1塑件成型工艺分析
1.1 塑件结构
如图1所示，塑件正面特征有1个矩形侧孔、1个深筋、2个侧槽、2个倒扣槽、2个三角筋，这些特征对模具结构设计的影响较大，塑件整体外形尺寸为389 mm×187 mm×94 mm，材料为PP+20TALC，收缩率为1.012。
图1 塑件形状
1.2 模具设计方案
依据塑件的结构特点，拟采用以下方案设计模具结构：①采用普通流道多点浇口的浇注系统，浇口形式为点浇口，数量设3个以上；②模具主要成型零件采用镶件的形式设计，局部区域特征的成型零件也采用镶件形式，既节省材料，又减少加工费用，降低加工难度；③塑件外形尺寸大，易产生翘曲变形，需加强成型零件的冷却，通过CAE分析及经验参考，冷却管道直径采用φ12 mm比较合适，或采用冷却水井增强冷却；④成型塑件脱模难点在于塑件上1个矩形侧孔、1个深筋、2个侧槽、2个倒扣槽、2个三角筋，这些特征的成型零件都位于定模型腔面一侧，其中2个倒扣槽只能采用定模先抽芯的方式进行脱模，2个侧槽、1个矩形侧孔可以采用动模滑块侧抽芯的方式进行脱模，2个三角筋、1个深筋可以采用动模一侧增强推出的方式脱模；塑件的完全脱模采用圆推杆推出。
综上分析，模具采用1模1腔布局、多点点浇口三板模结构。模具需要设置定模先抽芯机构、定模侧抽芯机构完成塑件局部特征的脱模后，再采用推杆推出的方式实现塑件的完全脱模。
2模具主体结构设计
结合上述模具整体设计思路，设计的模具主体结构如图2所示。
图2 模具结构设计
模具主要成型零件由PL分型面分为定模和动模2个一级成型主镶件。结合2个倒扣槽的脱模需要，定模镶件内设置2个二级镶件：I1、I2。为降低动模镶件的加工难度，动模镶件内设置4个二级镶件：I3、I4、I5、I6；结合1个侧槽的脱模需要，动模镶件内设置1个二级镶件I7；结合1个侧槽和1个矩形侧孔的脱模需要，动模镶件内设置1个二级镶件I8；1个深筋、2个三角筋特征的边缘采用多个扁推杆推出，塑件的完全脱模依靠多根φ6 mm推杆推出。
模具浇注系统中，使用G1、G2、G3三个点浇口进行浇注。为增强模具型腔的冷却，定模中设置了冷却水路C1~C8进行冷却，动模镶件较多，冷却水路较难布置，因而仅设计了1条水路C9进行冷却，但对该水路采取了冷却增强措施，增加了多个冷却水井，以确保冷却水最大可能深入型芯顶部对塑件内壁进行冷却。
主要成型镶件和局部小镶件的材料选用P20钢，模具整体布局如图3所示。
图3 模具整体布局
3模具整体结构设计
模具整体结构如图4所示，模架使用龙记标准模架FCI 4060，定模板厚度为110 mm，动模板厚度为140 mm，垫块高度为120 mm。塑件从模具中取出时，分3次打开，3个分型面分别为P1、P2、P3。
图4 模具整体结构
1.导柱 2.脱料板 3.定模板 4.动模板 5.动模镶件 6.推板 7.侧槽滑块机构 8.浇口套 9.型腔板镶件 10.短拉杆 11.脱料板弹簧 12.长拉杆 13.定位块 14.限位块 15.矩形侧孔滑块机构
模具分3次打开：P1面打开，浇注系统的流道废料在点浇口处与塑件分离，同时驱动2个定模先抽芯机构进行抽芯；P2面打开，脱料板将流道废料从拉料杆上脱离，保证流道废料先脱模，同时驱动2个定模先抽芯机构完成抽芯动作（见图5）；P3面打开，塑件从定模镶件中脱出并留于动模镶件上。P3面打开时，矩形侧孔滑块机构15、侧槽滑块机构7同步完成侧抽芯动作。塑件的最终脱模由推板6推动其上的推杆将塑件从动模镶件上推出。
图5 定模先抽芯滑块机构
16.前定模滑块机构 17.后定模滑块机构18.边锁 19.推杆
模具中，3个分型面的打开顺序依靠尼龙扣、短拉杆10 、脱料板弹簧11、 长拉杆12进行控制。P1面打开时，脱料板2与定模板3的最先打开由脱料板弹簧11撑开实现，P2面的打开由定模板3拉动长拉杆12后，再拉动脱料板2及短拉杆10，保证P2面的第二顺序打开，打开的距离由短拉杆10限制。P2面打开后，由于短拉杆10的定距限制，动模板4上的尼龙扣从定模板3内的孔中强制拔出，实现定模板3和动模板4的分离，实现P3面的第三顺序打开。
矩形侧孔滑块机构15、侧槽滑块机构7的结构相似，都采用长斜导柱驱动形式的滑块机构，该种结构的滑块下前方设有辅助推出弹簧，尾端设有限位螺钉，保证滑块滑出后，复位时斜导柱能准确插入滑块斜导柱孔中，确保滑块准确复位。
二级镶件I1、I2设置成定模滑块机构形式，在模具打开前完成抽芯动作，前定模滑块机构16和后定模滑块机构17的驱动块用螺钉紧固安装在定模座板上，通过斜T形槽驱动二级镶件I1、I2，如图5所示。
模具运行过程中，为保证定模板3和动模板4闭合时准确复位，模板四周都设置1个定位边锁，以保证长期使用的定模镶件和动模镶件闭合复位准确。
4模具工作过程
模具工作过程如下：①模具闭合注射，型腔经充填、保压、冷却后，等待开模；②P1面开启，流道废料与塑件分离，矩形侧孔滑块机构15、侧槽滑块机构7开始进行抽芯；③P2面打开，矩形侧孔滑块机构15、侧槽滑块机构7完成侧抽芯，流道废料被脱料板2从拉料杆上刮下，自动脱落；④P3面打开，塑件从定模镶件中脱出，矩形侧孔滑块机构15、侧槽滑块机构7同步完成侧抽芯；⑤注塑机顶杆顶住推板6，推动推杆将塑件从动模镶件5上推出，实现塑件的完全脱模，之后模具复位。