注塑机气枪手柄注射模设计

马立军，覃志高，王华金，蒙 坚

（1.柳州职业技术学院，广西 柳州 545036；2.柳州城市职业学院，广西 柳州 545036；3.北海职业学院，广西 北海 536000）

0 引 言

注塑机气枪手柄通过气控阀门的控制可实现气控技术中的几种要求，考虑维修和塑件的报损，注塑机气枪手柄塑件的数量要求多，生产批量大，需要采用注射成型的方式对其进行大批量生产。针对某注塑机气枪手柄塑件的成型，设计了1副1模2腔的注射模。

1 注塑机气枪手柄

1.1 塑件特征

注塑机气枪手柄如图1所示，是一种特殊形状的弯尖管，通过其外壁设置的虚拟位置线L1～L6，尖管的特征可分为6段：L1～L2为弯管尖头G1段，内、外壁均为弯管状；L2～L4外壁分为3段，其形状为锥形管、薄壁直管和厚壁直管，内壁也分为3段，分别为锥形管G2段、直壁管G3段、锥形管G4段；L4位置处，管外壁设有1个大直径肩台；L4～L5外壁为带圆柱凹槽的直壁管，内壁为直壁管；L5～L6即G6段，为外壁上附加的小直径直通管。在L4肩台处，设置有斜管特征H1和倒扣圆孔特征H2。G1段与G2段边界处存在一个小台阶。

图1 注塑机气枪手柄

1.2 塑件结构

塑件的结构尺寸如图2所示，G1段弯管的内径为φ4.1 mm，外径为φ6 mm，圆管中心弧度跨度为27°。G1段与G2段边界台阶处直径差为φ0.2 mm。H1孔与管中心线夹角为25°，H2孔的深度为2 mm。G6段孔内径为φ3 mm，外径为φ4 mm，为典型的薄壁管。成型塑件的模具设计难点在于：①浇口位置的选择；②塑件壁厚较薄处多、充填流动性差；③塑件脱模困难。脱模难点在于：①前端弯尖管内壁G1段的脱模；②H1孔和H2孔的脱模；③尾端G6段薄壁管的成型与脱模；④塑件整体的脱模。

图2 塑件结构

1.3 塑件材料选择

塑件的尾端G6段壁薄且长度较长，壁厚为0.5 mm，具有典型的薄壁注射特点，流动性差的塑料在此处难以充填，而H200-3670R材料可成型0.5、0.6、0.8 mm厚的塑件，该材料为成型注塑机气枪手柄最佳的选择。

塑件材料选用流动性好的PC料H200-3670R，呈透明色，该材料具有如下特点：①韧性好、流动性好、易成型；②温度适用范围广；③尺寸稳定性强；④环保安全；⑤适合做超薄产品，加工温度280～320℃，烘料温度110～120℃，烘料时间4 h。

2 模具设计方案

2.1 分型及浇注方案设计

基于塑件的结构特点及选用材料，模具采取1模2腔布局，塑件成型方案设置如图3所示，选用P0面作为主分型面，在弯管端设置副分型面P2，在尾端L5界线位置处设置分型面P1，塑件按弯管型芯朝下的方式进行布置。

图3 成型方案

使用单个侧浇口进行浇注，选择浇口的位置应保证流道及主流道能位于模具中心附近，尽可能缩短料流的流动长度。为保证G6段的充填，使用以下方法改善充填性能：①在流动路径上设置6处冷料穴，以便浇口附近的料流前锋进入冷料穴保证后续高温熔料继续推进，充填G1段和G6段；②考虑充填末端熔料流动慢会降低加工效率，影响成型塑件的性能和外观，可使用与材料相适应型号的塑料增流剂，以增加熔料的流动性，改善塑件的表面光泽度。

2.2 脱模方式

针对塑件难脱模的问题，采取以下方案[1-5]。

（1）针对H1斜孔和H2孔的脱模，在型腔一侧使用1个斜向抽芯实现H1孔的脱模，使用斜推机构实现H2孔的侧抽芯脱模。

（2）在弯管G1段，使用1个弯管机构对G1段内壁实现弯管型芯抽芯脱模。

（3）在弯管G6段，以分型面P1一侧设置中央型芯对 G2、G3、G4、G5段内壁实现侧抽芯，使用 H3型芯对G6段管内壁实现侧抽芯脱模，将2个型芯整合在1个侧抽芯滑块上。中央型芯的前端尖端与G1弯管型芯碰合位置需设置定位配合锥台，以保证2个型芯的结合强度，防止型芯前端弯曲。

（4）塑件的完全脱模，采用“抬料”方式进行脱模，即塑件底部不设置推出元件，通过推出6个冷料穴中的凝料将塑件从型芯上“抬出”而实现塑件的完全脱模，有助于防止薄壁塑件的推出变形。脱模机构设置如图4所示。

图4 脱模机构

结合图4可以看出，由图3所示主分型面P0分型而获得型腔板主镶件18和型芯主镶件17后，成型塑件各特征的脱模安排如下：H1孔由斜型芯8成型后通过锁紧块11驱动斜滑块10进行斜向抽芯脱模，H2孔采用斜推杆5成型和推出脱模，该斜推杆由定模一侧的推出板7推动。中央型芯2、H3型芯3和G6镶件4安装于中心孔滑块上，由该中心孔滑块带动实现侧抽芯。G1段内壁弯管的脱模由转动轴16驱动转动块14及其上的G1段弯管型芯转动进行抽芯脱模。

2.3 冷却及排气系统设计

模具单腔使用3条水路进行冷却，如图5所示，第1个型腔使用C1、C2及中央型芯水路；第2个型腔使用C3、C4及中央型芯水路。CAE分析结果表明，型腔充填时间为0.938 8 s。相对厚壁注射，薄壁件的注射须增强型腔内的排气，以避免充填时局部区域烧料，导致塑件注射成型失败。

图5 冷却水路

3 模具结构

模具结构如图6所示，两次分型打开分别为P0、P1面。将定模板28改为增长型模板，以满足液压缸22驱动中心孔滑块1的长距离抽芯行程需要。采用如下机构实现单腔脱模的动作[6-10]。

图6 模具结构

（1）H1孔脱模机构。设置2个H1孔斜向抽芯机构分别为机构 M1、M1′，机构 M1、M1′的锁紧块 11 通过螺钉紧固在定模座板27上，斜滑块10安装在定模板28上的T形槽内，并由其尾部的限位螺钉12对其进行抽芯行程限位。

（2）H2孔脱模机构。设置M2驱动机构进行脱模，H2斜推杆5由推出板7通过其上的斜顶槽推动，推出板7由导柱24导向，推出板7上装有拉杆25，拉杆25下端设置有一个孔，与安装在动模板29上的拉模扣35配合，模具在P1面打开时，拉模扣35通过拉杆25拉动推出板7一起下行，从而驱动2个H2斜推杆5将塑件从型腔板主镶件18中推出，实现H2孔的侧抽芯脱模。推出板7被推出后，由弹簧26先将其推回复位到P2面位置。

（3）H3孔的脱模。设置脱模机构M3，液压缸22安装在定模板上，由其驱动1个大滑块中心孔滑块1滑动，带动型腔内的中央型芯2、H3型芯3、G6镶件4同时实现侧抽芯动作。

（4）G1段弯管的抽芯脱模。设置了连杆式弯管抽芯机构M4进行抽芯，G1段弯管内壁由转动块15驱动其上的G1弯管型芯14转动实现抽芯，转动块15由转动轴16驱动，转动轴16由活动滑块21驱动，活动滑块21则在P1面打开时由定模板28上的拉杆19驱动动模板29上的曲轴20驱动。该设计可避免复杂的弯管抽芯驱动机构，有利于简化模具结构，降低模具制造成本。

（5）塑件的最终脱模由推板31推动其上的推杆32将塑件从型芯主镶件17上推出而实现完全脱模。

4 模具工作过程

结合图6、图7可知，模具的工作过程为：①模具合模注射，经保压、冷却后，等待开模；②M3机构先抽芯，模具打开前，液压缸22驱动中心孔滑块1先完成中央型芯2、H3型芯3、G6镶件4同步抽芯动作；③P0面打开，模具动模按开模方向下行打开，在弹簧33的作用下，模具首先在P0面处打开，M1、M1'两个机构的锁紧块11驱动对应的斜滑块10及其上的H1斜型芯8完成斜抽芯动作；④P1面打开，动模继续下行到一定距离后，定模板28被定距拉杆33拉住，不能继续下行，从而模具的P1面打开。P1面打开时，有2个抽芯动作同步进行，如图7所示，一是拉模扣35拉动拉杆25，从而拉动推出板7将H2斜推杆5同步推出，将塑件从型腔板主镶件18中推出脱模；二是拉杆19带动曲轴20转动，曲轴20带动活动滑块21移动和转动，从而驱动转动轴16向左逆时针转动，驱动G1弯管型芯14转动实现抽芯。

图7 模具工作零件

5 结束语

结合注塑机气枪手柄塑件的结构特点，设计了1副1模2腔、2次开模的两板模对其进行注射成型。针对塑件薄壁注射困难的问题，塑件选用添加了增流剂的PC材料，在浇注系统末端增设冷料穴以保证熔料流动充分，并设置了5种脱模机构实现成型塑件的脱模，在合理选用浇注系统和布置脱模机构的基础上，模具结构得到优化，降低了模具制造成本。