烟花尾翼斜滑块抽芯注射模设计
36 模具工业 2007 年第 33 卷第 2 期
烟花尾翼斜滑块抽芯注射模设计
杨 军 1 , 张汝英 2
(1. 湖南工业职业技术学院 , 湖南 长沙 410082;
2. 东莞金万塑胶五金有限公司 , 广东 东莞 511700)
摘要 :分析了烟花尾翼塑件的结构特点 ,介绍了该塑件注射模的结构、工作过程及制造特点 ,重点阐述了
斜滑块抽芯机构的设计要点。模具结构紧凑、合理 ,生产效果良好。
关键词 :塑料尾翼 ;抽芯机构 ;斜滑块 ;型芯 ;注射模设计
中图分类号 : TQ320. 662 文献标识码 :B 文章编号 :1001 - 2168(2007) 02 - 0036 - 04
Design of injection mould with side core-pulling for rear
fin of firework
YANG Jun 1 , ZHANG Ru-ying2
(1. Hunan Industry Polytechnic , Changsha , Hunan 410007 , China ;
2. Dongguan Goldmen Plastic & Hardware Co., Ltd , Don gguan , Guangdong 511700 , China)
Abstract : The structural characteristic of the plastic rear fin of a kind of firework was anal yzed. The
structure , working p rocess and manufacturing characteristics of an injection mould for the component
were described. The key points in designing the side core-pulling mechanism with inclined sliding
block were stated in detail. The mould is compact in structure and effective in operation.
Key words : plastic rear fin ; core-pulling mechanism ; inclined sliding block ; core ; design of injection
mould
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收稿日期 :2006 - 08 - 21。
作者简介 : 杨 军 (1964 - ) ,男 ,湖南长沙人 ,高级工程师 ,主要
从事模具设计制造及模具 CAD/ CAM教学与科研工作 ,地址 :湖
南省长沙市含浦科教园湖南工业职业技术学院机械系模具教
研室 , (电话) 0731 - 5136022 ,13170472116 , (电子信箱) jyangcs @
yahoo. com. cn。
1 塑件结构特点与工艺分析
图 1 所示塑件为一款烟花玩具的尾翼 , 材料为
高密度聚乙烯( HDPE) 。该塑件是烟花的主要骨架零
件 ,模仿箭羽的形状 , 3 片羽翼沿中心圆管以 120°夹
角均匀分布 , 羽翼的 3 个顶点位于垂直中心圆管轴
线的同一平面上 , 可作为烟花的落地支撑点 , 中心
管孔用于安装火药及引线等装置 , 烟花发射升空
后 ,由于尾翼的作用 ,使其发射高度能大幅增加。考
虑到 HDPE 塑料的流动性较好 ,中心管孔壁厚取 0. 9
mm, 既减轻了塑件重量 , 又满足了塑料的充填要
求。而羽翼是支撑受力部位 ,其壁厚则取 1. 5 mm。中
心圆管尺寸两头大 , 中间小 , 必须采用侧向抽芯才
能脱模 , 但是呈中心对称分布的 3 片羽翼无疑会给
侧向抽芯带来较大的困难 , 如何保证 3 片羽翼的成
型和脱模以及中心圆管的抽芯动作协调、顺利、可
靠 ,是模具设计重点考虑的问题。
图 1 烟花尾翼塑件
2 模具结构设计
2. 1 侧向抽芯机构设计
一般注射模多采用斜导柱或斜滑块侧向抽芯
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机构进行侧向分型 ,2 种机构的使用各有特点 ,前者
在开模过程中利用开模力使滑块完成侧向抽芯动
作 , 后者则一般在顶出过程中利用顶出力使滑块完
成侧向抽芯动作。分析尾翼塑件的形状和尺寸 , 其
侧向分型部位包容整个中心圆管周边 , 抽芯面积较
大 ,但抽芯距离不大 ,只有 4. 5 mm,适宜采用斜滑块
侧向抽芯机构。在动、定模开模结束后 ,通过将斜滑
块沿斜向推出动模使塑件被顶出的同时 , 亦完成侧
向分型抽芯动作。可以根据抽芯距 S , 顶出 L 计算
出斜滑块斜角α,即 tanα= S/ L = 4. 5/ 30 = 0. 15 ,α=
8. 9°, 取 10°, 其中抽芯距和顶出距可按相关通用方
法计算获得 。在满足抽芯距及生产效率要求前提
下 , 采用较小的斜角有利于保证滑块的强度和刚
度 ,改善滑块的使用性能 ,延长模具的使用寿命。斜
滑块的侧向抽芯运动方向必须避开 3 片羽翼的阻
碍 , 因此塑件的外形成型零件需要以 3 片羽翼作为
边界进行分解 , 这样对于单件塑件而言 , 侧向分型
斜滑块数量为 3 件。在进一步考虑注射生产效率 、
模具制造经济性以及模具结构的合理性后 , 在实际
设计时采用了一模 2 腔 , 并将 2 个塑件的斜滑块数
量整合为 4 件 ,其结构如图 2 所示。2 个塑件对称布
置 ,外侧各有一小斜滑块 ,用于成型 2 片羽翼中间部
分 , 内侧为 2 件大斜滑块 , 用于成型外形其他部分 ,
斜滑块间分型面由各羽翼中间分界面连接形成。斜
滑块采用燕尾形式滑动导向 ,燕尾槽开在斜滑块上 ,
结构紧凑 ,加工方便 ,操作可靠。图 3 为斜滑块组件
三维示意图。
模具结构如图 4 所示 ,锥孔模套 4 即动模板 ,中
间的矩形锥孔与斜滑块组件 3 配合 , 在锥孔的 4 个
斜面中心分别设置燕尾镶块 24 , 在斜滑块燕尾槽内
设耐磨镶板 23 , 采用耐磨合金钢 (SKD11) 淬硬至
58～62 HRC , 用螺钉、销钉固定 , 这种结构使加工大
为简化 ,而且便于调整和维修。
2. 2 动、定模型芯结构设计
尾翼塑件的中心管孔呈台阶形 ,而且深度较大 ,
图 2 斜滑块组件图
1. 前滑块 2. 右滑块 3. 后滑块 4. 左滑块
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1. 定模座板 2. 定模板 3. 斜滑块组件 4.
锥孔模套 5. 支承板 6. 垫块 7. 推杆固定板
8. 推板 9. 动模座板 10. 推板导套 11. 推板
导柱 12. 推杆 13. 动模型芯 14. 定模型芯
15. 塑件 16. 导套 17. 滑块限位钉 18. 导柱
19. 冷却水嘴 20. 止动柱 21. 弹簧 22. 浇口
套 23. 耐磨镶板 24. 燕尾镶块
图 3 斜滑块组件三维示意图
图 4 模具结构图
壁厚较薄 , 因此必须从模具结构上保证管孔的同轴
度和管壁厚度的均匀度。如图 4 所示 , 动模型芯 13
与定模型芯 14 之间端部以锥面相接 ,可以使得两型
芯即使在注射过程中受到高速高压塑料熔体的冲
击 ,也不会产生变形、位移和错缝 ,从而达到预期的
要求。
动模型芯与定模型芯长度应合理确定 , 在斜滑
块推出塑件时 , 动模型芯具有导向作用 , 可避免塑
件偏留于一侧滑块内 , 因此须保证足够长度 , 但如
果过长 , 又会导致顶出行程及顶出脱模力增大 , 造
成脱模时间延长、塑件顶出变形等。尾翼塑件以如
图 2 所示形式在模中放置时 , 动模型芯与定模型芯
分型面选择在塑件 20. 5 mm 尺寸截面处 , 见图 1 , 确
定顶出行程为 30 mm。
2. 3 其他设计注意事项
为了便于尾翼塑件从斜滑块型腔中脱出 , 应如
图 2 所示使塑件倒置 , 这样塑件轮廓尺寸较大的部
分靠近斜滑块的开口处 ,易于取出或脱落 ,模具结构
更加合理。
浇注系统采用普通侧浇口 , 位于 2 件大斜滑块
之间的垂直分型面上 , 浇注系统凝料在斜滑块打开
后随塑件一起脱模。进浇点设在 2 片羽翼的顶点处 ,
符合浇口应位于壁厚较大部位原则 , 同时使分流道
长度最小 ,利于塑料熔体充填型腔 ,节省物料。
由于定模型芯较长 , 塑件对定模型芯的包紧力
比较大 ,若超过动模型芯与滑块对塑件的作用力 ,开
模时就有可能将塑件带向定模 , 导致塑件无法顺利
脱模 ,甚至造成塑件损坏 ,需设置如图 3 所示的斜滑
块止动机构 , 即在定模一侧设置 6 个止动柱 20(大
滑块各 2 个 ,小滑块各 1 个) 。当动、定模打开时 ,止
动柱 20 在弹簧 21 的推动下 ,强行顶住斜滑块 ,使其
不往定模方向移动 ,直至塑件与定模型芯脱开。
为了保证各斜滑块之间的垂直分型面能可靠锁
紧密合 ,避免成型时产生溢料飞边 ,应使合模后斜滑
块组件 3 的顶面比锥孔模套 4 的顶面凸出 0. 5 mm,
同时在斜滑块组件 3 的底面与锥孔模套 4 的底面间
留 0. 5 mm 间隙 ,这样注塑机锁模力就能顺利传递到
垂直分型面上。
3 模具工作过程
模具随注塑机合模 , 经注射、保压后 , 通入冷却
水使塑件冷却定型 ,之后再进行开模脱出塑件动作 ,
如图 4 所示。开模时 , 动、定模从分型面 I - I处分
开 , 塑件在斜滑块组件 3 及动模型芯 13 双重作用
下 , 与定模型芯 14 脱离 , 弹簧 21 作用使止动柱 20
顶紧斜滑块顶面 ,以防止斜滑块被带往定模 ,当 I - I
分型面打开距离大于塑件高度及浇注系统凝料高度
之和时 , 停止开模动作。此后注塑机推杆推动模具
中的推板 8 ,带动推杆 12 ,将斜滑块组件 3 顶出锥孔
模套 4 , 通过斜滑块上的燕尾槽与锥孔模套上的燕
尾镶块 24 的作用 ,斜滑块在被顶出的同时向四周张
开 , 从而完成侧向抽芯动作。此过程中塑件在斜滑
块组件 3 底部的作用下 ,被强行从动模型芯 13 上脱
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出 , 即顶出与抽芯同步进行。当斜滑块顶出行程达
到锥孔模套高度的 1/ 3 时 ,在滑块限位钉 17 的作用
下 ,斜滑块停止移动 ,顶出脱模动作结束 ,斜滑块被
控制在这个位置 , 一方面可避免斜滑块由于惯性作
用脱出锥孔模套 , 另一方面可使燕尾导向机构留有
足够的配合长度 ,利于合模时斜滑块顺利复位。图 5
所示为模具开模状态三维示意图 , 开模后还需要使
用手钳或其他工具夹住浇注系统凝料 , 将 2 件尾翼
塑件从打开的模具里快速取出 , 就完成了一个周期
的注射成型 。接下来再进入下一个循环的注射成
型 , 合模时 , 推杆 12 在复位杆的带动下复位 , 斜滑
块组件 3 在止动柱 20 的作用下复位 ,直至模具锁紧
且精确复位 ,开始又一次注射成型。
4 模具制造特点
锥孔模套 4 和斜滑块组件 3 的加工是模具制造
的重点和难点。由于公司拥有 1 台可切割斜度的线切
割机床 ,在进行模具结构设计时就充分考虑了利用该
设备所具备的加工特性 , 力求模具加工工艺经济、便
捷、可靠 ,最终顺利、迅速地完成了模具的制造。
5 结束语
模具投入生产 , 已生产了 70 万件烟花塑料尾
翼 , 模具使用状态良好 , 塑件质量稳定 , 无飞边、塌
坑、变形、错缝等缺陷产生。模具制造的成功主要在
于通过对塑件结构工艺特点的详尽分析 , 选择了斜
滑块侧向抽芯机构进行侧向分型 , 并巧妙利用了塑
件的外形特点 ,采用多滑块结构 ,实现了一模 2 腔。
模具结构紧凑、合理、可靠 , 生产效率较高 , 同时设
计过程中能根据现有设备情况 , 充分考虑模具加
工工艺的可行性、简易性和准确性 , 从而保证了设计
图 5 模具开模状态三维示意图
意图和要求的顺利实现。
参考文献 :
[1]王鹏驹 . 塑料模具技术手册[ K]. 北京 :机械工业出版
社 ,1999.
[2]宋玉恒 . 塑料注射模具设计实用手册[ K]. 北京 :航空
工业出版社 ,1996.
[3]塑料模设计手册编写组 . 塑料模设计手册[ K]. 北京 :
机械工业出版社 ,2002.
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烟花尾翼斜滑块抽芯注射模设计.pdf
