成型模具斜顶顶出脱模结构的制作方法

本发明涉及一种用于模具的斜顶脱模技术领域，尤其是一种成型模具斜顶顶出脱模结构。

背景技术：

现有模具斜顶结构在成型产品面落差角度大,抽芯距离长,下降或上升角度>25°时，因斜顶力学结构缺陷导致的强度刚度不足，顶出运动摩擦时发生粘着磨损，斜顶运动失稳卡顿，拉毛卡死弯曲断裂失效。另因其过大的倾斜角度导致在垂直投影面分向距离大,模具制造装配精度低，严重降低模具质量品质。

另外如图1和图2所示，斜顶结构在工程力学中属链杆结构，且链杆结构的力学失效主要分为剪切失效和弯曲失效两大类，然而斜顶杆的变形以弯曲为主，适用弯曲失效力学分析和校核。

当斜顶在顶出初始，斜顶杆尾部受最大顶出力fmax导致斜顶杆纵向产生弯曲应力p，其分布载荷在最大力矩作用下产生弯曲变形。因顶出初始阶段弯曲应力p最大，力臂最长，弯矩最大，故将此时的外伸梁简化为简支梁。

顶出终止阶段顶出力fmax＝0，斜顶杆尾部基本不在发生形变。斜顶头部伸出模具最长，斜顶杆在斜顶头部重量g的作用下发生弯曲变形，其最大力臂＝斜顶端部跨距l+st顶出，最大弯矩m＝g(l+st顶出)。

斜顶脱模方向为非水平倾斜脱模时，顶出终止状态斜顶杆弯曲变形无明显变化，但其顶出初始阶段，因受力倾斜导致弯矩m增大，从而发生弯曲变形；最大弯矩m＝(p+q)st顶出＝fmax(1+tanb)st顶出。

模具制造中为解决上述困难，现有技术将斜置中空管设计为双杆交叉式斜顶(斜置中空管与导向杆)形式(附图1现有技术结构简图、轴侧视图(双杆交叉式斜顶))。其虽可解决部分模具结构问题，但因其占用空间大导致部分产品无有效的空间实现机械结构致使模具设计不能满足产品开发要求，即使强行压缩空间实现其结构，因压缩尺寸致使强度减弱，为后期生产带来潜在风险，并且双杆交叉式(斜置中空管与导向杆)斜顶结构复杂，无法标准化普及，设计复杂制造加工周期长，空间紧凑易干涉，斜顶冷却困难，产品表面温度高，产品色差一致性差。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而设计的一种成型模具斜顶顶出脱模结构，其具体结构如下。

本发明所设计的成型模具斜顶顶出脱模结构，其特征在于，包括基板、辅助斜导杆、上顶件、斜顶件和固定于基板上的支撑导向块；

上顶件滑动设置于支撑导向块上，上顶件上滑动式安装有主动滑块，主动滑块上设置有第一倾斜导向部和第二倾斜导向部，支撑导向块上设置有与第一倾斜导向部倾斜角度一致的第三倾斜导向部；

主动滑块的旁侧设置有从动滑座，从动滑座上设置有与第二倾斜导向部倾斜角度一致的第四倾斜导向部；

斜顶件安装于从动滑座上；

上顶件上顶，第一倾斜导向部与第三倾斜导向部相互配合，使主动滑块倾斜式向上滑动，在主动滑块滑动过程中第二倾斜导向部与第四倾斜导向部相互配合，使从动滑座倾斜式滑移，并斜顶件上顶脱模。

作为优选，从动滑座上设置有斜导向孔，辅助斜导杆的下端贯穿斜导向孔后与基板固定相连，主动滑块的倾斜滑动方向与辅助斜导杆的倾斜方向相对设置，在从动滑座沿辅助斜导杆进行上下定向滑动下，从动滑座进行倾斜式滑移。

作为优选，斜顶件包括斜置中空管和固定于斜置中空管上端的斜顶块，斜置中空管内的冷却通道与斜顶块的冷却通道相互连通。

作为优选，还包括型芯，型芯安装于支撑导向块上，斜顶块设于型芯上，型芯上设置有斜孔，斜置中空管贯穿斜孔后与斜顶块固定相连。

作为优选，型芯底面设置有插孔，辅助斜导杆的上端插入型芯底面的插孔内。

作为优选，基板上设置有凹槽，凹槽内设置有横杆，辅助斜导杆的下端设置有定位凹陷，且辅助斜导杆下端定位凹陷套于横杆上，以固定辅助斜导杆下端。

作为优选，第一倾斜导向部包括第一斜向滑轨，第三倾斜导向部包括第一斜向滑槽，或者第一倾斜导向部包括第一斜向滑槽，第三倾斜导向部包括第一斜向滑轨；第一斜向滑轨对应插入第一斜向滑槽内。

作为优选，第一斜向滑轨和第一斜向滑槽的倾斜角度均在8°-25°之间。

作为优选，第二倾斜导向部包括第二斜向滑轨，第四倾斜导向部包括第二斜向滑槽，或者第二倾斜导向部包括第二斜向滑槽，第四倾斜导向部包括第二斜向滑轨；第二斜向滑轨对插入第二斜向滑槽内。

作为优选，上顶件包括顶针底板和顶针面板，顶针底板和顶针面板相互堆叠后固定相连，顶针底板的上侧面和顶针面板的下侧面均设置有内凹部，且两内凹部相互拼合形成容纳腔，两内凹部上均设置有长形通孔；主动滑块置于容纳腔内，斜置中空管对应位于长形通孔上方，且辅助斜导杆贯穿斜导向孔和长形通孔后与基板固定，支撑导向块的下端贯穿顶针底板和顶针面板后与基板固定相连，容纳腔的长度大于主动滑块的长度，主动滑块在滑动过程中，其上下两侧面分别与容纳腔的上下两侧壁贴合。

作为优选，斜孔内固定有斜顶导向套，斜置中空管贯穿斜顶导向套的内孔。

本发明所设计的成型模具斜顶顶出脱模结构，其上顶件为主运动副，其为驱动件。从滑座安装在顶针面板和顶针顶板之间，由顶针板驱动，主动滑块由支撑导向块约束做直线移动副运动，在滑轨的作用下沿滑轨斜向直线移动副运动，使得斜置中空管带动斜顶块按设计轨迹做顶出脱模抽芯运动，实现斜顶结构的斜置中空管角度(斜置中空管与顶出方向角度)＞8°，斜顶脱模上升角度(正值)>30°或下降角度(负值)＜-30°[注:本发明同样适用常规选型角度工况]，从而增强模具斜顶组件强度及抗弯曲能力，优化组件特征提升模具空间使用率。

附图说明

图1是现有斜顶结构力学简图(一)；

图2是现有斜顶结构力学简图(二)；

图3是整体结构示意图(一)；

图4是整体结构示意图(二)；

图5是整体结构示意图(三)；

图6是局部结构示意图；

图7是局部结构爆炸视图；

图8是结构简图；

图9是基本型和优选型斜顶运动三角数学关系简图；

图10是增强型斜顶运动三角数学关系简图；

图11是增加支撑导线导向块的斜顶结构力学简图；

图12是增加斜顶辅助杆的斜顶结构力学简图(一)；

图13是增加斜顶辅助杆的斜顶结构力学简图(二)。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如附图所示，本实施例所描述的成型模具斜顶顶出脱模结构，包括基板4、辅助斜导杆5、上顶件1、斜顶件8和固定于基板4上的支撑导向块6；上顶件1滑动设置于支撑导向块6上，上顶件1上滑动式安装有主动滑块2，主动滑块2上设置有第一倾斜导向部21和第二倾斜导向部22，支撑导向块6上设置有与第一倾斜导向部21倾斜角度一致的第三倾斜导向部61；主动滑块2的旁侧设置有从动滑座3，从动滑座3上设置有与第二倾斜导向部22倾斜角度一致的第四倾斜导向部33；斜顶件8安装于从动滑座3上；上顶件8上顶，第一倾斜导向部21与第三倾斜导向部61相互配合，使主动滑块2倾斜式向上滑动，在主动滑块2滑动过程中第二倾斜导向部22与第四倾斜导向部33相互配合，使从动滑座3倾斜式滑移，并斜顶件8上顶脱模，其可作为小型斜顶或中型斜顶，仅设计支撑导向块，使得结构简单，优化空间使用率，其中主动滑块位于从动滑座的一侧。

优选地，斜顶件8包括斜置中空管81和固定于斜置中空管81上端的斜顶块82，斜置中空管81内的冷却通道811与斜顶块82的冷却通道811相互连通，其采用中空管使得冷却可通过中空管内的冷却通道进入至斜顶块进行产品冷却，使得产品冷却便捷，提升产品成型质量，其中斜置中空管81的下端插接在从动滑座3的通孔32内后，斜置中空管81的下端台阶抵触在通孔32的上台阶上，且斜置中空管81的下端套入定位套10，定位套10上端抵触在通孔34的下台阶上，斜置中空管81下端处位于定位套10下端位置进行螺纹连接锁紧螺母15，锁紧螺母15对定位套10压紧而进行固定斜置中空管81。

斜置中空管81作为水路组件使用，为整个结构提供成型生产热平衡，其根据所成型制品材料和结构可自由选择加热/冷却媒介。水路组件可根据本发明分为双杆冷却和单杆独立冷却两大类型。无水路组件的结构可视为是水路的一种特殊情况，其斜顶杆为实心杆，而水路组件中的斜顶杆为钢制中空管。结构示意图详见图11本发明水路组件示意图。双杆冷却中加热/冷却媒介通过冷却转接头、冷却接头、斜置中空管81、水路，回流到另一侧中空斜顶杆中最终由另一侧冷却接头引出与模具水路连接完成水道回路循环构建。密封圈2起密封作用以防止渗漏。单杆独立冷却与双杆冷却的最大差异为单杆需要在一根斜顶杆中实现水道回路循环，为实现此功能特在冷却管内部设计冷却喷管，图中共提供5种进出方式可任意选择两种完成水路循环。具体选择以模具结构空间最方便实现为宜。例以单杆冷却上走水套式为例，加热/冷却媒介通过冷却转接头、冷却接头流入喷管内部，通过喷管内部与水路连通，水路末端流入到斜顶杆内壁和喷管外壁构成的环状水道中，最终由上走水套冷却接头引出与模具水路连接完成水道回路循环构建。

基于上述得出的运动轨迹，斜顶结构中，斜顶块82在模具顶出时必须按产品扣位脱模方向(斜顶脱模角度a)脱模，斜顶脱模行程st＝产品扣位+安全距离，即方向和距离为已知条件，此时可根据已知条件按三角形数学公式设计计算模具顶出行程st顶出和斜置中空管角度b。确定模具顶出行程st顶出和斜置中空管角度b其目的是确定斜顶块移动距离st1。即模具顶出为模具顶出行程st时，斜置中空管沿斜置中空管角度b顶出斜顶块移动距离st1，斜顶块82将按斜顶脱模角度a完成脱模st距离。若按正常的a角度设计滑座，则模具中因a角度过大的正投影距离导致脱模系数和自锁角度过大，为保证模具力学结构均衡，故考虑设计较小的从动滑座角度d实现斜顶脱模角度a，按图7斜顶运动三角数学关系简图我们通常设计第一斜向滑轨角度c并将从动滑座设计为在主动滑块顶出时运动主动滑块移动距离st3，在主动滑块6的作用下延长从动滑座移动距离st2，使主动滑块6和斜置中空管81最终实现按从动滑座角度d运动。设计中优化第一斜向滑轨角度c常用值按15°，20°，25°，18°和22°五种规格，从动滑座角度d为所有条件确认下的最后力学物理角度。

在本实施例中，还包括型芯7，型芯7安装于支撑导向块6上，斜顶块82设于型芯7上，型芯7上设置有斜孔72，斜置中空管81贯穿斜孔72后与斜顶块82固定相连；斜孔72内固定有斜顶导向套9，斜置中空管81贯穿斜顶导向套9的内孔，其结构导向套设置使得斜置中空管在斜顶导向套内活动时减少摩擦，使得斜置中空管活动更加顺畅，斜顶导向套可被设置为多个，且斜顶导向套采用标准自润滑高力黄铜套，中间以钢制管状隔段固定在型芯7中。

在本实施例中，第一倾斜导向部21包括第一斜向滑轨611，第三倾斜导向部61包括第一斜向滑槽211，或者第一倾斜导向部21包括第一斜向滑槽211，第三倾斜导向部61包括第一斜向滑轨611；第一斜向滑轨对应插入第一斜向滑槽内，其中第一斜向滑轨和第一斜向滑槽的倾斜角度均在8°-25°范围之间，且优选的角度为：15°，20°，25°，18°和22°等五种规格，因此主动滑块在第一斜向滑轨和第一斜向滑槽的倾斜设置导向下进行上下滑动，并且主动滑块由上顶件进行上下滑动时进行运动；另外，第三倾斜导向部是第一斜向滑槽时，第一倾斜导向部可以是主动滑块的侧面部位，且主动滑块的侧面部直接置于第一斜向滑槽内。

在本实施例中，第二倾斜导向部22包括第二斜向滑轨331，第四倾斜导向部33包括第二斜向滑槽221，或者第二倾斜导向部22包括第二斜向滑槽221，第四倾斜导向部33包括第二斜向滑轨331；第二斜向滑轨对插入第二斜向滑槽内。其中基于斜置中空管在定位的作用下，使得主动滑块在上下运动时从动滑座也跟随上下运动，从动滑座上下运动过程中也在第二斜向滑轨和第二斜向滑槽的导向作用下，使得从动滑座进行左右滑移，最后斜置中空管动作而带动斜顶块运动，进行斜顶操作；另外，第二倾斜导向部22是第二斜向滑槽221时，第四倾斜导向部33可以是从动滑座3的侧面部位，且从动滑座3的侧面部直接置于第二斜向滑槽221内。第二斜向滑轨和第二斜向滑槽的倾斜角度选型设计一般控制在小于15°，若其值大于15°可适当增加第一斜向滑轨角度c，若其任然不能满足要求可考虑本发明增强型。主动滑块反向倾斜角度e≠0为增强型，e＝0的水平式为基本型或优选型，如图所示。

综合上述的斜顶工作原理：当上顶件上顶时，在第一斜向滑轨和第一斜向滑槽的导向作用下，主动滑块沿斜向直线上升位移，而从动滑座沿第二斜向滑轨和第二斜向滑槽向左位移，此时斜置中空管上顶使得斜顶块顶出对产品脱模，当上顶件下移时，在第一斜向滑轨和第一斜向滑槽的导向作用下，主动滑块沿斜向直线下降位移，而从动滑座沿第二斜向滑轨和第二斜向滑槽向右位移，此时斜置中空管下移使得斜顶块复位。

在另外一实施例中，从动滑座3上设置有斜导向孔31，辅助斜导杆5的下端贯穿斜导向孔31后与基板4固定相连，主动滑块3的倾斜滑动方向与辅助斜导杆5的倾斜方向相对设置。其结构优化了斜顶力学结构，使得斜顶件上顶更加稳定可靠；进一步地，第一斜向滑轨611和第一斜向滑槽211倾斜角度与辅助斜导杆5和斜导向孔31的倾斜角度相对设置，且两者倾斜角度一致；基于从动滑座3、主动滑块2和辅助斜导杆5之间相对活动，在从动滑座3沿辅助斜导杆5进行上下定向滑动下，从动滑座3进行倾斜式左右滑移。

对于支撑导向块6的设置实现了引导导向主动滑块按设计轨迹滑动；并且支撑型芯，增强提升型芯刚度，减小型芯注塑时的容许弹性变形值，促使型芯填充反作用力均匀的分布到型芯板以保障型芯变形小于材料溢边值；同时支撑导向块6和主动滑块2，斜置中空管81及斜顶辅助杆5构成稳定的三角形连杆结构，使整个结构更加稳定，具有更佳的侧向刚度和传递纵向水平力，使相邻两柱之间的连杆结构受力更加均衡。

优选地，型芯7底面设置有插孔71，辅助斜导杆5的上端插入型芯7底面的插孔71内，其结构使得辅助斜导杆进行在型芯与基板之间得到可靠定位。

优选地，基板4上设置有凹槽41，凹槽41内设置有横杆42，辅助斜导杆5的下端设置有定位凹陷51，且辅助斜导杆5下端定位凹陷51套于横杆42上，以固定辅助斜导杆下端，支撑导向块和斜顶辅助杆优化斜顶力学结构，同时斜顶杆上设置支撑导向块6减小弯矩，增加梁刚性，降低梁挠度及转角，使其弹性变形＜材料最小弯曲变形，提升结构刚度。

进一步地，上顶件1包括顶针底板12和顶针面板11，顶针底板12和顶针面板11相互堆叠后固定相连，顶针底板12的上侧面和顶针面板11的下侧面均设置有内凹部13，且两内凹部13相互拼合形成容纳腔，两内凹部13上均设置有长形通孔14；主动滑块2置于容纳腔内，斜置中空管81对应位于长形通孔14上方，且辅助斜导杆5贯穿斜导向孔31和长形通孔14后与基板4固定，支撑导向块6的下端贯穿顶针底板12和顶针面板11后与基板4固定相连，容纳腔的长度大于主动滑块2的长度，主动滑块在滑动过程中，其上下两侧面分别与容纳腔的上下两侧壁贴合，其结构设计合理，使得斜顶运动操作较为顺畅，并且上顶件上下运动时，主动滑块会在容纳腔内平移，为斜置中空管顶出脱模提供可靠的运动环境，提升使用性能，必要时为满足实际需要，可考虑将主动滑块设计为反向倾斜式，主动滑块倾斜角度优先考虑±5°和±10°两种规格(正值适用斜顶本体下降，负值适用斜顶本体上升)的增强型，因此增强型e≠0增强型在斜顶脱模角度相同情况下可大幅度缩小第一斜向滑轨角度c和从动滑座角度d,反之在角度参数c和d相同的情况，因主动滑块反向倾斜角度e的作用，可以获得更大的斜顶脱模角度，主动滑块反向倾斜角度e由一内凹部13的上内壁和另一内凹部的下内壁的同步倾斜设置或水平设置决定，倾斜设置时主动滑块反向倾斜角度e≠0,水平设置时主动滑块反向倾斜角度e＝0。

在另外一实施例中，在模具中具有足够空间的情况下，可进行设置多块支撑导向块6和多块主动滑块2，具体布局设置为：多块支撑导向块6相互间隔设置固定于基板1上，并形成斜顶空间，斜顶空间中设置两块相互间隔设置的主动滑块2，且一从动滑座3置于两块主动滑块之间设置，在此结构设置上可以在从动滑座上设置辅助斜导柱5和斜导向孔31，或者去除辅助斜导柱5和斜导向孔31。

本发明为改善上述力学缺陷，降低顶出初始阶段到顶出终止阶段斜顶杆尾部弯曲变形，如图10-图12所示。对应设计支撑导向块、型芯和底板并引导导向滑座导滑块按设计导轨导槽按设计角度位移，利用熟知的三角形稳定性构建力学关系，以摩擦系数0.2～0.3为区间构建三角形角度优选范围10°～18°(三角函数正切值)。因滑座导滑块的运动方向与斜顶固定滑块的运动方向相反，故其总运动速度叠加，最终实现由斜顶固定滑块联动的斜顶杆及斜顶头相对产品做大角度位移。故斜顶杆下部简支梁结构中的支撑导向块有效的减小弯矩，增加梁刚性，降低梁挠度及转角，使其弹性变形＜材料最小弯曲变形，提升结构刚度。为保证滑座导滑块的加工精度，简化加工工艺，本专利按其平移轨迹将其分为基本型和增强型两种类型加以区别论述。

斜顶辅助杆优化斜顶力学结构，使斜顶杆尾部单一的外伸梁变为双梁结构，由于斜顶辅助杆头部安装固定到型芯固定端，尾部由辅助杆座组件安装固定到底板固定端，其双向固定连接的铰链结构属刚性简支梁。此设计使原有的仅斜顶杆受力变为由斜顶辅助杆承担大部分弯曲力，斜顶杆仅承担小部分弯曲力。

斜顶在顶出终止后其头部弯曲变形主要由斜顶重量g和头部悬深力臂构成，本专利大型斜顶结构通过增加斜顶杆数量有效解决了此问题。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。