基于注塑模具的斜滑桿抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

凌忠良

（湖南信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，湖南 長沙410200）

基于注塑模具的斜滑桿抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

凌忠良

（湖南信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，湖南 長沙410200）

以大口徑塑料蓋注塑模具為例，通過分析塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用要求，設(shè)計(jì)了一種斜滑桿側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，介紹了該抽芯機(jī)構(gòu)的模具結(jié)構(gòu)、工作過程、斜滑桿設(shè)計(jì)和距離計(jì)算。生產(chǎn)實(shí)踐證明，此注塑模具結(jié)構(gòu)合理，工作可靠，抽芯機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)靈活，成型塑件品質(zhì)較好，適合大批量自動(dòng)化生產(chǎn)，為類似塑件注塑模具設(shè)計(jì)提出了一條新的思路。

注射成型；模具；斜滑桿；抽芯機(jī)構(gòu)；抽芯距；塑件

0 前言

模具素有“工業(yè)之母”的美稱，是現(xiàn)代制造業(yè)不可缺少的一部分。據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)械零件粗加工的75%和精加工的50%都是由模具完成的[1]。塑料制品的90%是由注塑模具成型[2]，所以注塑模具對(duì)于塑料行業(yè)起著至關(guān)重要的作用。在注塑模具設(shè)計(jì)中，如果塑件上具有與開模方向不一致的孔或凸凹形狀時(shí)，除極少數(shù)情況可以強(qiáng)制脫模外，一般需要采用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)[3]。抽芯機(jī)構(gòu)分為手動(dòng)、機(jī)動(dòng)和液壓3種，其中機(jī)動(dòng)抽芯使用最為廣泛。機(jī)動(dòng)抽芯是利用注塑機(jī)的開模動(dòng)力，通過模具零件，把垂直的開模運(yùn)動(dòng)傳遞給側(cè)向型芯，使之產(chǎn)生側(cè)向運(yùn)動(dòng)并完成抽芯動(dòng)作。機(jī)動(dòng)抽芯又可細(xì)分為斜導(dǎo)柱、斜滑塊、彎銷式、彈簧式、齒輪式等方式，筆者在傳統(tǒng)的斜滑塊抽芯方式的基礎(chǔ)上創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一種斜滑桿抽芯機(jī)構(gòu)，并通過批量注射成型驗(yàn)證了該抽芯機(jī)構(gòu)的成型效果。本文以大口徑塑料蓋注塑模具為例，說明斜滑桿抽芯機(jī)構(gòu)的模具結(jié)構(gòu)、工作過程和設(shè)計(jì)計(jì)算。

1 塑件分析

大口徑塑料蓋如圖1所示，外形尺寸為φ100mm×20mm，該塑件內(nèi)壁上有4段內(nèi)螺紋，螺牙是三角形，螺距（P）為2.5mm，根據(jù)螺紋參數(shù)計(jì)算公式[式（1）]，求得H≈2.165mm。材料采用聚丙烯（PP），成型工藝性較好，適合注射成型。塑料蓋是由自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線機(jī)器旋合，所以要求塑件具有較高的尺寸精度和螺紋精度，強(qiáng)制脫螺紋會(huì)產(chǎn)生塑性變形，無法滿足該要求。

圖1 大口徑塑料蓋Fig.1 The large diameter plastic cap

式中 H——原始三角形高度[4]，mm

2 模具結(jié)構(gòu)和工作過程

該模具型腔布局為1模2腔，根據(jù)塑件尺寸、型腔布局、鑲件大小等因素選用龍記大水口系統(tǒng)模架BI2550－A60－B30－C120。因?yàn)镻P具有腐蝕性，所以模具成型零件采用耐腐蝕性優(yōu)良的模具鋼P(yáng)AK90。為了節(jié)約模具成本，降低加工難度，并滿足現(xiàn)代產(chǎn)品快速更新的特點(diǎn)，型腔型芯均采用嵌入式結(jié)構(gòu)。塑件的外形呈圓形，推出機(jī)構(gòu)使用推件板，因?yàn)橥萍宓耐瞥隽鶆?，塑件的表面品質(zhì)較好；同時(shí)為了分散推出阻力，實(shí)現(xiàn)塑件的自動(dòng)脫落，采用二次推出機(jī)構(gòu)。抽芯機(jī)構(gòu)的主要零件斜滑桿由典型的斜滑塊變異而來，在參與成型的同時(shí)，參與推出及抽芯，其動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)力來自于一次推板，具體模具結(jié)構(gòu)如圖2所示。

開模動(dòng)作如下：塑件經(jīng)注射、冷卻、保壓成型后，模具動(dòng)模部分隨注塑機(jī)移動(dòng)開模，動(dòng)模部分移動(dòng)到塑料蓋能順利脫落的距離為止，然后注塑機(jī)中心頂桿頂動(dòng)二次推板6，與由拉鉤3拉住的一次推板一起運(yùn)動(dòng)。由于定距螺釘2底部有一段避讓的沉孔，故此時(shí)推件板1不動(dòng)，拉料桿7和斜滑桿4將塑料蓋和流道凝料頂出一段距離，直到斜滑桿4上部斜面超出型芯端面為止，完成第一次推出。中心頂桿繼續(xù)頂出，斜滑桿4下部斜面和支承板8接觸，斜滑桿4開始圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)中心旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生側(cè)向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行螺紋抽芯。抽芯動(dòng)作完成后，拉鉤3的斜面和支承板8相應(yīng)斜面相碰，一次推板5與二次推板6分離，斜滑桿4停止運(yùn)動(dòng)。二次推板6推動(dòng)定距螺釘2，定距螺釘2帶動(dòng)推件板1使塑料蓋徹底脫模，完成第二次推出，然后模具閉合，開始下一次注射過程。

圖2 模具結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure of the mould

3 斜滑桿設(shè)計(jì)和距離計(jì)算

斜滑桿的設(shè)計(jì)直接決定了抽芯機(jī)構(gòu)和推出機(jī)構(gòu)的靈活性。當(dāng)抽芯動(dòng)作結(jié)束后應(yīng)使斜滑桿停止推出，否則會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)干涉，致使斜滑桿不能復(fù)位，甚至損壞模具。所以必須準(zhǔn)確計(jì)算斜滑桿完成側(cè)向抽芯所需的推出距離，從而進(jìn)一步確定拉鉤斜面與支承板相應(yīng)斜面之間的距離。該距離太大會(huì)使斜滑桿卡住，太小則無法保證徹底脫出螺紋。

如圖3所示，為了使斜滑桿受力均勻，轉(zhuǎn)動(dòng)中心O1設(shè)置在斜滑桿寬度方向的中線上，同時(shí)位于C1B1的延長線上。C1是與轉(zhuǎn)動(dòng)中心O1距離最近的螺牙中心，它們之間的距離為D，如果C1處螺牙能夠脫模，則其他螺牙一定也能脫模。B1為斜滑桿下部斜面的起始位置，轉(zhuǎn)動(dòng)中心O1到B1的距離為L。斜滑桿下部斜面的傾角為α，α大小應(yīng)綜合考慮斜滑桿的強(qiáng)度、剛度、滑動(dòng)靈活性和注塑機(jī)的推出行程以及能否獲得合適的推出距離，α取值范圍通常為15°～25°。A、E為斜滑桿與模具的接觸位置，h為斜滑桿上部斜面的高度。

當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)中心從O1運(yùn)動(dòng)到O2時(shí)，B1運(yùn)動(dòng)到B2，C1運(yùn)動(dòng)到C2，F(xiàn)為C2在通過O2的鉛垂面上的正投影位置。推出距離O1O2為S，斜滑桿旋轉(zhuǎn)角度為β，推出S時(shí)的抽芯距為d。抽芯距是將型芯（本模具即是斜滑桿）從成型位置抽至不妨礙塑件脫模的位置所移動(dòng)的距離，一般來說，抽芯距等于塑件側(cè)孔或側(cè)凸凹的深度，加上2～3mm的安全余量[5]。

在直角△FC2O2中，C2O2＝C1O1＝D，抽芯距d通過式（2）計(jì)算：

圖3 斜滑桿結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖Fig.3 Angular slide pole structure and movement diagram

則斜滑桿旋轉(zhuǎn)角度β為：

在△AB2O2中，B2O2＝B1O1＝L，則AO2＝L－S，根據(jù)三角形正弦定理，有：

根據(jù)三角函數(shù)誘導(dǎo)公式則有：

將（5）式代入（4）式得：

從（6）式推導(dǎo)出：

本模具中抽芯距d＝2.165＋3＝5.165mm，α、D、L、h值由斜滑桿的結(jié)構(gòu)尺寸確定，分別為α＝20°，D＝150mm，L＝75mm，h＝10mm。將d和D 代入（3）式得出β≈1.973°，將 L、α、β 代入（7）式得出 S≈6.454mm，取近似值S＝6.5mm，近似值必須略大于計(jì)算值，這樣偏于安全。根據(jù)模具工作過程，拉鉤斜面和支承板相應(yīng)斜面之間的距離等于斜滑桿上部斜面高度h與推出距離S之和，即為16.5mm。同樣，在其他采用斜滑桿側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的場(chǎng)合，可采用上述類似方法設(shè)計(jì)斜滑桿結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算裝配尺寸。

目前該模具已經(jīng)正常開合30余萬次，抽芯機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，沒有出現(xiàn)異常狀況，塑件品質(zhì)符合設(shè)計(jì)和使用要求，為某品牌洗滌用品廠商提供了60多萬個(gè)合格的大口徑塑料蓋。斜滑桿抽芯機(jī)構(gòu)的成功為類似塑件的注塑模具設(shè)計(jì)提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。

4 結(jié)論

（1）本模具的抽芯機(jī)構(gòu)的導(dǎo)滑斜面由傳統(tǒng)斜滑塊的4個(gè)面變?yōu)樾被瑮U的一個(gè)面的局部段，減小了抽芯動(dòng)作摩擦力，提高了運(yùn)動(dòng)的靈活性，延長了模具使用壽命；

（2）本模具采用了拉鉤式雙推板二次推出機(jī)構(gòu)，成型塑件品質(zhì)較好，適合大批量自動(dòng)化生產(chǎn)。

[1] 何 濤.模具CAD/CAM[M].北京：北京大學(xué)出版社，2006：7－10.

[2] 王慶五，仇亞琴，張 昱.Solidworks 2006中文版模具設(shè)計(jì)專家指導(dǎo)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006：1－2.

[3] 李長云.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009：163－165.

[4] 吳宗澤.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008：198－202.

[5] 李學(xué)峰，竇安平，成 虹.注射模具設(shè)計(jì)與制造[M].北京：高等教育出版社，2010：195－206.

Design of Core－pulling Mechanism with Angular Slide Pole Based on Injection Moulds

LING Zhongliang
（Department of Mechanical and Electrical Engineering，Hunan College of Information，Changsha 410200，China）

Taking the injection mould of a large diameter plastic cap as an example，based on the analysis of the structural characteristics and application requirement of the injection molded part，the side core－pulling mechanism with angular slide pole was introduced.The mould structure，work processes，angular slide pole design，and distance calculation of the core－pulling mechanism were illustrated.Production practices proved that the injection mould was reasonable in structure，reliable for operation，flexible of the core－pulling mechanism movement，excellent in quality of the molded part，and suitable for high－volume automated production.A new idea for the injection mould design of similar parts was given.

injection molding；mould；angular slide pole；core－pulling mechanism；core－pulling distance；injection molded part

TQ320.66＋2

B

1001－9278（2011）11－0101－03

2011－07－07

聯(lián)系人，lingzhongliangvip＠163.com