注塑模具结构与塑件结构形状密切相关[1-3]，其中分型面的设计、斜抽芯数量的减少、模具结构的简化，决定模具设计的可行性和制造成本[4-6]。对于复杂塑件，特别是存在多方位抽芯结构难点的塑件，设计模具时需要进行一些创新设计[7-9]。为实现抽芯机构的运动，不仅需要在定模侧增加分型面，还需在动模侧增加分型面。关于多向抽芯机构和模具分型运动，许多研究者针对不同塑件展开了研究，其中，定模分型较常见，而关于动模分型的研究相对较少。王静等[2-3]针对塑件倒扣，采用2个分离式大镶件，配合10个斜顶外侧抽芯机构，完成全部脱模动作。周大路[4]针对塑件4个结构特征，设计了弯销抽芯和弹簧直接弹出的脱模抽芯机构，并未涉及动模分型。荣星等[5]针对相机结构塑件，设计了四个方向滑块抽芯成型模具，动模二次分型采用锁模开闭器实现。简发萍等[10]采用在动模板后设置弹簧，动定模板间设置树脂开闭器实现动模分型。而关于动模分型，相关研究的模具结构多数采用动模分型后进行动定模分型。本实验设计了一副多向抽芯的三次分型注塑模具。针对剃须刀外壳，采用一模两腔布局，通过减少与主开模方向不一致的抽芯数量，确定塑件的结构难点。针对结构难点，设计定模斜抽芯机构、动模内抽芯机构和动模斜抽芯机构，并控制三次分型顺序，以实现塑件脱模。其中，为配合动模斜抽芯机构运动，模具结构采用动定模分型之后，动模一侧再分型，并提出一种新的顶杆机械式动模分型机构。1分型面设计1.1塑件结构分析图1为剃须刀外壳三维结构。外壳整体为曲形件，分型面为曲面，材料选用ABS塑料。从图1可以看出，塑件斜向有5个通孔，孔深为2.1 mm；背面有2个卡扣，呈对称布置，扣位深度为2 mm；背面有轴向方向不同的2个凸起孔结构，凸起孔1孔深4 mm，凸起孔2孔深13.5 mm；还有异形孔和一些加强筋结构。斜向通孔、卡扣、凸起孔、异形孔、加强筋在空间上角度不一致，给塑件脱模带来困难。图1剃须刀外壳的三维结构Fig.1Three dimensional structure of razor shell10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.10.019.F1a1(a)正面10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.10.019.F1a2(b)背面1.2分型面设计分型面的设计与塑件的脱模以及模具结构的复杂程度有关[11-12]，根据剃须刀外壳结构特点和脱模要求，选择最大横向轮廓尺寸的背部底面为分型面，称为主分型面。制件位于动模一侧，因为是曲面分型面，其分型方向可以有不同的选择。鉴于凸起孔2尺寸较大，成型时抽芯距离较长，轴线方向与分型面整体轮廓的法线方向接近，故将凸起孔2的轴向设置在模具开模方向上，以避免成型该孔的斜抽芯机构设计。同时也可使塑件异形孔和加强筋的脱模方向与开模方向一致，故能够简化模具结构。斜向通孔、卡扣及凸起孔1的抽芯方向与开模方向不一致，因此，除主分型面外，需要增加分型面以满足脱模要求。成型凸起孔1需在动模一侧增加一个分型面，成型斜向通孔还需在定模一侧增加一个分型面。2模具整体结构设计根据分型面设计，模具需进行三次分型完成多向抽芯，图2为模具整体结构。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.10.019.F002图2模具整体结构Fig.2Overall structure of mold注：1-滑块座I；2-定距螺钉；3-弹簧；4-弯销I；5-滑块I；6-斜向型芯；7-定位圈；8-浇口套；9-导柱；10-型芯；11-凸模；12-固定座；13-定模座板；14-定模板；15-定模镶块；16-动模镶块；17-动模板；18-螺钉；19-支撑板；20-顶杆；21-楔块；22-压块；23-斜抽镶件；24-导滑座；25-推杆固定板；26-推板；27-动模座板；28-推料杆；29-推杆；30-垫块；31-复位弹簧；32-复位杆；33-导套；P1-分型面1；P2-分型面2；P3-分型面3图3为浇注系统和冷却系统设计。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.10.019.F003图3浇注系统和冷却系统设计Fig.3Design of gating and cooling system从图3可以看出，浇注系统采用潜伏式浇口设计，在塑件内的推杆上设计出附加流道。脱模时，推料杆28、推杆29同时推出，使塑件与流道凝料从浇口处拉断后脱出模具，而后将附加流道从塑件上去除。水路直径Φ=8 mm，定模（F进）与动模（M进）进水口上下错开设置可确保冷却效果。单个型腔塑件采用11根推杆29进行推出，待型芯与塑件全部分离后，由推料杆28和推杆29构成的推出机构推出塑件及浇注系统凝料。3抽芯机构设计3.1定模斜抽芯机构设计塑件斜向通孔成型采用定模斜抽芯机构设计，图4为定模斜抽芯机构。从图4可以看出，定模斜抽芯机构由滑块座1、弯销4、滑块5和斜向型芯6构成。整个机构设置在定模，弯销4固定在定模座板13上，滑块5与滑块座1配合安装在定模板14内。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.10.019.F004图4定模斜抽芯机构Fig.4Fixed mold oblique core pulling mechanism注：1-滑块座I；2-定距螺钉；3-弹簧；4-弯销I；5-滑块I；6-斜向型芯；13-定模座板；14-定模板；P1-分型面1；P2-分型面2弯销4和滑块5同时安装在定模，两者要产生相对运动，必须在定模增加一个分型面P1。开模时，利用弹簧3的弹力，模具从P1处先分型，定模板14随动模运动，使弯销4驱动滑块5，从而带动斜向型芯6实现斜向抽芯运动，与塑件分离。抽芯结束后，由于抽芯距小，弯销4与滑块5并未分离。因此，在合模时，由弯销4驱动滑块5、斜向型芯6实现机构复位，弯销4压紧滑块5，防止注射时因塑料熔体压力造成滑块位移。定模斜向抽芯距离S为2.1 mm，与开模方向呈55°夹角。图5为开模距离(H)、滑块5移动距离(L)和斜向型芯6抽芯距离(S)之间的关系。通过计算，P1处开模距离H至少为18 mm。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.10.019.F005图5开模距离（H）、滑块5移动距离（L）和斜向型芯6抽芯距离（S）之间的关系Fig.5Relationship between opening distance （H）, slider 5 moving distance （L） and oblique core 6 core pulling distance （S）3.2动模内抽芯机构设计塑件卡扣成型采用动模内抽芯机构设计，为实现机构运动，需从主分型面P2处分型。开模时，P1分型面先打开，定模板随动模运动；移动一定距离，定距螺钉2拉住定模板14，使其停止运动，从而迫使P2分型。图6为动模内抽芯机构。从图6可以看出，动模内抽芯机构由固定在定模板上的弯销、卡扣型芯34、滑块35、滑块座36构成。模具从P2处打开，弯销驱动滑块35带动卡扣型芯34向塑件运动，完成内抽芯，与塑件分离。合模时，由弯销驱动滑块35实现卡扣型芯34复位。滑块35底面设有弹簧钢球定位装置，在弯销离开滑块后，保证滑块不会产生移动，保证弯销对滑块的驱动。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.10.019.F006图6动模内抽芯机构Fig.6Moving mold internal core pulling mechanism注：17-动模板；34-卡扣型芯；35-滑块Ⅱ；36-滑块座Ⅱ；P2-分型面23.3动模斜抽芯机构设计图7为动模斜抽芯机构及二次分型机构。从图7可以看出，塑件凸起孔1成型采用动模斜抽芯机构设计，由斜抽镶件23与导滑座24构成，导滑座24安装在支撑板19上。开模时，为了使斜抽镶件23与塑件分离，模具必须从P3处分型，同时沿导滑座24运动，从而使斜抽镶件23沿凸起孔1斜向运动完成斜向抽芯，与塑件分离。其中，P3处分型由动模分型机构实现。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.10.019.F007图7动模斜抽芯机构及二次分型机构Fig.7Moving mold oblique core pulling mechanism and secondary parting mechanism注：17-动模板；18-螺钉；19-支撑板；20-顶杆；21-楔块；22-压块；23-斜抽镶件；24-导滑座；25-推杆固定板；26-推板；27-动模座板；P2-分型面2；P3-分型面3动模分型（P3处分型）机构由顶杆20、楔块21、压块22构成，压块22固定在动模座板27上，楔块21通过弹簧安装在推板26上，顶杆20固定在动模板17上。随着动模的运动，模具从P2处打开；继续运动，注射机顶杆推动推板26和推杆固定板25运动，同时固定在动模板17上的顶杆20将模具从P3处顶开，斜抽镶件23完成斜抽芯；继续运动，当楔块21与压块22的斜面接触时，楔块21向左运动，顶杆20停止运动，同时由安装在动模板17与支撑板19之间的定距螺钉控制P3处分型距离；推出机构继续运动，由推杆将塑件推出脱模。合模时，推出机构复位，带动楔块21运动，当与动模座板27接触时，受压缩弹簧恢复原状驱动楔块21向右运动，楔块21上平面与顶杆20底面接触，回到推出前的位置。与在动模板17和支撑板19之间设置弹簧实现动模分型相比，由顶杆20、楔块21、压块22构成的动模分型机构，具有机械顶出力大、结构稳定的特点。同时，此模具动模板17较厚，采用此种动模分型机构，更安全可靠。动模斜抽芯距离为4 mm，与开模方向呈24°夹角。经计算，为完成斜抽芯，P3处需开模距离至少7 mm。4模具工作原理注射过程：模具闭合后，塑料熔体通过浇注系统进入型腔，经由充填、保压、补缩、冷却定型后开模。开模过程：由于弹簧作用，注射机合模系统带动模具先从分型面P1处打开，实现定模斜抽芯运动，完成斜向型芯与塑件分离；动模继续运动，定距螺钉拉住定模板停止运动，模具从分型面P2处打开，实现动模内抽芯运动，完成卡扣型芯与塑件分离；动模继续运动，通过动模分型机构动作，模具从分型面P3处打开，实现动模斜抽芯运动，完成斜抽镶件抽芯运动与塑件分离。动模再继续运动，注射机顶杆推动推出机构，使推杆同时顶出，将塑件和流道凝料推出模外。合模过程：合模系统带着动模朝定模运动进行复位，由导柱导套确保模具型腔准确对中，在复位杆、复位弹簧的作用下实现推出机构复位，模具完全闭合后，开始下一周期的注射。5结论（1）结合塑件具有多方位结构特征，设计了一副具有潜伏式浇口的多向抽芯三次分型注塑模具。针对塑件曲面分型面设计，通过减少与主开模方向不一致的抽芯数量，确定塑件存在3个不同方位抽芯的结构难点。针对结构难点，通过设计弯销+滑块的定模斜抽芯机构实现斜向通孔成型，设计弯销+滑块的动模内抽芯机构实现卡扣成型，设计斜抽镶件的动模斜抽芯机构实现凸起孔成型。（2）为确保3种抽芯机构顺利脱模，模具结构采用三次分型设计，通过合理控制开模顺序实现塑件推出。为配合动模斜抽芯机构运动，模具结构采用动定模分型后，动模一侧再分型。新型顶杆机械式动模分型机构具有机械顶出力大、结构稳定的特点。