環形斜錐管端蓋注射模設計

謝克勇

（廣州市交通運輸職業學校 智能制造系，廣東 廣州 510440）

0 引言

對于錐形管類塑件，常見的模具結構是將待成型塑件沿豎直方向擺放，成型塑件內表面的型芯位于動模板上保持不動，塑件由推件板從型芯上推出而脫模[1-2]。對于某些具有特殊結構的斜錐管塑件，不能采用上述模具結構成型，如由10根斜錐管圍成一圈構成的端蓋，由于斜錐管的軸線向中間傾斜，形成扣位，成型的塑件不能用推桿直接推出，需要設計特殊的模具結構。

1 塑件結構分析

塑件結構如圖1 所示，材料為ABS，ABS 具有優良的綜合物理和力學性能，較好的低溫抗沖擊性能，尺寸穩定性、電性能、耐磨性、抗化學藥品性、染色性等均較好，但共熱變形溫度低，耐熱性較差。熔融溫度在217～237 ℃，熱分解溫度在250 ℃以上。塑件由10 根斜錐管圍成一圈，最大外圍直徑為φ147 mm，高為88 mm，斜錐管的大端直徑為φ30 mm，錐度為20°，斜錐管中心線的傾斜角度為20°，每根斜錐管的大端部位有一段與軸線方向平行的直身位，直身位的高度為11 mm。在塑件的腰部有圓環狀結構，每根斜錐管的頂部各有一個扣位，在塑件的底部與圓環結構間有3 個扣位，這些扣位必須用滑塊成型脫模。塑件斜錐管小端與大端內表面水平方向的距離為11 mm，脫模時不能直接用推桿將成型塑件推出，經計算，需要將成型的斜錐管沿軸線方向移動至少34 mm 后，才可以用推桿將成型塑件推出[3-4]。

圖1 塑件結構

2 模具結構設計

2.1 滑塊結構設計

對于每根斜錐管側面的扣位，采用斜導柱與滑塊相結合的機構脫模。由于相鄰斜錐管之間存在扣位，也為了防止加工的滑塊出現尖角等影響模具使用壽命的結構，將2 根相鄰斜錐管扣位相鄰的一半由同一個滑塊成形，如圖2（a）所示。為了使側扣位上的小孔不出現熔融塑料滲漏現象，將側扣位小孔的型芯采用鑲件結構，如圖2（b）所示。

圖2 滑塊結構

2.2 非標準模架結構設計

每根斜錐管對應1 個滑塊，10 個滑塊環繞在待成型塑件的周圍，因此成型塑件在分型面上的投影面積較小，滑塊所占的面積較大，為此設計了1種非標準模架，以1 塊墊板代替模架兩側的2 塊墊塊，并在墊板的中間開設1 個方孔，在方孔中設置模具的推板和推桿固定板，如圖3所示。

圖3 非標準模架結構

2.3 斜抽芯結構設計

由于每根斜錐管向塑件中心傾斜的角度為20°，不能直接用推桿推出，而是需要沿斜錐管的軸線方向斜向脫模，采用斜抽型芯結構，如圖4（a）所示。為了減少模具零件之間的磨損，在壓塊下面設置滾動體和軸，當壓塊驅動斜抽型芯往下運動時，滾動體將沿壓塊底面水平移動，使斜抽型芯沿軸線方向運動。為了使斜抽型芯沿軸線方向運動，在動模板的下部依次設置斜抽型芯座固定板、墊板和動模座板，如圖4（b）所示，壓塊固定在斜抽型芯座固定板背面。斜抽型芯座固定板的上表面安裝動模板，當斜抽型芯座固定板與動模板分開時，可以驅動斜抽型芯沿軸線方向運動[5-6]。

圖4 斜抽型芯結構

2.4 動模與定模型芯結構

為了方便模具零件的加工，動模型芯采用鑲件結構，動模鑲件的內部周圍分布10個圓弧狀的凹陷位，如圖5（a）所示。由于塑件外表面的大部分區域由滑塊成型，僅有小部分區域由定模型芯成型，定模鑲件的面積較小，為了節約模具制造成本，也為了方便模具零件的加工，定模鑲件成型塑件部位由10 個零件組裝而成，另外為了防止待成型塑件上出現欠注現象，塑件上的孔位如果在定模部分成型，其型芯采用鑲件結構，如圖5（b）所示[7-8]。

圖5 動模與定模的鑲件結構

2.5 推出系統

斜錐管沿軸線方向移動至少34 mm 后，可以用推桿將成型塑件推出。塑件的背面有6 個圓柱孔（直徑為φ2.8 mm，深度為23 mm），成型這些圓柱孔的型芯容易斷裂，為了方便模具維修和防止充填不足現象，這6個圓柱孔的型芯全部采用推管結構，同時起到推出成型塑件的作用，如圖6所示。

圖6 推出系統

2.6 澆注系統

為了克服待成型塑件表面的注射缺陷，以潛伏式澆口進澆，為了使成型各個斜錐管的注射壓力相同，每個斜錐管各有1個澆口，如圖7所示。

圖7 澆注系統

2.7 冷卻系統

為了保持模具溫度均勻，對主要模具零件設置冷卻水路。由于動模鑲件的外形呈十邊形，動模鑲件采用多邊形直通水路，并分為2條獨立的水路，可以有效防止冷卻水在流通過程中從其他區域帶入熱量，動模冷卻水路結構如圖8（a）所示。在定模型芯結構中，由于10 個定模鑲件的尺寸較小，不適合開設冷卻水路，只能在定模板上開設直通式冷卻水路，如圖8（b）所示。由于滑塊的體積較大，為了控制滑塊的溫度，在滑塊開設直通式冷卻水路，為了方便員工操作，使用較長的水管接頭，如圖8（c）所示。斜抽型芯采用水井水路，并在水井中設置1 條水管，水管的一端有1個圓環，如圖8（d）所示。

圖8 冷卻系統

2.8 模具其他結構設計

塑件在分型面上投影面積較小，且塑件的質量較輕，適合使用小型注塑機成型。由于在待成型塑件周圍有10 個滑塊，模具外形尺寸為615 mm×620 mm，為了盡可能選用工作臺較小的注塑機，模具選用直身模架；為了使模具的第1 次開模位于動模板和斜抽型芯固定板之間，在模架側面安裝輔助開模機構；為了防止模具在周轉過程中打開，在模架側面安裝鎖模條；為了加強動、定模板之間的定位精度，在分型面上安裝鎖模塊；在模架上安裝模腳，平時由模腳接觸地面，有利于叉車的貨叉插入模具底部；在模腳的對面設置吊模塊，當用吊機吊起模具時，模具的重心位置經過吊模塊，可維持模具有效平衡，模具的外觀結構如圖9所示[9-10]。

圖9 模具外觀結構

3 模具工作過程

由于塑件在分型面上的投影面積較小，而模具的尺寸相對塑件較大，模具的推出機構也相對較小，適合采用非標準模架。將成型塑件的斜抽型芯沿軸線方向脫模后，再用推桿將成型塑件推出，模具采用2 次開模，在動模板的下面設置斜抽型芯固定板，并將第1 次（PL1）開模設在動模板與斜抽型芯座固定板之間。為了加強模具的定位精度，共設置8 套導柱導套，定模與動模各4 套，模具二維結構如圖10所示。

圖10 模具結構

模具工作過程：注射完成后，模具第1次開模在動模板21 和斜抽型芯座固定板3 之間，此時斜抽型芯座固定板3 驅動斜抽型芯9 沿斜錐管的軸線方向運動。第1 次開模結束后進行第2 次（PL2）開模，即模具動模板21 與定模板15 分開，此時斜導柱16 驅動滑塊19脫模。當模具完全打開后，模具的推板25和推桿固定板24 推動推管20、拉料桿22 等將塑件和澆口凝料推出。取出塑件后，動模與定模開始合模，合模過程與開模過程相反，當模具閉合后，進行下一個塑件的成型[11-12]。

4 結束語

針對由10 根斜錐管組成的環形端蓋的結構特點，將模具兩側的2 塊墊板合并成1 塊，并在墊板的中間設置推板和推桿固定板。為了使斜抽型芯沿軸線方向運動，在動模板下面設置斜抽型芯固定板，并將第1 次開模設在動模板與斜抽型芯固定板之間，利用動模板與斜抽型芯固定板之間的相對運動引導斜抽型芯脫模。當定模與動模分開后，再由推管將成型塑件推出。模具采用非標準模架，結構特殊，可為類似塑件的成型提供參考。