内置抽芯注射模具设计

冷真龙 胡兆国 杨金凤 邹丽萍

(①四川工程职业技术学院机电工程系，四川德阳 618000;②四川森普管材股份有限公司，四川德阳 618005)

由于塑料制件有重量轻、价格便宜、化学稳定性好、成型方便等优点，在日常生活设施、化学工业设备、航空航天等领域中使用的塑料制件越来越多，结构形式多种多样。为了满足特定的使用要求，有很多塑料制件带有与开模方向不平行的侧向凹凸的特征。成型带侧向凹凸塑件的注射模具一般需做成带侧向抽芯结构的模具［1－2］。这类模具结构复杂，结构形式多样，模具设计人员可以根据塑料制件的具体结构，发挥自己的创造性思维，设计出巧妙的模具结构，降低模具的制造难度，节约成本，提高效益［3－4］。

1 塑料制件分析

图1所示为塑料制件——架子。尺寸66 mm×108 mm(前、后)及60 mm×100 mm(左)三侧型孔与开模方向垂直，须采用带侧向抽芯结构模具。模具抽芯机构一般安放在塑料制件外侧，安装方便，抽芯距较大，但模具尺寸大，成本高。通过分析发现塑件内空截面82 mm×122 mm较大，而三侧型孔深度4 mm较小，需要的侧向抽芯距较小，因此为了充分利用塑件的内部空间，将抽芯机构安放在塑料制件内部，即内置抽芯模具，该模具结构简单，尺寸小且制造方便。塑件材料采用ABS，具有较高的冲击强度、表面硬度及耐磨性，化学稳定性好，成型性好，成型周期短，满足架子的使用要求。

2 模具设计

2.1 分型面的选择

分型面是分开模具取出塑件和浇注系统凝料的模具可分离表面。在模具设计中，分型面对模具的结构、塑件的成型、脱模的影响非常大，因此必须仔细分析，认真选取。分型面的选取原则、要求很多［5－6］，分型面的选择应保证塑件的质量是基本要求之一。分析图1所示塑件，只有下表面为全开放，同时考虑成型制件的质量等其他因素，选择下表面为分型面。

2.2 浇注系统设计

浇注系统是将熔体从注射机喷嘴引入型腔的通道，其正确设计是注射顺利进行和获得高质量塑件的关键。浇注系统主要包括主流道、分流道、浇口及冷料穴，其结构型式和设计要求很多。下面重点分析浇口的设计。浇口在浇注系统中截面尺寸最小，但其形式、大小、数量、位置很大程度上决定塑件质量和成型周期［7］。由于浇口形式多样各有优点，因此应根据具体情况选择。分析图1塑件，将浇口设置于塑件顶端，浇注位置有φ46 mm的孔，为使进料均匀，去除浇口方便、减少浇注系统凝料，因此采用轮辐式浇口。

2.3 注射模具结构

充分利用塑件的内部空间，将抽芯机构安放在塑料制件内部，设计出内置抽芯注射模具，见图2。

2.4 模具的工作过程

开模时，注射机开合模系统带动动模部分下移，芯棒13在碟形弹簧的作用下上移，成型侧面形孔的活动块(3、10、27)和活动块座(4、11、26)，由于芯棒上斜槽的作用，收入动模，实现抽芯动作。抽芯完成后，推板19推动推件套15，推出塑件。

合模时，如图2所示位置，芯棒13被定模9压紧，碟形弹簧被压缩，芯棒下移，使活动块(3、10、27)向外侧顶出，进入动模1，与定模套5和动模套2紧密配合。完成抽芯机构的复位工作，为下次注射作好准备。

2.5 芯棒设计

如图3所示，芯棒13是模具完成抽芯的关键零部件，其设计好坏将影响到整副模具的正常工作和塑件的质量。芯棒顶端与熔融塑料接触，形成浇注系统部分，芯棒13中心内凹形成冷料穴(结构2)，4条凹槽(结构1)为分流道，与轮辐浇口相通。芯棒13尺寸40 mm×34 mm部位与动模1对应处配合间隙需考虑，塑料ABS的溢料值(0.04 mm)及加工的经济性，最后采用H7/f7的小间隙配合。

结构3为键槽，可安装滑键，在芯棒上下移动时，起导向作用。结构4、5、6为为控制3个侧面抽芯的斜槽，其滑槽长度L和斜滑槽角度α决定于抽芯距。在抽芯距(4 mm)一定的情况下，斜滑槽角度α越大，需要芯棒上下移动的距离也越大，滑槽长度L越长;斜滑槽角度α越小，需要芯棒上下移动的力越大，因此综合考虑，选择斜滑槽角度α为45°，计算滑槽长度L≥4/cosα=5.7 mm。

2.6 成型工艺要点

ABS吸水性强，成型前必须充分干燥，在80～85℃温度下，预热1 h以上。在注射成型工艺参数的制定时，为了保证塑件能顺利脱模，须特别注意冷却时间的确定。冷却时间过长，不仅延长了成型周期，而且脱模会导致制件应力过大。实践证明冷却时间为25 s较为合适。

3 结语

塑料制件带有与分型方向不平行的侧向凹凸特征，成型的注射模具需作成带侧向抽芯结构的模具，一般情况下，这类模具设计成外置抽芯机构，尺寸大，制造费用高。对于架子塑料制件，利用塑件内部空间大，抽芯距离小的特点，设计出内置抽芯的注射模具结构，尺寸小，成本低。使用该注射模具生产的塑件质量完全满足设计要求，大量生产中模具未出现异常情况。该模具的试制成功，对模具设计人员具有一定的参考价值。

［1］高汉华，廖月莹.塑料成型工艺与模具设计［M］.大连:大连理工大学出版社，2007.

［2］夏江梅.塑料成型模具与设备［M］.北京:机械工业出版社，2005.

［3］伍先明.塑料模具设计指导［M］.北京:国防工业出版社，2006.

［4］王颖，池成忠，张新会，等.汽车手柄定模滑块模具结构设计［J］.模具工业，2011，37(6):56－58.

［5］安家菊，肖伯涛，罗朝玉，等.三向内抽芯圆盖注射模设计［J］.模具工业，2009，35(2):52－54.

［6］李传戈，龚邦明.带内侧凹塑件注射设计［J］.模具工业，2007，33(5):43－45.

［7］钱泉森.塑料成型工艺与模具设计［M］.济南:山东科学技术出版社，2004.