液壓長抽芯注射模設計

褚建忠

（臺州科技職業學院，浙江臺州318020）

1 引言

當塑件上有阻礙脫模的側孔、側槽或者側凸時，通常需要在模具內設計相應的抽芯機構，在模具分型過程中通過抽芯機構將成型的側型芯抽芯抽出，從而不再阻礙動定模的分開，也避免了側型芯對塑件脫模動作的干涉，塑件從而可以順利脫模。通常抽芯機構的動力來自注塑機的開模力，利用機械機構將開模力轉化成抽芯力。但在某些特殊的長抽芯行程的塑件，機械式抽芯機構就不能適用了，必須要采用專門的長行程油缸提供抽芯動力。

2 塑件工藝性分析

本設計實例為喇叭狀管件，如圖1所示。塑件形狀比較狹長，周邊的邊角處全部圓角處理。塑件的質量要求是不允許有裂紋和變形缺陷，拼接線必須盡可能淺，但是外觀不允許出現任何的頂出痕跡；塑件材料ABS；塑件大批量生產，塑件公差按模具設計要求進行轉換。

圖1 塑件分析圖

該塑件外形尺寸為304.5×80.8×80.8mm，壁厚1.4mm。PP屬于不定形塑料，機械強度比較高，成型收縮率0.5%。該塑件內部結構比較簡單，不存在倒扣，如圖1所示。但是由于塑件形狀比較狹長，內部的形狀必須采用長抽芯結構，而且外觀不允許出現任何的頂出痕跡，因此給模具的制造帶來難度，特別是抽芯機構和頂出機構必須精心設計，否則會影響塑件的外觀。由于塑件尺寸比較大，產量也比較大，因此可以考慮使用熱流道系統來提高生產效率。

3 澆注系統設計

3.1 澆口的位置選擇

由于該模具是1模4腔，澆口設計為側面進澆的側澆口，如圖2所示。

圖2 澆注系統設計

3.2 熱流道的設計

該澆注系統采用冷熱混用設計，冷流道主要指在模板上開始的分流道，熱流道主要指從注塑機噴嘴到分流道的這段通道（包含熱流道板和熱噴嘴）。

如圖3所示，由于模具采用1模4腔及熱流道結構，主流道部分采用主流道熱噴嘴2注射。熔料從注塑機噴嘴進入熱流道板1，經過熱流道板1的分流作用下，熔料分成兩股料流，并通過加熱噴嘴2注入位于分型面上的分流道，并經過分流道的再次分流后，通過各個模腔的潛伏式澆口，進入4個模腔。

圖3 熱流道澆注系統設計

熱流道的結構設計：熱噴嘴在該模具中的作用主要是為了縮短流道長度，減少熱量損失，因此熱噴嘴采用直通式大澆口。流道板的加熱采用加熱帶加熱，并與四周的模板避空，防止熱量散失，只在流道板的兩端位置布置了四塊隔熱墊塊，并與噴嘴形成支撐點。

4 成型零件結構設計

（1）型腔結構設計。

型腔件是成型塑件的外表面的成型零件。按型腔結構的不同可將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式4種。本設計中采用整體型腔，如圖4a所示并在型腔型面的周圍進行了避空處理。如果不作避空處理，會影響與型腔分型面之間的研配。

（2）型芯結構設計。

型芯是成型塑件內表面的成型零件，通常可以分為整體式和組合式兩種類型。通過對塑件的結構分析，本設計中采用整體型芯，如圖4b所示。

圖4 成型零部件結構

5 抽芯機構設計

5.1 塑件抽芯分析

如圖5所示，該塑件的抽芯機構有兩處，一處位于塑件的小端，即頭部抽芯，另外一處位于塑件的大端，即尾部抽芯。頭部抽芯的距離比較短，可以采用常規的斜導柱抽芯機構。但由于尾部的抽芯距離很長，因此必須考慮使用液壓（油缸）抽芯，而且局部模板必須加長，留出抽芯的空間。

圖5 塑件抽芯結構分析

另外兩處抽芯機構的側型芯在端部互相靠破，因此還必須考慮在靠破處設計錐面定位機構，以保證兩個側型芯的互相定位，并給側型芯一個支點，保證在熔料壓力下的型芯出現錯位，以致影響塑件內壁的同軸度。

5.2 塑件頭部抽芯機構設計

塑件的頭部抽芯位比較短（抽芯距為4mm），因此抽芯機構設計為典型的斜導柱抽芯機構：

如圖6所示，滑塊部分采用分體式（滑塊有側型芯固定板2和滑塊座3組成），斜導柱孔（直徑為φ25mm）加工在滑塊座3上；滑塊的導滑機構采用滑槽壓板構成工字形導向槽，另外為了改善滑塊摩擦性能，在滑塊與鎖模斜楔的接觸面上設置了3塊耐磨板，并在滑塊底底部也設置了兩塊面積較大的耐磨板；側型芯的分型面采用了斜面配合，這樣有利于在抽芯時減少與型芯塑件部分的磨損，另外在該短側型芯與長側型芯的靠破面處設計了定位斜面，以保證與長型芯之間的定位精度。

定模部分：由于滑塊寬度比較大，因此斜導柱采用2根，斜面斜角為斜導柱（直徑為φ24mm，斜度為15°）固定在定模板上，滑塊的鎖模依靠定模上的鎖模斜面（斜度為17°），如圖7所示。

圖6 斜導柱抽芯機構

圖7 液壓長抽芯機構

5.3 塑件尾部抽芯機構設計

塑件的尾部的抽芯位比較長（抽芯距為304mm），如果采用斜導柱抽芯機構，將導致斜導柱和開模距離過長。因此該抽芯機構采用液壓（油缸）抽芯機構，如圖7所示。

該抽芯的機構特點為：

（1）油缸。

如圖7所示，由于抽芯距比較長，因此選用的油缸1長度也相應加長，油缸的安裝依靠螺釘固定在支架2上，油缸桿頭部加工成工字槽，安裝在滑座4的工字槽內，與滑座聯成一體。由于油缸的進油口可以與注塑機的液壓系統連接，因此油缸可以驅動滑塊進行抽芯運動。

（2）滑塊結構。

如圖7所示，該滑塊部分由3塊模板組成：滑座4、側型芯固定板5、推板6。

滑座4與油缸1連接，并與側型芯7、側型芯固定板5連接一起，進行抽芯運動。抽芯運動的導向依靠壓板3與動模板組成的導向槽進行滑動導向。

推板6的作用是當滑座4、側型芯固定板5進行抽芯運動時，推板6保持靜止狀態，這樣塑件可以被推板卡住，不隨著滑塊運動，這樣當滑座4抽芯運動結束時，塑件也在推板6的作用下進行頂出。

由于塑件在動模部分沒有任何的卡位結構，因此抽芯機構的作用不僅僅只是抽芯作用，而且還必須推出塑件。

6 頂出機構設計

由于塑件形狀外觀要求比較高，塑件表面不允許出現任何的頂出痕跡，因此常規的頂出元件如頂桿、頂板之類都不能使用。

該頂出機構的結構如圖8所示。該模具的頂出機構沒有使用任何的頂桿、頂管之類的元件，而是利用長型芯的抽芯機構作為頂出機構，在抽芯之前先用長型芯把塑件頂出動模型腔，然后再進行抽芯運動，然后再利用抽芯機構中的推板側向推出塑件。

頂出機構的驅動機構動作原理如圖8所示。

頂出動作的動力來自于液壓油缸，該油缸8固定在動模墊板5上，油缸桿加工成工字形固定在滑座固定板3上，這樣隨著油缸桿的伸縮，就可以驅動動模板以及滑槽壓板進行頂出和復位運動。

圖8 動模頂出機構

頂出機構的導向來自于滑座固定板上的4組副導柱和導套，副導柱4安裝在動模墊板5上，而導套安裝在滑槽壓板2與滑座固定板3之間，兩者形成了頂出機構的導向機構。

該頂出機構的動作時間是在開模之后，油缸8開始動作，先把整個長抽芯機構進行頂出動作，將塑件頂出動模型腔，然后再開始長抽芯運動，脫落塑件。

由于長抽芯機構承擔了頂出作用后，模具的頂出固定板和頂出板就失去了頂出作用，只能起支撐模具的作用，為了增加動模板的支承強度，并在推板空間范圍設計了5根直徑φ50mm的支承柱，目的是加強動模板的強度，可以抵抗塑料熔體對動模板的注射壓力，增強模具的壽命。

7 長抽芯機構冷卻系統設計

長抽芯機構的冷卻回路設計：長抽芯機構的主要冷卻部位是塑件的內部型芯，由于側型芯長度很長，因此如果不進行充分的冷卻，將導致塑件過熱，冷卻速率下降，甚至導致塑件變形。因此必須要對側型芯進行充分冷卻。而由于側型芯的固定板是滑座，因此滑座就成為冷卻回路的出入口。綜上所述，長抽芯機構的冷卻設計主要是針對于側型芯和滑座。

側型芯是主要冷卻部位，由于側型芯細而長，因此可以采用鈹銅件進行冷卻，如圖9所示，在側型芯內部設計有水孔位置，可以放置鈹銅；另外在側型芯與滑座交界處加工有放置密封圈的圓槽。

滑座主要提供外部冷卻水的進出口，如圖10所示，在滑座的內部設計有4處回路，分別有8處出入口，出入口的位置都設計在滑座的同一側面，方便接入冷卻水。

圖9 側型芯內部結構

圖10 滑座內部冷卻水路

8 結論

（1）塑件的抽芯距離較長，采用了長行程油缸進行抽芯，由注塑機進行動作順序控制，調整方便，油缸動作平穩可靠，有利于長行程抽芯。

（2）塑件形狀狹長，在滑塊芯子內部設計了串聯式隔板式冷卻水路，確保了塑件內部得到充分的冷卻，從而減少了冷卻時間，縮短了成型周期。

（3）澆注系統采用了熱流道和冷流道混用的方式，減少了熔料熱量的降低和注射壓力的損耗，提高了塑件的成型質量。