0引 言工业机器人教学系统是目前国内高校和机器人专业培训机构开发的多功能教学实训系统，系统由机器人工作站和机器人本体构成，机器人本体可根据客户需求，选用不同的六轴工业机器人，系统涵盖工业机器人工作站的搭建、机器人基本操作等实际应用技术，需求量大。机器人关节轴的运转由软件操控系统通过各种线路进行控制，在不同类型的机器人结构中，为保证工业机器人的外观和保护线路，其关节拐弯处都须设计弯管卡线槽。成型弯管卡线槽的注射模设计有一定的难度[1-5]，现结合某示教工业机器人弯管卡线槽的注射成型，给出其模具设计案例，以供参考。1塑件结构分析弯管卡线槽结构如图1所示，其主体由一段弯管加一段直管构成，弯管中心线半径为R64.5 mm，弯曲角度为75°，弯管内径为φ39.5 mm，壁厚为1.8 mm，直管段长度为71.8 mm，其内径与壁厚同弯管段相同。塑件外壁上设置8个小孔U2、8个大孔U1，小孔U2直径为φ3.0 mm，大孔U1直径为φ6.0 mm。外壁还设置有4种不同尺寸的卡槽筋U3~U6以及4个矩形通孔U7，卡槽筋壁厚为2.0 mm。塑件材料为PC+ABS，收缩率为0.52%~0.56%。10.16787/j.cnki.1001-2168.dmi.2024.08.007.F001图1弯管卡线槽2分型及成型零件设计结合塑件结构特点，拟采用单个型腔布局来设计模具结构。模具采用两板模，单个型腔分型及成型零件设计如图2所示，待成型塑件采用卧式布局在型腔中，以其卧式状态的最大外沿轮廓线设置外壁分型面PL1，主要成型零件分为C1上主镶件和C2下主镶件，这也是塑件外壁的主要成型零件[6-10]。然后以待成型塑件内壁中的直管段和弯管段的分界面PL2对内壁进行分型，进而设置B1直管型芯和B2弯管型芯。为便于成型零件的加工，C1上主镶件再分割4个局部镶件I1用于4个小孔U2的成型，4个局部镶件I2用于4个大孔U1的成型，2个局部镶件I3用于2个矩形通孔U7的成型；C2下主镶件也做同样的分割，获得的镶件分别为I1'、I2'、I3'。10.16787/j.cnki.1001-2168.dmi.2024.08.007.F002图2型腔与型芯设计获得塑件的成型零件后，成型塑件的脱模设置：①B2弯管型芯先抽芯；②直管型芯抽芯；③C1上主镶件及局部镶件I1、I2、I3与塑件分离；④塑件从C2下主镶件上被推杆推出而完全脱模。依据弯管塑件的模具设计经验[5-9]，模具型腔的浇注拟使用2个潜伏式侧浇口进浇，鉴于B1直管型芯和B2弯管型芯空间狭小，这2个成型零件内难以设置冷却水路，只对外壁成型零件C1上主镶件和C2下主镶件设计冷却水路，冷却管道直径为φ10 mm。3模具结构设计模具采用1模1腔两板模结构，如图3所示。定模侧布置的结构件主要有C1上主镶件1，C1上主镶件1使用Y向楔紧块2、X向楔紧块5锁紧定位，以保证C1上主镶件1和C2下主镶件8准确闭合。由于成型塑件的两端都需要抽芯，为保证模具的使用寿命，模具的4个方向还需附加设置4个定位边锁3。10.16787/j.cnki.1001-2168.dmi.2024.08.007.F003图3模具结构零件排位布置1.C1上主镶件 2.楔紧块 3.边锁 4.导套 5.楔紧块 6.I1镶件 7.I2镶件 8.C2下主镶件 9.楔紧块 10.I2'镶件 11.I1'镶件 12.B1直管型芯 13.直管型芯滑块 14.导柱 15.液压缸 16.楔紧块 17.B2弯管型芯 18.圆弧滑块 19.圆柱销 20.摆臂 21.螺钉 22.圆柱销 23.定位销 24.圆弧滑块座 25.圆弧导向条 26.拉杆 27.圆柱销 28.弯管直线滑块 29.液压缸动模侧主要布置有C2下主镶件8以及2个液压缸驱动滑块抽芯机构，第1个机构为液压缸15驱动B1直管型芯12抽芯；第2个机构为液压缸29驱动B2弯管型芯17抽芯，其主要零件包括件17~29。第2个机构的工作原理：液压缸29活塞杆驱动弯管直线滑块28抽芯，弯管直线滑块28上使用圆柱销27连接拉杆26的下端，拉杆26通过其前端的销孔拉动圆柱销19跟随移动，圆柱销19上还套装有摆臂20上端的销孔，摆臂20的下端使用圆柱销22定位在C2下主镶件8上，在拉杆26的牵引下，圆弧滑块18在圆弧导向条25的圆弧导向下在圆弧滑块座24内做圆弧转动抽芯，将B2弯管型芯17从塑件中抽出，如图4（a）所示。第1个机构的抽芯动作直接由液压缸15活塞杆驱动B1直管型芯12完成抽芯，如图4（b）所示。10.16787/j.cnki.1001-2168.dmi.2024.08.007.F004图4抽芯机构安装（a）弯管抽芯机构 （b）直管抽芯机构1.C1上主镶件 8.C2下主镶件 13.直管型芯滑块 15.液压缸 17.B2弯管型芯 26.拉杆 27.圆柱销 28.弯管直线滑块 29.液压缸 30.定模座板 31.定模板 32.动模板 33.垫块 34.推杆固定板 35.推板 36.动模座板 37.推板导柱 38.模脚 39.定位圈 40.浇口套 41.拉料杆 42.推杆 43.支撑柱型腔的浇注设置了2个潜伏式浇口G1、G2，以确保型腔直管端和弯管端获得充足和均衡的充填。C1上主镶件1使用水路W1、W2进行冷却，C2下主镶件8使用水路W3、W4进行冷却，水路在成型零件与模板之间穿过时使用密封圈45进行密封，如图5所示。模具的导柱14插入导套时需要及时排气，其顶端需要开设通气槽以防止烧坏导柱，楔紧块2、16的楔紧角度为5°。模具分型面为PL面，推杆固定板34和推板35推出塑件后复位时，需要设置行程开关44检测其是否完全复位，以避免推杆与抽芯机构的滑块产生干涉。10.16787/j.cnki.1001-2168.dmi.2024.08.007.F005图5模具结构1.C1上主镶件 2.楔紧块 8.C2下主镶件 14.导柱 16.楔紧块 34.推杆固定板 35.推板 44.行程开关 45.密封圈4模具工作原理模具工作原理如下。（1）模具闭合，注塑机完成熔体对型腔的充填、保压、冷却，等待开模。（2）液压缸29活塞杆先动作，完成B2弯管型芯17的抽芯。（3）液压缸15活塞杆动作，完成B1直管型芯12的抽芯。（4）注塑机滑块带动PL面以下的模具零件动作，模具在PL面处打开，塑件留于C2下主镶件8上。（5）动模运动到一定位置后，注塑机滑块顶住推板35，推动推杆42、拉料杆41等将塑件从C2下主镶件8上推出，实现塑件和流道凝料的同步脱模。（6）模具复位闭合，推板35等先复位。（7）模具在PL处闭合，模具完全闭合后开始下一注射循环。5结束语结合示教工业机器人弯管卡线槽的结构，设计了1副1模1腔的两板模，型腔使用2个潜伏式浇口进浇，确保熔体充填型腔的可靠性。模具采用2个抽芯机构用于成型塑件内壁的脱模，分别为弯管抽芯机构和直管抽芯机构。模具经实际生产验证：机构及辅助用件选用和配置合理，能为同类塑件的注射模设计提供借鉴。