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储油缸塑件圆周抽芯注射模设计 |
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作者：王春伟 欧德群 夏薇 庞毅 刘赖炼 |
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摘要：分析了储油缸的塑件工艺特点，主要分析了点浇口注射模成型且带侧向抽芯机构制品的工艺特点，介绍了带转盘的注射模结构，为保证外观质量，综合地处理好产品外观要求与浇口位置及脱模方式之间的问题，简化模具结构，减低制造成本，提高了生产效率.
关键词：储油缸；注射模；滑块
1 塑件的结构及工艺分析
1.1 塑件的结构
塑件如图1、图2所示，该储油缸塑料容器如杯状，高60mm，在接近端部外侧四周，有8个小端直径为φ8mm、大端直径为φ10mm、长为26mm的外向凸台，凸台的内孔直径为φ6mm。塑件的精度要求达到SJ1372-78的3级精度。模具的精度要求达到GB1800- 79的IT8级精度。
图2 储油缸三维图
1.2 塑件材料的成型特性选用材料为半透明聚丙烯( 代号为PP)
聚丙烯的密度为0.90～1.16g/cm，是常用塑料中密度最小的品种。聚丙烯具有良好的耐热性，在无外力作用下的环境加热至150℃也不变形。故聚丙烯可以在水中沸煮。
聚丙烯有许多力学性能如拉伸强度、屈服强度、压缩强度、硬度和弹性模量等都优于低压聚乙烯。可以作为许多机械零件的材料。聚丙烯还具有良好的电绝缘性、化学稳定性和成型工艺性，可用于电器元件、化工管道、容器和家用电器零件等。
2 模具设计要点
2.1 圆周侧向分型与抽芯机构的方案确定
由于塑料件端部外侧圆周方面有8个具有内部通孔的向外凸台，因此，必须采用侧向分型与抽芯机构，模具结构如图3所示。
模具的设计采用固定在定模板35 上的斜导柱30驱动安装在型心固定板9上的齿条滑块29，再由齿条滑块带动与之齿合的转盘10绕固定在动模板36上的轴套11旋转一定的角度，转盘上与导滑槽轴线成45°的腰圆形斜槽带动固定在8个侧滑块上的圆柱销12进行侧向分型与抽心。侧滑块在动模板36的导滑槽内滑动，滑动时滑动方向由固定在动模板上的限位螺钉13限位。这种方式的圆周方向多型心侧向分型与抽芯机构，结构简单可靠，整体性强，如果动力传动部分的零件热处理得当，模具寿命长，塑料件的精度要求易于保证。
2.2 塑件脱模机构的设计方案确定
塑件内外表面不容许有推杆的痕迹，否则会影响塑件的外观质量，因此，模具采用推管推出塑件。推管安装在动模板36内，推杆5端部用螺纹与推管6相连接，以保证推杆固定板复位时带动推管一起复位。
另外，由于侧型芯14在分型面上的投影与推管重合，这样在合模的过程中会出现侧型心与推管相互碰撞的干涉现象，因此，在4根复位杆处安装了弹簧2，合模时依靠压缩弹簧的回复力使推出机构带动推管预复位，从而避免了干涉现象的产生。
2.3 点浇口的设计
选用点浇口。点浇口适用于低粘度的塑料和粘度对剪切速率敏感的塑料，如乙烯、聚丙烯、尼龙类塑料、聚苯乙烯、ABS等。由于采用点浇口，为脱出流道凝料，模具需分型两次，即模具必须采用三板式结构。
根据型腔壁厚尺寸，可设计浇注系统尺寸，点浇口的形式和尺寸如图4所示。
2.4 脱模机构的设计
根据具体要求采用推管脱模机构。推管又称顶管，特别适用于圆环形、圆筒形等中心带孔的塑件脱模。推管整个周边推顶塑件，使塑件受力均匀，无变形； 主型芯和动模可同时设计在动模一边，有利于提高塑件的同轴度。推管须经氮化或镀硬铬，使其表面硬度达到55HRC 以上，采用主型芯固定于动模型芯固定板的推管机构，这种机构型芯的长度可大为缩短，但顶出行程包含在动模板内，致使动模的厚度增加，顶出距离受限。
2.5 侧抽芯机构的设计
当塑件上具有外侧孔或内、外侧凹时，塑件不能直接从模具中脱出。此时必须将成型侧孔或侧凹的零件做成活动的，这种零件称为侧型芯。在塑件脱模前必须抽出侧型芯，然后再从模具中推出塑件，完成侧型芯的抽出和复位的机构称为侧向分型抽芯机构。
抽芯距是指侧型芯从成型位置抽到不防碍塑件取出位置时，侧型芯在抽拔方向所移动的距离。抽芯距一般应大于侧孔深度或凸台高度2～3mm，根据塑料制品情况抽芯距取值为: S′=15mm。经计算，齿条滑块的行进距离约为S=12.22mm。
注射成型后，塑件在模具内冷却定型，由于体积的收缩，对侧型芯产生包紧力，抽芯机构所需的抽芯力，必须克服因包紧力所引起的抽芯阻力及抽芯机构机械滑动时的摩擦阻力，才能把侧型芯拔出来。在抽拔过程中，开始抽拔的瞬时，使塑件与侧型芯脱离的抽拔力称为起始抽芯力，由于起始抽芯力最大，因此计算抽芯力时应以起始抽芯力计算。
P=LHq( μcosα- sinα) ( 1)
式中L——活动型芯被塑料包紧的断面周长，L=18.84mm
H——活动型芯成型部分高度，H=13mm
q—— 包紧型芯的压力，一般取8～12MPa，现取10MPa
μ—— 塑料对钢的摩擦系数，μ=0.34
α——脱模斜度，一般取1°～2°，现取1°
P=18.84×13×10×( 0.34cos1°- sin1°) =789.87N
2.6 齿条抽芯机构的传动和抽芯参数的计算
传动齿条不脱离齿轴时有关参数的计算，这类传动方式的特点是: 齿间的啮合状态较好，不容易产生辗齿现象。
齿条的工作段齿数为：
式中Sc——抽芯距离，Sc=12.22mm
取值为2由此计算出实际的抽芯距离是18.84mm。
为了确保齿条闭开模状态不脱离齿轮，齿条的最少齿数该在工作段齿数起始和终止位置各加一齿，即: Z=Zg+2=2+2=4，Z 为齿条最少的齿数。
齿条滑块总长L≥πm ( Zg+2) =3.14×3×( 2+2) =37.68mm，取值为40mm。
3 模具结构及工作过程
模具的采用直接浇口浇注，如图3所示。
模具工作过程: 注射结束开模时，动模部分向后移动，塑件在型芯4上随动模后移，主流道疑料同时从浇口套中拉出。在斜导柱30的作用下，齿条滑块29带动转盘10绕轴套11沿顺时针方向旋转一定角度，固定在侧滑块15上的圆柱销12在转盘10上的斜槽作用下，使8个侧滑块同时做圆周方向侧抽芯。当齿条滑块29脱离斜导柱时，圆周方向侧抽芯同时结束，弹簧钢珠定位机构3 使齿条滑块停留在刚脱离斜导柱时的位置上，以便合模时斜导柱顺利插入齿条滑块中。这种侧抽芯机构的形式，只需设置一套弹簧钢珠定位机构，就能同时使8个侧滑块同时定位，这也是该机构的特点之一。动模部分继续向后移动，直至开模行程终了，注射机顶出液压缸开始工作，推杆5推动推管6使塑料件从型芯4上顺利脱出。合模一开始，弹簧2的作用使推出机构的推杆5将推管进行预复位，有效地防止侧型心与推管在复位时长生干涉。
继续合模，斜导柱插入齿条滑块使其带动转盘作逆时针旋转一定角度，转盘上的斜槽通过圆柱销使8 个侧滑块同时复位，合模结束后，定模板35将8个侧滑块同时锁紧，完成一次注射成型。
4 模具的特点
该套模具为了达到产品的精度要求和设计要求，具有如下特点:每个侧滑块设计成不对称的形式，这样一方面适当加宽了侧滑块的宽度，以便让出限位螺钉在高度方向调整圆形槽的空间，克服了模具设置梯形导滑槽的困难，另外，还可以避免动模板36上留下导滑部分的尖角出现在型腔外侧，影响塑件的外观形状。
侧滑块15加工制造时，先车制成形，淬火后再采用线切割加工成8块，这样就能保证各个侧滑块相关尺寸的一致性，从而保证产品的精度要求。
为了提高侧抽芯时的精度要求，防止转盘在转动过程中因磨损影响产品质量，设计中采用淬火轴套11，以过盈配合固定在动模板36的外侧，而转盘采用CrWMn材料淬硬至60HRC后研磨成与轴套H8/f8的配合，转盘上的腰圆形的孔用线切割加工。
由于动模板36是以圆环形截面固定在型芯固定板9中，工作时为了防止其转动，采用螺钉与支撑板连接。
作者单位：
王春伟（广西大学机械工程学院，广西，南宁，530004）
欧德群（广西大学机械工程学院，广西，南宁，530004）
夏薇（广西大学机械工程学院，广西，南宁，530004）
庞毅（广西大学机械工程学院，广西，南宁，530004）
刘赖炼（广西大学林学院）
参考文献：
[1]吴虹，冯雨.导光柱注射模设计[J].模具工业，2003，(4)
[2]屈华昌.塑料成型工艺及模具设计[M].北京:机械工业出版社，1999.
[3]贾润礼，程志远.实用塑料注射模具设计手册[M].北京:中国轻工业出版社，2000.
[4]冯炳尧，韩泰荣，蒋文森.模具设计与制造简明手册[M].上海:上海科学技术出版社，1998.
[5]李德群.塑料成型工艺及模具设计[M].北京:机械工业出版社，1994.
[6]唐志玉，李德群，徐佩弦.塑料模具设计师指南[M].北京:国防工业出版社，1999.(end)
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(11/10/2006) |
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