多型腔腰柱形滑塊形體和缺陷預期分析及注射模設計

高俊麗，文根保

（中國航空工業航宇救生裝備有限公司，湖北襄陽 441000）

1 引言

對于多型腔腰柱形滑塊注射模的設計，除了需要進行腰柱形滑塊的形體要素和模具結構方案可行性分析之外，還必須進行缺陷預期的模具結構最終方案可行性分析。只有當注射模結構方案滿足了塑件形體要素成型要求，又不會產生成型的缺陷而造成塑件和注射模不合格時，才能進行注射模的設計。

2 腰柱形滑塊的形體要素分析和缺陷預期分析

在腰柱形滑塊注射模結構方案可行性分析之前，必須先要進行形體要素分析和缺陷預期分析。因為注射模結構方案是取決于塑件形體要素，而塑件產生的缺陷，又必須以預防為主，整治為輔，否則，模具需要反復地試模和修模。

（1）形體要素分析。腰柱形滑塊形體分析和分型面Ⅰ-Ⅰ，如圖1a所示，腰柱形滑塊三維造型，如圖1b所示。腰柱形滑塊形體上存在著與開閉模方向垂直的9.8×3×2×R×（17.8-3.6）mm的弓形高障礙體要素[1]；存在著與開閉模方向垂直的7.8×3×2×R×14.6mm和4×3×2×R×（15.8-14.6）mm型孔要素；存在著平行開閉模方向2.6×0.8×37.4°×1.4×2.5mm 凸臺要素和2×2×1.5×28.9mm、2×R1.3×28.9mm、R23.6×2×14.9mm 及R26.6×（28.9-14.9）mm 的凹槽要素，材料為ABS+30%PC，收縮率為0.3%~0.6%。

（2）缺陷預期分析。如圖1a 所示，由于側向澆口K2設置在分型面Ⅰ-Ⅰ處，塑料熔體分別從側向澆口K2進入模具動、定模腔，即分別向下和向上進行模腔的填充。塑料熔體向下充模時是從模腔的底層由下而上進行，型腔中的氣體被塑料熔體向上擠壓后，可以從分型面Ⅰ-Ⅰ處完全排出。再者也可在腰柱形滑塊底面A 處設置脫件板，可以利用脫件板與模具定、動模型腔之間配合間隙排出氣體。如此，分型面Ⅰ-Ⅰ下模部分不會出現填充不足和氣泡等缺陷。

圖1 腰柱形滑塊形體要素分析

塑料熔體向上填充則不同了，塑料熔體也是自下而上進行填充，型腔的氣體被擠壓到封閉的模腔上層無法排出而形成氣泡和填充不足。氣體在塑料熔體注射和保壓壓力的壓迫下會從某處噴射而出，由于氣體在壓縮過程中產生了高溫，使得塑料出現過熱而失去其機械性能。再者塑料熔體在自下而上填充過程中，塑料熔體前鋒溫度是逐層降低可能形成的冷凝分子團，冷凝分子團撒布在塑料熔體填充的行程中而成為流痕和銀絲等缺陷。為了解決分型面Ⅰ-Ⅰ定模型芯上面腰柱形滑塊部位的缺陷，可在注射模分型面Ⅰ-Ⅰ側向澆口K2對稱處加工出冷料穴，這樣型腔的氣體和塑料熔體前鋒冷料可以先進入冷料穴，以確保腰柱形滑塊不會出現填充不足、氣泡、過熱痕、流痕和銀絲等缺陷[2]。當然，定模型腔也可以制成組合的形式，利用組合之間的間隙或排氣槽排出氣體。

3 腰柱形滑塊注射模結構可行性方案分析

腰柱形滑塊在注射模中為豎立擺放位置，對于腰柱形滑塊的內型，可以采用抽芯結構的型芯進行成型，外形可以采用動、定模型腔進行成型。該注射模采用了1 模8 腔，平行開閉模方向凸臺和凹槽要素，可在動、定模型腔上加工出來，利用定、動模閉合時注入塑料熔體冷卻后成型腰柱形滑塊，利用定、動模的開啟完成凸臺和凹槽要素的抽芯；垂直開閉模方向的型孔，應采用斜導柱滑塊抽芯機構，利用抽芯的型芯復位成型腰字型孔，利用抽芯的型芯抽芯之后實現腰柱形滑塊的脫模；對于垂直開閉模方向弓形高“障礙體”要素，可以在弧線的象限點處設置成注射模分型面Ⅰ-Ⅰ避讓弓形高障礙體要素，故不會影響模具開閉模和腰柱形滑塊的脫模。

4 注射模結構設計

腰柱形滑塊注射模結構由模架、澆注系統、冷卻系統、脫腰柱形滑塊和脫澆注系統冷凝料機構、回程機構、成型構件（含定、動模型芯）和導向構件等組成。腰柱形滑塊注射模采用了1模8腔，分型面Ⅰ-Ⅰ，如圖2 A-A所示。

（1）模架。如圖2 所示，由動模板1、澆口套6、定模板7、定模座板8、定位圈9、頂桿15、模腳16、安裝板17、推件板18、動模底板19、回程桿20、彈簧21、拉料桿22、導柱23、導套24 和內六角螺釘30、31 等組成，模架是注射模各種機構、系統和構件組裝的平臺和基礎件。

（2）冷卻系統。如圖2 所示，由于腰柱形滑塊10在連續加工過程中，塑料熔體將熱量傳遞給模具成型構件，導致模具的溫度不斷地升高，使得腰柱形滑塊10出現過熱會失去機械性能而報廢。因此，需要對注射模定、動模板和成型構件中設置冷卻系統。冷卻系統是在模具的定、動模板和定、動模型芯中加工出冷卻水的流道，在流道的端頭處加工出管螺紋并安裝有螺塞27、32 和冷卻水接頭28、34，在定、動模板和定、動模型芯的結合處加工能安裝“O”形密封圈29、33的槽，其目的是防止冷卻水的泄漏。

圖2 腰柱形滑塊注射模結構設計

a.定模冷卻系統。如圖2 所示，冷卻水從接頭28流入，經模具中的冷卻水路，從另一端流出，從而將熱量帶走起到降溫的作用。

b.動模冷卻系統。如圖2 所示，冷卻水從接頭34流入，經模具中的冷卻水路，從另一端流出，從而將熱量帶走起到降溫的作用。

（3）脫模機構。如圖2 所示，由脫件桿11、頂桿15、拉料桿22、安裝板17和推件板18組成。拉料桿22是用于脫澆注系統冷凝料的，脫件桿11 和頂桿15 是用于脫腰柱形滑塊10。

（4）回程復位機構。如圖2 所示，由回程桿20 和彈簧21及安裝板17與推件板18組成，當注塑機的頂桿退回后，彈簧26的彈力恢復可將安裝板17、推件板18、回程桿20 與脫件桿11、頂桿15 和拉料桿22 回復到初始位置。但當注射模注射使用時間長久后彈簧21會出現疲勞失效現象，使得脫模機構不能完全恢復到原始位置，造成注射模的運動干涉發生。之后可利用定、動模合模時，定模板7 推動著回程桿20使得脫模機構完全回復到原始位置，起到保險的作用，從而使得注射加工可以無限循環自動進行。

（5）導向構件。定、動模之間開啟和閉合運動的導向，是依靠導套24 和導柱23 的配合精度進行的。

5 成型構件與澆注系統的設計

如圖3所示，腰柱形滑塊注射模成形件由動模型芯1 和定模型腔2組成，成型構件是成形腰柱形滑塊的關鍵零部件。澆注系統由澆口套中的主流道、動模型芯1和定模型腔2中的分流道、側向澆口及冷料穴組成。

（1）成型件的設計。如圖3a所示，動模型芯1外形與動模板安裝槽以215H7/h6×140H7/h6×40mm 進行配合, 定模型腔2 外形與定模板安裝槽以215H7/h6×140H7/h6×40mm進行配合。所有成型構件的成型尺寸都必須是腰柱形滑塊尺寸+腰柱形滑塊尺寸×平均收縮率4.5%。并且平行開閉模的型面必須有1.5～2°拔模斜度。動模型芯1 和定模型腔2 中必須加工出冷卻水道和安裝“O”形密封圈的槽。

（2）澆口平衡值。如圖3a 所示，雖然腰柱形滑塊注射模設有8 個模腔，模腔是相同的，分流道長度是（90+89+17）/2=98mm，澆口長度是3.6mm，分流道和澆口長度完全相等，由此可判斷注射模處于澆注系統平衡狀態[3]，側向澆口的面積和深度可以完全制造成相同，如此不會產生各種缺陷。

圖3 成型構件與澆注系統的設計

6 抽芯機構的設計

由于腰柱形滑塊上存在著與開閉模方向垂直的型孔要素，需要應用斜導柱滑塊抽芯機構將成型型孔的抽芯型芯退出腰柱形滑塊垂直的型孔，才能實現腰柱形滑塊的脫模。

（1）注射模閉合狀態。如圖4a 所示，定、動合模時，斜導柱13 撥動抽芯型芯3 壓縮彈簧5、17，使得限位銷16進入其安裝孔中并沿著動模板1與動模型芯2的T 型槽實現復位。在彈簧23 和回程桿24 推動下，又使得安裝板20 與推件板21 之間安裝的拉料桿11、頂桿14和脫件桿15復位。同時，楔緊塊4抵緊抽芯型芯3 尾部的斜面，以防抽芯型芯3 在大的注射力和保壓力作用下出現移動而導致型孔深度和壁厚不符合圖紙的要求。塑料熔體從側向澆口進入8個型腔，冷卻成型腰柱形滑塊12。

（2）注射模開模與抽芯狀態。如圖4b 所示，定模部分的開啟，使得成型腰柱形滑塊12分型面Ⅰ-Ⅰ的定模部分被打開，而有利于腰柱形滑塊12 的脫模。在斜導柱13 撥動抽芯型芯3，使得限位銷16 進入抽芯型芯3 底面的半球形凹坑而鎖住抽芯型芯3，以防其在運動慣性的作用下脫離動模板1.同時，在拉料桿11 的作用下，可將澆口套8 主澆道中的冷凝料拉脫模。

（3）腰柱形滑塊脫模狀態。如圖4c 所示，在注射機頂桿作用于安裝板20與推件板21之間安裝的拉料桿11、頂桿14和脫件桿15產生了脫模運動，可將腰柱形滑塊12頂脫動模型芯2。

圖4 腰柱形滑塊注射模抽芯機構的設計

7 結束語

多型腔腰柱形滑塊注射模采用了斜導柱滑塊抽芯機構，采用了在弧線的象限點處設置分型面以避開弓形高“障礙體”對脫模的阻擋。為了適應封閉定模型腔的塑料熔體填充自下而上的進行，氣體很難排出所造成塑件出現氣泡、填充不足、流痕、過熱痕和銀紋等缺陷。采取了在動模型芯分型面的澆口對稱處設置冷料穴措施。該模具雖有8個型腔，但由于模腔相同，各個型腔分流道長度相同，側向澆口長度相等，符合澆口平衡條件。注射模結構設計只要注意到上述的分析過程，處置措施得當，注射模結構設計一定是合理，多型腔腰柱也一定可實現高效高質量加工。