存放架配件注射模設計

胡清根， 聶紀萍， 楊 丹

（江西農業工程職業學院， 江西 樟樹 331200）

0 引 言

注射模在家電、電子、玩具等行業應用廣泛，圖1所示塑件是某存放架產品的一個配件，內外表面有多個倒扣，且塑件還存在多個又深又長的加強筋。該類塑件的成型對模具設計與制造有較高的要求，需要多處抽芯，否則成型塑件較難脫模，并容易產生缺料、變形等缺陷。

圖1 塑件結構

1 成型工藝分析

塑件長248 mm，寬203 mm，壁厚2 mm，材料為ABS。ABS是用途較廣的熱塑性工程塑料，具有優良的綜合物理和力學性能，較好的低溫抗沖擊性，尺寸穩定，成型性能較好，收縮率也較小[1]。塑件A、B、C處都有倒扣，難以脫模，需要設計復雜的抽芯機構，B處倒扣壁厚為1.1 mm，壁厚較薄，且塑件總體外形尺寸偏大，內外表面加強筋多且長，成型塑件易缺料，為此注射工藝要有較大的注射壓力和較長的保壓時間。塑件外表面質量要求高，由于底部最大輪廓線有斜線和階梯形轉折線，成型塑件既要控制分型處飛邊質量，又要控制成型塑件整體變形公差。塑件內外表面有較多且深的加強筋，導致成型時排氣困難，因此成型加強筋處要設計鑲件排氣，推桿設置位置盡量靠近加強筋處。

2 模具結構設計

2.1 澆注系統設計

模具型腔的分布與澆注系統布置相關，澆注系統包括：主流道、分流道、澆口[2]。考慮塑件外表面不能有澆口痕，澆口設計為潛伏式，從待成型塑件內表面進澆，模具為1模2腔結構，在無抽芯結構一側設置澆口，如圖2所示，這樣設計可以使2個型腔澆口位置相同，流程相同且相對較短。主流道末端設有拉料桿，拉料桿頭部呈Z字形，在動、定模分型時可以把澆注系統凝料拉向動模側，還可以在模具合模澆注時，容納熔料前端凝料，且兼有排氣作用。潛伏式澆口是在推桿頂部磨掉一部分，與分流道末端斜向澆口相連，這樣既可以讓澆口設計在待成型塑件內表面，不影響成型塑件外觀質量，又方便成型塑件的推出。脫模時，在推桿、拉料桿作用下，塑件及澆注系統凝料被頂出，澆口自動剪斷。

圖2 澆注系統

2.2 分型面設計

分型面設計在塑件外形最大輪廓處，且要方便模具零件的加工及型腔的排氣[3]，如圖3所示。由于塑件分型面為階梯形且有斜面，注射時所受的側向力較大，為此在導柱、導套導向的同時，還在分型面的四周增加凹凸錐面進行二次定位，凹凸錐面頂部要避空，且頂部做成平面，四周轉角配合處可避空，以便錐面更好定位。分型面封膠位置要沿原曲面延伸一段距離，保證分型面貼合緊密，防止溢料。分型面末端要增加一段平面分型面，平面可作為加工和維修基準。

圖3 分型面設計

2.3 抽芯機構設計

2.3.1 定模斜滑塊內抽芯

模具結構如圖4所示，在塑件A處（見圖1）有1.5 mm倒扣，要在動模板40和定模板37分型之前先完成此倒扣抽芯。斜滑塊33可在壓塊43與定模型芯38組成的導滑槽內滑動，開模時在多次分型機構及彈簧30的作用下，定模板37與定模座板36先分開，即在PL1處分開，之后固定在定模座板36內的斜導柱32帶動斜滑塊33完成定模內抽芯，彈簧31及定位螺釘34起定位作用，防止抽芯后斜滑塊33松動，合模后，斜楔35壓緊斜滑塊33，斜楔35斜角要大于斜導柱32斜角2°，斜滑塊33抽芯距可取5 mm。

2.3.2 液壓二次抽芯設計

由于塑件B處（見圖1）存在長矩形中空凸臺，凸臺內側孔形成23 mm倒扣，需要設計側向抽芯機構脫模，考慮此處抽芯距較長，且凸臺側孔壁較薄，只有1.1 mm，凸臺外表面又不能有飛邊，需要設計液壓二次抽芯[4]，如圖4中F處放大所示，即先第1次抽芯使矩形凸臺內表面側孔松動，再進行第2次抽芯完成外表面抽芯，這樣可以防止抽芯時損壞成型塑件，外表面抽芯距要大于倒扣23 mm。液壓缸拉桿4一端固定在拉桿固定塊8內，型芯9固定在型芯固定塊10內，拉桿固定塊8與型芯固定塊10通過螺釘連接。型芯9可在型芯12孔內滑動，型芯固定板3通過螺釘與型芯12連接，斜壓塊11合模時鎖緊型芯固定板3。工作原理:開模后，斜壓塊11脫離型芯固定板3，液壓缸拉桿4開始運動，通過拉桿固定塊8及型芯固定塊10、液壓缸拉桿4帶動型芯9在型芯12內滑動H1距離，進行第1次凸臺內側孔抽芯，之后型芯9再碰到型芯固定板3，帶動型芯12移動，進行凸臺外表面抽芯，完成液壓二次抽芯，液壓二次抽芯機構由導滑塊5導向。抽心距要滿足公式：H3>H2+H1，其中，H3為液壓缸抽芯最大行程；H1為型芯9第1次抽芯距，取25 mm；H2為型芯12抽心距，H2＝凸臺倒扣長23+余量，H2可取26 mm，H3可取55 mm。

圖4 模具結構

2.3.3 動模彈簧斜向抽芯

由于塑件內表面C處(見圖1)有一斜向柱子形成倒扣，需要在動模設計抽芯結構，斜楔20固定在動模墊塊23內，斜型芯19成型斜向柱子。開模時在彈簧2和二次分型機構作用下，動模墊塊23與動模板40分開，即在PL2處分開，之后斜楔20離開斜型芯19，在彈簧18作用下斜型芯19斜向移動，完成斜向抽芯。定距螺釘1起定距作用，合模時斜楔20壓住斜型芯19進行復位。

2.4 多次分型機構設計

由于模具結構復雜，要按順序三次分型完成抽芯，為此設計了拉鉤壓棒順序分型機構。開模時，由于拉鉤24拉住了動模墊塊23，在彈簧30的作用下，定模板37與定模座板36先從PL1處分開。當分開一定距離后完成定模抽芯，固定在定模座板36上面的壓棒28碰到拉鉤24的斜面尾部，拉鉤24繞著銷釘26旋轉，拉鉤24與動模墊塊23脫鉤，在彈簧2及定距螺釘29的作用下，動模墊塊23與動模板40在PL2處分開，分開一段距離后，完成了動模彈簧斜向抽芯，之后由于定距螺釘1定距作用，動模板40與定模板37從PL3處分型，實現三次順序分型。

2.5 成型零件設計

成型零件是決定塑件的形狀、尺寸的零件[5]，塑件的成型零件主要包括：成型塑件外表面的定模型芯38，成型塑件內表面的動模型芯39及成型塑件各種倒扣的抽芯機構。定模型芯38鑲入定模板37中，動模型芯39鑲入動模板40中。由于塑件加強筋多且深，為便于排氣、加工及維修，采用鑲件成型加強筋，小鑲件末端有凸肩固定，壓板壓住臺階，大鑲件螺釘固定。成型零件都設有脫模斜度，動模型芯39及定模型芯38材料可用738H模具鋼，各種抽芯機構滑塊材料可用H13模具鋼。738H是預硬模具鋼，切削加工性良好，拋光電蝕性能好，H13具有較高的耐磨性，動模型芯如圖5所示。

圖5 動模型芯

2.6 冷卻系統設計

如要縮短模具的成型周期，冷卻系統設計較重要[6]。由于塑件外形較大，為保證充分冷卻，冷卻水從動模板40進入動模型芯39，從定模板37進入定模型芯38，塑件四周都設有冷卻水路，水孔直徑為φ8 mm，為防止漏水，冷卻水孔不能碰到推桿孔及小鑲件。動模板40與動模型芯39、定模板37與定模型芯38上下貼合處要設置防漏膠圈，動模冷卻水路如圖6所示。

圖6 動模冷卻水路

3 模具工作過程

塑料熔體經模具澆注系統進入閉合的型腔，經保壓、冷卻后開模，在多次分型機構的作用下，模具首先在PL1處分開，在定模斜滑塊內抽芯機構的作用下，先完成成型塑件上表面A處抽芯，分開一段距離后，多次分型機構的拉鉤24脫離動模墊塊23，在彈簧的作用下，模具在PL2處分型，接著在動模彈簧斜向抽芯機構的作用下，完成成型塑件C處抽芯，最后在定距螺釘的定距作用下，模具在PL3處分型，動、定模分開，在液壓二次抽芯機構作用下，完成成型塑件側面B處中空凸臺的抽芯，再由推板42帶動拉料桿45及推桿推出成型塑件及澆注系統凝料。

4 結束語

塑件內、外表面及側面都有倒扣，如何脫模是模具設計的難點，由于側面中空凸臺倒扣長且薄，為順利脫模且不損壞成型塑件壁面，設計了液壓二次抽芯機構。塑件內表面斜向倒扣及外表面倒扣必須在動、定模分開前先完成抽芯，為此設計了多次分型機構，保證模具按順序先后完成三次分型。采用定模斜滑塊內抽芯機構完成外表面倒扣抽芯[7]，采用動模彈簧斜向抽芯機構完成內表面斜向倒扣抽芯，由于分型面為多段階梯且有斜面，為合模成型時不溢料，增加了凹凸錐面二次定位。模具生產運行良好，對類似塑件的模具設計具有一定的借鑒作用。