹的成型。適用于內(nèi)側(cè)凸凹較小的制品，是此塑件最常用的機構(gòu)。抽芯力來源于斜頂?shù)装濉?/p>

（二）面接觸及其受力分析。當采用彎銷側(cè)抽芯機構(gòu)時，彎銷與滑塊之間是面接觸，運動可靠、穩(wěn)定，受力均勻。彎銷截面為矩形，抗彎截面系數(shù)大，可承受更大的彎矩，傾角X最大可達到30゜，模具開模距離更小，模具體積更小。如圖7所示。

（三）點接觸。當采用內(nèi)斜滑塊側(cè)抽芯機構(gòu)時，推桿和斜滑塊之間是點接觸。此時滑塊受力集中，但是缺乏穩(wěn)定性，因此，對模套與斜滑塊之間的滑槽要求較高。適用于制品的側(cè)凹較淺，所需的抽拔距不大，但側(cè)凹成型面積較大，因而需要較大的抽拔力的情況。抽芯力來源于推桿。

（四）不同結(jié)構(gòu)對生成成本以及產(chǎn)品質(zhì)量的影響。方案一：斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)，斜導(dǎo)柱的傾角范圍有限，且不好加工，抽拔距短，抽拔力小，材料成本、加工成本、裝配成本都相應(yīng)地增加。此機構(gòu)運動穩(wěn)定可靠，成型制品質(zhì)量較好。方案二：彎銷側(cè)抽芯機構(gòu)工作原理和斜導(dǎo)柱式相同，可采用較大的傾角，因而，模板的厚度可以更小，模具體積更小，節(jié)省材料，成本低；彎銷比斜導(dǎo)柱適用范圍廣，彎銷的加工成本低，但彎銷矩形孔比斜導(dǎo)柱矩形孔加工困難。方案三：內(nèi)斜滑塊側(cè)抽芯機構(gòu)，相比斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)簡單很多，整體結(jié)構(gòu)緊湊，加工成本低，模具體積小。滑塊側(cè)凹太小，滑塊易磨損，制品的側(cè)凹質(zhì)量差，成型制品質(zhì)量一般。方案四：斜頂內(nèi)側(cè)抽芯機構(gòu)，斜頂屬于精密元件，尺寸相對較小頭部涉及到膠位，故頭部設(shè)計要細心處理，加工困難，成本有所增加。斜頂成型制品質(zhì)量較好。

結(jié)語：綜上所述，方案一中斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)動作可靠，制品質(zhì)量好，應(yīng)用最廣泛。當斜導(dǎo)柱與滑塊為線接觸時，自鎖條件為tanα=（N→∞）；方案二中，彎銷與滑塊之間是面接觸，抗彎強度較斜導(dǎo)柱好，，傾角可以達到30？，制品質(zhì)量較好。方案三中，內(nèi)滑塊與推桿之間受力接觸為點接觸，受力集中，但穩(wěn)定性較差，制品質(zhì)量一般。方案四中，斜頂是最佳成型小側(cè)凹的機構(gòu)，斜頂受力點的接觸為線接觸，受力較穩(wěn)定，制品質(zhì)量好。

參考文獻：

[1]華 林.斜導(dǎo)柱傾斜角優(yōu)化設(shè)計[J].塑料科技，1996，（114）：39-40.

[2]譚小紅.運用約束變尺寸法優(yōu)化斜導(dǎo)柱尺寸參數(shù)[J].塑料制造，2006，（12）：66-67.