液压长抽芯注射模设计

2021-05-03褚建忠

模具制造 2021年3期

褚建忠

（台州科技职业学院，浙江台州318020）

1 引言

当塑件上有阻碍脱模的侧孔、侧槽或者侧凸时，通常需要在模具内设计相应的抽芯机构，在模具分型过程中通过抽芯机构将成型的侧型芯抽芯抽出，从而不再阻碍动定模的分开，也避免了侧型芯对塑件脱模动作的干涉，塑件从而可以顺利脱模。通常抽芯机构的动力来自注塑机的开模力，利用机械机构将开模力转化成抽芯力。但在某些特殊的长抽芯行程的塑件，机械式抽芯机构就不能适用了，必须要采用专门的长行程油缸提供抽芯动力。

2 塑件工艺性分析

本设计实例为喇叭状管件，如图1所示。塑件形状比较狭长，周边的边角处全部圆角处理。塑件的质量要求是不允许有裂纹和变形缺陷，拼接线必须尽可能浅，但是外观不允许出现任何的顶出痕迹；塑件材料ABS；塑件大批量生产，塑件公差按模具设计要求进行转换。

图1 塑件分析图

该塑件外形尺寸为304.5×80.8×80.8mm，壁厚1.4mm。PP属于不定形塑料，机械强度比较高，成型收缩率0.5%。该塑件内部结构比较简单，不存在倒扣，如图1所示。但是由于塑件形状比较狭长，内部的形状必须采用长抽芯结构，而且外观不允许出现任何的顶出痕迹，因此给模具的制造带来难度，特别是抽芯机构和顶出机构必须精心设计，否则会影响塑件的外观。由于塑件尺寸比较大，产量也比较大，因此可以考虑使用热流道系统来提高生产效率。

3 浇注系统设计

3.1 浇口的位置选择

由于该模具是1模4腔，浇口设计为侧面进浇的侧浇口，如图2所示。

图2 浇注系统设计

3.2 热流道的设计

该浇注系统采用冷热混用设计，冷流道主要指在模板上开始的分流道，热流道主要指从注塑机喷嘴到分流道的这段通道（包含热流道板和热喷嘴）。

如图3所示，由于模具采用1模4腔及热流道结构，主流道部分采用主流道热喷嘴2注射。熔料从注塑机喷嘴进入热流道板1，经过热流道板1的分流作用下，熔料分成两股料流，并通过加热喷嘴2注入位于分型面上的分流道，并经过分流道的再次分流后，通过各个模腔的潜伏式浇口，进入4个模腔。

图3 热流道浇注系统设计

热流道的结构设计：热喷嘴在该模具中的作用主要是为了缩短流道长度，减少热量损失，因此热喷嘴采用直通式大浇口。流道板的加热采用加热带加热，并与四周的模板避空，防止热量散失，只在流道板的两端位置布置了四块隔热垫块，并与喷嘴形成支撑点。

4 成型零件结构设计

（1）型腔结构设计。

型腔件是成型塑件的外表面的成型零件。按型腔结构的不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式4种。本设计中采用整体型腔，如图4a所示并在型腔型面的周围进行了避空处理。如果不作避空处理，会影响与型腔分型面之间的研配。

（2）型芯结构设计。

型芯是成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。通过对塑件的结构分析，本设计中采用整体型芯，如图4b所示。

图4 成型零部件结构

5 抽芯机构设计

5.1 塑件抽芯分析

如图5所示，该塑件的抽芯机构有两处，一处位于塑件的小端，即头部抽芯，另外一处位于塑件的大端，即尾部抽芯。头部抽芯的距离比较短，可以采用常规的斜导柱抽芯机构。但由于尾部的抽芯距离很长，因此必须考虑使用液压（油缸）抽芯，而且局部模板必须加长，留出抽芯的空间。

图5 塑件抽芯结构分析

另外两处抽芯机构的侧型芯在端部互相靠破，因此还必须考虑在靠破处设计锥面定位机构，以保证两个侧型芯的互相定位，并给侧型芯一个支点，保证在熔料压力下的型芯出现错位，以致影响塑件内壁的同轴度。

5.2 塑件头部抽芯机构设计

塑件的头部抽芯位比较短（抽芯距为4mm），因此抽芯机构设计为典型的斜导柱抽芯机构：

如图6所示，滑块部分采用分体式（滑块有侧型芯固定板2和滑块座3组成），斜导柱孔（直径为φ25mm）加工在滑块座3上；滑块的导滑机构采用滑槽压板构成工字形导向槽，另外为了改善滑块摩擦性能，在滑块与锁模斜楔的接触面上设置了3块耐磨板，并在滑块底底部也设置了两块面积较大的耐磨板；侧型芯的分型面采用了斜面配合，这样有利于在抽芯时减少与型芯塑件部分的磨损，另外在该短侧型芯与长侧型芯的靠破面处设计了定位斜面，以保证与长型芯之间的定位精度。

定模部分：由于滑块宽度比较大，因此斜导柱采用2根，斜面斜角为斜导柱（直径为φ24mm，斜度为15°）固定在定模板上，滑块的锁模依靠定模上的锁模斜面（斜度为17°），如图7所示。

图6 斜导柱抽芯机构

图7 液压长抽芯机构

5.3 塑件尾部抽芯机构设计

塑件的尾部的抽芯位比较长（抽芯距为304mm），如果采用斜导柱抽芯机构，将导致斜导柱和开模距离过长。因此该抽芯机构采用液压（油缸）抽芯机构，如图7所示。

该抽芯的机构特点为：

（1）油缸。

如图7所示，由于抽芯距比较长，因此选用的油缸1长度也相应加长，油缸的安装依靠螺钉固定在支架2上，油缸杆头部加工成工字槽，安装在滑座4的工字槽内，与滑座联成一体。由于油缸的进油口可以与注塑机的液压系统连接，因此油缸可以驱动滑块进行抽芯运动。

（2）滑块结构。

如图7所示，该滑块部分由3块模板组成：滑座4、侧型芯固定板5、推板6。

滑座4与油缸1连接，并与侧型芯7、侧型芯固定板5连接一起，进行抽芯运动。抽芯运动的导向依靠压板3与动模板组成的导向槽进行滑动导向。

推板6的作用是当滑座4、侧型芯固定板5进行抽芯运动时，推板6保持静止状态，这样塑件可以被推板卡住，不随着滑块运动，这样当滑座4抽芯运动结束时，塑件也在推板6的作用下进行顶出。

由于塑件在动模部分没有任何的卡位结构，因此抽芯机构的作用不仅仅只是抽芯作用，而且还必须推出塑件。

6 顶出机构设计

由于塑件形状外观要求比较高，塑件表面不允许出现任何的顶出痕迹，因此常规的顶出元件如顶杆、顶板之类都不能使用。

该顶出机构的结构如图8所示。该模具的顶出机构没有使用任何的顶杆、顶管之类的元件，而是利用长型芯的抽芯机构作为顶出机构，在抽芯之前先用长型芯把塑件顶出动模型腔，然后再进行抽芯运动，然后再利用抽芯机构中的推板侧向推出塑件。

顶出机构的驱动机构动作原理如图8所示。

顶出动作的动力来自于液压油缸，该油缸8固定在动模垫板5上，油缸杆加工成工字形固定在滑座固定板3上，这样随着油缸杆的伸缩，就可以驱动动模板以及滑槽压板进行顶出和复位运动。

图8 动模顶出机构

顶出机构的导向来自于滑座固定板上的4组副导柱和导套，副导柱4安装在动模垫板5上，而导套安装在滑槽压板2与滑座固定板3之间，两者形成了顶出机构的导向机构。

该顶出机构的动作时间是在开模之后，油缸8开始动作，先把整个长抽芯机构进行顶出动作，将塑件顶出动模型腔，然后再开始长抽芯运动，脱落塑件。

由于长抽芯机构承担了顶出作用后，模具的顶出固定板和顶出板就失去了顶出作用，只能起支撑模具的作用，为了增加动模板的支承强度，并在推板空间范围设计了5根直径φ50mm的支承柱，目的是加强动模板的强度，可以抵抗塑料熔体对动模板的注射压力，增强模具的寿命。

7 长抽芯机构冷却系统设计

长抽芯机构的冷却回路设计：长抽芯机构的主要冷却部位是塑件的内部型芯，由于侧型芯长度很长，因此如果不进行充分的冷却，将导致塑件过热，冷却速率下降，甚至导致塑件变形。因此必须要对侧型芯进行充分冷却。而由于侧型芯的固定板是滑座，因此滑座就成为冷却回路的出入口。综上所述，长抽芯机构的冷却设计主要是针对于侧型芯和滑座。

侧型芯是主要冷却部位，由于侧型芯细而长，因此可以采用铍铜件进行冷却，如图9所示，在侧型芯内部设计有水孔位置，可以放置铍铜；另外在侧型芯与滑座交界处加工有放置密封圈的圆槽。

滑座主要提供外部冷却水的进出口，如图10所示，在滑座的内部设计有4处回路，分别有8处出入口，出入口的位置都设计在滑座的同一侧面，方便接入冷却水。