樊曉紅 常 輝

(集美大學機械與能源工程學院， 廈門 361021)

在注塑成型側壁帶有孔、凹穴和凸臺等塑件時，模具上此成型位置的零件須制成可側向移動的型芯，以便在脫模之前先行抽芯[1]。而當塑件內部有凸起或者凹槽時，這種凸起或凹槽在成型過程中無法通過外部抽芯來實現(xiàn)，只能通過向內的抽芯結構來完成，常見的內抽芯結構有斜頂、直頂?shù)?。單一內抽芯結構往往不能滿足制品卡扣的抽芯要求，需要設計相應的組合結構，使制品卡扣順利脫模[2]。直頂內抽，是指成型內凸臺的推桿與縱向直頂保持一定距離后再橫向移動，從而實現(xiàn)內凸臺脫模。斜頂內抽與直頂內抽的原理相同，這兩種內抽結構都具有頂出功能，但前者的斜頂推桿相對開模方向須保持一定角度[3-4]。

常見的組合抽芯結構比較復雜，有時需要進行復雜的數(shù)學計算，雖然可解決抽芯問題，但會使成本升高、結構緊湊性減弱，用于生產精度要求不高的模具時得不償失。針對這樣的問題，本次研究以某端蓋為例，應用UG軟件進行塑件三維造型與模具結構設計，設計一款結構簡單、樣式新穎的組合式直頂抽芯結構。

1 產品材料與結構分析

根據(jù)真空封口機端蓋使用要求，所用材料選用的是綜合性能較好的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，上海金發(fā)公司出品，牌號為HC-110。此材料密度為1.033 g/cm3，熔體密度為0.932 g/cm3，平行平均收縮率為0.572 7%，垂直平均收縮率為0.632 0%。

端蓋三維造型，整體尺寸為28 mm×110 mm×36 mm，主要壁厚2 mm，如圖1所示。產品尺寸不大，但結構相對復雜，精度要求為MT3，屬于一般精度公差等級，產品成型后要求外表面無斑點及熔接痕，各卡扣處卡接力達到設定要求。此次設計的抽芯結構裝配于成型塑件環(huán)形側壁右邊的孔(圖1中A處)。在端蓋二維造型圖(見圖2)中，卡扣死角尺寸為1.3 mm，卡扣處外圓弧面沿抽芯運動方向到左邊筋位的最近距離為9.5 mm，產品內部的空間相對較小。

圖1 端蓋三維造型

2 分型面及腔型

2.1 分型面

選擇分型面時，應盡可能使模具結構簡單，不影響產品表面質量，利于脫模[5]。在產品分模前，使用UG軟件中的“面分析-斜率”命令，檢查產品擺放方式是否合理。

圖2 端蓋二維造型圖

產品調整后的分析結果如圖3所示。塑件上A、B、C、D、E處，由于本身結構設計原因無法避免卡扣，因此需要設計抽芯結構。此外，后模部分主要為法線方向與開模方向角度小于- 0.1°的分型面和與開模方向垂直的分型面，成型后均可以直接脫模。由于其他位置的抽芯結構均采用常見的斜導柱側向抽芯結構和斜頂抽芯結構，無太多創(chuàng)新點。在此主要討論A處的抽芯結構設計。

圖3 產品調整后的分析結果

2.2 腔型

按照產品質量及生產批量的要求，選擇一模四腔式腔型。分模結果如圖4所示。

圖4 分模結果

3 組合直頂抽芯結構設計

3.1 抽芯方案

A處卡扣的特點是：(1) 產品內部空間只有9.5 mm，而且在扣位右側有很長的筋位存在；(2) 直頂2頂部與產品有2個接觸面(面1、面2)，二者的夾角小于180°。

針對此處卡扣的結構特點，若直頂頂端與塑件直接接觸，定會導致鏟膠現(xiàn)象。為了保證塑件卡扣的抽芯和筋位順利脫模，降低模具制造成本，對現(xiàn)有的直頂結構[6]進行了改進(見圖5)。

圖5 改進后的直頂結構

3.2 工作原理

直頂2通過銷釘固定在T型導滑槽內(銷釘在圖中沒有顯示出來)，T型導滑槽通過螺釘固定在推板和推桿固定板中，同時T型導滑槽還起到導向直頂1的作用。

工作時，注射機推動推板向前移動，推板推動兩直頂向前移動。在直頂1抽芯斜面與后模仁抽芯斜面接觸前，兩直頂都起到頂桿的作用。當直頂1的抽芯斜面與后模仁的抽芯斜面接觸后，直頂1開始橫向運動，抽芯，直頂2在充當頂桿的同時也起到避免直頂1鏟膠的作用。當兩抽芯斜面脫離接觸后，完成抽芯。此時，直頂1和直頂2仍然存在一定間距，避免了兩直頂直接相撞。

3.3 直頂結構設計

由圖2可知，直頂1的實際抽芯距應大于1.3 mm。經過綜合考慮，最后設計的內抽芯結構如圖6所示。圖中：S為卡扣死角尺寸；C為直頂1的實際抽芯距離；C1為直頂1抽芯時防止卡死的距離；K為直頂1與直頂2脫模方向的最近距離；L1為直頂1頭部與模仁配合面的長度；L2為直頂1兩斜面之間的水平距離，各參數(shù)單位均為mm。相關設計參數(shù)滿足以下關系式：寬度方向，K≥C1，C1≥C，C>S；長度方向，L2≥L1+3 mm；角度，α≤30°。

圖6 直頂組合結構示意圖

只有當L2大于L1時，在脫模過程中才不會因為直頂頭部仍然與模仁處于配合狀態(tài)而導致橫向運動被約束，以致直頂被卡死。整個脫模過程要依靠直頂1的脫模斜面來完成，C剛好是脫模過后的抽芯距離。為了使成型部分在脫模后完全離開扣位，必須保證實際抽芯距C大于卡扣死角S，通常大2 mm左右。脫模斜面角度α的作用與斜頂角度一樣，角度越大，脫模時直頂與模仁之間的摩擦力就越大，也越容易卡死。因此，在能夠完成脫模的前提下，角度應該盡可能小，一般情況下小于30°。當脫模完成后，直頂頭部原先與模仁配合的面也會跟著后移C段距離。為了避免卡死，C1和K都大于C，以防脫模過程中兩直頂直接碰撞在一起。一般情況下，K應比C1大0.5～1.0 mm。

兩直頂可以通過T型導滑槽來固定。抽芯時，直頂1通過導滑槽進行橫向導向，直頂2通過銷釘固定在導滑槽內，導滑槽通過螺絲固定在推桿固定板和推板之間。

4 結 語

本次研究以端蓋塑件產品為例，設計了一套直頂組合內抽芯結構。此結構更為簡單緊湊，是在復雜抽芯結構基礎上作了改進，很好地避免了使用斜頂滑塊或單獨使用直頂可能會出現(xiàn)的鏟膠現(xiàn)象。同時，此結構適用于內抽芯運動范圍內出現(xiàn)產品結構干涉的情況。此項設計既保證了結構的功能性，也兼顧了對使用成本的控制。