湯定德,田 科

(江西科技學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，南昌 330098)

0 前言

特殊形狀塑件的注塑模具設(shè)計(jì)時(shí)，塑件分型設(shè)置和脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的兩個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題[1-3]。分型設(shè)置需要結(jié)合塑件的外形來(lái)進(jìn)行措置，對(duì)于單一分型面，需要對(duì)外形所抽出的最大邊沿輪廓線，先進(jìn)行分段延拓處理，再做平順處理后，再通過(guò)縫合的方式結(jié)合成整體的外沿分型面。而在多數(shù)情況下，單一分型面實(shí)際很難解決塑件的分型問(wèn)題，往往需要采用2個(gè)甚至多個(gè)分型面來(lái)完成塑件的分型設(shè)置[4-7]；隨著分型面數(shù)量的增加，塑件的整體模具結(jié)構(gòu)、澆注、冷卻及脫模機(jī)構(gòu)等都將變得復(fù)雜，特別是脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)置，在不同分型狀態(tài)下，其脫模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式須靈活結(jié)合相應(yīng)分型面的開(kāi)模方向來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低模具的加工制造難度。無(wú)人機(jī)葉片的注塑即是此類(lèi)特殊形狀塑件成型的一個(gè)典型代表。

葉片是無(wú)人飛機(jī)模型或者產(chǎn)品中的一個(gè)重要零件，一般采用30 %(質(zhì)量分?jǐn)?shù))玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯(PP/30 %GF)為原料來(lái)注塑，葉片需要承受一定的應(yīng)力，強(qiáng)度和韌性要好。鑒于葉片形狀的特點(diǎn)，其塑件的成型模具設(shè)計(jì)中，除需要結(jié)合塑件的形狀做多分型面分型設(shè)置外，其塑件在模具上端脫模也需要一種采用特殊脫模機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)施脫模，以實(shí)現(xiàn)葉片塑件的自動(dòng)化注塑大批量生產(chǎn)。以下，擬結(jié)合某款新型無(wú)人飛機(jī)的單葉片的注塑給出實(shí)踐工程設(shè)計(jì)案例，以資參考。

1 葉片產(chǎn)品

1.1 葉片外形

某款新型無(wú)人飛機(jī)的單葉片的外形設(shè)計(jì)如圖1所示，葉片的外形由2部分構(gòu)成，一部分為葉片主體，另外一部分用于安裝到傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的葉榫。葉片的形狀為：其前緣采用大圓角緣，尾緣采用小圓角緣，前緣和尾緣之間的采用截面為貝葉斯柳葉狀截面進(jìn)行對(duì)接。柳葉狀截面從葉尖到葉榫其截面大小按一定線性規(guī)律變大。葉榫為榫臺(tái)式結(jié)構(gòu)，其中間部位為卡槽，葉片尾端座落于榫臺(tái)對(duì)角線上，榫臺(tái)兩側(cè)的側(cè)壁上，分別對(duì)稱(chēng)布置由4個(gè)用于卡緊的鑲柱。葉片與榫臺(tái)的結(jié)合部位中央，設(shè)置為應(yīng)力圓錐聯(lián)結(jié)方式進(jìn)行對(duì)接。葉片上，其正反面都設(shè)置有方向標(biāo)識(shí)和編號(hào)標(biāo)識(shí)。

1.2 結(jié)構(gòu)尺寸

葉片的結(jié)構(gòu)尺寸如圖2所示，葉片總高度為267 mm，也寬由56 mm變化到87 mm，扭曲總厚度為13 mm，葉片壁厚2.2 mm變化到7.8 mm不等。榫臺(tái)高度為15 mm，榫臺(tái)兩側(cè)的鑲柱為4個(gè)直徑φ9 mm的圓柱，其厚度為4 mm。榫臺(tái)長(zhǎng)寬尺寸為56 mm×26 mm，其長(zhǎng)度方向中心線與葉片底端截面中心線夾角為36 (° )。 應(yīng)力圓錐孔G的底端直徑為φ12 mm，錐臺(tái)高度為30 mm。

圖2 葉片結(jié)構(gòu)尺寸Fig.2 Blade structure size

從葉片的結(jié)構(gòu)尺寸分布可以看出，壁厚分布不均勻，葉片根部與榫臺(tái)結(jié)合部位局部區(qū)域壁厚較厚。塑件材質(zhì)采用PP-TD40 PK50M8N (白色)，材料采用玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂，具有良好的力學(xué)性能、尺寸穩(wěn)定性。 葉片為細(xì)長(zhǎng)型塑件，因而，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，優(yōu)先采用大澆口、短流道的注塑模具進(jìn)行注塑可減少玻璃纖維在注塑過(guò)程的破損，充分發(fā)揮玻璃纖維長(zhǎng)度優(yōu)勢(shì)，澆口的選擇至關(guān)重要。同時(shí)，注塑時(shí)盡量減小注塑背壓以降低玻璃纖維的破損程度；另外，所用材料的另一個(gè)特點(diǎn)是在射出周期中不能將熱融膠長(zhǎng)期停留在加熱管中；所以，模具設(shè)計(jì)前應(yīng)結(jié)合CAE分析對(duì)塑件澆口位置做合理選擇，確定合理澆注系統(tǒng)及澆注工藝參數(shù)后，再進(jìn)行分型設(shè)計(jì)及整體模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以避免盲目設(shè)計(jì)所帶來(lái)的制造成本的浪費(fèi)。

2 模流分析

塑件注塑過(guò)程中，澆口位置的選擇及對(duì)應(yīng)澆口工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)置至關(guān)重要[8-11]。鑒于葉片塑件的形狀特點(diǎn)，從葉根到葉尖采用帶玻璃纖維增強(qiáng)的塑料進(jìn)行注塑時(shí)，纖維須保持從葉根到葉尖的取向方能保證葉片的韌性和強(qiáng)度，因而，澆口位置須設(shè)置在葉根部位，而對(duì)于榫臺(tái)部位，則采用從榫臺(tái)中央部位澆注比較合適；另外，玻璃纖維對(duì)澆口的沖擊摩擦大，容易對(duì)澆口造成磨損，因而，含玻璃纖維增強(qiáng)料的PP一般采用直接澆口較為適宜，因而，本次注塑中，澆口位置選擇如圖3(a)中所示的G0位置，且澆口形式為直接澆口?？紤]到減小模具結(jié)構(gòu)尺寸的需要，主澆道采用斜向主澆道。

工藝參數(shù)的選用關(guān)系到塑件的最終成型質(zhì)量，及生產(chǎn)成本的控制。鑒于此，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法是借助CAE分析來(lái)先對(duì)澆注系統(tǒng)的可行性及注塑工藝參數(shù)進(jìn)行仿真模擬確認(rèn)后，再進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及實(shí)際注塑，以減少結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的盲區(qū)和模具制成后的盲目試模次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。

2.1 網(wǎng)格模型

CAE模型的網(wǎng)格設(shè)置如圖3(a)所示，模型中，網(wǎng)格采用三角形雙層面網(wǎng)格，三角形單元總數(shù)13 730個(gè)，節(jié)點(diǎn)總數(shù)6 867，總表面積447.6 cm2,最大縱橫比5.17，最小2.85，共用邊20 595條，網(wǎng)格匹配率91.7 %。材料PP選用牌號(hào)為PP-TD40 PK50M8N(廈門(mén)永晉鴻塑膠工業(yè)公司)。材料的注塑工藝推薦參數(shù)為：熔體溫度200～280 ℃，最大熔體溫度320 ℃，模具溫度范圍為25～80 ℃，模具表面溫度50 ℃，頂出溫度116 ℃，最大剪切力0.35 MPa，最大剪切速率9 000 s-1。分析方案 CAE分析方案采用冷卻+充填+保壓+翹曲。

(a)CAE模型 (b)充填時(shí)間 (c)充填壓力 (d)收縮率 (e)翹曲變形圖3 CAE分析結(jié)果Fig.3 CAE analysis results

2.2 CAE分析結(jié)果

分析結(jié)果中，結(jié)合CAE分析出的其余8個(gè)潛在質(zhì)量問(wèn)題：末端壓力、熔接線、氣穴、翹曲、剪切速率、收縮率、殘余應(yīng)力、縮痕來(lái)看，對(duì)應(yīng)于塑件的實(shí)際缺陷問(wèn)題中：充填時(shí)間為2.8 s，如圖3(b)所示；充填末端壓力為12 MPa左右，充填壓力要求不高，注塑末端不會(huì)產(chǎn)生飛邊，如圖3(c)所示；熔接線少，不會(huì)在塑件表面留下熔接痕；氣穴數(shù)量較少，且基本位于充填末端，在充填末端增加排氣措施即可解決此問(wèn)題，不會(huì)在塑件局部位置或塑件的表面留有氣孔，造成塑件使用一段時(shí)間后出現(xiàn)表面凹坑；剪切速率在最大剪切速率以下，不會(huì)導(dǎo)致局部燒焦；收縮率最大為2.8 %，已經(jīng)低于質(zhì)量控制所要求的指標(biāo)(4.5 %)，如圖3(d)所示；塑件的尺寸能達(dá)標(biāo)；殘余應(yīng)力小，塑件不會(huì)產(chǎn)生裂紋；縮痕指數(shù)小，表面光滑，表面質(zhì)量好。

關(guān)鍵的翹曲變形和收縮率結(jié)果如圖3(e)所示，翹曲變形量小，能有效地控制在2.5 mm以下，收縮率能有效地降低到2.8 %以下，能有效提高注塑品質(zhì)，有效改善塑件扭曲變形、尺寸不合要求等缺陷。

3 分型設(shè)計(jì)及脫模難點(diǎn)

3.1 分型方式

對(duì)于塑件而言，其分型需要進(jìn)行2個(gè)不同部位的分型，第一個(gè)是葉片部位，葉片部位的分型，只能沿其最大外沿輪廓來(lái)抽取其邊沿輪廓線后，設(shè)置如圖4(a)所示的在第一開(kāi)模方向開(kāi)模下的第一分型面對(duì)其進(jìn)行分型；而對(duì)于榫臺(tái)部位，同樣也只能沿其榫臺(tái)部位上端的最大外輪廓線抽取邊緣線后來(lái)設(shè)置第二分型面作為其分型面，對(duì)應(yīng)的分型面開(kāi)模方向?yàn)榈诙_(kāi)模方向。顯然，葉片本體在第一分型面分型下，其脫模方式較為簡(jiǎn)單，但榫臺(tái)部位在第二分型面下的脫模需要分為兩步來(lái)進(jìn)行，第一步是榫臺(tái)上4個(gè)鑲柱的脫模，第二步為榫臺(tái)本體的脫模。結(jié)合圖2中塑件的結(jié)構(gòu)可以看出，第一開(kāi)模方向與第二開(kāi)模方向相互垂直，鑲件柱的第三脫模方向與第二開(kāi)模方向垂直，并與第一開(kāi)模方向成36 °夾角。顯然，主分型面的選用，直接關(guān)系到模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，及塑件脫模的方便性，也決定了模具制造成本的高低。

(a)葉片的分型 (b)榫臺(tái)的分型圖4 分型設(shè)置Fig.4 Parting settings

3.2 脫模方式

不同的分型方式的選用，取決于脫模機(jī)構(gòu)的制造難以程度及模具結(jié)構(gòu)的合理簡(jiǎn)化，因而，主分型面的選擇，決定了模具結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)易復(fù)雜情況和加工制造難度及工作可靠性等指標(biāo)[12-15]。針對(duì)本產(chǎn)品，在存在上述兩個(gè)相互垂直分型面的情況下，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，有兩種結(jié)構(gòu)方式可以選擇，第一種是將第一分型面作為主分型面的方案A，第二種是將第二分型面作為主分型面的方案B。

X、Y、Z—坐標(biāo)軸 F1、F2、F3、F4、F5—方向編號(hào)圖5 方案B分型及脫模設(shè)計(jì)Fig. 5 Scheme B parting and demoulding design

(1)采用方案B，即第二種主分型面的分型方式如圖5所示，在模具的開(kāi)模方向(Z+/Z-)上，將圖4中所示的第二分型面設(shè)置為與模具的開(kāi)模面為同一個(gè)面的方式，此種方式下，顯然上部葉片的脫模不能直接從型腔中抽出，而只能按第一分型面P1所示面將型腔劈分開(kāi)成兩個(gè)側(cè)邊成型塊，分別往F4方向、F5方向進(jìn)行向外抽出以實(shí)現(xiàn)葉片的脫模；而且，榫臺(tái)部位的4個(gè)鑲柱則只能分別按F2方向和F5方向側(cè)面抽出而脫模，榫臺(tái)內(nèi)壁的脫模則需再次設(shè)置一個(gè)第三分型面P3分型后，再由頂出桿頂出而脫模。很明顯，在方案B的分型設(shè)置此種方案下，需要在塑件模具的定模部分設(shè)置一組哈弗滑塊來(lái)進(jìn)行側(cè)抽芯型腔脫模，需要在動(dòng)模一側(cè)設(shè)置2個(gè)側(cè)面抽芯滑塊機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行側(cè)抽芯脫模，塑件的最終脫?？梢圆捎庙敆U頂出脫模方式來(lái)脫模。型腔側(cè)的哈弗滑塊機(jī)構(gòu)的抽芯方向與動(dòng)模側(cè)的2個(gè)側(cè)面滑塊機(jī)構(gòu)的抽芯方向成36度夾角。此種方式下的弊端：其一是葉片的2個(gè)側(cè)面抽芯件較高，需要較厚的成型件塊來(lái)進(jìn)行成型；其二是采用哈弗滑塊機(jī)構(gòu)拼合成型時(shí)，兩個(gè)哈弗滑塊的閉合狀態(tài)在模具工作一定的壽命時(shí)間后，其閉合穩(wěn)定性難以得到有效保證，葉片邊緣容易產(chǎn)生飛邊缺陷；其三是動(dòng)模部分也需要設(shè)置滑塊，其滑塊的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)導(dǎo)柱無(wú)法安裝，只能采用油缸機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，模具的制造成本顯著增加；其四是塑件的側(cè)面脫模機(jī)構(gòu)需要有4個(gè)，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜；其五是澆口難以開(kāi)設(shè)于CAE分析所示的G0澆口位置，葉片的注塑效果難以保證。

(a)分型面設(shè)置平視圖 (b)分型設(shè)置軸測(cè)視圖圖6 方案A分型及脫模設(shè)計(jì)Fig.6 Scheme A parting and demoulding design

(2)采用方案A，即第一種主分型面的方式如圖6所示，將葉片的第一分型面設(shè)置為與模具開(kāi)模面一致的形式，顯然，葉片的脫模在模具打開(kāi)后，位于型腔一側(cè)的葉片面可以直接從型腔鑲件中脫出，位于動(dòng)模一側(cè)的葉片面可以考慮跟隨榫臺(tái)一起從動(dòng)模型芯鑲件中脫出。顯然，模具可以減少一對(duì)哈弗滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)置，同時(shí)，在模具開(kāi)模方向壓力下，能保證葉片的外緣邊無(wú)飛邊問(wèn)題產(chǎn)生。榫臺(tái)的脫模可以考慮在沿垂直于(Y+/Y-)的第二分型面P2上來(lái)實(shí)施脫模，即在Y-方向，設(shè)置兩個(gè)側(cè)滑塊機(jī)構(gòu)來(lái)先完成鑲柱特征的側(cè)面抽芯脫模后，再通過(guò)側(cè)面頂出機(jī)構(gòu)將塑件從Y-一側(cè)的型芯上沿Y+方向頂出而脫模。顯然，此種方式下，模具只需要設(shè)置一個(gè)特殊的側(cè)面抽芯機(jī)構(gòu)即可保證葉片的高品質(zhì)注塑，模具結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，其制造成本較為低廉。

(3)經(jīng)綜合對(duì)比后，塑件的本次模具結(jié)構(gòu)布局方案采用第一種方案，即方案A較為合適。

4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 模具結(jié)構(gòu)

按方案1的脫模方式布局下，模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖7所示，模具為兩板模無(wú)頂出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)模具，即開(kāi)模方向上，動(dòng)模板8與動(dòng)模底板10之間沒(méi)有設(shè)置頂出機(jī)構(gòu)。為減小模具長(zhǎng)寬結(jié)構(gòu)尺寸，澆口套1采用斜向澆口套形式。澆口及主澆道尺寸按CAE分析結(jié)果來(lái)進(jìn)行設(shè)置。為保證葉片注塑時(shí)料流的穩(wěn)定性以保證模腔內(nèi)分子的取向，型腔鑲件4和型芯鑲件9閉合構(gòu)成的葉片模腔內(nèi)，在葉片前緣、后緣、葉尖部位的排氣應(yīng)得到保證，排氣間隙設(shè)置為0.025 mm。葉片模腔的冷卻采用冷卻水冷卻，冷卻管道直徑φ8 mm，管道布局按圖3(a)所示進(jìn)行布置。為保證型腔鑲件4和型芯鑲件9閉合時(shí)不錯(cuò)位，型腔鑲件4和型芯鑲件9設(shè)置了3處定位錐臺(tái)來(lái)進(jìn)行定位。塑件的最終脫模由實(shí)現(xiàn)榫臺(tái)最終脫模的側(cè)邊榫臺(tái)脫模機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)施，該機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是本模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。

1—斜澆口襯套 2—定位圈 3—面板 4—型腔鑲件 5—定模板 6—快速接頭 7—精定位塊 8—?jiǎng)幽０?9—型芯鑲件10—?jiǎng)幽５装?11—冷卻管道 12—錐形側(cè)鑲件 13—第一滑塊 14—第二滑塊 15—滑塊架 16—頂針 17—頂針彈簧18—活動(dòng)座板 19—墊塊 20—油缸安裝板 21—螺柱 22—側(cè)推板蓋板 23—側(cè)推板 24—T型槽驅(qū)動(dòng)塊 25—活動(dòng)塊26—連接桿 27—油缸 28—復(fù)位拉桿 29—彈簧螺桿 30—座板彈簧 31—左導(dǎo)向塊 32—左限位銷(xiāo) 33—右導(dǎo)向塊34—右限位銷(xiāo) 35—定位銷(xiāo) 36—導(dǎo)向塊螺絲 37—定位拉板 38—導(dǎo)套 39—導(dǎo)柱 40—鎖模片 41—墊桿 P1—模具打開(kāi)面(a)動(dòng)模俯視圖 (b)定模仰視圖 (c)模具前剖視圖 (d)側(cè)面頂出機(jī)構(gòu)剖視圖圖7 模具結(jié)構(gòu)Fig.7 Injection mold structure

(a)機(jī)構(gòu)在模具側(cè)邊的安裝 (b)機(jī)構(gòu)的限位設(shè)置(F1—模具動(dòng)模下行方向；F2—活動(dòng)座板下行方向)圖8 活動(dòng)座板機(jī)構(gòu)安裝Fig.8 Installation of movable pedestal mechanism

4.2 榫臺(tái)側(cè)邊三次脫模機(jī)構(gòu)

結(jié)合圖6中所示脫模方案設(shè)置，為實(shí)現(xiàn)此方案的脫模方式，特別地設(shè)計(jì)了一種榫臺(tái)側(cè)邊3次脫模機(jī)構(gòu)。如圖7中所示，機(jī)構(gòu)的組成零件包括件12～件37，機(jī)構(gòu)由兩個(gè)子機(jī)構(gòu)構(gòu)成，第一個(gè)子機(jī)構(gòu)是活動(dòng)座板機(jī)構(gòu)，第二個(gè)子機(jī)構(gòu)為滑塊頂桿復(fù)合機(jī)構(gòu)。

(1)如圖8所示，第一個(gè)子機(jī)構(gòu)活動(dòng)座板機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)情況為：活動(dòng)座板機(jī)構(gòu)包括活動(dòng)座板18、彈簧螺桿29、座板彈簧30、左導(dǎo)向塊31、左限位銷(xiāo)32、右導(dǎo)向塊33、右限位銷(xiāo)34、定位銷(xiāo)35、導(dǎo)向塊螺絲36、定位拉板37，如圖7中B-B剖視圖所示。

如圖8(a)中所示，左導(dǎo)向塊31、右導(dǎo)向塊33通過(guò)定位銷(xiāo)35定位，導(dǎo)向塊螺絲36緊固安裝于動(dòng)模板8的一側(cè)；活動(dòng)座板18兩側(cè)設(shè)置有用于滑動(dòng)直槽，用于與左導(dǎo)向塊31、右導(dǎo)向塊33側(cè)邊滑動(dòng)配合，以保證活動(dòng)座板18在兩者構(gòu)成的槽內(nèi)可以上下滑動(dòng)。

定位拉板37有兩個(gè)，其上端通過(guò)螺釘及銷(xiāo)子緊固安裝于面板3的一側(cè)，其上開(kāi)設(shè)的槽與安裝于活動(dòng)座板18上兩個(gè)限位螺絲配合，用于開(kāi)模后定位拉板37拉動(dòng)活動(dòng)座板18向上滑出，活動(dòng)座板18向上滑出的距離受到左限位銷(xiāo)32和右限位銷(xiāo)34的限制?；顒?dòng)座板18上端設(shè)置有座板彈簧30，用于開(kāi)模時(shí)保證活動(dòng)座板18與面板3分離，活動(dòng)座板18跟隨動(dòng)模板8下行。

活動(dòng)座板18與動(dòng)模板8接觸的背面設(shè)置有2個(gè)限位槽，與安裝于動(dòng)模板8上的左限位銷(xiāo)32和右限位銷(xiāo)34配合使用，用于控制活動(dòng)座板18在左導(dǎo)向塊31、右導(dǎo)向塊33構(gòu)成的滑動(dòng)槽內(nèi)上下滑動(dòng)的距離，如圖8(b)所示。

機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)作用是：如圖8所示，當(dāng)模具在圖7中所示的P1開(kāi)模面處打開(kāi)后，模具動(dòng)模部分下行(F1向所指)，由于座板彈簧30的彈開(kāi)，活動(dòng)座板18跟隨模具動(dòng)模下行(F2向所指)，下行一定距離后，活動(dòng)座板18被定位拉板37拉住，而保持不動(dòng)，此為第一步，此動(dòng)作保證葉片從型腔鑲件4中脫模；但模具動(dòng)?？梢岳^續(xù)下行一段距離，動(dòng)模板8下行一定距離后，模具動(dòng)模被活動(dòng)座板18通過(guò)左限位銷(xiāo)32、右限位銷(xiāo)34拉住而不能繼續(xù)下行，此為第二步，此動(dòng)作保證葉片從型芯鑲件9上脫模。與此過(guò)程對(duì)應(yīng)的脫模情況為，第一步中，塑件的葉片部分先從型腔鑲件4中脫出，第二步中，塑件的葉片部分從型芯鑲件9中脫出。模具閉合時(shí)，由左限位銷(xiāo)32和右限位銷(xiāo)34驅(qū)動(dòng)活動(dòng)座板18閉合復(fù)位。

(2)如圖9所示，第二個(gè)子機(jī)構(gòu)滑塊頂桿復(fù)合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)情況為：其機(jī)構(gòu)組件包括件12～件28； 滑塊架15為機(jī)構(gòu)的支撐架，滑塊架15通過(guò)螺釘緊固安裝于活動(dòng)座板18的圓槽內(nèi)；第一滑塊13和第二滑塊14主要成型榫臺(tái)兩側(cè)的鑲柱及鑲柱所在側(cè)面的特征，第一滑塊13和第二滑塊14為兩個(gè)活動(dòng)滑塊，兩者安裝于滑塊架15底端的槽內(nèi)；第一滑塊13和第二滑塊14由T型槽驅(qū)動(dòng)塊24通過(guò)T型槽來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，而T型槽驅(qū)動(dòng)塊24則與油缸27的芯桿通過(guò)活動(dòng)塊25進(jìn)行聯(lián)結(jié)，由油缸27驅(qū)動(dòng)其運(yùn)動(dòng)，油缸27通過(guò)油缸安裝板20及墊塊19、螺柱21緊固安裝于活動(dòng)座板18背面；T型槽驅(qū)動(dòng)塊24的四個(gè)側(cè)面中，兩個(gè)相對(duì)側(cè)面上設(shè)置T型槽，用于分別驅(qū)動(dòng)第一滑塊13和第二滑塊14，另兩個(gè)側(cè)面則分別與滑塊架15內(nèi)開(kāi)設(shè)的方槽滑動(dòng)配合，用于對(duì)T型槽驅(qū)動(dòng)塊24的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行導(dǎo)向；同樣，在該方槽內(nèi)，側(cè)推板蓋板22、側(cè)推板23通過(guò)螺釘緊固組合在一起后也可以在其內(nèi)進(jìn)行滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)； 頂針16安裝于側(cè)推板蓋板22上由側(cè)推板23壓緊，其上套裝有頂針彈簧17，頂針彈簧17用于推出組合板的復(fù)位；側(cè)推板23上設(shè)置有2根復(fù)位拉桿28，用于T型槽驅(qū)動(dòng)塊24復(fù)位時(shí)，將頂出推板組合板可靠地拉回復(fù)位；推出組合板在滑塊架15的方槽內(nèi)向油缸27方向滑動(dòng)到一定距離有限位銷(xiāo)釘對(duì)其進(jìn)行限位。錐形側(cè)鑲件12通過(guò)螺釘緊固鑲件安裝于滑塊架15上，用于塑件應(yīng)力圓錐內(nèi)壁的成型。

(a)榫臺(tái)脫模機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成圖 (b)榫臺(tái)脫模機(jī)構(gòu)背面安裝圖圖9 榫臺(tái)側(cè)邊三次脫模機(jī)構(gòu)的安裝Fig.9 Installation of the third demoulding mechanism on the side of tenon table

機(jī)構(gòu)的工作原理為：如圖10所示，模具在主開(kāi)模面開(kāi)模，完成型腔脫模和型芯脫模后，塑件留于滑塊架15的中央成型區(qū)域上；此時(shí)，油缸27動(dòng)作，如圖10(a)所示，驅(qū)動(dòng)T型槽驅(qū)動(dòng)塊24向上頂出，T型槽驅(qū)動(dòng)塊24驅(qū)動(dòng)第一滑塊13和第二滑塊14分別按F2、F1方向向外滑出，當(dāng)T型槽驅(qū)動(dòng)塊24向上推出完成的距離為L(zhǎng)1距離后，兩個(gè)滑塊分別完成L3距離的向外抽芯距離，從而先實(shí)現(xiàn)塑件4個(gè)鑲柱特征的脫模。

F1、F2、F3—運(yùn)動(dòng)方向；L1、L2、L3、L4—運(yùn)動(dòng)距離(a)機(jī)構(gòu)的頂出脫模 (b)機(jī)構(gòu)的復(fù)位圖10 機(jī)構(gòu)工作原理Fig.10 Working principle of the mechanism

而后，油缸27繼續(xù)向左頂出L2距離，T型槽驅(qū)動(dòng)塊24將繼續(xù)驅(qū)動(dòng)推板組合板向上頂出，從而推動(dòng)頂針16將滑塊架15上的塑件向上頂出而脫模。模具閉合前，機(jī)構(gòu)由油缸27驅(qū)動(dòng)先復(fù)位，如圖10(b)所示，為保證推板組合板的復(fù)位，推板上增設(shè)的復(fù)位拉桿28與T型槽驅(qū)動(dòng)塊24之間留有空距離L4。

總體而言，榫臺(tái)側(cè)邊三次脫模機(jī)構(gòu)三次脫模過(guò)程為：第一次脫模，由定位拉板37拉住活動(dòng)座板18，從而拉住第二個(gè)子機(jī)構(gòu)滑塊頂桿復(fù)合機(jī)構(gòu)及其上的塑件從型芯鑲件9上脫模脫出；第二次脫模，由T型槽驅(qū)動(dòng)塊24第一滑塊13和第二滑塊14側(cè)抽芯脫模；第三次脫模，有油缸27頂動(dòng)頂針16將塑件從滑塊架15上完全頂出脫模。

5 模具工作原理

模具在注塑機(jī)上工作時(shí)的動(dòng)作如圖11所示。具體步驟為：

(1)模具閉合注塑，注塑完畢準(zhǔn)備開(kāi)模。

(2)模具在注塑機(jī)動(dòng)模板的拉動(dòng)下，沿開(kāi)模方向下行，模具在P1開(kāi)模面處打開(kāi)，打開(kāi)時(shí)，榫臺(tái)側(cè)邊三次脫模機(jī)構(gòu)在彈簧30的驅(qū)動(dòng)下，下行，塑件從型腔鑲件4中脫模脫出。

(3)動(dòng)模繼續(xù)后退，榫臺(tái)側(cè)邊三次脫模機(jī)構(gòu)后退距離Q1后，榫臺(tái)側(cè)邊三次脫模機(jī)構(gòu)被定位拉板37拉住，塑件從型芯鑲件9上脫模，留于滑塊架15上。

(4)油缸27動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)第一滑塊13和第二滑塊14側(cè)抽芯脫模。

(5)油缸27繼續(xù)動(dòng)作，推頂頂針16將塑件從滑塊架15上頂出脫模，塑件完全脫模。

(6)復(fù)位，復(fù)位時(shí)，油缸27先動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)頂針16、第

(a)型腔脫模 (b)型芯脫模 (c)鑲柱脫模注 (d)完全頂出脫模圖11 模具工作原理Fig.11 working principle of the mould

一滑塊13和第二滑塊14先復(fù)位，而后模具在P1開(kāi)模面處閉合，模具完全閉合，等待下一注塑循環(huán)。

6 結(jié)論

(1)針對(duì)無(wú)人機(jī)葉片塑件的成型需要，在運(yùn)用CAE分析其成型可行性及兩種脫模方案對(duì)比分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)化型兩板模具來(lái)對(duì)其進(jìn)行注塑，有效地降低了模具制造成本；

(2)模具針對(duì)塑件的葉片部分采用簡(jiǎn)化型兩板模來(lái)進(jìn)行成型，以保證葉片的成型質(zhì)量；針對(duì)塑件榫臺(tái)部位的成型，則采用一種新型的3次脫模機(jī)構(gòu)來(lái)對(duì)其進(jìn)行成型和脫模，機(jī)構(gòu)包括2個(gè)子機(jī)構(gòu)組成，一個(gè)是活動(dòng)座板機(jī)構(gòu)，一個(gè)是滑塊頂桿復(fù)合機(jī)構(gòu)；

(3)3次脫模機(jī)構(gòu)中，利用模具的開(kāi)模動(dòng)力來(lái)實(shí)施第一次脫模，利用油缸驅(qū)動(dòng)T型塊形式先驅(qū)動(dòng)側(cè)面滑塊進(jìn)行第二次側(cè)抽芯脫模，利用油缸的繼續(xù)頂出驅(qū)動(dòng)頂針將塑件從側(cè)邊型芯是上完全頂出脫模。