抽芯机构优化的注塑模具设计范文

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摘要:

针对有两处侧向结构的塑料制品，以简化抽芯机构为目标，通过优化分型面，将一处侧孔的外侧抽芯转化为内侧抽芯，并设计了斜顶杆机构，简化了抽芯机构;对另一处侧孔，利用模具浇注系统分型面的打开驱动定模斜导柱机构侧向运动，减少了一个分型面。实践验证，该模具结构简单、制品合格，侧向抽芯机构工作稳定可靠。

关键词:

优化;斜顶;定模抽芯;分型面

当塑料制品侧壁带有孔、凹穴、凸台结构时，模具在该型处必须制成可侧向移动的活动型芯，并设计侧向抽芯机构［1］。若模具定模有侧向抽芯机构，就必须在定模部分增加一个分型面，因此就需要用顺序分型机构［2］，导致模具成本提高。张维合［3］在“定模侧抽芯热流道深腔注射模设计”一文中，针对塑料制品顶部的外螺纹，采用了定模哈夫滑块侧向抽芯，解决了外螺纹的成型，但需在定模增加一个分型面，且制品螺纹有拼接线;田福祥［4］在“定模侧抽芯二次分型压铸模设计”一文中，针对在动模设计侧向抽芯会在制品表面留下拼接线的问题，采用了定模弯销侧向抽芯，其滑块在定模，弯销在动模，结构巧妙，但弯销尺寸太长，作者通过二次分型机构缩短了弯销尺寸，解决制品推出问题。本文通过设计合理的分型面，以简化抽芯机构;设计合理的动定模侧向抽芯机构，以保证制品质量，简化模具结构。

1制品结构难点分析

图1为某外壳的三维模型，材料为ABS，收缩率为0．5%，年产量50万件。ABS是当今使用最为广泛的工程塑料之一［1］，有较好的成型性能和优良力学性能。该制品的最大尺寸为106mm×61．3mm×30．3mm，属中小型制品;制品轮廓形状复杂，制品主体以曲面构成。图1a中A、B两处侧孔需要在模具上设计侧向抽芯机构。制品内有4处凸台，其拔模斜度为0，脱模困难，如图1b。制品的平均厚度为1．36mm，最大厚度为2．09mm，比较均匀，有利于充模。制品的侧面为竖直面，会导致脱模困难。综上分析，制品尺寸较小、形状复杂，制品A、B两处的侧孔是模具设计的难点。

2模具总体结构及工作过程

根据制品结构及技术要求，将模具设计为三板式注塑模，一模两腔，点浇口进料，平衡式布局;模具采用锁模器+限位导柱(拉板)的二次分型机构，工作可靠;制品A处侧孔采用了定模斜导柱侧向抽芯机构;制品B处侧孔设计了斜顶杆侧向抽芯机构;利用分流道推板推出浇注系统，推管和推杆联合推出制品;动定模均设计了循环式冷却系统;模具结构紧凑，其总体装配结构如图2。如图2，开模时，模具在锁模器56的作用下，分型面Ⅲ锁紧，分型面Ⅱ打开，拉料杆32拉断点浇口，浇注系统留于流道板20，制品向动模移动;同时，侧滑块18在斜导柱19的引导下，带动侧型芯12完成制品A处定模抽芯，并由限位螺钉10限位，当分型面Ⅱ打开到足以取出浇注系统时，由限位拉板14及螺钉15限位;此时，分型面Ⅰ打开，流道板20将分流道从拉料杆32上脱出，主流道从浇口套24中脱出，打开一定距离后，浇注系统自动坠落，限位螺钉54以及定模导柱27上的垫圈45及螺钉46对分型面Ⅰ进行限位;开模力克服锁模器56和孔之间的摩擦阻力，分型面Ⅲ打开，制品包紧在型芯35并随动模移动，打开一定距离后，推杆8和推管53推出制品，斜顶杆41在推出制品的同时，向内侧移动，完成制品B处的抽芯。合模时，动定模在导柱导套25/26的作用下准确合模，并由型腔34和型芯35由其上的4个虎口精密定位;推出机构在复位杆7及弹簧6的作用下顺利复位。

3分型面的优化设计

在注射模的设计中，分型面是决定模具结构形式的重要因素，其设计质量对塑件品质、模具使用和制造工艺有很大的影响［5］。分型面一般选择在制品的最大外形处［6］。该制品外侧面为直面，故分型面应设计在制品底面;但图1中B处的外侧凸起部分将在型腔成型，需在此处设计外侧抽芯机构，结构复杂，模具尺寸增大，成本提高，同时会在制品表面留下接缝。考虑到该处内孔为直壁孔，孔深为2．14mm，用斜顶杆内侧抽芯机构则可简化模具结构，故对其局部分型面进行优化设计，将该处向外凸起合理的分配，使其顺利脱模。基本思路是:对该处及附近表面进行分割，按局部最大外形抽取分型线，构建分型面。采用NX6．0面拆分工具，将外侧凸起上部分在型腔，下部分在型芯，内孔分在型芯，如图3a，分割时，在开合模方向留有斜度;重新调整分型线并做简化处理，如图3b，根据3b中的分型线，添加引导线，采用拉伸和有界平面方式构造分型面，使其尽可能平整，如图3c。分模后的成型零件如图4，图4a为型腔，制品B处凸起结构对应部位能够顺利成型和脱模，如4a放大部分;图4b为型芯，型芯上与制品B处对应部位为凸起结构，需要设计侧向抽芯机构，如4a放大部分。通过对分型面的优化设计，将侧向凸起由定模转移到了动模，可以用斜顶杆抽芯机构代替斜导柱抽芯机构，实现了简化抽芯机构的目的。

4侧向抽芯机构设计

对制品的A、B两处做侧向拔模分析，以确定抽芯方向，图5a为A处拔模分析，此处凸耳内孔拔模角度为0，故向+X或－X方向抽芯均可;5b为B处拔模分析，此处孔拔模角度为0，故向+Y或－Y方向抽芯均可，为简化模具结构，此处采用斜顶杆抽芯。

4．1定模斜导柱抽芯机构设计A处外侧抽芯机构如图6a，侧型芯2利用台肩固定于侧滑块5，侧滑块与导滑组件7以T型槽配合，楔紧块6保证了滑块复位时位置及克服型腔侧压力，螺钉8保证抽芯结束时的侧滑块的定位，弹簧2防止侧滑块滑移，保证斜导柱4与滑块斜孔对准，便于机构顺利复位。如图6b，侧型芯分为4段，Ⅰ段为成型段，向上延伸，超过侧孔深度3mm，以防止注塑飞边;Ⅱ段设计为锥面，避免侧型芯与模具型腔摩擦，提高使用寿命;Ⅲ段为过渡段及配合段，其与型腔形成过孔，与滑块形成H7/m6的过渡配合;Ⅳ段为固定段，安装时从侧滑块尾部装入，背后用紧定螺钉紧固。结合图2，此定模侧抽芯机构中，斜导柱4和楔紧块6安装在流道板，其余组件在动模，机构始终保持在定模板中。模具分型面Ⅱ打开时，侧滑块5在斜导柱4的引导下及导滑组件的限制下，相对制品向外侧移动，完成抽芯，弹簧3及螺钉8对滑块限位，保证顺利复位。模具分型面Ⅲ打开时，该侧向抽芯机构保持和定模板的位置关系，不再移动。在该抽芯机构中，利用了浇注系统分型面的打开实现了斜导柱和滑块的相对移动，避免了另外增加分型面，简化了模具结构。

4．2动模斜顶杆抽芯机构设计型芯上侧向凸起高度仅为2．13mm，轮廓尺寸为4mm×4mm，脱模阻力不大，故采用斜顶杆侧向抽芯机构，如图7所示。图7a为斜顶杆与型芯的配合关系，图7b为斜顶杆三维模型。图2中，推出制品时，斜顶杆41沿型芯35上的斜孔向移动，和推杆8一起推出制品的同时，完成内侧抽芯。

5结语

通过对制品侧向结构的分析，设计了合理的分型面，将制品底部侧向孔分在了型芯，并设计了斜顶杆侧向抽芯机构;制品顶部的侧向孔设计了定模斜导柱抽芯机构。经实践验证，该模具结构合理、工作稳定、效率高，制品合格。在该注塑模具设计中，主要解决了以下技术问题:(1)对分型面进行了优化设计，将制品B处孔分在了动模，采用斜顶杆侧抽芯机构，简化了模具结构。(2)在制品A处的定模斜导柱抽芯机构中，利用浇注系统分型面的打开实现侧向抽芯，减少了一个模具分型面。

参考文献

［1］齐卫东．塑料模具设计与制造［M］．北京:高等教育出版社，2008:207．

［2］申开智．塑料成型模具［M］．北京:中国轻工业出版社，2006:226．

［3］张维合．定模侧抽芯热流道深腔注射模设计［J］．模具制造，2011(5):73－75．

［4］田福祥．定模侧抽芯二次分型压铸模设计［J］．热加工工艺，2005(5):63－64．

［5］范希营，郭永环，李顺才．分型面为曲面的套类注射制品的有限元分析［J］．高分子材料科学与工程，2013，29(7):170－174．

［6］刘保臣，杨晓东，申长雨．注塑模分型面设计方法及应用［J］．工程塑料应用，2007，35(5):64－66．

作者：熊毅 单位：河南工业职业技术学院