在塑料模具中，对于含有圆管结构的产品，圆管的型腔一般是采用定模与动模对碰的形式，或采用哈弗滑块脱模。圆管的侧抽芯一般有两种结构：1种是采用斜导柱驱动，其脱模过程是在定、动模分开过程中同步进行；另1种是采用油缸驱动，其脱模过程是当动模与定模完全分开后，再由油缸驱动脱模[1-2]。但这两种模具结构及抽芯的脱模过程并不能适用于所有带有圆管结构的产品。由于家电产品功能多样化，某些产品中圆管的外圆柱面上还有整圈环形结构，如果多个不同方向的圆管均存在这种结构，就形成扣位，影响脱模，不能用常规模具结构，需要设置新型脱模结构和抽芯机构[3-4]。彭旭辉[5]针对壁挂空调出风框冷风口筋位上的小孔及产品两端的风向板安装孔，采用斜顶结构脱模；模具选用两板模结构，并在定模的电热器板和定模板之间增设垫块和推板，通过氮气弹簧和普通弹簧推动定模推板的闭、合，巧妙解决了定模斜顶的脱模问题。以某品牌的洗碗机泵体外壳为例，由于在该泵体上有4个不同方向的圆管结构。针对泵体的结构，将主分型面设在用于安装电机的圆管的口部，由于在出水圆管的外圆柱面存在9个圆环及1个扣环，在用于安装电机的圆管的外圆柱面上也有扣位，两个扣位互相约束，影响脱模，且产品尺寸较小，模具的空间有限，不能用斜顶结构实现脱模。本实验针对泵体出水圆管外圆柱面的圆环及扣环，用油缸驱动圆管的抽芯脱模，并将动模型腔设计成斜导柱+滑块的脱模机构。将斜导柱滑块机构设计成具有延时开模的功能，在开模前先由油缸驱动抽芯脱模，动模与定模分开，让出空间后，由斜导柱驱动动模型腔滑块运动，动模型腔滑块在运动过程中将产品抬起，使出水管外圆柱面的扣环实现脱模。1产品结构分析图1为洗碗机泵体外壳产品结构。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.08.020.F001图1洗碗机泵体外壳产品结构Fig.1Dishwasher pump shell product structure注塑材料为ABS，壁厚为3 mm。从图1可以看出，产品上有4个直径较大的圆管和一个扁桶，其中圆管1和圆管3共轴，分别用于安装叶轮和电机等设备；圆管2和圆管4分别为出水管和进水管；圆管1、圆管2和圆管4的轴线方向各不相同。在扁桶的底部有3个小K圆孔，在圆管1的外圆柱面上均匀分布4个锁紧扣，其中1个锁紧扣位于圆管2与产品口部之间。除图1c中所示的位置没有台阶外，在圆管1的外圆柱面上有1圈台阶，台阶高为3 mm。圆管2的外圆柱面有9个圆环，圆环高度为0.2 mm，在该圆管外部有1圈凸起的扣环，扣环的高度为0.5 mm，斜度为165°。根据产品结构，将模具的分型面设在圆管1的口部，圆管3及扁桶上3个小孔的轴线方向与圆管1的轴线方向相同，由定、动模型芯直接对碰对成形；圆管2与圆管4的轴线方向与分型面方向不同，用侧抽芯结构脱模。设计圆管2的脱模机构是这套模具的难点[6-7]。2复合脱模结构设计2.1圆管2的脱模结构设计圆管2的外圆柱面上存在圆环、扣位，且圆管2外圆柱面与圆柱1口部之间存在台阶和锁紧扣；针对这个结构，将圆管2的外圆柱面动模部分的型腔设计成由两个滑块成型，将圆管2的内圆柱面设计成由抽芯成型的复合脱模机构。图2为圆管2的脱模机构。从图2a可以看出，组合滑块主要由滑块1、滑块座1、斜导柱1、滑块2、滑块座2、斜导柱2、圆管抽芯、连接块、油缸组成。其中油缸的伸缩杆通过连接块与侧抽芯相连，如果油缸的伸缩杆与侧抽芯直接相连，当模具长期工作后，油缸的伸缩杆或侧抽芯会出现工作疲劳，而出现不同轴的现象而卡死。从图2b可以看出，为了使滑块2具有延时开模功能，将滑块座2上的斜导柱孔设计成扁口形，斜导柱须提高45 mm后才能驱动滑块运动。从图2c可以看出，为了减少圆管2外圆柱面的动模型腔滑块的脱模距离，将动模型腔设计成两个滑块，两个滑块的接触面为45°斜角，两个滑块的脱模方向互相垂直。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.08.020.F002图2圆管2的脱模机构Fig.2Demoulding mechanism of round tube 2圆管2的脱模结构脱模过程：注塑完成后，在定模与动模开模前，油缸带动圆管2抽芯脱模；然后定模与动模才开始分模，同时斜导柱1带动滑块1脱模。由于滑块座2上的斜导柱孔为扁孔，斜导柱2随定模提升时，不能立即带动滑块2脱模，而是在定模与动模的分模距离达到45 mm后，斜导柱2才驱动滑块座2做脱模运动。由于圆管2外表面的圆环高度仅为0.2 mm，圆管2外圆柱面扣环的侧面为165°的斜面，当滑块2做侧向移动时，定模已远离产品，让出空间，不阻碍滑块2托起产品。滑块2一边做侧向脱模运动，一边将产品顶起，从而使圆管2外圆柱面上的圆环和扣环脱模。滑块2在运动过程中，具有强行将产品顶起的功能。2.2圆管4的脱模结构设计与圆管2相比，圆管4的外表面与圆管1口部之间不存在台阶，因此圆管4的外圆柱面可以由定、动模直接对碰成型，圆管4的型芯采用斜导柱驱动机构[8-9]。图3为圆管4的型芯脱模机构。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.08.020.F003图3圆管4的型芯脱模机构Fig.3Core demoulding mechanism of round tube 42.3圆管3的型芯结构对于产品上的圆管3，为了防止出现注塑不满的现象，其型芯采用镶件结构，以有效防止出现困气[10]。为了控制镶件的温度，在镶件的中间位置开设冷却水井；为了防止镶件错位，在镶件的顶部设置凸台，与动模镶件的凹坑相配合，凸、凹配合斜面为85°。图4为圆管3的型芯镶件结构。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.08.020.F004图4圆管3的型芯结构Fig.4Core structure of round tube 33模具结构设计3.1模具排模布局图5为模具排模布局设计。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.08.020.F005图5模具排模布局设计Fig.5Mold layout design产品尺寸较小，为了优化模具结构，采用一模四腔的布局，将4个型腔一字排开。为了使模具受力均匀，将相邻2个产品彼此两两相对摆放，将4个油缸排在模具的两侧。其中产品2与产品3中运动方向与圆管2轴线方向垂直的动模型腔滑块位于中间位置，且相对摆放，可以在定模上设置1个双面斜楔，同时推动两个型腔滑块运动。这种排模布局，非常紧凑，既可以最大限度地利用模具空间，也可以使模具受力均匀[11-12]。3.2冷却系统良好的冷却系统能使模具温度保持均匀，使产品快速冷却、定型。在设计冷却水路时，应根据产品、型腔的实际形状，合理布局水路[13]。图6为冷却系统设置。从图6a可以看出，在这套模具中，动模水路采用直通+水井+圆弧形水槽的布局；在扁桶位置设置2条水井式水路，在圆管1的型芯设置一条圆弧形的水槽式水路，在型芯的周围设置直通式水路。从图6b可以看出，定模水路采用直通式水路，水路分为上、下两层，并在两个型腔之间布置水路。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.08.020.F006图6冷却系统设置Fig.6Cooling system settings3.3进胶系统采用热流道进胶系统，点浇口进胶，浇口直径为Ф2.5 mm。由于产品尺寸较小，每个产品设置1个进胶点，进胶点位于扁桶底部。采用热流道进胶，不但可以缩短熔体在流道中流动的距离，减少注塑压力的损失，还可以保证4个产品的注塑时间、注塑压力完全相同。在产品的底部进胶，不会影响产品的外观，也有利于操作工人修剪胶口料[14-15]。图7为进胶系统设计。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.08.020.F007图7进胶系统设计Fig.7Feeding system design3.4顶出系统这套模具的顶出系统包括推板、推杆固定板、推板导柱、推板上限位块、推板下限位块、支撑柱、复位杆和复位弹簧等。推板上限位块的作用是限制推板向上运动的极限高度，推板下限位块的作用是当推板复位后，允许推板与动模座板之间保留一定的空隙，以避免飞入的垃圾影响顶出系统复位。产品脱模时采用推杆顶出，图8为推杆布局设计。从图8可以看出，每个产品设置6支推杆，直径为Ф5 mm，均匀分布在产品的内表面，可以确保产品顶出所受的顶出力均匀，这个顶出系统比较常见[16-17]。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.08.020.F008图8推杆布局设计Fig.8Push rod layout design4模具的装配图与工作原理模具采用两板模模架，定、动模型芯为镶件，图9为模具总体结构。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.08.020.F009图9模具总体结构Fig.9General mould structure注：1-动模座板；2-垫块；3-推板；4-推杆；5-油缸；6-圆管2斜导柱；7-圆管2滑块；8-圆管2滑块压紧块；9-定模板；10-热流道板；11-定模座板；12-圆管3型芯；13-热流道管；14-电器件；15-热流道压板；16-隔热板；17-推杆；18-定模镶件斜楔；19-圆管4抽芯；20-圆管4滑块压紧块；21-圆管4滑块座；22-圆管4滑块斜导柱；23-动模板；24-推板导柱；25-推板上限位块；26-推杆固定板；27-推板下限位块。模具工作过程：注塑完成后，在定模与动模开模前，油缸5带动圆管2的抽芯脱模。抽芯脱模后，定模与动模开始分开，由于动模的包紧力大，产品留在动模型芯上，在定、动模分模时，3个脱模动作同步进行：（1）圆管4滑块斜导柱22带动圆管4的抽芯19脱模。（2）圆管2外圆柱面动模型腔的另1个滑块（图2c）开始脱模。（3）圆管3的型芯12开始脱模。当定模与动模的分模距离达到45 mm时，圆管2斜导柱6带动圆管2外圆柱面动模型腔滑块7开始脱模。当定、动模完全分开后，推板3推动推杆4做顶出运动。取出产品后，模具的顶出系统在复位弹簧的推动下开始复位，复位过程与开模过程完全相反。当模具复位后，即可开始生产下1个产品。5结论针对洗碗机泵体外壳出水管的外圆柱面上存在圆环和扣环，以及泵体口部的圆管存在扣位的结构特点，将出水管的动模型腔设计成具有延时开模功能的由斜导柱驱动的滑块，为了缩短开模距离，将型腔滑块拆分成两个，沿两个不同方向脱模。出水管型芯用油缸驱动脱模。模具的开模过程是：先是圆管的抽芯脱模，然后动模与定模分开，当分模一段距离后，再由斜导柱驱动出水管动模型腔滑块运动，同时将产品稍微顶起，使出水管外圆柱面上的圆环和扣环脱模。根据泵体外壳的结构，设计了由直通水路+水井水路+圆弧槽水路的混合冷却系统，以确保模温均匀。设计了一模四腔，并将4个型腔一字排开的型腔布局，能节省模具空间，并使模具受力均匀。采用热流道浇注系统，可以保证每个产品的注塑压力均匀。