玩具面殼注射模設計

胡清根，李旭東，陳弛文

（江西農業工程職業學院，江西 樟樹 331200）

1 塑件注射工藝及結構分析

圖1所示為某玩具面殼，該塑件屬于裝配件，尺寸精度要求較高，材料為ABS+PC，收縮率為0.5%，ABS+PC具有較高的抗沖擊強度、硬度及良好的力學性能，成型溫度較高[1]，約為230～270℃。塑件外形尺寸為93 mm×61 mm×26 mm，壁厚為1.9 mm。前端A處存在20 mm長倒扣，且此處壁厚較薄，只有1 mm，填充困難且難脫模，因此注射時要有較大的注射壓力及較長的保壓時間。塑件外表面B處、C處及內部D處都存在多個倒扣，脫模困難，需要在模具上設計抽芯機構才能脫模。

圖1 塑 件

2 模具關鍵結構設計

2.1 分型面設計

分型面應設計在塑件外形最大輪廓處且有利于模具零件加工和排氣[2]，此塑件分型面設計為曲面，如圖2所示，注射時模具所受側壓力較大，因此在分型面四角增加了凸塊錐面二次定位。凸塊頂部配合處避空，以便動、定模型芯緊密結合，防止溢料。凸塊頂部設計成平面，作為模具維修和加工基準。由于塑件前端和側面倒扣處都有滑塊抽芯，此處分型面有臺階。塑件曲面分型面在最大輪廓處應沿曲面方向延伸一段距離以便分型面密合，分型面末端增加一段平面方便加工。

圖2 塑件定模分型面

2.2 澆注系統設計

模具結構如圖3所示。澆注系統包括主流道、分流道和澆口[3]，模具設計1模2腔對稱結構。由于塑件外觀要求高，不能有澆口痕跡，模具采用潛伏式閥針澆口，從分流道末端加工斜孔，斜孔與潛伏式閥針5相連，潛伏式閥針5頭部磨削一部分，二次澆口及輔助流道設計在閥針頭部，二次澆口與塑件形成一體，脫離動模后，手工去除其澆口凝料。主流道末端設計了拉料桿4，拉料桿4頭部設計成Z形倒扣，開模時拉料桿4將主流道凝料拉出定模，并協助排氣和推出。

圖3 模具結構

2.3 抽芯機構設計

2.3.1 液壓二次抽芯機構設計

由于塑件前端A處有20 mm長的倒扣且壁薄（見圖1），一次性抽出容易損壞塑件內壁，采用液壓二次抽芯機構[4]，如圖4所示。內型芯15通過臺階固定在內型芯連接塊20內，內型芯15可在外型芯13內滑動，壓板14通過螺釘和外型芯13連接，拉桿17通過臺階固定在拉桿連接塊16內。拉桿連接塊16與內型芯連接塊20通過螺釘固定，由液壓抽芯導柱1導向（見圖3）。模具抽芯結構的工作原理：當動模板11與定模板26分開后，液壓缸拉桿17通過拉桿連接塊16、內型芯連接塊20帶動內型芯15在外型芯13的內孔中滑動L1距離進行內抽芯，之后內型芯15的臺階碰到壓板14，再帶動外型芯13抽芯L2距離，抽芯距離滿足以下公式：

式中：L1——內型芯15第一次抽芯距離，mm；L2——外型芯13抽芯距離，mm；L3——液壓缸總抽芯距離，mm。

圖4 液壓二次抽芯結構

2.3.2 定模斜滑塊抽芯

塑件頂部外表面B處（見圖1）有1個寬為5 mm的斜方孔，此處形成倒扣，應在動模板11及定模板26分開之前先完成抽芯，因此設計定模斜滑塊抽芯9，如圖5所示[5]。斜滑塊23通過壓塊22壓住，可在壓塊22及定模板26形成的槽內滑動。斜銷24及壓緊塊44（見圖5）固定在定模座板31內，斜滑塊鑲件25通過螺釘固定在斜滑塊23內，壓緊塊44的斜面與開模方向的夾角大于斜銷與開模方向的角度2°左右，以便開模時，壓緊塊44與斜滑塊23先分開，然后再由斜銷24帶動斜滑塊23滑動完成抽芯動作。合模時，壓緊塊44壓緊斜滑塊23，防止松動，實現復位。

圖5 定模斜滑塊抽芯

2.3.3 動模斜導柱抽芯

塑件兩側C處有1.8 mm的倒扣（見圖1），由于倒扣在分型面下方，此處設計為動模斜導柱抽芯。成型倒扣的小鑲件36鑲嵌在動模滑塊37內，小鑲件36頭部有3°的斜面便于滑動并確保密合[6]。動模滑塊37由壓塊35壓住，可在壓塊35與動模板11形成的導滑槽內滑動，開模時由斜導柱39帶動實現抽芯，由定位銷40定位，合模時由斜楔38壓緊復位。

2.3.4 動模斜推桿抽芯

塑件內部D處有1.7 mm倒扣（見圖1），此處可設計成動模斜頂組件抽芯。斜推桿7通過螺釘固定在斜頂座6內，斜頂座6底部設計有臺階，斜頂座6通過臺階可在推桿固定板9內滑動[7]。斜推桿的角度設計成5°，動模型芯12設計有斜孔與斜推桿形成滑動配合，斜孔可由線切割加工而成。

2.4 冷卻系統設計

冷卻系統設計對于塑件成型質量和成本控制至關重要，模具設計時必須考慮模具的冷卻速度和冷卻均勻性[8]。為提高冷卻效率，動、定模分別設置2組對稱循環水路。水管直徑為φ8 mm，通過動、定模分別進入動模型芯12、定模型芯21。在保證不與推桿、鑲件、滑塊干涉且強度足夠的前提下，冷卻水路盡量大范圍包圍塑件和接近塑件，達到充分冷卻的效果，且必要處設置防漏膠圈防止漏水。

2.5 成型零件設計

成型零件是決定塑件形狀大小的模具零件[9]，是模具設計和加工的核心部分。塑件的成型零件由動模型芯12、定模型芯21、斜推桿7、外型芯13、內型芯15、斜滑塊鑲件25、小鑲件36組成（見圖3）。成型零件應具有良好的耐磨性和抗疲勞性、較高的強度和表面硬度。由于此塑件質量要求較高，模具成型零件材料選用NAK80，為了方便加工和維修，成型零件盡量設計成鑲件，小鑲件采用臺階固定，壓板壓住臺階，大鑲件采用螺釘固定。為方便脫模，成型零件應設計一定的脫模斜度，成型零件的分型面應避免尖角銳邊，保證分型面密合。動模型芯如圖6所示。

圖6 動模型芯

2.6 推出系統設計

塑件推出系統由斜推桿7、潛伏式閥針5、推桿8、復位桿42、推板43組成。由于塑件內表面為圓弧面，潛伏式閥針5和推桿8設計止轉結構，設計推出結構時應考慮平衡推出，斜推桿7、潛伏式閥針5附近可不設計推桿。合模時，復位桿42先碰到定模板26起復位作用。開模時，拉料桿4將澆口凝料拉到動模，推出時將澆口凝料從動模推出。

3 模具工作過程

合模后，塑料熔體經澆注系統進入型腔，保壓冷卻后開模。由于彈簧30的作用，模具先在PL1處開模，即從定模座板31與定模板26處先分開，在斜銷24的作用下，斜滑塊23帶動斜滑塊鑲件25完成塑件上表面斜孔的抽芯；分開H距離后（見圖3中BB剖視），定位螺釘29拉住定模板26不再運動，之后在PL2處分型，即動模板11與定模板26分開，斜導柱39帶動動模滑塊37完成抽芯；在定模板26不再壓住壓板14后，由于液壓缸拉桿17的作用開始完成液壓抽芯；推出時，注塑機頂桿帶動推板43及推桿固定板9向前運動，再帶動斜推桿7斜向運動完成抽芯，同時推桿8、潛伏式閥針5、拉料桿4將塑件和澆口凝料推出動模。

4 結束語

塑件內壁存在長且薄的倒扣時，模具設計成二次液壓抽芯可以避免抽芯時內壁容易損壞的問題，塑件分型面上部斜孔可設計成定模斜滑塊抽芯，定模斜滑塊抽芯可設計成二次分型，定模板與定模座板要先分開，在定模完成斜孔抽芯，然后動模與定模再分開。塑件分型面以下的倒扣可設計成動模斜導柱抽芯、動模斜推桿抽芯。經過實際生產驗證，此塑件結構雖然復雜，但模具抽芯機構設計合理，實際生產運行良好。