医用心脏手术基座注射模设计

袁开波， 段玉玲， 文根保

（中国航空工业航宇救生装备有限公司， 湖北 襄阳 441002）

1 医用基座形体分析

基座如图1所示，是塑件1经注射后包裹住不锈钢的角块手柄2和2根长杆3组合而成，形状如牌坊，分型面为Ⅰ-Ⅰ。塑件的材料为医用透明TPU-75A，收缩率为0.8%。成型工艺参数如下：烤料湿度110%~120%，干燥时间4~6 h，料筒温度270~300 ℃；模具温度80~120 ℃。医用基座上存在1种双斜度锥形孔[1]、1种垂直型孔、3种凸台[2]、4处凹槽[3]和2处弓形高。

图1 医用基座形体分析

（1）双斜度锥形孔和垂直型孔：存在φ2 mm×φ1.2 mm×15.2 mm×6°×7°双斜度锥形孔和φ2 mm×3.5 mm垂直型孔。

（2）凸台：存在φ3.5 mm×60°×1.5 mm、φ4 mm×16°×3.8 mm、2×R2.2 mm×R0.2 mm×2.9 mm凸台。

（3）凹槽：存在（5-3.5）/2 mm和2×0.5 mm×0.5 mm凹槽。

（4）弓形高：存在2×R3 mm×R3 mm×2.9 mm弓形高。

（5）镶嵌件：基座中包裹着不绣钢制的2根φ2.2 mm×45.3 mm长杆3及1处角块手柄2。

由于基座是用于做人体心脏的手术，其外观不允许存在模具零件结构痕迹。

2 注射模结构方案

注射模的结构方案设计主要基于医用基座在工艺分析中提出的问题进行，其中需要解决成型φ2mm×φ1.2mm×15.2mm×6°×7°双斜度锥形孔型芯抽芯与2根长杆安装和抽芯的问题。

（1）注射模结构方案分析。对于医用基座形体上存在的双斜度锥形孔，可以采用斜导柱滑块抽芯机构解决；垂直型孔可以采用中模镶件成型的形式；对于2根长杆，由于其长度较长，可以采用FA-φ30×S50的液压缸抽芯机构进行定位、安装和抽芯；对于凸台、凹槽和弓形高等形状则采用分型面Ⅰ-Ⅰ加以解决；为了使成型的医用基座形体满足外观要求，注射模采用点浇口，推杆设置在钢制角块手柄平面上。由于医用基座为左右件，注射模应采用1模2腔全自动成型。

（2）角块手柄和长杆定位、安装及长杆的抽芯复位运动如图2所示。注射模结构需要先解决医用基座中的角块手柄3和2根长杆4的定位和安放问题后，才能进行注射。定位型芯2以A面限制了角块手柄3的3个自由度；定位杆1以B面限制了角块手柄3的2个自由度；定位销6以C面限制了角块手柄3的1个自由度，由此角块手柄3在注射模中摆放位置固定。在注射成型时，为了防止熔融塑料对角块手柄3的冲击，合模时以压紧杆压紧角块手柄3。

图2 角块手柄和长杆定位与安装及长杆的抽芯与复位运动

对于2根长杆4，在定位销6随着中模板开启时可完成其抽芯运动，用以安装在长杆型芯5孔中的2根长杆4后，才能利用液压缸抽芯机构进行复位运动，以确保其在医用基座形体中的位置。当塑料熔体注入型腔冷却后，便可成型医用基座。

3 医用基座注射模结构

医用基座注射模结构如图3所示，由模架、液压缸抽芯机构、斜导柱滑块抽芯机构、脱模机构、回程机构、浇注系统、冷却系统和成型、定位、导向及限位构件组成。考虑注射模的生产效率，模具采用1模2腔成型基座，采用三板模的模架。

图3 医用基座注射模结构

4 抽芯机构与脱模机构的设计

根据医用基座工艺与注射模结构方案的分析，医用基座注射模需要采用一处液压缸抽芯机构和一处双斜角度的锥孔型芯斜导柱滑块抽芯机构，如图4所示。

图4 抽芯与脱模机构

（1）液压缸抽芯机构。医用基座20中镶嵌着2根φ2.2mm×45.3mm不锈钢的长杆19，为了能在型芯8中的定位杆7孔中放置长杆19，以便医用基座20的成型和脱模，型芯8中的定位杆7还必须能够进行抽芯和复位运动，考虑抽芯距离超过45 mm，为减小注射模的体积，应该采用液压缸抽芯机构。

1）液压缸活塞杆的抽芯：液压缸2通过角铁4固定在动模板1的一侧，在单板机控制下输入液压油，使活塞杆5带动滑块6和定位杆7作距离达到48 mm的抽芯运动。

2）液压缸活塞杆的复位：在定位杆7的孔中放置了2根长杆19后，可在液压缸2的另一侧输入液压油，使得活塞杆5带动滑块6和定位杆7作复位运动，并要到达长杆19要求距离医用基座20相对尺寸的位置。模具合模时，注入熔融塑料充满型腔后冷却可成型镶嵌2根长杆19的医用基座20。楔紧块9楔紧滑块6的斜面，防止滑块6、型芯8和定位杆7在注射力和保压力的作用下出现向后移动的现象。

（2）斜导柱滑块抽芯机构。在定位杆7抽芯的同时，双斜度锥体型芯27也必须进行抽芯。在定位杆7复位的同时，双斜度锥体型芯27也必须进行复位。双斜度锥体型芯27可成型医用基座20的双斜度锥体孔，其抽芯运动方向与模具中心方向成6°±30′，与水平面方向成7°±30′。

1）双斜度锥体型芯的抽芯：当定模与中模开启时，使斜导柱30拨动滑块33在2个压板50（见图3）组成的T形槽进行抽芯运动，滑块33可迫使限位钉34压缩弹簧35，使限位钉34进入滑块33底面的半球形窝而锁住滑块33，以防止滑块33脱离动模板1。

2）双斜度锥体型芯的复位：当模具闭合时，由斜导柱30拨动滑块33，滑块33底面的半球形窝迫使限位钉34压缩弹簧35进入安放限位钉34的孔中，实现双斜度锥体型芯27的复位。楔紧块32楔紧滑块33斜面，防止滑块33、滑块型芯28和双斜度锥体型芯27在注射力和保压力作用下出现向后移动的现象。

5 结束语

医用基座注射模结构设计的要点：一是如何处理角块手柄和2根长杆的定位和安装；二是如何解决成型双斜度锥形孔型芯和2根长杆抽芯和复位的问题。经实际生产表明，在对基座进行工艺分析时注意这些问题，采用的模具结构方案得当，模具结构设计合理，医用基座的成型合格。