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模具制造2008年第6期耐斯合模机飞模好帮手电话076922707029/7传真076922708240HTTP//WWWNICEMACHINENETEMAILNICENICEMACHINENET带有复杂滑块的注射模设计与制造广东高级技工学校(广东惠州516100)王志华【摘要】注射成型的分流器塑料制品上带有6个侧孔,分别分布在4个不同角度上,难以成型,为了优化模具结构和降低模具制造难度,设计了常规的斜导柱侧向分型抽芯机构和独特的斜向分型抽芯机构,同时也设计了冷却效果优越的冷却系统。关键词注射成型;侧向抽芯;液压抽芯;复杂滑块DESIGNANDMANUFACTUREOFINJECTIONMOLDWITHCOMPLEXSLIDE【ABSTRACT】THEDIVIDERPLASTICPRODUCTHAD6SIDEHOLES,DISTRIBUTEDSEPARATELYIN4DIFFERENTANGLES,INJECTIONMOLDINGWASDIFFICULTYINORDERTOOPTIMIZEMOLDSTRUCTUREANDREDUCEMOLDMANUFACTUREDIFFICULTY,DESIGNEDCONVENTIONALSLANTINGGUIDEPINSIDECOREPULLINGMECHANISAMANDSPECIALSLANTINGCOREPULLINGMECHANISAM,ANDDESIGNEDCOOLINGSYSTEMWITHSUPERIORPERFORMANCEKEYWORDSINJECTIONMOLDING;SIDECOREPULLING;HYDRAULICPRESSURECOREPULLING;COMPLEXSLIDE塑料注射模技术1产品结构工艺性分析一种医疗事业用的分流器主体的产品结构如图1和图2所示,该产品的3个侧面共有6个侧孔(S1~S6),其中一分流孔(S6)倾斜45,其直径大小与侧孔(S3)相同,另外两端部连接孔(S1和S2)带有外螺纹,而侧孔(S4和S5)在端部大圆(25MM)侧壁两边分别有通槽(A和B),侧孔(S3)与(S2)方向一致。此产品具体尺寸见图2所示。图1产品三维从图1、图2的产品结构可以看出,产品的分型面必须选择在BB剖切面轮廓位置(见图2),即分型线选择对半开形式。因此,为了方便脱模,在模具定模和动模部分必须分别嵌入成型型芯。由于此产品属于医疗用分流器,其凹形曲面部分经常与医生的手接触,所以要求它具有较光滑的表面,不能有毛刺或浇口凝料,否则容易划伤手或划破医用清洁手套,因此,浇口的位置必须开设在手触摸不到的地方。而结合实际生产和成型条件,入胶可选择大水口加潜伏式浇口从较厚胶位处进入,因为PC料的流动性较差,流程太长对注射成型过程不利,需要有较高的料温和较大的注射压力,因而为了缩短熔料流程,减少凝料产生,节约塑料材料,降低成本,入胶设计成单边注入,此进胶结构可以解决以上一系列问题。而型腔内气体从分型面的周边所开设的排气槽排出。图2分流器主体塑料产品图2模具结构设计根据产品形状结构的要求,需要采用侧抽芯机S1AS6BS5S4S3S282002500130020045BB6091C向AABBC向24681150850120000212009002002500400400AA37模具制造2008年第6期耐斯合模机飞模好帮手电话076922707029/7传真076922708240HTTP//WWWNICEMACHINENETEMAILNICENICEMACHINENET构,而且45斜孔(即如图1中的S6方向)需要采用斜抽芯机构(即完成活动型芯抽出和复位的机构就是抽芯机构),才能顺利将产品从模具型腔中取出。两端螺纹部分的成型可采用定、动模型芯对半开的结构,其加工、成型方便。由于抽芯机构相对复杂,在模具内需要有一定的活动距离,因此,采用了1模1腔的结构形式,采用了从模具定模座板中心向长边方向偏距30MM处进料的浇注系统结构。这种结构不仅能方便设置与加工进料通道,还能避免浇注系统与产品成型位置发生干涉的情况。模具结构如图3所示。3抽芯机构的分析与设计由图1可知,这个分流器主体塑料件有4个不同方向的侧孔。这4个不同方向的孔给模具结构设计带来较大的困难。当成型与开模方向不同方向的孔时,塑料制品不能直接从模具内脱出,必须将侧型芯(即成型这些侧孔的成型零件)做成活动的(也叫活动型芯),一种情况是在开模的同时侧型芯移动而脱离了塑件,然后推出塑件,(即开模与抽芯同时进行);另一种情况是先开模然后在推出塑件的同时侧型芯移动,推出塑件(即制件推出与抽芯动作同时进行)。塑件上有多少个与开模方向不同的侧孔就必须有多少套相应的抽芯机构。为了尽量减少侧抽芯机构的数量,将其中侧面相同方向的孔设计成一个侧抽芯机构,因此模具设有4套侧抽芯机构,其中一套是与开模方向倾斜45的斜抽芯机构,其它3套则采用常规抽芯(即最常用的斜导柱抽芯机构)。其结构如图4所示。图3模具总装图1模架2浇口套3定位圈4、6、8、12、15、17、20、23、39、45、50杯头螺丝5定模型芯7动模型芯9斜导柱Ⅰ10侧滑块Ⅰ11耐磨块Ⅰ13侧滑块Ⅰ镶件14镶件压板Ⅰ16耐磨块Ⅱ18撑头19垫钉21感应开关22耐磨块Ⅲ24侧滑块Ⅱ25侧滑块Ⅱ镶件26镶件压板Ⅱ27耐磨块Ⅲ28弹簧柱29弹簧30顶针Ⅰ31斜滑块镶件32顶针Ⅰ33耐磨块Ⅳ34镶件压板Ⅲ35耐磨块Ⅴ36斜滑块37滑块压板Ⅰ38限位块40油缸41快速接头42侧滑块Ⅲ镶件Ⅰ43侧滑块Ⅲ44定模镶件46斜导柱压块47隔水片48滑块压板Ⅰ49滑块压板Ⅱ51侧滑块Ⅲ镶件Ⅱ52耐磨块Ⅲ53斜导柱Ⅰ54油缸连接块123456789105049484722232425262728111213141516171820214645445441424340393837363534333231305253192951RR进浇口放大图40500250080塑料注射模技术38模具制造2008年第6期耐斯合模机飞模好帮手电话076922707029/7传真076922708240HTTP//WWWNICEMACHINENETEMAILNICENICEMACHINENET图4抽芯机构三维图如图3、图4所示,此抽芯机构设计及制造都较简单,斜导柱固定在定模座板上,活动型芯固定在滑块上,而滑块在开模的同时可在动模板内的导滑槽座中移动。合模时,斜导柱首先与滑块斜孔找正并在合模力的作用下,滑块受斜导柱的侧压力而移动至型腔紧密配合位置,由于在注射过程中侧型芯滑块会受到一定注射压力的挤压作用而发生位移现象,最终影响塑件的质量,因些定模上应镶入耐磨性较好材料的零件(楔紧块),以便压紧滑块,防止位移。开模时,斜导柱拨动侧型芯滑块并与塑件分离,然后再用液压装置将倾斜45的活动型芯抽出,最后顶出制品。各抽芯距离的确定原则如下(4个抽芯距计算方法一致)按图1所示方向。S(侧型芯伸入产品内部长度)L(1~3MM)(安全量)。S1方向的抽芯距S447534775MM,取46MM。S2和S3方向抽芯距相等且取较大值S412534425MM,取46MM。S4和S5方向抽芯距相等S440734707MM,取48MM。S6方向的斜抽芯距S174132041MM,则油缸移动距离取28MM。其中,侧型芯伸入塑件内部长度是根据6个活动型芯配合拼接后测量出来的,在成型同一方向的侧孔只用了一套抽芯机构且抽芯距以较深孔为准,而S2和S3方向侧型芯较长,则采用了一锥度为10,深度为4MM的连接部分,保证了两侧型芯配合的稳定性和成型后制件孔的同心度,使模具更紧凑。另外,由图3可知,斜侧型芯轴线在左视图上的投影与分型面成45角,抽芯情况较为复杂,可从以下3种方案中进行分析并作出了选择(1)斜导柱抽芯机构。理论上可行,但是其分型面是斜分型面。而S1~S5方向型芯已采用斜导柱抽芯机构,其分型面为直分型面,若斜侧分型又采用斜导柱方式,那么斜导柱位置的设计困难,会与其它零件干涉。因此该方案实际上难以实施。(2)齿轮、齿条抽芯机构。此机构理论上也可行,但是体积较大,制造较困难,增加了模具原材料成本及制造费用,且维修较困难,同时,锁紧块的设置也很复杂,因此本方案实际上也较难实施。(3)气压或液压抽芯机构。若采用这种抽芯机构,大大简化了抽芯机构,模具只需附加气压或液压系统就行了,虽然将会占用较大的模具空间,但降低了模具制造难度,而且模具结构紧凑,锁紧力的控制较方便,不须设楔紧块,因此采用这种抽芯机构最适合本产品的斜孔抽芯成型。结合企业的实际情况和产品成型原理,选用液压油缸抽芯机构如图5所示。图5油缸斜抽芯机构如图3所示,油缸与滑块36采用螺纹连接,由于斜侧型芯31固定在压板34中,而压板与耐磨块35用螺纹连接,耐磨块在滑块斜滑槽内(45)可以滑动。闭模与开模状态的斜抽芯机构中耐磨块在斜滑槽内移动的位置变化如图6和图7所示。合模时,油缸推动滑块沿压板滑槽向里移动,滑块在移动的同时,耐磨块在斜滑槽内由最低点沿45向上移动,直到斜侧型芯被锁紧并达到配合精度要求为止。开模时,油缸拉动滑块沿压板滑槽向外移动,滑块在移动的同时,耐磨块在斜滑槽内由最高点沿45向下移动,直到斜侧型芯脱离制件,则完成斜抽芯动作。图6闭模位置图7开模位置塑料注射模技术39模具制造2008年第6期耐斯合模机飞模好帮手电话076922707029/7传真076922708240HTTP//WWWNICEMACHINENETEMAILNICENICEMACHINENET(4)耐磨块与斜滑块作相对运动的自锁性效核。为了保证斜抽芯动作的灵活移动,在工作的过程中不产生自锁现象,则必须设置一个合适的倾斜角度,即倾斜角应大于摩擦角。摩擦角M的计算如下由公式TANMFFMAXFNFFNFNFTANM015MARCTAN015≈85M45式中FFMAX最大摩擦力M最大摩擦角FN法向反力F静摩擦系数(见表1所示)表1静摩擦系数(5)脱模力计算由公式FLHP(ΜCOSΑSINΑ)式中F脱模力,NL活动型芯被塑料制品包紧的断面形状的周长,MMH成型部分的深度,MMP单位面积包紧力,一般取8~12MPAΜ摩擦系数,取015~02Α脱模斜度(05)结合图2和斜侧型芯零件图,将相关数值代入上式,得F31485174112(02COS05SIN05)≈1067N≈107KN由于油缸拉杆(直径为18MM,螺纹连接部分长为22MM,M161)与油缸连接块采用材料的力学性能都较好,查相关资料估算可知此螺纹连接约能承受50KN的拉力。因此,螺纹连接处所承受拉力远远大于斜抽芯所需的脱模力,所以该设计满足使用要求。4冷却系统的结构设计为了使模具在注射后将塑件快速冷却到塑料的玻璃态温度之下,使塑件具有足够的强度被顶针推出,模具定、动模型腔镶件内设置了冷却循环水道,还在(S1~S5方向)5个侧型芯内设置了隔片式的冷却水道,以达到最有效的冷却效果。5模具的工作过程模具安装到卧式注射机上,连接电加热装置和冷却系统及油缸。注射前先对模具加热到适合的温度,然后调整好注射成型的相关工艺参数,再进行注射成型过程。模具开模时,定模与动模脱离,浇道凝料随同制件一起脱出,并留在动模一侧;在脱模的同时,3套侧抽芯机构在斜导柱的作用下也分别作分型与抽芯运动,并由弹簧柱28限制抽芯距离;随后启动油缸拉出滑块,斜侧型芯则作斜抽芯运动,并由油缸移动的距离来控制抽芯的距离;当4个抽芯运动结束后,由脱模机构中的顶针从动模型腔中推出塑件并由弹性装置自动复位;合模时,动模前移,斜导柱抽芯机构首先合模并锁紧,再启动油缸使斜侧型芯复位并锁紧,则完成一个注射成型周期。6抽芯零件的材料与加工抽芯机构在一个注射成型周期要往复运动一次,较易磨损,因此抽芯机构零件均选用较优质的钢材并进行热处理。斜导柱抽芯机构中的斜导柱采用标准件,材料为SKD11,渗碳淬火处理,硬度为50~55HRC。斜导柱抽芯机构中的其它零件(锁紧块采用DF2,热处理硬度为48~50HRC、滑块采用2344,热处理硬度为46~48HRC、滑块压板采用DC11,热处理硬度为48~50HRC)和液压抽芯机构的零件(斜侧型芯采用2083,热处理硬度为50~52HRC、斜滑块采用2344,热处理硬度为46~48HRC、耐磨块Ⅴ采用DF2,热处理硬度为48~50HRC、镶件压板Ⅲ采用DC11,热处理硬度为48~50HRC)。(1)斜导柱加工。直接购买导柱标准件,再用线切割割出台阶端面处的斜面即可。(2)斜滑块的加工。如图8所示,斜滑块中间部分有一条45T形导滑槽,另外还有一个48MM高的油缸连接块配合槽。其加工工艺过程为锯割下料→铣(带电子显示器)外形并留03MM余量→铣削加工45T形导滑槽到尺寸(将工件装夹成45)→将工件调头垂直装夹→铣削加工油缸连接块配合槽(由于配合位置两边有一宽度为6MM的直角过渡不通槽,则采用直径为55MM的铣刀进行加工并留材料名称静摩擦系数F动摩擦系数F′无润滑剂有润滑剂无润滑剂有润滑剂钢钢01501~012015005~010钢铸铁03001~012018005~015塑料注射模技术40
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