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摘要：针对带有周向凸台及内侧倒扣的套环脱模困难的问题，设计了多向分步抽芯的双分型面注射模。根据塑件的尺寸和结构特点，创建了复合进浇的浇注方案，通过定距分型机构控制开模顺序，依次完成弯销侧抽芯、斜顶块内抽芯及推块二次推出运动，最终实现塑件自动脱模。实际结果表明，模具结构设计合理，工作稳定。
关键词：注射模；圆周脱模；分步抽芯；模具结构；热流道
0引言
注射模设计过程中，对于复杂结构的塑件，需要考虑抽芯结构的形状、数量以及所处位置特点等设计脱模机构。许傲[1]针对轴承套环圆周脱模方向与径向成一定夹角的双层侧孔，设计了一种圆周多向同步抽芯机构；武宁宁等[2]针对多个不规则锥度孔的脱模需要，设计了一种采用平行一体式联动抽芯机构和模板驱动式凹环哈夫滑块抽芯机构。在上述参考文献中，侧向抽芯脱模机构主要是针对圆周单侧的多向扣位进行脱模设计，现结合某塑料套环圆周内外两侧的多向扣位结构，对其抽芯脱模机构与模具结构进行设计。
1塑件结构分析
套环结构如图1所示，尺寸较小，其最大外形尺寸为ϕ21.8mm×14.2mm，体积为1.09cm3，平均壁厚为0.9mm。塑件结构由4个部分构成：360°回转环主体、36个4层的外侧凸台、3组内侧倒扣和5条加强筋。4层外侧凸台高度约为0.3mm，沿轴向对齐分布，每一层的36个凸台大小相等且沿径向均匀分布，其中心法向均垂直于主体环的外表面，中心线夹角为10°；内侧3组倒扣沿ϕ18.8mm的圆周均匀分布。套环材质为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS），收缩率为0.5%，密度为1.05g/cm。
2脱模难点分析
从塑件结构分析可知，塑件的脱模存在以下难点：①塑件外侧36个4层凸台的脱模，凸台数量多且凸起方向均为径向，可以采用多个滑块拼合成型塑件外部轮廓，并沿不同方向同步抽芯。沿套环轴向过每层凸台中心取横截面，得到4组内外轮廓，如图2所示，假设某一滑块同时成型9组凸台的外轮廓，其抽芯方向为T1，在90°范围内，上方最外侧一组凸台的K处斜面抽芯时与滑块发生干涉，同理，下方最外侧一组凸台抽芯时也与滑块发生干涉，即沿同一抽芯方向脱模的凸台应少于9组。若将36组凸台均匀分配，则每6组沿同一方向抽芯为宜；②塑件内侧沿圆周均匀分布的3组深度为0.52mm的倒扣，选用3组斜顶块内侧抽芯；③考虑套环为环形的薄壁塑件，采用推力均匀的推块对其平稳脱模，成型的塑件不易变形。
3模具结构设计
由于塑件尺寸较小，模具采用1模4腔布局。模具最大外形尺寸为690mm×550mm×534mm，属于双分型面注射模，模具结构如图3所示，其主要结构特点：①采用“热流道+普通流道”的复合进浇方案，潜伏式浇口多点进浇；②主要成型零件采用镶拼方式；③外侧抽芯采用“滑块+弯销”抽芯机构，内侧抽芯选用连杆式斜顶块；④采用“斜顶块+推块”推出方式，由双层推出机构实现自动推出；⑤2个分型面的开模顺序和推出顺序由外置式拉模扣控制；⑥模具温度控制采用水冷的方式，在支撑板、定模板及动、定模镶件上布置了多条冷却水路。
3.1浇注系统设计
浇注系统的设计对塑件成型质量的影响较大。结合塑件结构及脱模特点，在待成型塑件内侧均匀开设3个潜伏式浇口，如图4所示。由于脱模机构复杂，各型腔距离较远，应尽量减少热量和压力损失以及流道产生的废料[3~5]。现采用“热流道+普通流道”的复合进料结构，即熔体由热喷嘴进入分流道，再由潜伏式浇口注入型腔。热流道采用X形布局的四点一层式热流道板和圆柱式热喷嘴，普通流道则采用半圆形截面分流道。
3.2脱模机构设计
3.2.1弯销侧抽芯机构
针对套环外侧轮廓设计了6组弯销侧抽芯机构，如图5所示，主要由弯销7、侧滑块11和压板等组成。弯销7倾斜角度为15°，侧滑块11水平运动的距离为1.3+（2~3）mm。弯销7用螺钉固定在支撑板6上，滑块两侧的压板用螺钉固定在动模板20上并形成导滑槽。侧抽芯时，6个弯销7拨动各滑块11同步向外侧运动，分型距离达到23mm时，弯销7脱离侧滑块11，各滑块由动模板20的内侧壁限位。
3.2.2斜顶块侧抽芯机构
塑件内侧的3个倒扣沿周向呈120°均匀分布，采用3组连杆式斜顶块成型，如图6所示。倒扣深度为0.52mm，斜顶块的倾斜角度均为5°，底部与连杆4连接，连杆4与斜顶块固定板24用圆柱销连接。斜顶块8与型芯镶件9上的导向孔采用H8/f8配合。
3.2.3二次推出机构
考虑塑件较薄，脱模时易发生变形，设计了二次推出机构，主要推出元件为推块10，与4根推杆5螺纹连接，推杆固定在推杆固定板22和推板23上，如图6所示。推块10与型芯镶件9的配合侧面设计为锥面，锥度为8°；推块10的4个外侧面与动模板20的配合锥度取3°。推出过程分为2步：第1步推块10将塑件推离型芯镶件9，斜顶块8同步完成倒扣的内侧抽芯；第2步斜顶块8停止运动，推块10继续推动塑件脱离模具。
3.3冷却系统设计
模具温度直接影响成型塑件的外观质量、尺寸稳定性、塑件变形以及成型周期。在支撑板17上开设了2条直径ϕ10mm的平面循环式水路对热流道进行冷却，定模板13上开设了4条直径ϕ6mm的直通式水路。在型腔板镶件12和型芯镶件9中分别开设直径ϕ6mm的平面循环式冷却水路。出入水口的最大温差为0.12℃，塑件达到推出温度的时间不超过9s。
4模具工作原理
完成注射成型后，在拉模扣的作用下，模具首先在分型面Ⅰ处打开，分型距离为25mm，由限位钉限位。固定在支撑板6上的6组弯销7带动对应的侧滑块11同步完成侧向抽芯，此时，由于复位杆21的限位作用，推出机构与塑件保持相对静止。定模板13与动模板20沿分型面II打开，注塑机顶杆推动推板23，在拉模扣的作用下推板25同时运动。当推出距离为25mm时，3组斜顶块8均完成内侧抽芯，型芯镶件9也已脱离塑件。推板25被垫块3挡住，斜顶块停止运动，而推板23继续推出10mm，推块10将塑件推离模具。塑件自动脱模后，注塑机合模，复位杆21带动推出机构和斜顶块复位，弯销7带动滑块11复位，模具继续下一次注射成型。
5结束语
根据塑件结构特点并结合CAE分析结果，设计了复合进料浇注方案，保证了该薄壁塑件的成型质量。根据塑件的周向凸台和内侧倒扣特征，设计了弯销侧抽芯机构、斜顶块机构、双层顺序推出机构和定距分型控制机构，实现了塑件的分步自动脱模。该塑件已实现批量生产，模具工作过程稳定，塑件各项指标均达到了客户要求。
参考文献：
[1]许傲.轴承套环圆周多向同步抽芯注射模设计[J].塑料科技,2018,46(1):85-89.
[2]武宁宁,张学峰,张燕莉.复杂锥度体塑件径向多侧抽芯注射模设计[J].塑料,2017,46(5):107-110.
[3]何镜奎,陈洪土.汽车转向柱护罩热流道复杂抽芯注射模设计[J].现代塑料加工应用,2018,30(2):52-55.
[4]陈兵,许军,刘远东.汽车A柱饰板的热流道模具设计[J].模具工业,2019,45(2):47-52.
[5]龙家钊.基于Moldflow的汽车调温器模具优化设计[J].模具工业,2019,45(3):15-19.
作者:孙肖霞 张俊 单位:宿迁学院