多滑塊復合抽芯注射模設計

吳光明，李國臣，郭沃輝

（1.東莞市高技能公共實訓中心，廣東 東莞 523106；2.東莞職業技術學院，廣東 東莞 523808；3.東莞理工學校，廣東 東莞 523000）

1 塑件工藝分析

圖1所示的塑料上蓋是醫療器械配件，材料為ABS，收縮率5%，外形尺寸為63.81 mm×51.42 mm×140.78 mm，內、外拔模角度均大于1.5°，滿足脫模要求。塑件表面多為曲面，外觀為斜剖一半的圓柱體容器。塑件內部結構復雜，和另一零件的配合連接處設計有2處卡扣，需在動模設計滑塊脫模機構；側面設計有功能按鍵孔，需在定模設計滑塊抽芯機構成型；塑件卡槽處需安裝密封膠環，設計了環形的內凹倒扣，也需在定模設計滑塊脫模機構；噴嘴處設計有反向拔模斜度，且為斜向抽芯，脫模困難，需設計斜向滑塊脫模機構。

圖1 上蓋結構

2 分型面與型腔布局選擇

2.1 分型面選擇

根據塑件的結構特點，對其進行合理的分型設計，如圖2所示。除了塑件下部2個卡扣設計在動模外，其余的卡槽、功能按鍵孔、噴嘴處3個扣位均位于塑件上部，須將成型滑塊設計在定模，可采用傳統的斜楔滑塊機構完成各處的抽芯，滑塊3D布局如圖3所示，定模設置4個滑塊、動模設置2個滑塊。

圖2 分型面設計

圖3 滑塊抽芯機構

2.2 型腔布局

塑件尺寸不大，但結構復雜，模具共設有6個抽芯機構，采用1模1腔布局。經分析驗證，該單型腔模具模架尺寸為300 mm×300 mm，模具使用壽命為10萬次，模架選擇龍記簡化型非標準模架，如圖4所示。

圖4 定模型腔布局

3 澆注系統設計

塑件外觀要求較高，外觀面均在定模成型，非外觀面均在動模成型。若采用側澆口進澆，由于滑塊限制，進料位置只能選在電源按鍵孔外邊緣，外邊緣為裝配面且為曲面，不僅會在分型面留下明顯的澆口痕跡，還會使凝料去除難度增加，影響裝配。噴嘴上方和卡槽兩側的滑塊占據了較多空間，無法采用點澆口進澆。

為了保證塑件外觀質量，因塑件電源按鍵孔附近的內表面為曲面，若采用常規的澆口直連型腔的方式，則加工難度大，故采用潛伏式推桿澆口。澆口與澆口凝料可在開模時自動分離，但澆口凝料需人工剪除。澆注系統如圖5所示，澆口直徑為φ2.5 mm。

圖5 澆注系統

4 推出機構設計

模具型腔較深，且塑件內部螺釘柱小且深，僅使用推桿易造成推出困難和塑件外觀不良。為了保證塑件外觀和順利脫模，模具采用推桿和推塊相結合的推出方式，如圖6所示。

圖6 推出機構

為保證推出平衡和足夠的推出力，模具設計了推塊推出機構，包緊力大的部位應增加推桿數量，包緊力小的部位可適當減少推桿數量，保證推出力平衡。空間充足的部位選用直徑較大的推桿，空間狹小的部位選用直徑較小的推桿。塑件的螺釘柱孔直徑較小，為φ2.3 mm，為保證推出的強度，選用推管+推桿推出，共選用3根φ3 mm圓推桿、4根φ2.3 mm的推管、1根φ8 mm推桿、1根φ6 mm的Z形推桿及1個推塊協同推出。

5 冷卻及排氣系統設計

5.1 冷卻系統設計

各處滑塊體積均較小，空間局促，且各處滑塊上的成型塑料較少，故滑塊內未設計冷卻水路。定模型芯成型塑件90%以上的外觀面，定模型芯采用普通線型冷卻水路+水井的冷卻方式，普通線型冷卻水路直徑為φ8.0 mm，水井直徑為φ12.0 mm。動模型芯成型塑件90%以上的非外觀面，且高度較高，靠近塑件內腔的部位設計了φ16.0 mm的水井，稍遠部位設計了φ12.0 mm的水井和φ8.0 mm的普通線型冷卻水路，如圖7所示。

圖7 冷卻水路

5.2 排氣系統設計

排氣系統如圖8所示，在定模型芯和塑件卡槽處的2個滑塊開設排氣槽，排氣槽的深度見圖8所示。

圖8 排氣系統

6 成型零件設計

模具成型零件如圖9所示。定模由定模型芯和4個滑塊鑲拼而成，動模由動模型芯和2個滑塊構成。為保證模具質量和成型塑件的表面粗糙度，定模型芯、動模型芯、6個滑塊均選用S136淬火鋼。動、定模型芯結構復雜，加工時要設計多個銅電極，采用高速數控加工工藝。

圖9 成型零件

7 模具工作過程

模具結構如圖10所示，定模設計有4個滑塊抽芯機構，開模時必須先完成定模抽芯動作。

圖10 模具結構

注塑機模板帶動模具動模向后運動，在定距拉板36的作用下，模具首先沿Ⅰ處分型。滑塊21在斜楔23的作用下，產生相對運動，滑塊21沿斜楔23的斜面向外側運動，進行側向抽芯動作，完成塑件上部環形內凹卡槽部分的抽芯，同理，另一邊對稱斜楔也推動滑塊，使其向外側運動，完成另一側卡槽的抽芯。

與此同時，斜楔19推動滑塊17向外側運動，完成功能按鍵孔的側向抽芯。滑塊21是斜向抽芯，開模時斜楔23推動滑塊27斜向移動，完成噴嘴處反向斜抽芯。當定距拉板達到行程限定的位置時，4個滑塊均完成抽芯，此開模過程中，由磁鐵保證Ⅱ處的合模狀態。

定模4個抽芯動作完成后，在注塑機開模力的繼續作用下，鎖模磁鐵打開，模具沿Ⅱ處分型。斜楔35作用于滑塊34，使滑塊34沿斜楔35的斜面向外側運動，完成動模卡扣的側向抽芯；同理，另一邊斜楔也推動滑塊，使其向外側運動，完成動模另一側卡扣的側向抽芯。當2個滑塊同時完成抽芯動作后，動模停止運動，然后注塑機頂桿13作用推桿固定板11，使其推動推板10，推塊和推桿將塑件和澆口凝料同步推出，當限位塊31碰到動模板7時，頂桿停止運動，注塑機頂桿完成推出動作。最后機械手將塑件和澆口凝料取出，放置到預先規劃的區域。注塑機模板帶動動模進行閉合運動，各滑塊和推出機構復位，鎖模磁鐵閉合，定距拉板回到初始位置，模具完成合模，準備進入下一注射周期。

8 結束語

該醫療器械塑料上蓋模具結構復雜，精度要求高，動、定模共設計有6個滑塊抽芯機構，既有水平方向抽芯，也有斜向抽芯，卡槽處的抽芯部件按斜向布置。為保證各機構穩定運行，采用傳統的斜楔滑塊機構，并設計了潛伏式推桿澆口、推塊推出機構，是精密單型腔多滑塊復合抽芯機構的案例，為多滑塊復合抽芯機構注射模設計提供借鑒。