存放架配件注射模设计

胡清根， 聂纪萍， 杨 丹

（江西农业工程职业学院， 江西 樟树 331200）

0 引 言

注射模在家电、电子、玩具等行业应用广泛，图1所示塑件是某存放架产品的一个配件，内外表面有多个倒扣，且塑件还存在多个又深又长的加强筋。该类塑件的成型对模具设计与制造有较高的要求，需要多处抽芯，否则成型塑件较难脱模，并容易产生缺料、变形等缺陷。

图1 塑件结构

1 成型工艺分析

塑件长248 mm，宽203 mm，壁厚2 mm，材料为ABS。ABS是用途较广的热塑性工程塑料，具有优良的综合物理和力学性能，较好的低温抗冲击性，尺寸稳定，成型性能较好，收缩率也较小[1]。塑件A、B、C处都有倒扣，难以脱模，需要设计复杂的抽芯机构，B处倒扣壁厚为1.1 mm，壁厚较薄，且塑件总体外形尺寸偏大，内外表面加强筋多且长，成型塑件易缺料，为此注射工艺要有较大的注射压力和较长的保压时间。塑件外表面质量要求高，由于底部最大轮廓线有斜线和阶梯形转折线，成型塑件既要控制分型处飞边质量，又要控制成型塑件整体变形公差。塑件内外表面有较多且深的加强筋，导致成型时排气困难，因此成型加强筋处要设计镶件排气，推杆设置位置尽量靠近加强筋处。

2 模具结构设计

2.1 浇注系统设计

模具型腔的分布与浇注系统布置相关，浇注系统包括：主流道、分流道、浇口[2]。考虑塑件外表面不能有浇口痕，浇口设计为潜伏式，从待成型塑件内表面进浇，模具为1模2腔结构，在无抽芯结构一侧设置浇口，如图2所示，这样设计可以使2个型腔浇口位置相同，流程相同且相对较短。主流道末端设有拉料杆，拉料杆头部呈Z字形，在动、定模分型时可以把浇注系统凝料拉向动模侧，还可以在模具合模浇注时，容纳熔料前端凝料，且兼有排气作用。潜伏式浇口是在推杆顶部磨掉一部分，与分流道末端斜向浇口相连，这样既可以让浇口设计在待成型塑件内表面，不影响成型塑件外观质量，又方便成型塑件的推出。脱模时，在推杆、拉料杆作用下，塑件及浇注系统凝料被顶出，浇口自动剪断。

图2 浇注系统

2.2 分型面设计

分型面设计在塑件外形最大轮廓处，且要方便模具零件的加工及型腔的排气[3]，如图3所示。由于塑件分型面为阶梯形且有斜面，注射时所受的侧向力较大，为此在导柱、导套导向的同时，还在分型面的四周增加凹凸锥面进行二次定位，凹凸锥面顶部要避空，且顶部做成平面，四周转角配合处可避空，以便锥面更好定位。分型面封胶位置要沿原曲面延伸一段距离，保证分型面贴合紧密，防止溢料。分型面末端要增加一段平面分型面，平面可作为加工和维修基准。

图3 分型面设计

2.3 抽芯机构设计

2.3.1 定模斜滑块内抽芯

模具结构如图4所示，在塑件A处（见图1）有1.5 mm倒扣，要在动模板40和定模板37分型之前先完成此倒扣抽芯。斜滑块33可在压块43与定模型芯38组成的导滑槽内滑动，开模时在多次分型机构及弹簧30的作用下，定模板37与定模座板36先分开，即在PL1处分开，之后固定在定模座板36内的斜导柱32带动斜滑块33完成定模内抽芯，弹簧31及定位螺钉34起定位作用，防止抽芯后斜滑块33松动，合模后，斜楔35压紧斜滑块33，斜楔35斜角要大于斜导柱32斜角2°，斜滑块33抽芯距可取5 mm。

2.3.2 液压二次抽芯设计

由于塑件B处（见图1）存在长矩形中空凸台，凸台内侧孔形成23 mm倒扣，需要设计侧向抽芯机构脱模，考虑此处抽芯距较长，且凸台侧孔壁较薄，只有1.1 mm，凸台外表面又不能有飞边，需要设计液压二次抽芯[4]，如图4中F处放大所示，即先第1次抽芯使矩形凸台内表面侧孔松动，再进行第2次抽芯完成外表面抽芯，这样可以防止抽芯时损坏成型塑件，外表面抽芯距要大于倒扣23 mm。液压缸拉杆4一端固定在拉杆固定块8内，型芯9固定在型芯固定块10内，拉杆固定块8与型芯固定块10通过螺钉连接。型芯9可在型芯12孔内滑动，型芯固定板3通过螺钉与型芯12连接，斜压块11合模时锁紧型芯固定板3。工作原理:开模后，斜压块11脱离型芯固定板3，液压缸拉杆4开始运动，通过拉杆固定块8及型芯固定块10、液压缸拉杆4带动型芯9在型芯12内滑动H1距离，进行第1次凸台内侧孔抽芯，之后型芯9再碰到型芯固定板3，带动型芯12移动，进行凸台外表面抽芯，完成液压二次抽芯，液压二次抽芯机构由导滑块5导向。抽心距要满足公式：H3>H2+H1，其中，H3为液压缸抽芯最大行程；H1为型芯9第1次抽芯距，取25 mm；H2为型芯12抽心距，H2＝凸台倒扣长23+余量，H2可取26 mm，H3可取55 mm。

图4 模具结构

2.3.3 动模弹簧斜向抽芯

由于塑件内表面C处(见图1)有一斜向柱子形成倒扣，需要在动模设计抽芯结构，斜楔20固定在动模垫块23内，斜型芯19成型斜向柱子。开模时在弹簧2和二次分型机构作用下，动模垫块23与动模板40分开，即在PL2处分开，之后斜楔20离开斜型芯19，在弹簧18作用下斜型芯19斜向移动，完成斜向抽芯。定距螺钉1起定距作用，合模时斜楔20压住斜型芯19进行复位。

2.4 多次分型机构设计

由于模具结构复杂，要按顺序三次分型完成抽芯，为此设计了拉钩压棒顺序分型机构。开模时，由于拉钩24拉住了动模垫块23，在弹簧30的作用下，定模板37与定模座板36先从PL1处分开。当分开一定距离后完成定模抽芯，固定在定模座板36上面的压棒28碰到拉钩24的斜面尾部，拉钩24绕着销钉26旋转，拉钩24与动模垫块23脱钩，在弹簧2及定距螺钉29的作用下，动模垫块23与动模板40在PL2处分开，分开一段距离后，完成了动模弹簧斜向抽芯，之后由于定距螺钉1定距作用，动模板40与定模板37从PL3处分型，实现三次顺序分型。

2.5 成型零件设计

成型零件是决定塑件的形状、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，成型塑件内表面的动模型芯39及成型塑件各种倒扣的抽芯机构。定模型芯38镶入定模板37中，动模型芯39镶入动模板40中。由于塑件加强筋多且深，为便于排气、加工及维修，采用镶件成型加强筋，小镶件末端有凸肩固定，压板压住台阶，大镶件螺钉固定。成型零件都设有脱模斜度，动模型芯39及定模型芯38材料可用738H模具钢，各种抽芯机构滑块材料可用H13模具钢。738H是预硬模具钢，切削加工性良好，抛光电蚀性能好，H13具有较高的耐磨性，动模型芯如图5所示。

图5 动模型芯

2.6 冷却系统设计

如要缩短模具的成型周期，冷却系统设计较重要[6]。由于塑件外形较大，为保证充分冷却，冷却水从动模板40进入动模型芯39，从定模板37进入定模型芯38，塑件四周都设有冷却水路，水孔直径为φ8 mm，为防止漏水，冷却水孔不能碰到推杆孔及小镶件。动模板40与动模型芯39、定模板37与定模型芯38上下贴合处要设置防漏胶圈，动模冷却水路如图6所示。

图6 动模冷却水路

3 模具工作过程

塑料熔体经模具浇注系统进入闭合的型腔，经保压、冷却后开模，在多次分型机构的作用下，模具首先在PL1处分开，在定模斜滑块内抽芯机构的作用下，先完成成型塑件上表面A处抽芯，分开一段距离后，多次分型机构的拉钩24脱离动模垫块23，在弹簧的作用下，模具在PL2处分型，接着在动模弹簧斜向抽芯机构的作用下，完成成型塑件C处抽芯，最后在定距螺钉的定距作用下，模具在PL3处分型，动、定模分开，在液压二次抽芯机构作用下，完成成型塑件侧面B处中空凸台的抽芯，再由推板42带动拉料杆45及推杆推出成型塑件及浇注系统凝料。

4 结束语

塑件内、外表面及侧面都有倒扣，如何脱模是模具设计的难点，由于侧面中空凸台倒扣长且薄，为顺利脱模且不损坏成型塑件壁面，设计了液压二次抽芯机构。塑件内表面斜向倒扣及外表面倒扣必须在动、定模分开前先完成抽芯，为此设计了多次分型机构，保证模具按顺序先后完成三次分型。采用定模斜滑块内抽芯机构完成外表面倒扣抽芯[7]，采用动模弹簧斜向抽芯机构完成内表面斜向倒扣抽芯，由于分型面为多段阶梯且有斜面，为合模成型时不溢料，增加了凹凸锥面二次定位。模具生产运行良好，对类似塑件的模具设计具有一定的借鉴作用。