詹春毅,賴興余

(廣東科學(xué)技術(shù)職業(yè)學(xué)院機械與電子工程學(xué)院,廣東珠海 519090)

隨著我國模具行業(yè)的日益發(fā)展,注塑模具的結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜。完全使用Pro/E做模具設(shè)計已不能勝任復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計要求和企業(yè)需求,很多工廠使用AutoCAD進行模具2D排位設(shè)計,而用Pro/E做分模。為了減輕企業(yè)模具設(shè)計人員繁重的工作量,使他們的精力能更專注于模具結(jié)構(gòu)設(shè)計,此時需要使用AutoCAD外掛。LTOOLS是其中一款A(yù)utoCAD外掛標準模塊,因為生產(chǎn)商多、庫存標準齊全,目前在企業(yè)的使用率較高。它在設(shè)計過程中,可直接調(diào)用標準模架、標準件、標準清單(BOM),并能進行模具計算[1]。

點澆口模具結(jié)構(gòu)因為澆口直徑很小,在開模時可自動切斷,自動化程度高,在生產(chǎn)中較為常用[2]。但其自動脫料結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,需調(diào)用多個標準件。故本文以保鮮盒模具設(shè)計為例,研究使用LTOOLS進行點澆口注塑模具設(shè)計的整個流程。

1 設(shè)計方案分析與塑件縮水設(shè)置

保鮮盒是常見塑料產(chǎn)品,圖1為其工程圖。根據(jù)保鮮盒的整體美觀要求,外表面要求光滑,各曲面間采用圓角過渡,不允許有任何毛刺,無熔接痕。塑件的外表面質(zhì)量要求較高,因此采用點澆口進澆。

圖1 保鮮盒工程圖

塑件材料為食用級PC(即聚碳酸酯),具有透明度高、收縮率小、抗沖擊強度高、耐熱性好的特點。理論收縮率為0.5～0.7%,此處取平均值0.6%;塑件尺寸穩(wěn)定,表面質(zhì)量高[3]。塑料制品的壁厚為1 mm,適合注射成形。根據(jù)客戶提供的產(chǎn)量及生產(chǎn)計劃安排,通過計算,確定型腔布局采用一模四腔方式。

在AutoCAD命令,行中輸入SC快捷命令,并按空格鍵確定,輸入1.006作為放大比例因子,完成產(chǎn)品的縮水設(shè)置。

2 模具成形結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 拆面及2D排位

拆面就是將縮水設(shè)置后的產(chǎn)品圖進行拆分前后模,確定各自屬于前后模的特征。

本產(chǎn)品一模四件。對產(chǎn)品主、俯、左視圖進行排位。進行排位時注意:相鄰兩個產(chǎn)品之間的邊距一般在15～30mm之間。

2.2 分型面設(shè)計

本產(chǎn)品在A、B板上直接加工成形,不單獨創(chuàng)建模仁。根據(jù)分型面確定的要點,應(yīng)選在制品的最大外形尺寸處,且盡量選擇讓制品留在后模。根據(jù)產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)特點,在主視圖設(shè)計水平分型面,通過圓角的象限點(圖2)。

圖2 分型面位置的確定

3 模具主體結(jié)構(gòu)與模仁設(shè)計

根據(jù)前面的設(shè)計方案分析,確定使用細水口標準模架,其中模坯廠家選擇【龍記/LKM】,模坯類型選擇【點澆口】,模坯型號DDI型,模坯規(guī)格3335,A板、B板和C板的高度分別為60,40,100mm。水口邊長度取200 mm。設(shè)置完模架參數(shù)后,系統(tǒng)自動生成按參數(shù)設(shè)計的模架(共4個視圖)。完成標準模架的調(diào)用后,進行模仁設(shè)計。

裝配模仁就是將已設(shè)計好的前、后模移動到模架合適的位置,是進行模具總裝圖設(shè)計的前提條件。因復(fù)位桿是在模架主視圖中顯示,而主視圖中還需加頂出系統(tǒng),為方便看圖,在裝配模仁前,需先將復(fù)位桿移動到左視圖中。

4 模具總裝圖設(shè)計

模具總裝圖設(shè)計,不僅包括澆注、頂出、冷卻三大系統(tǒng)的設(shè)計,同時也包括了鑲件的設(shè)計。另外還根據(jù)需要添加緊固螺釘、模具總裝圖尺寸標注及明細表[1]。

4.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計

澆注系統(tǒng)設(shè)計包括定位環(huán)、唧嘴、主流道、分流道、澆口等。模具采用一模四腔的結(jié)構(gòu),流道采用對稱平衡式,分流道采用半徑為3 mm的半圓形流道,分流道末端延長做出冷料穴。澆口采用點澆口,澆口尺寸為0.5mm。為了避免在點澆口附近產(chǎn)生變形或開裂,將澆口處的壁厚適當(dāng)增加并以圓弧R過渡。直接調(diào)用澆口套,采用【延伸唧嘴】類型(圖3)。

圖3 澆注系統(tǒng)設(shè)計結(jié)果

在模具結(jié)構(gòu)中添加鉤針,可使水口廢料自動脫模。先在主視圖上通過產(chǎn)品的中心確定為鉤針位,執(zhí)行調(diào)用鉤針,為了有利于塑料填充型腔,對鉤針及流道進行處理。最后在前模俯視圖中在每個產(chǎn)品中心加載鉤針。

4.2 動、定模與頂出系統(tǒng)設(shè)計

考慮塑件生產(chǎn)批量較大且對其精度要求較高,型腔和型芯在使用過程中的磨損會影響塑件的精度。為了模具維修方便,動模型芯采用整體嵌入式結(jié)構(gòu),可降低成形零件的更換成本。并用螺釘將鑲件和B板鎖緊。采用推板頂出,可避免在產(chǎn)品外表面留下推出痕跡。

4.3 冷卻系統(tǒng)設(shè)計

冷卻系統(tǒng)設(shè)計即布置冷卻水路(鉆孔)以輸送冷卻水,利用冷卻水對模具進行循環(huán)冷卻,將模具中多余的熱量帶出模外,以保證制品冷卻所需的模溫。這是保證制品質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率的重要環(huán)節(jié)。設(shè)計時,動、定模水路直徑為8 mm,喉牙類型BSPT,尺寸1/4,進、出水形式均采用快速接頭。鑲件的水路采用隔水片的設(shè)計方案。完成設(shè)計結(jié)果見圖4。

4.4 緊固系統(tǒng)設(shè)計

由于此模具是直接在A板和B板上加工出型芯和型腔,無需另外添加緊固螺釘,但要在鑲件和B板之間添加緊固螺釘。確定緊固螺釘位置時,注意避開冷卻系統(tǒng),防止鉆穿水路。設(shè)計每個鑲件和B板之間添加4顆M 8的緊固螺釘,共16顆。使用同樣方法加載推板與復(fù)位桿之間的緊固螺釘,共4顆。結(jié)果見圖4。

4.5 點澆口自動脫落機構(gòu)設(shè)計

采用了塑料拉鉤與水口拉桿配合使用的脫料結(jié)構(gòu),塑料拉鉤的漲緊力保證了前后模的分型面在點澆口拉斷時不移動,而不會使塑件產(chǎn)生變形[4]。此種結(jié)構(gòu)可使前、后模間的移動空間不受注射機開模行程的限制,有足夠的空間方便嵌件的安裝。

選用直徑為16 mm的塑料拉鉤。水口拉桿部分參數(shù)如下:模架生產(chǎn)商為【龍記/LKM】,模架【型號】選擇FCH,【水口板和A板打開距離】為55mm,【水口板和上碼模板打開距離】為10。限位拉桿加載完成后,再在前模俯視圖加載直徑為30 mm的藍色彈簧。結(jié)果見圖4。

圖4 保鮮盒模具總裝圖

5 模具工作原理

開模時,注射機開合模機構(gòu)帶動動模移動離開定模,定模部分的附加分型面A-A首先分開,此時主流道凝料被鉤針14拉住由定模中脫出,澆口與塑件分開,在分型面A-A出自動脫落。而A板8由于塑料拉鉤15的漲緊作用和動模一起移動,移動一段距離后,固定在定模底板上的水口拉桿16拉住A板8,使其停止運動。動模繼續(xù)開模移動,分型面B-B分開,塑件包緊在凸模上隨動模移動,當(dāng)注射機頂桿碰到推板20時,動模繼續(xù)移動,而推板20和塑件停止移動,塑件自凸模上脫出,并從分型面B-B處脫落。

6 結(jié)束語

通過以上分析,用LTOOLS進行注塑模具設(shè)計的基本步驟總結(jié)為:拆分前后模;模型排位;創(chuàng)建模仁;調(diào)用模架;裝配模仁;澆注系統(tǒng)設(shè)計;鑲件設(shè)計;頂出系統(tǒng)設(shè)計;冷卻系統(tǒng)設(shè)計;模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(塑料

拉鉤、水口拉桿設(shè)計);緊固系統(tǒng)設(shè)計。其中點澆口澆注系統(tǒng)的自動脫料結(jié)構(gòu)的設(shè)計非常重要,必須很好地解決順序分型、分型距離的有效控制及保證合模后各部分復(fù)位的正確性[5]。而LTOOLS常用工具中具有點澆口模具設(shè)計所需各種結(jié)構(gòu)的模具標準件,保證了設(shè)計的合理性與標準化。因此,應(yīng)用LTOOLS進行注塑模具設(shè)計,可大大縮短設(shè)計周期,提高模具設(shè)計人員的工作效率。

[1] 李錦標,易鈴棋,郭雪梅.精通 AutoCAD注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計[M].北京:清華大學(xué)出版社,2008.

[2] 肖洪波.順序分型點澆口自動脫料注射模設(shè)計[J].模具工業(yè),2009,35(11):53-55.

[3] 鄒繼強.塑料制品及其成型模具設(shè)計[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.

[4] 鐘平福,蔣忠,胡偉.AutoCAD注塑模具 2D排位設(shè)計技巧與實例[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010.

[5] 姜伯軍.點澆口澆注系統(tǒng)自動脫落機構(gòu)的設(shè)計與分析[J].模具制造,2003(8):29-33.