液壓長抽芯注射模設(shè)計(jì)

褚建忠

（臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院，浙江臺(tái)州318020）

1 引言

當(dāng)塑件上有阻礙脫模的側(cè)孔、側(cè)槽或者側(cè)凸時(shí)，通常需要在模具內(nèi)設(shè)計(jì)相應(yīng)的抽芯機(jī)構(gòu)，在模具分型過程中通過抽芯機(jī)構(gòu)將成型的側(cè)型芯抽芯抽出，從而不再阻礙動(dòng)定模的分開，也避免了側(cè)型芯對塑件脫模動(dòng)作的干涉，塑件從而可以順利脫模。通常抽芯機(jī)構(gòu)的動(dòng)力來自注塑機(jī)的開模力，利用機(jī)械機(jī)構(gòu)將開模力轉(zhuǎn)化成抽芯力。但在某些特殊的長抽芯行程的塑件，機(jī)械式抽芯機(jī)構(gòu)就不能適用了，必須要采用專門的長行程油缸提供抽芯動(dòng)力。

2 塑件工藝性分析

本設(shè)計(jì)實(shí)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(zhì)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(xiàn)任何的頂出痕跡；塑件材料ABS；塑件大批量生產(chǎn)，塑件公差按模具設(shè)計(jì)要求進(jìn)行轉(zhuǎn)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(jī)械強(qiáng)度比較高，成型收縮率0.5%。該塑件內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(nèi)部的形狀必須采用長抽芯結(jié)構(gòu)，而且外觀不允許出現(xiàn)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(jī)構(gòu)和頂出機(jī)構(gòu)必須精心設(shè)計(jì)，否則會(huì)影響塑件的外觀。由于塑件尺寸比較大，產(chǎn)量也比較大，因此可以考慮使用熱流道系統(tǒng)來提高生產(chǎn)效率。

3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 澆口的位置選擇

由于該模具是1模4腔，澆口設(shè)計(jì)為側(cè)面進(jìn)澆的側(cè)澆口，如圖2所示。

圖2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.2 熱流道的設(shè)計(jì)

該澆注系統(tǒng)采用冷熱混用設(shè)計(jì)，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(jī)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(jié)構(gòu)，主流道部分采用主流道熱噴嘴2注射。熔料從注塑機(jī)噴嘴進(jìn)入熱流道板1，經(jīng)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(jīng)過分流道的再次分流后，通過各個(gè)模腔的潛伏式澆口，進(jìn)入4個(gè)模腔。

圖3 熱流道澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

熱流道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：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(diǎn)。

4 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

型腔件是成型塑件的外表面的成型零件。按型腔結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)中采用整體型腔，如圖4a所示并在型腔型面的周圍進(jìn)行了避空處理。如果不作避空處理，會(huì)影響與型腔分型面之間的研配。

（2）型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

型芯是成型塑件內(nèi)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(jié)構(gòu)分析，本設(shè)計(jì)中采用整體型芯，如圖4b所示。

圖4 成型零部件結(jié)構(gòu)

5 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

5.1 塑件抽芯分析

如圖5所示，該塑件的抽芯機(jī)構(gòu)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(guī)的斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)。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(jié)構(gòu)分析

另外兩處抽芯機(jī)構(gòu)的側(cè)型芯在端部互相靠破，因此還必須考慮在靠破處設(shè)計(jì)錐面定位機(jī)構(gòu)，以保證兩個(gè)側(cè)型芯的互相定位，并給側(cè)型芯一個(gè)支點(diǎn)，保證在熔料壓力下的型芯出現(xiàn)錯(cuò)位，以致影響塑件內(nèi)壁的同軸度。

5.2 塑件頭部抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

塑件的頭部抽芯位比較短（抽芯距為4mm），因此抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為典型的斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)：

如圖6所示，滑塊部分采用分體式（滑塊有側(cè)型芯固定板2和滑塊座3組成），斜導(dǎo)柱孔（直徑為φ25mm）加工在滑塊座3上；滑塊的導(dǎo)滑機(jī)構(gòu)采用滑槽壓板構(gòu)成工字形導(dǎo)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(shè)置了3塊耐磨板，并在滑塊底底部也設(shè)置了兩塊面積較大的耐磨板；側(cè)型芯的分型面采用了斜面配合，這樣有利于在抽芯時(shí)減少與型芯塑件部分的磨損，另外在該短側(cè)型芯與長側(cè)型芯的靠破面處設(shè)計(jì)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(dǎo)柱采用2根，斜面斜角為斜導(dǎo)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(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)

圖7 液壓長抽芯機(jī)構(gòu)

5.3 塑件尾部抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

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

該抽芯的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)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(yīng)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(nèi)，與滑座聯(lián)成一體。由于油缸的進(jìn)油口可以與注塑機(jī)的液壓系統(tǒng)連接，因此油缸可以驅(qū)動(dòng)滑塊進(jìn)行抽芯運(yùn)動(dòng)。

（2）滑塊結(jié)構(gòu)。

如圖7所示，該滑塊部分由3塊模板組成：滑座4、側(cè)型芯固定板5、推板6。

滑座4與油缸1連接，并與側(cè)型芯7、側(cè)型芯固定板5連接一起，進(jìn)行抽芯運(yùn)動(dòng)。抽芯運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向依靠壓板3與動(dòng)模板組成的導(dǎo)向槽進(jìn)行滑動(dòng)導(dǎo)向。

推板6的作用是當(dāng)滑座4、側(cè)型芯固定板5進(jìn)行抽芯運(yùn)動(dòng)時(shí)，推板6保持靜止?fàn)顟B(tài)，這樣塑件可以被推板卡住，不隨著滑塊運(yùn)動(dòng)，這樣當(dāng)滑座4抽芯運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，塑件也在推板6的作用下進(jìn)行頂出。

由于塑件在動(dòng)模部分沒有任何的卡位結(jié)構(gòu)，因此抽芯機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

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

該頂出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖8所示。該模具的頂出機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)作為頂出機(jī)構(gòu)，在抽芯之前先用長型芯把塑件頂出動(dòng)模型腔，然后再進(jìn)行抽芯運(yùn)動(dòng)，然后再利用抽芯機(jī)構(gòu)中的推板側(cè)向推出塑件。

頂出機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作原理如圖8所示。

頂出動(dòng)作的動(dòng)力來自于液壓油缸，該油缸8固定在動(dòng)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(qū)動(dòng)動(dòng)模板以及滑槽壓板進(jìn)行頂出和復(fù)位運(yùn)動(dòng)。

圖8 動(dòng)模頂出機(jī)構(gòu)

頂出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向來自于滑座固定板上的4組副導(dǎo)柱和導(dǎo)套，副導(dǎo)柱4安裝在動(dòng)模墊板5上，而導(dǎo)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(jī)構(gòu)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。

該頂出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作時(shí)間是在開模之后，油缸8開始動(dòng)作，先把整個(gè)長抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行頂出動(dòng)作，將塑件頂出動(dòng)模型腔，然后再開始長抽芯運(yùn)動(dòng)，脫落塑件。

由于長抽芯機(jī)構(gòu)承擔(dān)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(dòng)模板的支承強(qiáng)度，并在推板空間范圍設(shè)計(jì)了5根直徑φ50mm的支承柱，目的是加強(qiáng)動(dòng)模板的強(qiáng)度，可以抵抗塑料熔體對動(dòng)模板的注射壓力，增強(qiáng)模具的壽命。

7 長抽芯機(jī)構(gòu)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

長抽芯機(jī)構(gòu)的冷卻回路設(shè)計(jì)：長抽芯機(jī)構(gòu)的主要冷卻部位是塑件的內(nèi)部型芯，由于側(cè)型芯長度很長，因此如果不進(jìn)行充分的冷卻，將導(dǎo)致塑件過熱，冷卻速率下降，甚至導(dǎo)致塑件變形。因此必須要對側(cè)型芯進(jìn)行充分冷卻。而由于側(cè)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(jī)構(gòu)的冷卻設(shè)計(jì)主要是針對于側(cè)型芯和滑座。

側(cè)型芯是主要冷卻部位，由于側(cè)型芯細(xì)而長，因此可以采用鈹銅件進(jìn)行冷卻，如圖9所示，在側(cè)型芯內(nèi)部設(shè)計(jì)有水孔位置，可以放置鈹銅；另外在側(cè)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(jìn)出口，如圖10所示，在滑座的內(nèi)部設(shè)計(jì)有4處回路，分別有8處出入口，出入口的位置都設(shè)計(jì)在滑座的同一側(cè)面，方便接入冷卻水。

圖9 側(cè)型芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖10 滑座內(nèi)部冷卻水路

8 結(jié)論

（1）塑件的抽芯距離較長，采用了長行程油缸進(jìn)行抽芯，由注塑機(jī)進(jìn)行動(dòng)作順序控制，調(diào)整方便，油缸動(dòng)作平穩(wěn)可靠，有利于長行程抽芯。

（2）塑件形狀狹長，在滑塊芯子內(nèi)部設(shè)計(jì)了串聯(lián)式隔板式冷卻水路，確保了塑件內(nèi)部得到充分的冷卻，從而減少了冷卻時(shí)間，縮短了成型周期。

（3）澆注系統(tǒng)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(zhì)量。