救護車錯齒環斜頂+翹板脫模機構模具設計

趙洪照，肖國華，徐生，王偉偉

（1.寧波市凱福萊特種汽車有限公司，浙江 寧波315000；2.浙江工商職業技術學院 機電工程學院，浙江 寧波315600）

0 引 言

圖1所示為某新款救護車可調座椅升降器的錯齒卡環零件，采用ABS塑料注射成型的方式制造。錯齒卡環的主體為一外徑為φ63 mm的錐形圓環，環總高度為8 mm，平均壁厚為2 mm；其內壁為光滑的錐臺，外壁則在錐形臺壁上設置有24個卡齒，卡齒有兩種不同尺寸的類型，一種是寬度為3 mm，單層厚度為1 mm且有3層的卡齒，分別為圖1中所示的01～12特征。一種是寬度為2 mm，厚度為1 mm的單層卡齒01′～12′。單個3層卡齒與單層卡齒之間按圓周15°的間隔排列，3層卡齒與3層卡齒之間的圓周排列為30°，卡齒在徑向上的深度為1 mm。結合本塑件的形狀特點，塑件的模具設計難點在于兩個方面[1-4]：一是塑件的澆注；二是塑件外壁上24個卡齒的脫模。

圖1 錯齒環塑件

1 成型分析

針對塑件的成型難點，如圖2所示，對于第一個難題澆注系統的開設而言，因內壁有裝配要求，不能因澆口痕跡的存在而影響其裝配效果，外壁因24個卡齒的存在，需要設置側抽芯機構，也不便于開設澆口，故澆口的開設只能設置于上端面上，且只能為點澆口形式來進行澆注；因塑件為薄壁環形塑件，結合塑件的尺寸，單個澆口很難保證塑件的充模性能[7-8]，故在塑件的頂端面上設置G1、G2兩個點澆口來進行澆注。對于第二個難題（24個卡齒的脫模）而言，因涉及到環形側邊特征的脫模，各特征的抽芯脫模方向不一樣，且24個卡齒為間隔型環齒，采用簡化的兩哈弗滑塊來實施抽芯的方案是不可行的，只能將兩種不同卡齒的單個卡齒兩兩組合在一起，用一個側滑塊來實施抽芯脫模，顯然，針對該塑件的外環卡齒的抽芯脫模，需要設計12個側抽芯滑塊來進行抽芯脫模。

基于上述分析，塑件的成型模腔的分型設計如圖2所示，采用P1分型面作為塑件的主分型面，以保證側面抽芯的斜頂式滑塊機構都位于模具動模一側，便于脫模機構的設計和安裝，簡化模具結構。采用P4面作為內壁的分型面，采用P2、P3作為一組特征的成型件分割面，分割出12個斜頂式滑塊（X1～X12）。12個斜頂式滑塊中，由一個滑塊完成1個三層卡齒和1個單層卡齒的側抽芯脫模。

在塑件成型的澆注和脫模方案確定好后，模具的整體方案基本上可以確定下來，以下是該塑件的模具整體結構設計。

圖2 成型方案分析

2 模具結構

2.1 整體結構及布局

模具結構設計中，考慮到塑件點澆口澆注系統設置的需要，模具的基本結構采用三板式點澆口結構[9-13]。其模腔

布局結合塑件的產量需要，布置為1 模2腔，如圖3 所示。

圖3 模具結構布局

2.2 機構設計

1）成型件設計。針對塑件的單腔成型件而言，其成型件包括：a.12個由斜頂式滑塊42和滑塊鑲件44組合成側面成型件，每一個側面成型件用于1個三層卡齒和1個單層卡齒特征的成型與脫模；b.由P1、P4分型面分割出1個型腔鑲件22、1個推件型芯40。推件型芯40的上端為塑件的成型型芯，下端設置有圓柱柄，套裝于導向圓柱塊21內，可以被翹板36推動而上下運動。

2）冷卻機構。冷卻主要對型腔鑲件22進行冷卻，其它成型件由于結構尺寸緣故，難以開設水路，采用環槽型水路對型腔鑲件22進行冷卻，水路的密封由密封圈24進行密封。

3）脫模機構。該塑件脫模設計了一種特殊的翹板式二次頂出脫模+圓周斜頂滑塊側抽芯脫模復合機構來實施脫模。該機構包括3個子機構：a.外壁的12個斜頂式滑塊子機構；b.斜頂式滑塊的頂出子機構；c.型芯翹板頂出子機構。

圖4 模具結構

外壁的12個斜頂式滑塊子機構中，以單個機構為例，其結構組成件中包括斜頂式滑塊42、滑塊導向塊43、滑塊鑲件44，滑塊導向塊43通過螺釘緊固安裝于動模板4所開設的槽內，其上設置有T形筋，該T形筋與斜頂式滑塊42上開設的T形槽滑動配合，用于斜頂式滑塊42向上的斜向運動導向，當然，為防止斜頂式滑塊42從滑塊導向塊43上滑脫，滑塊導向塊43的上端設置有一個限位螺絲防止其滑脫。

斜頂式滑塊的頂出子機構的組成構件包括1個整環形頂板環推頂圓環41、4根推桿39，推桿39上端用螺絲與推頂圓環41緊固連接，下端安裝于頂針面板10上。通過頂針面板10、頂針推板11將推頂圓環41向上頂出。

型芯翹板頂出子機構包括頂塊34、翹板支柱35、翹板36、耐磨圓頭37、推料鑲件彈簧38、推件型芯40。推件型芯40的上端圓盤為塑件的成型型芯，下端設置為圓柱桿狀柄，柄下套裝于其上下運動導向件21內，柄底端套裝一個預壓縮一定長度的彈簧38后，再由耐磨圓頭37對彈簧進行限制鎖緊，彈簧38的上端頂住動模墊板5所對應開設的圓柱槽的底面。耐磨圓頭37采用高強度和耐磨的T8A材料制成。翹板36通過圓柱轉動銷安裝于翹板支柱35上，可以繞轉動銷轉動，其左端被耐磨圓頭37壓緊緊貼于推板蓋板10上，其右端與頂塊34的下端距離7 mm，頂塊34通過螺釘緊固安裝于動模墊板5的下底面上。機構的主要功能是：當頂針面板10、頂針推板11被注塑機頂桿向上頂出時，將推動翹板支柱35、翹板36同步向上頂出，由于翹板36與推板蓋板10、耐磨圓頭37都是接觸的，從而耐磨圓頭37、推件型芯40的結合體將被推板蓋板10用克服彈簧38的張力向上頂出，從而推動塑件頂出，此為機構的第一次頂出。當頂出距離超過7 mm后，翹板36的右端被頂塊34擋住，產生杠桿作用，由于杠桿力臂的作用，翹板36的左端加速將耐磨圓頭37、推件型芯40的結合體頂出，實現該子機構的第二次頂出動作。

據此，本塑件特殊的脫模機構的脫模動作過程分兩步進行：1）當模具的P3分型面打開后，注塑機頂桿推動頂針面板10、頂針推板11頂出，從而將桿39、翹板36同步向上頂出，4根推桿39推動推頂圓環41向上頂出，推頂圓環41將推動12個斜頂式滑塊42沿滑塊導向塊43斜向上頂出，12個斜頂式滑塊42邊頂出，完成24個卡齒及塑件外壁的側抽芯脫模，這個頂出距離為7 mm。與此同步，推件型芯40也被頂出，其將推動塑件與12個斜頂式滑塊42在開模方向上的運動同步。2）待步驟1）完成后，頂塊34擋住翹板36的右端，頂出頂針面板10、頂針推板11繼續上行，將迫使翹板36的左端驅動推件型芯40繼續頂出，完成塑件的最終脫模。

3 模具工作原理

模具的工作原理為：模具分三次分型打開，打開的順序依次為PL1→PL2～PL3，其控制件包括脫料板拉桿30、樹脂開閉器31和定位板拉桿32，與一般的三板模工作原理相似。模具打開后，注塑機頂桿推動頂針面板10、頂針推板11來驅動上述翹板式二次頂出脫模+圓周斜頂滑塊側抽芯脫模復合機構來實施塑件的自動脫模。復位時，過程與開模過程剛好相反，頂出板先復位，帶動復合脫模機構先復位，然后模具按PL3→PL2→PL1順序復位閉合。

4 結 語

針對塑件的成型難點問題，設計了一種三板模具用于塑件的成型。在模具設計中，針對塑件澆注困難的問題，單腔設置2個點澆口來完成本圓環狀塑件的澆注。針對塑件外壁24個卡齒脫模困難問題，設計了一種復合脫模機構來實現塑件的自動化脫模。機構中，通過頂出板的頂出，在同步推動4根頂桿來推動推頂圓環，以完成12個斜頂式滑塊來對側面24個卡齒脫模的同時，驅動翹板式機構將塑件的型芯件同步頂出，完成塑件的第一次頂出及側面脫模動作，而后通過頂出板的繼續頂出，驅動翹板機構將塑件完全頂出而實現自動脫模。機構構思巧妙，零部件設置合理，能有效簡化模具結構，降低模具的制造成本。