优化注射模设计空间的几种斜顶结构

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优化注射模设计空间的几种斜顶结构

袁林，贾宇霖，李芳，黄影文，骆豪峰

深圳市银宝山新科技股份有限公司技术中心（广东深圳    518108)

【摘要】阐述了采用传统模具斜顶造成模具空间占用，强度降低等问题，从优化模具斜顶结

构角度出发，进行了结构工艺设计上的突破，并固化特定类型斜顶结构的应用场景，提升

模具的设计效率和质量。

关键词：斜顶；优化空间；结构变形；注射模

1    注射模及斜顶简介
    注射模是一种生产塑胶制品的工具，依托注射成型工艺，将受热融化的塑料由注塑机高压射入模腔，经冷却固化后，得到成型制品。
    传统斜顶分标准斜顶和非标斜顶，标准斜顶指的是斜顶杆和斜顶底座为标准件，匹配螺丝、销钉、键等连接部件，斜顶头是胶位零件，其形状大小受倒扣尺寸的影响,为非标零件;斜顶杆直径大小受顶杆长度、顶出行程、斜顶杆角度的综合影响"匕非标斜顶一般指的是整体式斜顶(又称原身留斜顶），其斜顶底座一般也为定制件。
2    斜顶的脱扣原理
/ ]( \$ ]( O2 U- K5 A5 N    斜顶主要用于塑件中倒扣的脱离，依靠顶杆板提 供推力，以运动分析的矢量三角形为理论基础，实现 在顶出系统工作的同时形成与塑件的相对运动从而 脱离塑件倒扣|21。斜顶的结构变形都是以矢量三角形 为理论指导进行演变的，如图1所示。
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) Q) u* s) \4 H4 [: ]4 G3    模具斜顶设计时遇到的痛点
3.1    斜顶自身内部的干涉
2 b# p8 N1 [2 \, F5 F1 v/ [    有些塑件如门槛条、亮条，其扣位较多且脱扣方 向不一致,不能通过集成式的斜顶方案实现。而采用 传统单个斜顶分别脱扣，斜顶杆、斜顶底座容易干涉， 这就导致了模具设计的空间不足问题，同时大量的斜 顶会造成顶杆板与动模板的大面积掏空，因此模具的 强度也会存在问题。最常见的如动模板变形、顶杆板 变形,从而造成在顶出过程中，出现异响、顶杆烧黑、 甚至顶杆断裂等模具质量事故。
3.2    斜顶与外部系统如冷却系统、顶出系统、撑头 的干涉
" R" O7 M; \' n% P1 e5 F$ k    斜顶的排布与冷却水路、顶出系统、撑头交错，采 用传统斜顶方案，虽能达到倒扣脱离的目的，但是在 设计相关系统结构的时候，为避开斜顶所占用的模具 空间，不得不放弃部分区域冷却水路系统的均衡、顶 出系统的平衡、薄弱位置的支撑，从而不可避免的造 成一些模具问题。如因冷却不均衡导致的热点、上下 表面的模温差导致的塑件翘曲等缺陷；因顶出不平衡 造成顶白、顶印等缺陷；因支撑面积不够导致的动模 板变形，从而造成模具容易出现飞边缺陷。此类模 具问题是因为塑件的设计限制了模具各结构系统的 排布空间，采用传统的斜顶方案无法解决上述的模具问题。
    本文将选取一些斜顶结构优化案例，从源头上解 决模具设计空间不足、强度不足等问题。
4     优化模具空间的斜顶结构变形案列介绍
- e4 U5 t" j# Q/ {5 C3 c. c, K4.1直顶杆带动斜顶结构60°的大坡度斜顶一般做法是在斜顶座上加反向交叉杆，来减小斜顶座滑台运动的坡度，但是斜顶座需要占很大空间，塑件脱扣角度60°在斜顶底座中被分解成25°方向的C和水平方向的D运动。如图2所示。
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! ^2 B( U: j0 z    为解决此类斜顶底座占用空间大导致顶杆板上其它部件如直顶杆、顶杆、撑头等无法排布这一问题， 采用直顶带动斜顶的变形结构可以优化顶出空间，合 理排布模具的其它部件，如图3所示。
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) s. `8 t" W; Y    此种结构变形是将大坡度的斜顶结构演变成斜 顶+直顶的组合形式，或者直接采用直顶杆+斜顶的组 合方式。这两种结构中斜顶杆都不再配备斜顶底座， 而是依靠固定在顶杆板上的直顶杆与斜顶杆间的导 向齿条结构，在顶出过程中直顶杆带动斜顶杆持续不 断地接触啮合。导向方式比斜顶底座的滑台更稳定， 导向条设计成任意坡度都可行。此种变形结构极大 地优化了模具顶杆板上的空间,适用于多斜顶排布时 斜顶杆交叉的问题，同时对大坡度扣位的斜顶脱扣极 具针对性。
4.2     斜顶摆杆机构
# b& X5 h% N" B# z% M3 \) W    斜顶摆杆机构的结构变化主要体现在斜顶杆的固定上。因斜顶杆变形为斜顶摆杆，不再采用传统的斜孔，而采用支点块结构固定和导向，依托支点块上 的A1，和B1斜面，来接触斜顶摆杆上的A2和B2斜面，实现斜顶摆杆的脱扣和复位，如图4所示。

" {$ b' h" Z. W# A! A( c; g斜顶摆杆的变形结构巧妙地改变了斜顶受力支点，结构强度得到改善，整个塑件倒扣的脱离依托支 点块面接触式的导向，结构稳定，减少整体式斜顶杆 易断裂和烧死风险。适用于倒扣量小，脱扣方向相 反，倒扣密集的塑件结构。
4.3    直身段斜顶杆结构
    将斜顶做成整体式，且斜顶杆在扣位正后方，杆身下段做成直身杆，从而避免与其他斜顶杆干涉。同时斜顶上做导向槽，与导向块和斜顶座组成斜顶机构。在顶出过程中，导向块对斜顶导向槽的作用驱动斜顶在脱扣方向滑动，有效完成斜顶脱模，此变形斜顶的运动分析矢量图与传统斜顶一致。

    此种结构变形解决了斜顶杆交叉、斜顶底座排布 空间不足的问题,适用于扣位密集且脱扣方向不一的 塑件结构。
4.4    交错式斜顶脱模机构
( @, i* i) P6 a    遇到互相垂直方向的斜顶，由于位置干涉，往往不能错开，常规的做法是做成两次顶出。而新型交错 式斜顶脱模机构通过在两个斜顶接触面上设计键和 键槽特征作为导向，可以避免两次顶出，同时消除注射过程中斜顶的摆动，避免产生塑件飞边缺陷，如图6 所示，以小斜顶为运动分析对象，大斜顶沿人运动，因此小斜顶相对于大斜顶沿运动;加之小斜顶自身的运动8,运用斜顶运动矢量三角形理论，小斜顶相对 于大斜顶的运动轨迹为-A和B的复合运动。此结构中小斜顶与大斜顶之间有精准的键和键槽连接，斜顶之间同步性好、稳定性高。

! j! ?2 W) ?/ B. A& R5    总结
    特定的模具结构是因为其特定的塑件特征决定的。传统斜顶具有适用性高、稳定性好、标准件易购 买等优势，依然会是模具设计中脱扣方案的首选。而 在出现某些特定的塑件结构时，可以试着选择本论文 中提到的这些结构变形，从根本上解决传统斜顶难以实现的脱扣方式，保证模具整体系统结构的均衡性、 运行稳定性和强度要求，提升模具质量。
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