钱志良，刘 静

（1.苏州科立爱德精密科技有限公司，江苏 苏州 215021；2.桂林电器科学研究院有限公司，广西 桂林 541004）

0 引 言

随着消费类电子产品的迅速发展，塑件越来越多地应用在各种产品上，注射模是成型塑件的主要设备，决定塑件的质量和性能。在连接和固定塑件时，除了采用传统的螺钉固定外，卡扣是常用的功能结构特征，卡扣的脱模需要采用抽芯机构完成。抽芯机构常用于待成型塑件倒扣的脱模，如侧凸卡扣、侧凹槽或0°区域功能面等，常用机构有滑块和斜推杆。如塑件内侧边有45°的斜倒扣槽，是安装铰链的功能区域，如果此处采用直接脱模，需动模分型1次驱动模具，导致模具结构复杂且尺寸大、侧向力大，不易驱动抽芯机构。为此优化了滑块抽芯机构，采用T形槽和复合角度受力驱动转换，简化抽芯机构和稳定抽芯动作。

1 塑件工艺分析

1.1 塑件材料及特征

塑件为某遥控器后盖，如图1所示。塑件材料为PC/ABS CX7240，其物理性能和工艺参数如表1所示。该塑件既是外观件也是功能件，要求具有一定的强度、耐磨损、尺寸稳定性和外表面光滑等。塑件外观面要求镜面抛光A3，颜色为黑色、冷灰、白色及咖啡色，外形尺寸约为43 mm×57 mm×7 mm。

表1 PC/ABS CX7240的物理性能及工艺参数

图1 塑 件

1.2 开模分析

通过塑件结构和脱模分析综合评估，首先确定塑件的开模方向，即确定成型塑件对应的型腔和型芯。采用模拟软件分析脱模角度，如图2所示，塑件的可视区域设置在脱模正方向，由于可视区域为塑件外观面需要进行镜面抛光，不允许设置推杆和浇口，将正角度区域的面设计为型腔面，开模方式和方向如图3所示，将塑件外观面设计在型腔成型，将塑件内置面区域设计在型芯成型。

图2 塑件脱模角度分析

图3 开模方向

在塑件内侧有1段45°的斜槽卡扣，如图4所示，这是塑件的功能区域，内部将安装1个铰链实现旋转翻盖。为确保使后盖打开不会掉落而设计45°倒扣，以下介绍了成型该塑件的模具结构。

图4 45°斜槽卡扣

2 模具结构分析

2.1 浇注系统设计

浇注系统是注射成型的重要部分[1]，是成型优质塑件的关键，也是影响模具结构和制造成本的重要因素，其类型、尺寸、进料方式和位置对塑件的成型质量和注塑机的选择起决定性作用。

根据塑件的年需求量和图纸要求，考虑需在1副模具上换色生产不同颜色的塑件，以满足客户对塑件4个颜色的需求，模具设计为1模2腔普通流道，采用两板模结构，注塑机压力选用750 kN。

经过模流分析，综合考虑采用圆形流道、潜伏式点浇口，浇注系统如图5（a）所示，主流道进料后进入圆形分流道，再进入潜伏式点浇口，最终填充型腔。主流道尺寸长度L为60 mm，入口直径d为φ3.5 mm,大端直径D为φ4.5 mm，主流道圆锥角度为α=1°，主流道结构尺寸如图5（b）所示，分流道直径为φ4.0 mm，长度为30.0 mm,潜伏式点浇口为φ1.5 mm。

图5 浇注系统

2.2 抽芯机构设计

注射模常用抽芯机构实现成型塑件倒扣的脱模[2]，塑件内侧有1处45°斜槽卡扣需抽芯机构实现脱模。如果采用动模侧浮动直接抽芯，倒扣斜度为45°，动模浮动为开模方向，受力分析如图6所示，各项受力满足以下公式[3]。

图6 45°抽芯受力分析

式中：ß——斜抽芯角度，（°）；Fw——斜抽芯所受的侧向力，N；Fc——斜抽芯轴向力，N；Fk——斜抽芯所受的开模力，N。

由式（1）和式（2）可知，ß增大，Fw和Fk增大，斜抽芯所受的侧向力也增大，影响斜抽芯的强度和刚度；反之，ß减小，Fw和Fk减小，斜抽芯所受的侧向力也减小，有利于抽芯运动。目前侧向力角度为45°，不适合斜抽芯，容易造成卡滞和自锁现象[4]，需要改变机构实现45°斜槽卡扣的抽芯。

经过分析，45°斜槽卡扣的抽芯采用滑块式结构，通过滑动前进和后退运动驱动斜抽芯的开合运动，关键是45°抽芯镶件与滑块座通过T形槽连接实现转换驱动，如图7所示，将力分解使45°斜槽卡扣抽芯的法向为0°抽芯，侧向力不在45°斜槽卡扣的抽芯镶件上，所产生的侧向力转换到滑块座上。

图7 T形槽

滑块和抽芯零件用磨床精密加工，精度控制在0.005 mm，型芯上的斜孔采用慢走丝线切割精密加工，精度控制在0.005 mm，模板上的滑块槽用CNC精密铣削加工，精度控制在0.01 mm。在保证单个零件的加工精度时，零件相互配合间隙和相互研磨也很重要，配合滑动区域采用碾磨配合保证滑动间隙和滑动顺畅。

45°斜槽卡扣的抽芯零件要求具有高的硬度、良好的韧性和热稳定性，因此，选择一胜百的Viking钢材，该材料热处理后的强度测试参考值如表2所示。试样为φ35 mm的圆棒，试样经（1 010±10）℃油淬及回火二次至不同硬度，最后抽芯零件钢材热处理硬度57～58 HRC。

表2 Viking热处理后的强度测试参考值

2.3 确定模具零件材料

模具零件材料的选择是否合理将直接影响模具的使用寿命，在模具结构合理的情况下选择匹配的钢材是关键[5]。为满足抽芯机构动作的稳定和顺畅，需考虑油槽的设计。塑件外观面为镜面高抛光，定模板应选择抛光性好且防腐蚀性能好的钢材，才能满足图纸要求和生产需求。经分析，模具零件材料如表3所示。

表3 模具零件材料

3 模具结构及工作过程

3.1 模具结构

图8所示为斜抽芯滑块精密注射模结构。

图8 注射模结构

（1）定模部分。定模型芯3、浇口套25安装在定模板2内，定模座板1压住浇口套25使其固定，浇口套25定位配合在定模型芯3中，楔紧块4固定在定模板2内，楔紧块4既是斜拨块，用来驱动滑块运动，又是锁块，起锁紧滑块使其闭合到位的作用，便于注射成型。楔紧块头部与动模板12配合形成互锁结构形成支撑，导柱22固定在定模板2上保证模具开、合模动作的导向和定位。

（2）动模部分。型芯9安装固定在动模板12内，直推杆11安装在推杆固定板14上，推板导柱17固定在动模座板16上，推板导柱17与推板导套配合导向，推杆固定板14和推板15往复运动，实现塑件的推出。滑块镶件5安装在滑块座6上，滑块镶件5和滑块座6通过T形槽连接，当滑块座6水平运动时，通过T形槽带动滑块镶件5进行45°抽芯运动，滑块座6下面设计滑块耐模板8保证滑块运动顺畅和滑块座的使用寿命。精定位块26安装在定模板2和动模板12之间，合模后精确定位定模和动模的相对位置，确保模具每次合模都具有同一精度，使模具稳定和持续成型合格的塑件。

3.2 模具工作过程

注射保压结束后，注塑机喷嘴不再进行浇注，塑件冷却固化，待塑件冷却后模具开模，动模部分整体向后运动，首先打开主分型面，塑件脱离型腔留在型芯上，滑块座6与楔紧块4刚性触碰，在斜面产生的侧向力驱动下使滑块座6向外运动开始抽芯，同时由于滑块镶件5和滑块座6是通过T形槽连接驱动，当滑块水平后退时，T形槽会进行力的分解，使滑块镶件5在型芯9内进行45°斜抽芯，滑块座6碰到滑块限位螺钉7时停止运动，完成抽芯动作实现塑件脱模。动模部分继续向后运动到设定位置停止，注塑机滑块完成了开模动作。注塑机顶杆推动推块19，使推板15和推杆固定板14作推出运动，带动直推杆11等完成塑件和流道凝料的推出，当推杆固定板14上的限位块13碰到动模板12的底面时，推出动作停止，由机械手抓取塑件放在运输带上，最后装托盘入箱，流道凝料在推出完成后自由掉落。

模具合模时，必须先将注塑机顶杆通过推块19拉回推杆固定板14和推板15，使模具的推出系统复位，复位动作完成后再合模，确保推杆不与定模型芯3碰撞。继续合模，当动模运动到一定位置时，滑块座6碰到楔紧块4，在斜面的驱动下，滑块座6向内闭合，同时通过T形槽转换力，使滑块镶件5沿45°上升进行闭合，最后合模到位。这时楔紧块4头部端面与动模板12贴合形成互锁，滑块复位到合模状态并最终定位。

4 结束语

该注射模采用T形槽结构进行力的分解和转换，使45°斜倒扣顺利脱模。通过前期对塑件结构和材料的分析，借助模拟软件进行填充分析，并对浇注系统进行优化设计，一次性满足注射要求，避免因浇注系统设计不合理而调整模具结构。模具加工精度控制在±0.01 mm，45°斜抽芯机构的零件用磨床加工，保证精度在0.005 mm左右。

经过生产实践证明，该45°抽芯滑块注射模结构可靠，动作稳定，换色生产满足要求，塑件精度及外观符合图纸要求，适于大批量生产。