四面六倒扣异形件二级侧抽芯注射模设计

第35卷第2期
2021年2月
中国塑料
CHINA PLASTICS
Vol.35，No.2Feb.，2021
四面六倒扣异形件二级侧抽芯注射模设计
熊
毅1，2
，王
伟2
（1.河南省材料成形装备智能技术工程研究中心，河南南阳473009；2.河南工业职业技术学院，河南南阳473009）摘要：针对支承壳体异形件中四面均有大面积倒扣的结构难点，根据倒扣的脱模方向，将侧面所有区域分配到6个滑
块S 1~S 6中成形。

产品右侧2个滑块S 2、S 3脱模方向不一致、成形面积较大，设计了斜导柱+液压缸的二级顺序抽芯机构。

产品左侧倒扣由滑块S 5成形，隧道滑块S 6成形局部圆孔，位于主滑块S 5中；开模时，由于滑块S 5中斜导柱孔的间隙使其抽芯延迟，弹簧驱动滑块S 6完成抽芯后，滑块S 5开始运动，弹簧+斜导柱的顺序结构简化了二级抽芯机构。

最后，设计了1模2腔纵向布局、潜伏式浇口进料、斜向推出的单分型热流道注射模，通过一次开模即完成所有滑块的侧向运动。

结果表明，模具结构简单、工作稳定、自动化程度高。

关键词：壳体；倒扣；滑块；二级抽芯；液压缸；弹簧；延迟
中图分类号：TQ320.66+
2文献标识码：B 文章编号：1001‐9278（2021）02‐0101‐06DOI ：10.19491/j.issn.1001‐9278.2021.02.017
Design of Two⁃stage Side Core⁃pulling Injection Mold for Special⁃shaped Parts
with Four Sides and Six Undercuts
XIONG Yi 1，2
，WANG Wei 2
（1.Henan Material Forming Equipment Intelligent Technology Engineering Research Center ，Nanyang 473009，China ；2.Henan Polytechnic Institute ，Nanyang 473009，China ）
Abstract ：Aim at the difficulty in the large area of undercut in all four sides of the supporting shell in the mold design ，we
design a scheme to divide all of the side areas into 6sliders S 1~S 6for molding according to the demolding direction.Ow‐ing to two sliders on the right side of the product ，S 2and S 3，with inconsistent stripper directions and large molding ar‐eas ，a two‐stage sequential core‐pulling mechanism with an inclined guide column +hydraulic cylinder was designed.The left side of the product was formed by slider S 5，and a local round hole was formed by the tunnel slider S 6，which was located in the main slider S 5.When the mold was opened ，the core‐pulling delay was caused by the gap between the holes of the slider angle pin in the slider S 5.After the core‐pulling action was completed by the spring‐driven slider S 6，the slider S 5starts to move.The sequential structure of the spring+slider angle pin simplified the secondary core‐pulling mechanism.Finally ，a single parting hot runner injection mold was designed with a longitudinal layout of one mold and two cavities ，a latent gate feeding ，and an oblique pushing out.The lateral movement of all the sliders was completed by a single opening of the mold.The mold has a simple structure with a good stability in operation and a high degree of auto‐mation.
Key words ：shell ；undercut ；slider ；secondary core pulling ；hydraulic cylinder ；spring ；delay
0前言
倒扣是塑料件中的常见结构［1］，注射模中通常采用
斜导柱［2］、弯销［3］、斜滑块［4］、斜顶［5］、液压［6］等侧向抽芯机构完成此类结构的侧向脱模。

若产品同侧多处倒扣的脱模方向不一致，该侧需要多个侧抽机构，以保证每
一脱模方向有独立的抽芯运动。

为了使各抽芯运动不干涉，应控制抽芯运动的先后顺序［7‐9］。

在顺序抽芯机构中，谭伟、程芳［10］、梅益、朱春兰、宋沛毅等［11］采用了液压缸联合斜导柱，通过不同驱动方式实现顺序抽芯。

高瑾、周建军［12］利用定模推出和开模运动分别完成2次抽芯。

刘庆东［13］通过定模流道板的开模完成第一
机械与模具
收稿日期：2020‐06‐11
2021年河南省科技攻关计划项目（212102210372）
联系人，熊毅，副教授，研究方向为模具CAD/CAE/CAM ，smartxiongyi@
中国塑料
次抽芯，主分型面的打开实现第二次抽芯。

张建卿［14］通过对斜导柱机构的改进，增加双层T 形槽，实现了三次顺序抽芯。

这些方法通过增加开模次数或设计复杂机构解决了顺序抽芯问题，但增加了模具结构复杂程度和制造成本。

文章针对支撑壳体塑件中四侧面6处不同脱模方向的倒扣，将产品侧面所有区域放在侧滑块上成形；针对同一侧面的倒扣脱模方向不一致导致抽芯困难的问题，设计了二级抽芯机构，通过一次开模实现同侧2个滑块的顺序抽芯。

1产品结构及脱模方向分析
图1为某支撑壳产品，材料为丙烯腈‐丁二烯‐苯乙烯
（ABS ）塑料，收缩率为5‰，平均壁厚约为2mm ，总体尺寸为123mm×68mm×115mm ，体积约为54cm 3。

产品结构复杂、倒扣多，主要特征有：（1）产品外形不规则，上下轮廓尺寸大于中间，产品四周有多个倒扣、孔槽结构，如图1（a ）、（b ）。

（2）内部为不规则通孔，孔的上下端开口方向不一致，如图1（c ）；产品脱出定模方向为P ，脱出动模方向为E ，如图1（a ）。

（3）产品前侧有多处倒扣，如1（a ）中的U 1，脱模方向为S 1。

（4）产品右侧有两处方向不一致的倒扣U 2和U 3，其脱模方向分别为S 2和S 3。

（5）产品后侧倒扣U 4，脱模方向为S 4。

（6）产品左侧倒扣U 5，脱模方向为S 5，但局部侧孔U 6的脱模方向S 6与S 5不一致。

图1（d ）为产品各脱模方向矢量的空间分布：（1）P 在+Z 向。

（2）S 1在-Y 向。

（3）S 4在+Y 向。

（4）S 2在XOY 面的投影在第4象限且与+X 夹角为27.1°、在
XOZ 面的投影在第4象限且与+X 夹角为9.7（°）。

（5）
S 3在XOY 面的投影在第4象限且与+X 夹角为8.3°、在XOZ 面的投影在第1象限且与+X 夹角为18.7（°）。

（6）S 5位于XOZ 平面的第3象限且与-X 夹角为3.3（°）。

（7）S 6在XOY 面的投影在第2象限且与-X 夹角为8.3（°）、在XOZ 面的投影在第3象限且与-X 夹角为18.9（°）。

（8）E 在XOZ 面的投影在第4象限且与-Z 夹角为20.7（°）、在YOZ 面的投影在第3象限且与-Z 夹角为11.3（°）。

由图1可知，产品4个侧面共6处外侧抽芯，因此将产品侧面全部放在滑块中成形，模仁成形产品的内孔。

由于方向E 与主脱模方向P 有夹角，故产品需要斜向推出。

2
模具分型
2.1
主分型设计
分型面是模具中的动定模结合面［15］，通常以分型
线为内边界，通过拉伸、扫描等建模工具创建。

图2（a ）为主分型线，因产品内孔上下端的脱模方向不一致，则以孔的转折处边界构建分型线PL 1；由于产品外侧四面均在侧滑块中成形，故分别以产品口部和底部孔的边界构建分型线PL 2及PL 3。

如图2（b ）为主分型结果。

分型过程是：（1）创建产品的矩形包围盒工件，以PL 2、PL 3构建分型面，将工件拆分为内外两大部分，内部为模仁、外部为滑块。

（2）以PL 1构建分型面，将模仁分割为上下两部分，PL 1以上为定模仁，以下为动模仁。

图2（b ）中，动定模仁分型面比较平坦，用于设计模具的冷流道，定模仁设计了一个热流道喷嘴安装孔。

为保证模仁的工艺性，设计如下结构：（1）除成形部分外，合模时模仁和滑块配合面有5mm 以上的封胶面；（2）滑块相对模仁运动方向设计3°~5°的斜度，避免两者摩擦；（3）模仁要有足够的尺寸，以保证零件强度、安装螺钉及水路空间。

2.2
侧分型设计
由于产品四侧全部在滑块中成形，因此在构建侧分型线时，相邻滑块的接触边界线应重合，上下边界要与图2（a ）中的PL 2、PL 3重合。

设计分型面时，在滑块抽芯方向上留脱模斜度，以免滑块运动时摩擦。

如图
3（a ）、（b ）分别为S 1、S 4的侧分型线，根据分型线拆分出滑块S 1、S 4，剩余部分拆分到滑块S 2、S 3、S 5、S 6。

图3（c ）为6个侧滑块完成抽芯时的状态，其中S 2、S 3位于产品右侧，运动方向不一致，设计抽芯运动时要考虑两者的抽芯顺序。

S 5、S 6位于产品左侧，也要考虑
抽芯顺序。

图1
产品结构
Fig.1
Structure of the product
··102
四面六倒扣异形件二级侧抽芯注射模设计2021年2月3
模具主要结构设计
3.1
S 2、S 3二级抽芯机构
图4（a ）为滑块S 2、S 3的分型线，S 2主要完成右侧面
上部的成形和圆筒的抽芯，S 3则完成下部成形及倒扣的抽芯。

因两处抽芯方向不一致，采用二级抽芯机构，分别由斜导柱和液压缸驱动。

图4（b ）为2个滑块的装配关系，滑块S 2由斜导柱3驱动，在开模时抽芯；抽芯完毕
后，滑块S 3由液压缸13驱动，完成第二级抽芯；合模时，运动顺序相反。

如图4（b ）所示，滑块S 2由滑块头2和滑块体4由螺钉紧固，复位时由固定在定模板的楔紧块5锁紧。

滑块S 2在滑块S 3上的滑道中运动，由限位块9限位，如图4（c ），压条7与滑道形成T 形槽。

如图4（d ）所示，滑块S 3与液压缸13由固定法兰11通过螺钉连接液压杆12，法兰固定在滑块体7的T 形槽内。

液压缸13由螺钉固定在动模板，控制滑块S 3的抽芯与复位。

3.2
S 5、S 6二级抽芯机构
图5（a ）为滑块S 5、S 6的分型线，除S 6成形PL‐S 6所
示的孔外，产品左侧其他区域均在S 5中成形，如图中的PL‐S 5。

S 5、S 6脱模方向不一致，采用二级抽芯，S 5由斜
导柱驱动，S 6成形面积小、抽芯力不大，采用隧道滑块，用弹簧驱动，以简化结构。

图5（b ）为二级抽芯机构的装配关系，楔紧块8以螺钉固定在定模板，用于楔紧滑块S 6。

如图5（b ）、（c ），滑块S 6安装在滑块S 5上，由限位销11限位，侧型芯10以隧道形式在滑块S 5中运动，滑块S 5在动模板中的T 形滑槽中运动。

如图5（d ）所示，斜导柱3和滑块2中的斜孔留有6.75mm 的间隙，使滑块S 5在开模时延迟运动。

开模时，楔紧块8离开滑块S 6，弹簧12弹开，使滑块S 6向右运动，完成第一级抽芯；此时，斜导柱3接触滑块2中的斜孔右侧，驱动滑块S 5
完成第二级抽芯。

图4
S 2、S 3二级抽芯机构
Fig.4
Secondary core‐pulling mechanisms of S 2and S
3
图3侧向分型Fig.3
Side
parting
图2模具主分型
Fig.2
Main parting of the mold
·
·103
中国塑料
3.3浇注系统
为减少浇注系统废料、提高产品质量，采用热流道
转冷流道潜伏式浇口进料。

如图6（a ）所示，为实现自动化生产，通过两点潜伏式浇口从产品内壁进料，分流道设置在动定模仁分型面上，由于分型面是斜面，左侧浇口从动模潜入、右侧浇口从定模潜入。

如图6（b ）所示，流道中心接热流道喷嘴，热嘴安装在定模仁的中心孔。

3.4推出机构
由图1（a ）知，产品需沿方向E 推出，因此模具采用
了液压缸驱动推杆斜向推出产品。

因产品内部上下贯通，故将推杆布置在产品底部边缘。

如图7所示，模具中均匀设置了8个矩形推杆，其中4个截面尺寸为1.5mm×7mm ，4个截面尺寸为1.5mm×5.5mm 。

3.5冷却系统
为保证冷却均匀充分，每个型腔设计7个水路对产
品冷却，采用圆形管道，直径为8mm ，其中动、定模仁各1个，滑块S 1~S 5中各一个。

滑块S 6尺寸小，成形区域小，未设计水路。

如图8（a ），定模仁采用了回形水路，为增加冷却效果，中间有2个水井、由隔板隔开，尺寸分别为Φ18mm×100mm 、Φ15mm×75mm ，使冷却介质能够到达模仁较深处；动模仁中的水路需避开推杆、螺钉，由于模
仁较深且尺寸较小，仅设置1个水井，尺寸为Φ18mm×110mm 。

图8（b ）中的C 1~C 5分别是滑块S 1~S 5的水路，滑块水路要避开斜导柱孔、螺钉。

由于滑块抽芯复位时的运动，故滑块上的水路出入口要用软管与模架上水路出入口连接，同时在滑块上设计避空位置，防止滑块在运动中挤压软管。

4模具工作原理
如图9所示，模具为1模2腔纵向布局、四面六方向
抽芯、斜推出的单分型面注射模，总体尺寸为600mm×900mm×908mm ，分型面在定模板27和动模板11之间。

塑料熔体经浇口套进入热流道板53，由热流道喷嘴48转冷流道潜伏式浇口进入型腔，冷流道在定模仁50和动模仁45之间。

产品共有6处抽芯机构，分别由序号为17、19、26、29、31、48的滑块S 1~S 6
的运动实现。

图7推杆布局Fig.7
Ejection
layout
图5
S 5、S 6二级抽芯机构
Fig.5
Secondary core‐pulling mechanisms of S 5and S
6
图6浇注系统Fig.6
Gating
system
图8冷却系统
Fig.8
The cooling system
··104
四面六倒扣异形件二级侧抽芯注射模设计2021年2月
产品和流道由推出液压缸39驱动推出机构沿斜向推出；推出元件包括矩形推杆12、拉料杆34、推杆固定板37、推板38等。

经过注射、保压、冷却后，模具运动：
（1）开模、一级抽芯：模具打开，产品随动模向后移动，冷流道与热流道喷嘴48断开、潜伏式浇口的定模侧与产品断开，留在动模仁，滑块S1、S2、S4在对应斜导柱的作用下完成抽芯运动，滑块S6与楔紧块18脱离，在弹簧14的作用下完成抽芯，滑块S5因斜孔间隙而延迟运动；
（2）二级抽芯：斜导柱21接触滑块S5斜孔左侧，驱动S5完成产品左侧的第二级抽芯；所有斜导柱抽芯结束后，抽芯液压缸30驱动滑块S3完成产品右侧的第二级抽芯；
（3）推出产品：液压缸39带动推板38斜向运动，
拉图9模具总体结构
Fig.9Structure of the mold
·
·105
中国塑料
料杆34推出冷流道、同时切断动模侧潜伏式浇口，矩形推杆12沿推出导柱44的方向推出产品；
（4）复位：液压缸39使推出机构复位；液压缸30驱动滑块S3复位；模具闭合，斜导柱使滑块S1、S2、S4、S5同时复位，楔紧块18压缩弹簧14使滑块S6复位；
（5）进入下一个工作循环。

5结语
（1）根据产品四侧均有倒扣的结构特点，将侧面全部放在滑块中成形，简化了模仁结构；针对六处倒扣脱模方向，设计了6个滑块，便于分级控制抽芯顺序；
（2）滑块S2、S3成形面积均较大，设计了斜导柱+液压缸先后驱动滑块运动的二级抽芯机构，解决了产品右侧两处倒扣脱模方向不一致的抽芯问题；
（3）由于滑块S6的成形面积和抽芯距均较小，设计了由弹簧驱动的隧道滑块，并在S5中运动，利用滑块S5中斜孔和斜导柱的间隙，使滑块S5滞后于滑块S6抽芯，控制了产品左侧的2处倒扣的抽芯顺序，简化了二级芯抽机构的结构。

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