異型孔件注射模的多向斜抽芯與斜推出設計

熊毅 屈保中

(1.河南省材料成形裝備智能技術工程研究中心，河南 南陽，473009；2.河南工業職業技術學院機械工程學院，河南 南陽，473009)

異型孔塑料件因其孔的輪廓不規則、孔軸線與開模方向不一致等復雜特征，其抽芯和推出一直是模具設計的難點[1]。通過合理的分型設計，可減少模具側向抽芯數量、簡化抽芯機構的結構[2-3]。若存在與開模方向不正交的抽芯方向，需斜向抽芯[4]。若產品脫模方向傾斜時，需要斜向推出，利用斜面改變推出方向、斜頂座等結構實現。若產品中同時有斜向抽芯和斜推出機構時，各機構的驅動方式、運動順序成為設計難點[5-7]，模具結構更加復雜。

針對中心罩塑件的多側斜向凸凹及異形結構，下面通過液壓和斜導柱聯合驅動，設計了3處斜向抽芯機構，斜向推出產品，完成一模兩腔的注射模結構。

1 產品結構與模具分型

1.1 產品結構

圖1為中心罩結構，材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，平均壁厚2 mm，外形尺寸292 mm×73 mm×104 mm。主要結構特征如下：a) 產品內有截面類似矩形的異型通孔，上部為整體孔，在深度85 mm處，孔的軸線開始向右傾斜15.5°，此處有一個加強筋，將孔分為2部分。b) 外形上下尺寸較大，中間內凹。c) 外形中部有截面尺寸為1.6 mm×1.0 mm的沿周連續槽。d) 產品底部為外形尺寸254.0 mm×56.0 mm×2.5 mm的沿周凸緣。e) 產品前側有一個局部的斜向凸起圓筒，向上傾斜15°，向左傾斜20°。

綜上，產品的結構難點：a) 四面共5處側凸凹，異型孔上下部分軸線傾斜；b) 3處側凸凹脫模方向傾斜，其中，左側結構向下側傾斜，右側結構向上側傾斜，前側局部圓筒向左上方傾斜。因此，首先要解決異型孔和3處傾斜側凸凹的分型問題。

1.2 模具分型

分型面是模具中為了取出塑件和凝料的成形零件接觸面，其形態主要依賴于分型線。對于有側凹的產品，側分型的設計至關重要。

主分型線如圖2所示。以產品的上下邊界構建分型線PL1及PL2；以產品內的異型孔轉折邊界構建PL3。主分型時，將PL1以內、PL3以上確定為定模仁，將PL2以內、PL3以下確定為動模仁，動模仁為傾斜結構；模仁在PL3處的碰穿平面可以設計流道；模仁以外的部分需按產品側凸凹分割為5個滑塊。

模仁和滑塊如圖3所示。

箭頭所示為對應滑塊的抽芯方向，記為d1～d5，其中d1，d2，d5為傾斜方向，d3，d4與開模方向正交，產品前側滑塊S5，S3的抽芯方向不一致，不能同時抽芯。因此，斜抽芯和斜推出的參數計算及結構設計是模具的一大難點。

2 多向抽芯機構

2.1 斜向抽芯機構

采用斜導柱抽芯時，為避免機構自鎖，應控制滑塊運動方向與斜導柱軸線夾角α，一般為12°～22°。斜向抽芯時，斜導柱軸線與開模方向的夾角α1與正交方向抽芯不同。一般，滑塊外側向動模傾斜時α1減小，向定模側傾斜時α1增大，正交時，α1與α相等。表1為各方向抽芯參數。

表1 各方向抽芯參數

根據各方向的側凹深度確定抽芯距，再根據滑塊厚度及抽芯距確定斜導柱方向角α。其中，S1，S2的運動方向d1，d2與分型面夾角均為15.5°，其中滑塊S1向動模側傾斜，滑塊S2向定模側傾斜，故α1與α不等。

圖4為斜抽芯機構。滑塊S1的斜導柱1的方向角α為17.0°，滑塊向動模側傾斜，斜導柱與開模方向夾角α1僅需1.5°；滑塊S2的斜導柱2的方向角α為17.3°，因滑塊向定模側傾斜，斜導柱與開模方向夾角α1則需32.5°。銷釘12控制抽芯距離，抽芯結束后，銷釘卡進定位鎖9中，使滑塊順利復位。為提高抽芯機構的壽命，在滑塊尾部和底部安裝了耐磨板8和11。

2.2 子母滑塊斜抽芯機構

因滑塊S5，S3抽芯有順序要求，采用子母滑塊結構，通過不同的驅動方式使兩者先后運動。因子滑塊S5的運動方向d5傾斜，故滑塊S5必須先于S3抽芯運動。子滑塊S5采用斜導柱抽芯機構，在開模時與滑塊S1，S2，S4同時運動，抽芯結束后，母滑塊S3靠液壓缸驅動完成抽芯。

圖5為子母滑塊抽芯機構。子滑塊S5在母滑塊S3中的滑槽中運動，其抽芯距為20 mm，斜導柱方向角α為17.4°，此滑塊向定模側傾斜，斜導柱與開模方向的夾角α1為28.7°，子滑塊S5靠底面的槽及彈頂銷3限位。子滑塊S5由滑塊體和滑塊頭用螺釘緊固，鑲件用固定塊定位并防轉，固定塊外形為矩形，與滑塊體中的凹槽配合，定位滑塊頭在滑塊體中的位置。子滑塊S5抽芯結束后，母滑塊S3由自鎖式液壓油缸8驅動。液壓缸通過T型連接件9與滑塊體連接，并用螺釘固定在滑塊底部。滑塊體4固定在滑塊上，當壓塊接觸到終止開關10時，滑塊抽芯結束并自鎖，壓塊接觸到復位開關12時，滑塊復位并自鎖。

2.3 滑塊S4抽芯機構

滑塊S4由斜導柱抽芯機構驅動，斜導柱方向角為10.0°。圖6為滑塊S4抽芯機構，分別設計了可拆卸的耐磨零件，如墊塊1、尾部耐磨板4、底部耐磨板5，增加了機構的使用壽命。由于滑塊S4體積較大，采用定位鎖7對滑塊可靠定位。抽芯時，限位銷6隨滑塊3向右運動，抽芯結束時，限位銷6進入定位鎖7開口中，依靠彈簧及開口形狀將滑塊鎖緊，定位鎖7安裝在動模板中。

3 斜推出機構

動模仁中心線與開模方向有15.5°的夾角，因此需要斜向脫模，模具采用了自鎖式液壓缸驅動推桿完成產品的斜向推出。

圖7為斜推出機構的結構。驅動液壓缸1對稱安裝在動模板2外側，液壓桿安裝在推板12上。推板12傾斜安裝在動模座板16上，動模板2底部加工避空斜面，使機構的最大運動行程增至60.00 mm，大于推出行程(49.25 mm)，行程開關5，8控制機構復位和推出的位置。為保證推出平穩，增加了推出導向裝置10，11。

4 模具工作原理

模具整體結構為一模兩腔，如圖8所示，澆注系統為熱流道轉冷流道，再分流，每個產品從4點以潛伏式澆口進料，以保證充填均勻。分型面在動模板4和定模板11之間，模具總體尺寸為800 mm×1 500 mm×810 mm。兩個型腔采用錯位結構，水平方向和豎直方向的中心距分別為160，600 mm，相比直線布局，節省了模具尺寸。模具共有5處側向抽芯，分別靠8，20，40，44和51的滑塊S1～S5的運動實現。產品通過由推桿23、推桿固定板24、推板26、推出液壓缸33等組成的斜推出機構脫模。每個型腔有6處冷卻回路，包括動定模仁各1個，S1～S44個滑塊中各1個，保證均勻冷卻。經過注射、保壓、冷卻后，模具開始運動，過程如下：

1) 開模：模具在分型面打開，澆注系統在熱流道噴嘴13處斷開，隨動模向后移動，滑塊S1，S2，S4，S5在對應斜導柱的作用下完成抽芯運動。

2) S3抽芯：抽芯液壓缸42動作，驅動母滑塊S3完成斜向圓筒特征的抽芯。

3) 產品斜向脫模：推出液壓缸33帶動推板26斜向運動，推板帶動推桿23斜向推出產品、斷開并推出潛伏式澆口，推出距離由上行程開關31控制。

4) 模具復位：首先，斜向推出機構由推出液壓缸33復位；其次，母滑塊S3由抽芯液壓缸42復位；最后，模具閉合，斜導柱控制滑塊S1，S2，S4，S5同時復位。

5 結語

a) 根據側凹結構抽芯數據，確定了斜導柱長度和方向角，設計了斜向抽芯機構，解決了產品左右側兩處斜向凸凹的成形與脫模。

b) 產品前側凸凹，局部又有斜向凸凹，用子母滑塊結構完成抽芯；子滑塊在母滑塊上安裝、導向、定位；子滑塊通過開模力完成抽芯后，自鎖式液壓缸驅動母滑塊完成主體結構抽芯，解決了局部異向凸凹抽芯的難題。

c) 用自鎖式液壓缸驅動推桿，完成了產品的斜向推出，簡化了推出機構。