塑胶模具设计之超复杂的冷却弯管圆弧抽芯方案

冷却弯管是自动化加工机床上一个重要部件。高速运转的机床在加工钢件时，温度升高会使刀具性能下降，适当的冷却是保证加工顺利进行的有效手段。冷却弯管内部通过低温高压气流来冷却刀具。冷却弯管产品图见图1，产品最大外形尺寸为209.80 mm x101.80 mm x 53.23 mm，塑件平均胶位厚度3.20 mm，塑件材料为PC，缩水率为1.006，塑件质量为70.38 克。塑件技术要求为不得存在披峰、注塑不满、流纹、气孔、翘曲变形、银纹、冷料、喷射纹、气泡等各种缺陷。

图1冷却弯管产品图

从图1 可以看出，塑件造型为空间扭曲圆管，底部有安装法兰，利用两个通孔可以固定在机床上。冷却弯管在空间两个方向扭曲，造型极不规则。因此，塑件的模具设计具有很大的难度。由于模具设计的圆弧抽芯和塑件顶出都存在难度，塑件法兰处外形也同样需要抽芯，模具机构复杂，模具排位只能采取1 出1，模具设计图见图2. 模胚为非标模胚CH4550 A120 B120 C250；前后模仁利用虎口实现互锁。前后模都设计了回针，前模回针碰后模回针使后模的两层顶针板回位。前模回针伸入后模，后模回针较短，这样设计不会影响到塑件取出。

图2冷却弯管产品图

塑件长度较长，熔融塑料的流程较长，浇口选择在塑件口部直径变细处两点进胶。浇口为潜伏式浇口，无需人工修剪。熔融塑料从主流道进入分型面后，沿着圆弧分流道进入到塑件口部直径变细处，从圆弧芯的顶部绕过到达塑件另一侧。塑件底部法兰处形成倒扣，需要设计哈夫滑块抽芯，此滑块用斜导柱1 和斜导柱2 驱动。冷却弯管的内部芯子需要近似分为两段，口部的一段近似作为圆弧利用滑块抽芯；两段内芯的结合处设计锥台互锁定位。见图3.底部的圆弧内芯连接在直顶23 上。口部的圆弧利用油缸驱动滑块抽芯来解决。拉杆10 固定在油缸活塞杆上。导向块12 安装在拉杆10 的U 型槽中，上下垫有铜片。拉杆10 带动导向块12 围绕定位棒15 摆动旋转，从而带动圆弧芯子实现抽芯。

图3冷却弯管模具图

模具设计的另一个难点是塑件的顶出。口部的圆弧抽芯完成后，塑件仍然留在后模中，底部的圆弧抽芯尚未完成。经过分析，塑件的顶出和底部圆弧抽芯结合在一起考虑。底部圆弧抽芯可以利用前述的类似机构来实现抽芯脱模，也可利用圆弧齿轮摆动来实现抽芯。

图4冷却弯管模具图

实际模具设计中，设计了更为简单的抽芯脱模方式。即利用二次顶出来实现塑件脱模具。该二次顶出机构有两层顶针板。水口顶针22 和直顶23 固定在底层顶针板上；斜顶则安装在顶层顶针板上。上下两层顶针板设计有导向中托司，其运动控制利用扣机9 实现。

图5冷却弯管模具图

模具顶出系统设计为欧洲模具风格，即强拉强顶，回针上不装弹簧。注塑机顶棍顶出上层顶针板，上层顶针板通过扣机带动下层顶针板。因此，顶出开始时，水口顶针、直顶和斜顶一起顶出，塑件脱离后模一段距离。此时，底部的圆弧抽芯尚未解决，圆弧芯子连接在直顶上。到达行程后，扣机松开，下层顶针板停止运动，塑件和直顶静止不动，上层顶针板上的斜顶进入塑件的底部，推动塑件绕后模圆弧芯子旋转实现脱模。两段圆弧芯子通过直顶和滑块都设计了冷却运水，保证模具的正常注塑生产。

图6冷却弯管模具图

图7冷却弯管模具图

图8冷却弯管模具图

图9冷却弯管模具图

图10冷却弯管模具图

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