咖啡壶嘴注塑成型模具结构设计

　　摘要：根据咖啡壶嘴塑件的结构特点和要求, 模具设计采用动模和定模对接形式所构成的分型面与塑件轮廓形状相一致的结构, 利用油缸液压抽芯成型外侧侧凹, 通过固定型芯的“T”形槽带动活动型芯完成内抽芯, 以推块作顶出装置。模具结构紧凑合理, 容易加工制造。采用侧浇口内侧进料的方式, 可以有效改善塑件的外观质量。

　　关键词：咖啡壶嘴; 注塑模; 内抽芯; 侧浇口;

　　Abstract：Based on the structural characteristics and requirements of the coffeepot spout, a structure was used to achieve that the parting surface formed by the butted form of the movable mould and the fixed mould corresponds with the contour shape of the plastic part in mould design.The outer side concave is formed by the hydraulic core pulling of the cylinder.The inner core pulling is completed by the active core drived by the T-shaped groove of the fixed core and the ejector device is push blocks.The structure is compact and reasonable, easy to be manufactured.The quality of the appearance of plastic parts can get effectively improved with the use of inside feeding through the side gate.

　　Keyword：coffeepot spout; injection mould; inner core-pulling; side gate;

　　1、塑件工艺性分析

　　咖啡壶嘴柄塑件如图1所示, 材料为聚丙烯 (PP) 。聚丙烯无色、无味、无毒, 密度为0.90~0.91g/cm3。不吸水、易着色, 熔点为164~170℃, 耐热性好, 最低使用温度为-15℃。因材料在氧、热、光的作用下极易降解、老化, 所以必须加入抗老化剂[1]。塑件形状复杂, 里面、外面和侧面均有凹凸结构, 不能正常脱模, 也不能强行脱模, 需要侧向抽芯。由于手柄部和颈部外部都需要两个侧抽芯, 且方向相同, 故塑件外侧采用哈夫滑块抽芯, 此时夹线在塑件的正中间, 对产品外观影响最小。咖啡壶嘴的柄部、颈部内部需要两个内侧抽芯, 此处直径约为67 mm, 有足够的抽芯空间。柄部的末端内侧有一凹孔, 必须设计一个内侧抽芯机构进行侧抽芯[2]。

图1 咖啡壶嘴塑件

　　2、模具结构设计

　　根据塑件结构, 模具需要设计5个侧向抽芯机构, 如图1所示。图2中外侧两个哈夫滑块7、19因高度尺寸太大, 如果用“斜导柱+滑块”的抽芯结构, 则滑块滑动的稳定性差, 受到扭力的作用, 容易磨损甚至卡死, 因此设计时采用了油缸液压抽芯。虽然这样模具成本增加了, 但结构稳定可靠, 生产寿命长, 总的产品生产成本并不会增加。塑件颈部内侧两个抽芯机构结构较复杂, 此处直径为67.06mm, 内侧抽芯有足够的空间。本模具将此处的定模型芯设计成4件组合型芯, 其中两块为固定型芯, 固定在定模镶件1上, 另两件为活动型芯, 动、定模开模时, 固定型芯通过“T”形槽带动活动型芯, 在倒扣作用下沿固定型芯作斜向运动, 从而实现内侧抽芯。要成型塑件柄部末端内侧凹孔, 模具的动模部分必须设计内侧抽芯机构, 它使模具结构复杂, 模具的动模部分需要增加一个分型面, 这就是俗称的假三板模结构[3]。该内侧抽芯机构主要由动模内滑块26、动模内侧型芯25和楔紧块28组成。动模分型面打开时, 楔紧块28通过“T”形槽拉动动模内滑块26, 实现滑块的内侧抽芯。哈夫滑块7、19在动模B板33内运动, 为方便制造, 动模B板33、27须做成两块。需要说明的是, 为了保证各滑块顺利抽芯以及抽芯时塑件不会变形, 定模内侧抽芯滑块20的侧向抽芯必须要在定模内侧抽芯滑块20和动模内侧型芯25完成抽芯后才能抽芯。

　　2.1、浇注系统设计

　　塑件通过侧浇口从内孔圆周面进料, 既简化了模具结构, 又保证了塑件外观不受影响, 融胶填充也平衡顺畅, 但这样会使模具的主流道偏离模具中心20mm, 主流道偏离模具中心后, 注塑机大顶杆顶出位置也要偏离模具中心, 制品推出时, 推杆底板13就会受到一个扭力的作用, 这个扭力传递给推杆后, 会导致推杆磨损, 甚至断裂。为了使塑件推出时平稳可靠, 本模具采用了3个注塑机大顶杆顶在模具推板 (K.O) 上。

图2 咖啡壶嘴注塑模具结构

　　1-定模镶件2-定模固定型芯3、20-定模内侧抽芯滑块4-限位销5、6、18-动模型芯7、19-哈夫滑块8-油缸9-复位弹簧10-复位杆11-方铁12-动模底板13-推杆底板14-推杆固定板15-推杆16-托板17-弹簧21-定模面板22-定模A板23-定位销24-滑块25-动模内侧型芯26-动模内滑块27、33-动模B板28-楔紧块29-定位限位钉30-支撑柱31、32-动模导套34-导柱35-推块36-定模板导套37-浇口套

　　2.2、顺序定距分型机构设计

　　模具的定距分型机构并不复杂, 但有两处的开模距离要计算准确, 否则会使内侧抽芯无法完成抽芯动作。这两处是分型面PL1的开模距离, 以及定模内侧抽芯滑块3、20沿开模方向运动的距离。这两个距离由作图法求得。

　　2.2.1、分型面PL1的开模距离

　　首先确定动模内侧型芯25的抽芯距离。它等于内侧凹深6.35 mm加上安全距离1~2mm, 为方便作图, 取8mm。再确定楔紧面的倾斜角度。该角度通常取10°~18°, 为安全起见, 该角度宁小勿大, 此处取13°。按图3所示作图法, 得到分型面PL1的开模距离为34.65mm, 为方便加工, 取35mm。

　　2.2.2、定模内侧抽芯的运动距离

　　定模内侧抽芯滑块3、20沿开模方向的运动距离要根据内侧抽芯的抽芯距离和楔紧块28的倾斜角度来确定。

图3 分型面PL1开模距离的确定

　　(1) 确定内侧抽芯的抽芯距离。由于内侧抽芯是圆弧面, 其最小抽芯距离取决于两圆弧的半径之差和抽芯的宽度两个因素, 从如图4所示的零件图中可以测得该距离为3.15mm。经综合考虑, 内侧抽芯距离取3.50mm[4]。

　　(2) 确定楔紧块的倾斜角度。由于内侧抽芯完全靠倒扣的包紧力拉出, 倾斜角度取最小值10°。按图5所示方法作图, 得到定模内侧抽芯滑块3、20沿开模方向移动的距离为19.85mm, 为方便加工, 取20mm。

图4 内侧抽芯距离的确定

图5 楔紧块倾斜角度的确定

　　2.3、推出机构设计

　　本塑件结构复杂, 不能用常规的推杆推出, 为了保证外观质量和推出平稳安全, 模具采用推块推出。推块35通过定位销23固定在推杆15上。这种结构俗称大头顶。

　　2.4、成型零件设计

　　本模具的成型零件包括定模镶件、定模固定型芯、定模活动型芯、动模组合型芯、两个外侧抽芯及内侧抽芯。动模采用组合型芯, 有利于型腔中气体的排出。推块也属于成型零件, 推块的复位由复位杆和复位弹簧完成。

　　3、模具工作过程

　　(1) 熔体通过浇口套37, 由侧浇口进入型腔, 在型腔中填满、冷却、固化后, 注塑机拉动模具动模部分后退, 在弹簧17的作用下, 模具先从分型面PL1处打开, 楔紧块28通过“T”形槽拉动动模内滑块26。由于限位钉29的作用, 分型面PL1打开35mm后停止, 这时动模内侧型芯25已完全抽出塑件, 模具实现第一次抽芯。

　　(2) 动模继续后退, 模具再从分型面PL2处分型, 动模板16和定模板27开始打开, 在塑件倒扣包紧力的作用下, 定模内侧抽芯滑块3和20开始一边沿定模镶件1的斜向“T”形槽运动, 一边向内侧运动, 在限位销4的作用下, 定模内侧抽芯滑块3和20斜向滑动17mm后停止, 此时滑块倒扣完全脱离塑件, 模具实现第二次抽芯。

　　(3) 动模继续后退, 当动模板和定模板中间的开模距离达到200mm后, 动模的开模行程结束, 油缸行程开关合上, 液压拉动哈夫滑块7、19, 实现模具的第三次抽芯。

　　(4) 油缸完成侧向抽芯后, 注塑机大顶杆穿过K.O.孔推动推杆底板13、推杆15和推块35将塑件推离模具, 模具完成一次注塑成型。

　　(5) 合模之前, 油缸推动两侧哈夫滑块7、19复位, 复位弹簧17推动推杆15和推块35复位。合模时, 复位杆10将推杆15和推块35推至准确位置, 同时推块35将定模内侧抽芯3、20推回原位, 整个型腔恢复原状, 模具准备进行下一次注塑。

　　4、结论

　　在咖啡壶嘴注塑成型模具结构设计的过程中, 首先对咖啡壶嘴产品结构进行分析;其次, 在模具结构上利用了液压缸抽芯成型外侧侧凹, 通过固定型芯的“T”形槽带动活动型芯完成了内抽芯, 以推块作顶出装置;最终, 对模具结构进行及时修正, 达到优化设计、保证质量、缩短工期和降低成本的目的。

　　参考文献
　　[1]郭新玲, 董海东.塑料模具设计与制作[M].北京:机械工业出版社, 2012.
　　[2]于利英, 周长青, 张剑.继电器罩壳类注塑模设计[J].模具技术, 2012 (3) :22-24.
　　[3]覃鹏翱.塑料模具设计技巧[M].北京:电子工业出版社, 2010.
　　[4]黄开旺.注塑模具设计实例教程[M].大连:大连理工大学出版社, 2014.