弹用塑料包装箱注塑模具脱模机构的改进

王玉，娄勇健，毓伟民，姜秀凤，原学敏，刘海艳，李志国

(北京华安集团有限公司，黑龙江 齐齐哈尔 161046)

实现高品质塑料件的前提是要有高品质的模具，而高品质的模具既要能方便生产，又能节约成本。弹用塑料包装箱的特点包括:内腔深、内部加强筋多、内弧卡深、圆筒形薄壁引信定位架等结构复杂。由于原设计脱模机构为单一的推杆式脱模机构，在注件加工过程中出现了箱体、引信定位架难脱模，内弧卡发生变形，造成了极高的废品率。经理论分析、论证，改进为由推杆、推管、脱模板相结合的多元联合脱模机构，通过实际使用，不但使得注件顺利脱模，包装箱的质量达到了使用要求，而且生产效率也大大提高，同时也最大程度地降低了成本[1—2]。

1 弹用塑料包装箱结构分析

图1为××型号弹用塑料包装箱产品，材料为改性聚苯乙烯(HIPS)，注件主要分为上箱体、下箱体，上、下箱体内部均采用弧卡、网格加强筋结构;下箱体还设置了引信定位架、内置执手结构。弧卡部分及引信定位架部分是该产品的关键部位，由于弹体及药筒的质量均在40～50 kg，且完全由2组弧卡固定，因此弧卡部位与弹体相关的部位不但要形状一致，而且公差要求精度高，否则极易产生前后窜动，从而影响产品整体性能。引信定位架部位如稍有变形，引信盒就装不进去。产品的质量要求决定了实现产品关键工装——模具的脱模机构的设计。塑料注塑模具的脱模机构的设计不但对制品的精度、变形、耐应力开裂性、表面质量等影响极大，并且对塑料制品的生产效率有着至关重要的作用[3—5]。

图1 弹用塑料包装箱产品Fig.1 Plastic bullet packing box

从图1可以看出:注件引信定位架、弧卡等部分是产品不易脱模及造成废品的主要因素，脱模的难点在此结构上。

2 单一的推杆式顶出脱模机构设计问题分析

此产品包装箱一直采用单一的推杆式顶出机构，在生产过程中，出现了引信定位架不脱模、弧卡部分变形等严重影响产品质量和生产效率的问题;根据生产中出现的问题，针对此产品在脱模时的受力情况进行分析，如图2所示，找出造成这些产品问题的真正原因。

图2 塑件脱模力分析Fig.2 Ejection force analysis of plastic parts

根据产品的特点，对产品主要受力部位引信定位架进行脱模力的受力分析如下:F正为因塑件收缩对型芯产生的正压力(抱紧力)(N);F脱为脱模力(N)。从制品脱模力分析可以看出，在弧卡、引信定位架及网状加强筋部分采用单一推杆式脱模机构，重点加强推力来抵消报紧力的作用，从而达到顺利脱模的目的。采用此方式脱模，势必造成受力点多，受力面积小。

圆形推杆的直径尺寸可由欧拉公式计算:

式中:d为推杆直径(mm);L为推杆长度(mm);E为推杆材料的弹性模量(MPa);F脱为推杆的脱模力(N);n为推杆数量;k为安全系数，取k=1.5。

推杆的直径、数量与推杆的脱模力有直接关系:当n一定，F脱增大，d应增大;当d一定，F脱增大，n应减少。

由此可见:只采用推杆脱模的方式，F脱很大，d应增大，但由于受产品形状的限制，只能在4～6 mm之间，因此，应增加n的数量，但从上述公式看，n应减少，也就是说，n的数量也被限制了，因此F脱增大，d，n已受限，产品极易产生抱模及端面形成凹痕的现象，不但影响产品质量，而且也影响产品生产效率[8—10]。采用单一的推杆式顶出机构，在产品生产过程中:一是容易出现推出杆顶出故障;二是影响产品外观质量;三是生产效率低、废品率增大[6—7]。

从以上分析可以看出:要克服抱紧力，必须增大脱模顶出部位的受力面积，必须改进此产品模具的脱模机构。实践证明利用单一的推杆式顶出机构脱模存在亟待解决的问题，需要对脱模结构进行改进。

3 采用多元联合脱模机构的技术更新

脱模机构设计原则:结构可靠，保证塑件不变形、不损坏，保证外观良好等。

推杆的特点是:最简单、最常用的一种形式，具有制造简单、更换方便、推出效果好等特点。

脱模板的特点是:推出面积大、推力均匀，塑件不易变形，表面无推出痕迹，适用于大箱体形塑件或薄壁容器及各种罩壳形塑件等。

推管的特点是:特别适用于圆环形、圆筒形等中心带孔的塑件脱模。

依据此产品的结构分析、特点及脱模机构设计原则和上述3种脱模机构的结构特点，为使产品顺利脱模[11—12]，主要是根据产品结构、形状的特点来设计适合的脱模机构，最终采用了多元件联合脱模机构，如图3所示。

图3 多元件联合脱模机构Fig.3 Multivariate joint ejection mechanism

以上多元件联合脱模机构为推杆、推管、脱模板等多元件联合脱模机构。

1)针对圆筒结构引信支架部位采用了推管脱模机构。

2)弧卡(弹体、药筒)及网状加强筋等抱紧力大的部位，采用推杆与推管结合的方式。

3)在箱口四周外延部分采用推板结构，代替了推杆结构，使箱体整体承受的顶出力更加均匀，避免了箱体因脱模产生的变形、顶出凹痕等问题，避免了影响箱口密封的问题[13—14]。

4 结果验证

经生产实践检验，该模具的脱模结构由单一的推杆式改进为推杆、推管及推板多元件组合后，动作可靠顺畅，目前已经投入正常使用半年多，生产了2万多模次[15]。所生产的注塑件表面质量良好，彻底解决了抱模及顶出凹痕及产品变形等现象。产品质量得到保证，生产效率大大提高，废品率降到最低，完全满足设计要求。

5 结语

灵活运用脱模机构的组合，使产品的重要部分质量得以保证，并根据产品结构特点合理地匹配脱模机构，使产品处于最佳状态，真正做到了产品质量好、生产效率高。实践证明:该模具结构行之有效，同时提高了模具的使用寿命，也大大地降低了产品生产成本。多元脱模机构的合理组合，适用于系列弹用塑料包装箱模具的脱模机构。

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