一种多抽芯面壳注射模设计

胡清根，邹彩平，周先保

（江西农业工程职业学院，江西樟树331200）

1 塑件注射成型工艺及结构分析

该塑件属于装配零件，尺寸精度要求较高。材料为:ABS+PC，收缩率为0.5%，ABS+PC具有较高的冲击强度、硬度，机械综合性能较好，成型温度较高[1]，在230℃~270℃。塑件最大外形尺寸93×61×26mm（见图1），壁厚1.9mm。前端A处有20mm长倒扣，且此处壁厚比其它地方薄，此处壁厚只有1mm，很难脱模和充满，因此注塑时要有较大的注射压力及保压时间。塑件外表面B处、C处及内部D都有多个倒扣，脱模困难。这些倒扣处模具都要设计抽芯机构才能脱模。

图1 塑件零件图

2 模具关键结构设计

2.1 分型面设计

分型面设计在塑件外形最大轮廓处，否则难以脱膜，分型面设计要利于模具加工和排气[2]。此塑件分型面为曲面分型面，曲面分型面注塑时，模具所受侧压力较大，因此分型面四个角增加了凸块锥面二次定位。凸块顶部配合处避空，以便动模型芯、定模型芯能结合紧密，防止溢料，凸块顶部设计成平面，作为模具维修和加工基准。由于塑件前端和侧面倒扣处都有滑块抽芯，此处分型面有台阶。塑件曲面分型面在最大轮廓处要沿曲面方向延伸一段距离，以便更好封胶，末端要加一段直的平面分型面，方便加工。图2为塑件分型面。

图2 塑件分型面

2.2 浇注系统设计

浇注系统包括主流道、分流道、浇口[3]。此塑件排位设计一模两件，对称排位，平衡进胶。由于外观要求高，不能有浇口痕迹，塑件采用潜顶针式潜伏式浇口，从分流道末端加工斜孔，斜孔与潜顶钉5相连（见图3），潜顶钉5头部磨削掉一部分，二次浇口及辅助流道设计在潜顶头部，二次浇口部分与制品形成一体，脱离动模后，手工去处其浇口。主流道末端设计了拉料杆4，拉料杆4头部设计成Z型倒扣，开模时拉料杆4把主流道拉出定模，并协助排气和顶出。

2.3 抽芯结构设计

2.3.1 液压二次抽芯结构设计

由于塑件前端A处有20mm长的倒扣（见图1），且此处壁很薄，一次性抽出很容易损坏内壁，因此此处采用液压二次抽芯结构（见图3）[4]。

图3 模具总装图

内型芯15通过台阶固定在内型芯连接块20内，内型芯15可在外型芯13内滑动，压板14通过螺钉和外型芯13连接，拉杆17通过台阶固定在拉杆连接块16内。拉杆连接块16与内型芯连接块20通过螺钉固定在一起，由导杆1导向（导杆1见图3）。工作原理：当动模11与定模26分开后，液压缸拉杆17通过拉杆连接块16、内型芯连接块20，带动内型芯15在外型芯13的内孔中滑动L1距离，进行内抽型芯，之后内型芯15台阶碰到压板14，再带动外型芯13抽芯L2距离，抽芯距要满足以下公式：

式中L3——液压缸总抽芯距，mm

L2——内型芯15第一次抽芯距，mm

L1——外型芯13抽芯距，mm

2.3.2 定模斜滑块抽芯

塑件顶部外表面B处（见图1）有一宽为5mm的斜方孔，此处形成倒扣，要在动模11及定模26分开之前先抽芯，因此设计定模斜滑块抽芯（见图3、图4）[5]，斜滑块23通过压块22压住，可在压块22及定模26形成的槽内滑动。斜销24及压紧块43固定在定模座板31内，斜滑块镶件25通过螺钉固定在斜滑块23内，压紧块43的斜面与开模方向的夹角大于斜销与开模方向的角度2°左右，以便开模时，压紧块43先与斜滑块23先分开，然后再由斜销24带动斜滑块23滑动完成抽芯。合模时，压紧块43压紧斜滑块23，防止松动，实现复位。

图4为定模斜滑块抽芯三维图。

图4 定模斜滑块抽芯三维图

2.3.3 动模斜导柱抽芯

塑件两侧C处（见图1），有1.8mm的倒扣。由于倒扣在分型面下，此处设计为动模斜导柱抽芯[6]；成型倒扣的小镶件36镶嵌在动模滑块37内，小镶件36头部有3°的斜度，便于封胶和滑动[7]。动模滑块37由压块35压住，可在压块35与动模11形成导滑槽内滑动，开模时由斜导柱39带动，实现抽芯，由定位销40定位，合模时由斜楔38压紧复位。

2.3.4 动模斜顶抽芯

塑件内部D处（见图1）有1.7mm倒扣，此处可以设计成动模斜顶抽芯。斜顶7通过螺钉固定在斜顶座6内，斜顶座6底部设计有台阶，通过台阶，斜顶座6可在推杆固定板9内滑动[8]。斜顶角度可设计成5°，动模型芯12设计有斜孔与斜顶形成滑动配合，斜孔可由线切割加工而成，如图3所示。

2.4 冷却系统设计

冷却系统设计对于成型质量和成本至关重要，模具设计时必须考虑模具的冷却效果和冷却均匀[9]。为提高冷却效率，动定模都设置了两组对称循环水路。水管直径ϕ8mm，通过动定模分别进入动模型芯12、定模型芯21。在保证不与推杆、镶件、滑块干涉，且强度足够的前提下，冷却水路尽量大范围包围塑件，接近塑件，达到充分冷却。且必要处设置防漏胶圈，防止漏水（详见图3）。

2.5 成型零件设计

成型零件是决定塑件形状大小的模具零件[10]，是模具设计和加工的核心部分。塑件的成型零件由动模型芯12，定模型芯21，斜顶7，外型芯13，内型芯15，斜滑块镶件25，小镶件36组成（见图3），成型零件要有良好耐磨性和抗疲劳性，较高的机械强度和表面硬度。由于此塑件要求质量较高，成型零件设计模具材料选用NAK80，为了维修和加工方便，成型零件尽量做镶件，小镶件采用台阶固定定位，压板压住台阶，大镶件用螺钉固定。为方便脱模，成型零件都要有一定的脱模斜度。成型零件分型面设计时应避免尖角锐边，保证封胶可靠。图5所示为成型零件动模型芯图。

图5 成型零件动模型芯图

2.6 顶出系统设计

此塑件顶出系统由斜顶7，潜顶钉5，推杆8、复位杆42，推板44组成。由于塑件内表面为圆弧面，潜顶钉5和推杆8要设计防转[11]，顶出设计要平衡；斜顶7，潜顶钉5附近可不设推杆。合模时，复位杆42先碰到定模26，起复位作用。开模时，拉料杆4可以拉出浇注系统到动模，顶出时把浇注系统从动模顶出（详见图3）。

3 模具工作过程

合模后塑料熔体经浇注系统进入模具型腔，保压冷却后开始开模。由于弹簧30的作用，模具先在PL1处开模，即从定模座模31与定模26处先分开，在斜销24的作用下，斜滑块23带动斜滑块镶件25完成塑件上表面斜孔抽芯；分开H距离后，定位螺钉29拉住定模26不再运动，之后在PL2处分型，即动模11与定模26开始分开，斜导柱39开始带动动模滑块37完成抽芯；在定模26不再压住压板14后，由于液压缸拉杆17的作用，开始完成液压抽芯；顶出时，注塑机顶杆带动推板44及推杆固定板9向前运动，再带领斜顶7斜向运动完成抽芯，同时推杆8，潜顶钉5，拉料杆4将塑件和浇注系统顶出动模。

4 结论

塑件内壁有长且薄的倒扣时，模具设计成二次液压抽芯可以解决抽芯时内壁损坏的问题[12]；塑件分型面上部斜孔可设计成定模斜滑块抽芯，定模斜滑块抽芯可设计成二次分型，定模与定模座板要首先分开，先在定模完成斜孔抽芯，然后动模及定模再分开[13]。塑件分型面下面倒扣可设计成动模动模斜导柱抽芯、动模斜顶抽芯。此塑件结构复杂，抽芯设计合理，实际生产运行良好。