基于抽芯機構優化的注塑模具設計*

熊　毅

(河南工業職業技術學院，河南 南陽 473009)

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基于抽芯機構優化的注塑模具設計*

熊毅

(河南工業職業技術學院，河南 南陽 473009)

針對有兩處側向結構的塑料制品，以簡化抽芯機構為目標，通過優化分型面，將一處側孔的外側抽芯轉化為內側抽芯，并設計了斜頂桿機構，簡化了抽芯機構；對另一處側孔，利用模具澆注系統分型面的打開驅動定模斜導柱機構側向運動，減少了一個分型面。實踐驗證，該模具結構簡單、制品合格，側向抽芯機構工作穩定可靠。

優化；斜頂；定模抽芯；分型面

當塑料制品側壁帶有孔、凹穴、凸臺結構時，模具在該型處必須制成可側向移動的活動型芯，并設計側向抽芯機構[1]。若模具定模有側向抽芯機構，就必須在定模部分增加一個分型面，因此就需要用順序分型機構[2]，導致模具成本提高。張維合[3]在“定模側抽芯熱流道深腔注射模設計”一文中，針對塑料制品頂部的外螺紋，采用了定模哈夫滑塊側向抽芯，解決了外螺紋的成型，但需在定模增加一個分型面，且制品螺紋有拼接線；田福祥[4]在“定模側抽芯二次分型壓鑄模設計”一文中，針對在動模設計側向抽芯會在制品表面留下拼接線的問題，采用了定模彎銷側向抽芯，其滑塊在定模，彎銷在動模，結構巧妙，但彎銷尺寸太長，作者通過二次分型機構縮短了彎銷尺寸，解決制品推出問題。

本文通過設計合理的分型面，以簡化抽芯機構；設計合理的動定模側向抽芯機構，以保證制品質量，簡化模具結構。

1　制品結構難點分析

圖1為某外殼的三維模型，材料為ABS，收縮率為0.5%，年產量50萬件。ABS是當今使用最為廣泛的工程塑料之一[1]，有較好的成型性能和優良力學性能。

該制品的最大尺寸為106 mm×61.3 mm×30.3 mm，屬中小型制品；制品輪廓形狀復雜，制品主體以曲面構成。圖1a中A、B兩處側孔需要在模具上設計側向抽芯機構。制品內有4處凸臺，其拔模斜度為0，脫模困難，如圖1b。制品的平均厚度為1.36 mm，最大厚度為2.09 mm，比較均勻，有利于充模。制品的側面為豎直面，會導致脫模困難。

綜上分析，制品尺寸較小、形狀復雜，制品A、B兩處的側孔是模具設計的難點。

2　模具總體結構及工作過程

根據制品結構及技術要求，將模具設計為三板式注塑模，一模兩腔，點澆口進料，平衡式布局；模具采用鎖模器+限位導柱(拉板)的二次分型機構，工作可靠；制品A處側孔采用了定模斜導柱側向抽芯機構；制品B處側孔設計了斜頂桿側向抽芯機構；利用分流道推板推出澆注系統，推管和推桿聯合推出制品；動定模均設計了循環式冷卻系統；模具結構緊湊，其總體裝配結構如圖2。

如圖2，開模時，模具在鎖模器56的作用下，分型面Ⅲ鎖緊，分型面Ⅱ打開，拉料桿32拉斷點澆口，澆注系統留于流道板20，制品向動模移動；同時，側滑塊18在斜導柱19的引導下，帶動側型芯12完成制品A處定模抽芯，并由限位螺釘10限位，當分型面Ⅱ打開到足以取出澆注系統時，由限位拉板14及螺釘15限位；此時，分型面Ⅰ打開，流道板20將分流道從拉料桿32上脫出，主流道從澆口套24中脫出，打開一定距離后，澆注系統自動墜落，限位螺釘54以及定模導柱27上的墊圈45及螺釘46對分型面Ⅰ進行限位；開模力克服鎖模器56和孔之間的摩擦阻力，分型面Ⅲ打開，制品包緊在型芯35并隨動模移動，打開一定距離后，推桿8和推管53推出制品，斜頂桿41在推出制品的同時，向內側移動，完成制品B處的抽芯。合模時，動定模在導柱導套25/26的作用下準確合模，并由型腔34和型芯35由其上的4個虎口精密定位；推出機構在復位桿7及彈簧6的作用下順利復位。3分型面的優化設計

在注射模的設計中，分型面是決定模具結構形式的重要因素，其設計質量對塑件品質、模具使用和制造工藝有很大的影響[5]。分型面一般選擇在制品的最大外形處[6]。

該制品外側面為直面，故分型面應設計在制品底面；但圖1中B處的外側凸起部分將在型腔成型，需在此處設計外側抽芯機構，結構復雜，模具尺寸增大，成本提高，同時會在制品表面留下接縫?？紤]到該處內孔為直壁孔，孔深為2.14 mm，用斜頂桿內側抽芯機構則可簡化模具結構，故對其局部分型面進行優化設計，將該處向外凸起合理的分配，使其順利脫模。

基本思路是：對該處及附近表面進行分割，按局部最大外形抽取分型線，構建分型面。采用NX6.0面拆分工具，將外側凸起上部分在型腔，下部分在型芯，內孔分在型芯，如圖3a，分割時，在開合模方向留有斜度；重新調整分型線并做簡化處理，如圖3b，根據3b中的分型線，添加引導線，采用拉伸和有界平面方式構造分型面，使其盡可能平整，如圖3c。

分模后的成型零件如圖4，圖4a為型腔，制品B處凸起結構對應部位能夠順利成型和脫模，如4a放大部分；圖4b為型芯，型芯上與制品B處對應部位為凸起結構，需要設計側向抽芯機構，如4a放大部分。

通過對分型面的優化設計，將側向凸起由定模轉移到了動模，可以用斜頂桿抽芯機構代替斜導柱抽芯機構，實現了簡化抽芯機構的目的。

4　側向抽芯機構設計

對制品的A、B兩處做側向拔模分析，以確定抽芯方向，圖5a為A處拔模分析，此處凸耳內孔拔模角度為0，故向+X或-X方向抽芯均可；5b為B處拔模分析，此處孔拔模角度為0，故向+Y或-Y方向抽芯均可，為簡化模具結構，此處采用斜頂桿抽芯。

4.1定模斜導柱抽芯機構設計

A處外側抽芯機構如圖6a，側型芯2利用臺肩固定于側滑塊5，側滑塊與導滑組件7以T型槽配合，楔緊塊6保證了滑塊復位時位置及克服型腔側壓力，螺釘8保證抽芯結束時的側滑塊的定位，彈簧2防止側滑塊滑移，保證斜導柱4與滑塊斜孔對準，便于機構順利復位。

如圖6b，側型芯分為4段，Ⅰ段為成型段，向上延伸，超過側孔深度3 mm，以防止注塑飛邊；Ⅱ段設計為錐面，避免側型芯與模具型腔摩擦，提高使用壽命；Ⅲ段為過渡段及配合段，其與型腔形成過孔，與滑塊形成H7/m6的過渡配合；Ⅳ段為固定段，安裝時從側滑塊尾部裝入，背后用緊定螺釘緊固。

結合圖2，此定模側抽芯機構中，斜導柱4和楔緊塊6安裝在流道板，其余組件在動模，機構始終保持在定模板中。模具分型面Ⅱ打開時，側滑塊5在斜導柱4的引導下及導滑組件的限制下，相對制品向外側移動，完成抽芯，彈簧3及螺釘8對滑塊限位，保證順利復位。模具分型面Ⅲ打開時，該側向抽芯機構保持和定模板的位置關系，不再移動。在該抽芯機構中，利用了澆注系統分型面的打開實現了斜導柱和滑塊的相對移動，避免了另外增加分型面，簡化了模具結構。

4.2動模斜頂桿抽芯機構設計

型芯上側向凸起高度僅為2.13 mm，輪廓尺寸為4 mm×4 mm，脫模阻力不大，故采用斜頂桿側向抽芯機構，如圖7所示。圖7a為斜頂桿與型芯的配合關系，圖7b為斜頂桿三維模型。

圖2中，推出制品時，斜頂桿41沿型芯35上的斜孔向移動，和推桿8一起推出制品的同時，完成內側抽芯。

5　結語

通過對制品側向結構的分析，設計了合理的分型面，將制品底部側向孔分在了型芯，并設計了斜頂桿側向抽芯機構；制品頂部的側向孔設計了定模斜導柱抽芯機構。經實踐驗證，該模具結構合理、工作穩定、效率高，制品合格。在該注塑模具設計中，主要解決了以下技術問題：

(1)對分型面進行了優化設計，將制品B處孔分在了動模，采用斜頂桿側抽芯機構，簡化了模具結構。

(2)在制品A處的定模斜導柱抽芯機構中，利用澆注系統分型面的打開實現側向抽芯，減少了一個模具分型面。

[1]齊衛東.塑料模具設計與制造[M].北京:高等教育出版社,2008:207.

[2]申開智.塑料成型模具[M].北京:中國輕工業出版社,2006:226.

[3]張維合.定模側抽芯熱流道深腔注射模設計[J].模具制造，2011(5)：73-75．

[4]田福祥. 定模側抽芯二次分型壓鑄模設計[J].熱加工工藝，2005(5)：63-64．

[5]范希營, 郭永環, 李順才.分型面為曲面的套類注射制品的有限元分析[J]. 高分子材料科學與工程,2013,29(7):170-174.

[6]劉保臣，楊曉東，申長雨.注塑模分型面設計方法及應用[J]. 工程塑料應用,2007,35(5):64-66.

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Design of injection mold based on optimizing core-pulling mechanism

XIONG Yi

(Henan Polytechnic Institute, Nanyang 473009, CHN)

For the plastic products of the two lateral structure, in order to simplify the core-pulling mechanism as the goal, through optimizing the parting surface, will transform a side hole lateral core pulling into the inside core-pulling, and designs a inclined push rod mechanism, simplifies the core-pulling mechanism; on another side of the hole, using open mould gating system parting surface to drive lateral movement and oblique guide pillar mechanism, reduce a parting surface. Practice verifies the mold structure is simple, products are qualified, side core-pulling mechanism works stable and reliable.

optimize; inclined push; fixed mould core-pulling; parting surface

TQ320.66

A

熊毅，男，1982年生，碩士，講師，研究方向為塑料成型工藝與模具設計、模具CAD/CAE/CAM、數值分析與仿真等。

(編輯李靜)(2015-08-26)

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河南省科技攻關重點支持計劃(112102210207)