摘要： 本文分析了模具的形状特点和技术要求，设计了一付普通浇注系统三层注射模具，并解决了该注射模的自动脱模问题。介绍了模具结构和动作过程。实现了在小型注射机生产多腔较大型的塑件。实践证明该模具安全可靠，提高了生产效率。
关键词：普通浇注系统；三层注射模；脱模
1引言
使用叠层式模具成型投影面积与重量之比较大的塑件，如浅腔薄壁件、板、栅、框等，可在不增加模板面积和锁模力的情况下，使每模成型塑件数量成倍增加，注射机的生产能力得以充分发挥，生产效率大幅度的提高，产品单耗下降[1]。如本文中设计的塑料滑动垫圈零件，质量轻，投影面积较大，做成一模一腔，生产效率较低，如果在同一分型面做多腔，模具尺寸要求较大，而且对注射机的锁模力要求也很高，用在大型注射机上每次塑化料使用效率很低，而在小型注射机又无法安装。针对这种情况，国内外推出了多层注射模具，但大多是针对热流道模具（因浇口始终处于熔融状态不用脱模），但热流道模具结构复杂且成本较高，目前运用不广泛。若公司因大型注射机数量有限，要在小型注射机上生产该零件，针对此实际情况设计了一付普通浇注系统的三层注射模具，解决了普通浇注系统多层注射模浇口和塑料件的脱模问题。
2 塑料件分析
该塑料零件如图1所示，放在两铜件之间，作调整间隙和旋转滑动之用，装配时靠外径配合，塑料件的两大面要光滑，不能有凸起、凹陷、飞边等缺陷。使用塑料为辽宁石化生产的聚丙烯PP牌号T30S，单件重量为6克左右，聚丙烯流动性好，收缩范围大，易产生飞边和变形失圆。零件生产批量较大。为了保证塑件大面光滑，在平面上不加顶杆，在塑料的内径上做成单边20°的锥度，如图1所示，靠塑料的收缩从模腔中脱出。
注射机：
德产ARBURG雅堡注射机
螺杆直径mm：25
最大注射量（PS）g:39
模具高度mm:150-300
模具的最大尺寸长x宽：250x250
最大锁模力KN： 350
最大注射压力KN： 77
开模行程mm： 60-200
3 模具结构分析
该模具的外型尺寸为240×200×215,模具的开模行程为155。模具的型腔、型芯和模板做成一体，材料用国产的塑料模具钢P20，为了保证塑料件的精度，采用均布的圆周三处侧向进料，减小塑料件的变形，将成型塑件内径的型芯加工成20°的锥度，利用聚丙烯塑料的成型收缩从型腔中脱出，流道中的凝料如何自动脱出，是影响普通浇注系统叠层式模具发展的一大原因，热流道叠层模具因流道始终处于熔融状态，所以不存在此问题。若采用从德国进口的注射机上有气动脱模的功能，可设计一种气动脱模机构，如图2所示：Ⅱ、Ⅳ两处分型的流道靠气动二次脱模脱出流道凝料，在定模固定板7和型腔板Ⅱ14两处放置压缩空气管34，和主流道衬套5小孔相通（图2 C-C），型腔板Ⅰ12、型腔板Ⅲ 17和主流道衬套5的锥面的配合要保证模具闭合时不露气。开模时为了确保前两层塑件和流道凝料在主流道衬套一侧，设计了拉料钉2和锁模机构（如图D-D所示），拉料钉的作用是用前面倒锥形台阶包裹流道凝料从分流道中脱出。锁模机构原理是锁模滑块35分别固定在定模固定板7和型腔板Ⅱ14上，锁模滑槽36分别固定在型腔板Ⅰ12和和型腔板Ⅲ 17上，锁模滑槽36内部的定位钉37被压缩弹簧38压紧在锁模滑块35的凹孔中，从此处分型要克服压缩弹簧的压力，为了保证流道凝料先停留在主流道衬套中，调节弹簧的压力使锁模机构的锁紧力大于分型面Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ处的开模力。三层相连接的主流道在分型面Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ处分型时在连接的最细端及直径1.6处被拉断，由于聚丙烯的流动性好，此直径足以充满塑件，直径太大不易被拉断，太小压力损失大，不易充满型腔。主流道锥度取6°。复位杆29、拉料杆27靠与模具的下推板26螺纹连接的注射机液压顶出机构28复位，分型面开模行程靠锁模机构和螺钉 9、21、33限位。前两层流道凝料的气动二次脱模的原理是分型面Ⅱ、Ⅳ两处先分型，流道凝料在主流道衬套5锥孔的摩擦力和拉料钉2的作用下，粘在主流道衬套一侧，当行程结束后，锁模机构被拉开，定模固定板7和型腔板Ⅰ12分型，流道凝料在三个分流道和底部台阶搭在型腔板Ⅰ12上（图2 Ⅱ放大图）阻碍了流道凝料和主流衬套一起运动，所以流道凝料被脱出一段距离，未完全脱落，主流道衬套5和型腔板Ⅰ7的配合锥面被拉开一段距离，注塑机的气阀打开，压缩空气从主流道衬套5的小孔中将流道凝料吹落。
4 模具的动作过程
注射机开模时，模具在分型面Ⅰ处有锁模机构先不分型，利用锁模机构拉动型腔板Ⅰ12在分型面Ⅱ处分型，相连接的主流道凝料在直径最小处拉断，塑件由于自身的收缩从模具型芯的锥面上脱出，塑件和流道凝料粘在主流道衬套一侧（塑件和流道凝料侧浇口未断开）。当模具拉开到螺钉9设定的行程时，分型面Ⅱ停止分型，螺钉9拉动型腔板Ⅱ14移动，因此处有锁模机构先不分型，锁模机构拉动型腔板Ⅲ 17在分型面Ⅳ处分型，相连接的主流道凝料在直径最小处拉断，塑料件由于自身的收缩从模具型芯的锥面上脱出，塑件和流道凝料粘在主流道衬套一侧。当模具拉开到螺钉21设定的行程时，分型面Ⅳ停止分型。螺钉21拉动型腔板Ⅳ19在分型面Ⅴ处分型，流道凝料在拉料杆27的作用下从主流道的锥孔中脱出，塑料件由于收缩从模具的模芯锥面上脱出。当注射机拉开到螺钉9、21、33调定的行程后，模具将在分型面Ⅰ、Ⅲ分型，拉料钉2后退到模板中，主流道衬套5和型腔板Ⅰ12、型腔板Ⅲ 17的锥面脱离，流道凝料下面的台阶和分流道被型腔板Ⅰ12阻挡，不能随主流道衬套5一起运动而实现分离，但未完全脱落，这时注射机的气阀打开，将流道凝料和塑件一起吹落。分型结束后，在分型面Ⅴ处注射机的液压顶出机构推动上推板24、下推板26、拉料杆27、复位杆29向前移动将流道凝料从模板的孔中推出，完全开模如图3所示。塑件脱模后，再次合模注射。
对于国产的无气动脱模功能的注射机也能正常使用该模具，由于主流道衬套和模板的锥度面贴紧时不露气，只有在模具分型面分型时压缩空气才能吹出。
5 结语
该模具成攻的解决了利用小注射机完成三腔塑件的生产。利用圆周三处均布的侧浇口进料和塑料件的内径改为锥度，解决了无顶杆脱模和变形的问题，利用压缩空气二次脱模和锁模机构实现模具的顺序脱模和自动脱模，解决了普通浇注系统叠层式注射模的自动脱模问题，该模具试模后，塑料件精度符合要求，生产效率提高，安全可靠，现已投入大批量生产。
参考文献
[1] 潜伏式浇口双层注射模设计. 冯孝忠. 模具工业. 2000.5.
[2] 塑料浇注模具设计使用手册. 宋玉衡. 航空工业部.1998.
作者简介：王宁（1979-），女，黑龙江省双鸭山市人，枣庄学院物理与电子工程系助教，主要从事机械理论研究和教学。