徐 成

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汽車配件注射模的設(shè)計(jì)

徐 成

福州市第一技工學(xué)校

本研究中的塑件有一個(gè)方形的側(cè)孔較難成形且在B處有一個(gè)卡扣，考慮到分型面的選擇及塑件的本身結(jié)構(gòu)用斜頂側(cè)抽成型，主要解決在側(cè)抽的時(shí)候怎么推動(dòng)斜頂來完成側(cè)抽及合模的時(shí)候斜頂?shù)南葟?fù)位問題；在定模部分采用彈簧帶動(dòng)斜頂運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)斜頂?shù)捻敵龊拖葟?fù)位問題。

斜頂 潛伏式進(jìn)膠

塑料產(chǎn)品一般采用模塑成型的方法生產(chǎn)，因而塑料模具早已成為一種重要的生產(chǎn)工藝裝備。隨著塑料產(chǎn)品在家電、電子等產(chǎn)品和日常用品中的越來越廣泛應(yīng)用，對(duì)塑料模具的設(shè)計(jì)和制造的要求也越來越高。傳統(tǒng)的手工與制造方式已滿足不了生產(chǎn)發(fā)展的需要。CAD/CAM的發(fā)展正適應(yīng)了這種客觀實(shí)際要求。圖1所示為本次注射模設(shè)計(jì)的塑件。在設(shè)計(jì)的過程中運(yùn)用了UG、AutoCAD軟件。設(shè)計(jì)過程中主要解決的問題有：應(yīng)怎樣保證塑件表面的質(zhì)量、塑件中A處側(cè)孔與卡扣的成型。

圖1

1 塑件的工藝分析

1.1 塑件材料

塑件材料為丙烯晴—丁二烯—苯乙烯（ABS）。ABS具有高的堅(jiān)韌性、剛性和化學(xué)穩(wěn)定性，并具有一定的耐熱性和耐油性。ABS流動(dòng)性中等，較易成型，收縮比例0.4%～0.7%（有的書為0.3%～0.8%）。取平均值0.55%，變化范圍大，吸濕性強(qiáng)，成型前必須充分干燥，特別對(duì)表面要求光澤的塑件要經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)熱干燥，一般模具溫度應(yīng)控制在60℃～80℃；ABS比熱熔低，塑化效率高、固化快，故成型周期短。脫模斜度宜取2°以上。

1.2 塑件的表面質(zhì)量

表面要求光滑，不允許有澆口痕跡及塑件溢邊。因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加以考慮。

1.3 塑件的形狀、壁厚

從圖1可看到，塑件的形狀為一盒蓋塑件，經(jīng)UG軟件分析，產(chǎn)品的重量為 513g，A1處有一個(gè)14mm×12.5mm的方形孔并帶有一個(gè)卡扣。塑件的總體壁厚均勻。

2 注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 分型面的選擇

模具設(shè)計(jì)中，分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。應(yīng)根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件結(jié)構(gòu)工藝性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排氣等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，以選擇出較為合理的方案。該塑件表面有要求，且從塑件的形狀決定分型的選擇，如圖2所示。

圖2

2.2 確定型腔數(shù)

由于塑件的質(zhì)量較大，考慮模具的造價(jià)與生產(chǎn)批量，決定采用單型腔模具。

2.3 澆注系統(tǒng)

2.3.1主流道設(shè)計(jì)

塑件在成型的時(shí)候有用到定模的斜頂抽芯，在這里就要考慮到抽出的行程。綜合考慮之后，確定定模板的厚度要取較大值。在主流道設(shè)計(jì)時(shí)，如簡(jiǎn)單采用平時(shí)通用的做法將主流道設(shè)計(jì)在澆口套中（如圖3），將使整個(gè)流道的行程變長(zhǎng)，產(chǎn)生出的廢料會(huì)增加，而且主流道里的凝料又難以脫出。

圖 3

如圖4所示，從定模座板和定模板挖一個(gè)孔，讓噴嘴直接伸進(jìn)去一段距離，這樣就可以減少廢料的產(chǎn)生。

圖4

2.3.2分流道的設(shè)計(jì)

分流道采用圓形直徑為8mm，分流的分布圖如圖5所示。

圖5

2.3.3澆口的設(shè)計(jì)

由于塑件表面質(zhì)量有要求，在選擇澆口的時(shí)候選用潛伏式澆口，這種澆口的分流道位于模具的分型面上，而澆口卻斜向開設(shè)在模具的隱蔽處。塑件熔體通過型腔的側(cè)面或推桿的端部注入型腔，因而不損傷塑的表面，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量與美觀效果。潛伏式澆口設(shè)在推桿頭部（如圖6），即推桿的頭部切去一部分作為輔助流道，熔體流經(jīng)這種澆口時(shí)的壓力損失比外側(cè)潛伏式澆口大，因此出現(xiàn)縮孔時(shí)，則必須加大注射壓力。

圖6

2.4 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

當(dāng)塑料熔體充填模具型腔時(shí)，將澆注系統(tǒng)和型腔內(nèi)的空氣以及塑料在成型過程中產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體順利排出模外。如果型腔內(nèi)因各種原因產(chǎn)生的氣體不能被排除干凈，塑件上就會(huì)形成氣泡、產(chǎn)生熔接不牢、表面輪廓不清及充真不滿等成型缺陷，另外氣體的存在還會(huì)產(chǎn)生反壓力而降低充模速度。在這個(gè)塑件中，只要利用分面的間隙與推桿的間隙進(jìn)行排氣就可以。

2.5 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)比較繁鎖的工作，既要考慮冷卻效果及冷卻的均勻性，又要考慮冷卻系統(tǒng)對(duì)模具整體結(jié)構(gòu)的影響。最好的冷卻工藝是在動(dòng)模芯子內(nèi)部開設(shè)流道，如果不能實(shí)現(xiàn)，則在芯子固定板上開設(shè)，建議環(huán)繞一周。

對(duì)于ABS來說，模溫要求是50℃～60℃，要求塑件光澤和耐熱時(shí)，應(yīng)控制在60℃～80℃，模具需設(shè)置加熱裝置。此幅模具的模溫由料溫來保證，不需設(shè)置加熱裝置，為了防止模具內(nèi)的塑料成形時(shí)溫度過高而燒焦，模具需設(shè)置冷卻系統(tǒng)，此處采用最常用的冷卻方式，即自來水循環(huán)冷卻，如圖7所示。

圖7

2.6 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

該塑件中有一個(gè)方形的側(cè)孔較難成形（如圖8），解決這一問題，首先想到的是用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯來成形。

圖8

但這個(gè)塑件中的B處有一個(gè)卡扣，斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯因距離太短而無法實(shí)現(xiàn)。通常情況下，斜頂會(huì)設(shè)計(jì)在動(dòng)模側(cè)，這在整個(gè)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中會(huì)更為簡(jiǎn)單?？紤]到分型面的選擇及塑件的本身結(jié)構(gòu)，斜頂側(cè)抽成型也需放在定模側(cè)?，F(xiàn)在要解決的是在側(cè)抽的時(shí)候怎么推動(dòng)斜頂來完成側(cè)抽，以及合模時(shí)斜頂?shù)南葟?fù)位問題。在定模部分采用彈簧帶動(dòng)斜頂運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)斜頂?shù)捻敵龊拖葟?fù)位問題，其結(jié)構(gòu)如圖9所示。

圖9

2.7 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

（1）在模具設(shè)計(jì)時(shí)盡量使制品留在動(dòng)模上。這樣，模具的推出機(jī)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。只有因制品結(jié)構(gòu)的關(guān)系，不能留在動(dòng)模上才由定模上的復(fù)雜推出機(jī)構(gòu)推出制品。（2）保證制品不變形、不損壞。由于制品收縮時(shí)的包緊型芯，因此脫模力作用位置應(yīng)盡可能靠近型芯。同時(shí)制品風(fēng)度、強(qiáng)度大的部位，作用面積也應(yīng)盡可能大一些，以免損壞制品。（3）保證制品外觀良好。（4）結(jié)構(gòu)可靠。綜上所述及結(jié)合塑件形狀來考慮，選用推桿推出機(jī)構(gòu)，推桿的排列如圖10所示。

圖10

在此次設(shè)計(jì)中，用到推桿成形，為了讓推桿在合模與脫模的時(shí)候?qū)蚋_，在推板上加了4根導(dǎo)柱，見圖11。

圖 11

2.8 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用

在模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑件圖樣及技術(shù)要求，分析、計(jì)算、確定塑形狀類型、尺寸范圍（型腔投影面積的周界尺寸）、壁厚、孔形及孔位、尺寸精度用表面性能要求以及材料的性能等。在這副模具中選用中小型票標(biāo)準(zhǔn)模架（GB/T 12336.1- 1990）中的派生型的P1型。

3 總裝配圖

1－動(dòng)模座板;2,6,8,22,24－螺釘;3－斜頂復(fù)位塊;5,31－彈簧;7－導(dǎo)滑塊;9－定位圈;10－水口接頭;11－定模板;12－定模鑲塊;13－動(dòng)模鑲塊;14－動(dòng)模板;15－支承板; 16－推桿固定板; 17－推板;18－動(dòng)模座板;19－拉料桿;20－推桿; 21－支承釘;23－模扣;25－斜頂;26，28－導(dǎo)柱;27，29－導(dǎo)套; 30－支承柱;32－復(fù)位桿

圖12

模具的工作過程：在開模時(shí)，模具的動(dòng)模部分隨注射機(jī)向左運(yùn)動(dòng)，此時(shí)定模一側(cè)的斜頂25由于彈簧4的作用也向左移動(dòng)，在移動(dòng)中將頭部的成型部分從塑件的孔A中抽出，動(dòng)模繼續(xù)向左移動(dòng)，當(dāng)推板15碰到注射機(jī)上的推出機(jī)構(gòu)時(shí)推板停止運(yùn)動(dòng)。而動(dòng)模部分的運(yùn)動(dòng)還沒有停下來，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)下使推桿將塑件頂出。完成脫模的整個(gè)過程。合模時(shí)，模具的動(dòng)模部分隨注射機(jī)向右移動(dòng)，當(dāng)斜頂復(fù)位塊3碰到動(dòng)模板時(shí)，斜頂往回縮，當(dāng)模具合緊時(shí)就可以進(jìn)行下一輪的注射。

4 設(shè)計(jì)總結(jié)

目前，塑料模具設(shè)計(jì)、制造一般是通用的CAD/CAE軟件與專用產(chǎn)塑料模CAE軟件相結(jié)合。整副模具主要是有一個(gè)斜頂側(cè)抽芯，其它地方有幾處是對(duì)插成型的，在制造時(shí)較為難些。加工方法都是一些比較常規(guī)的加工方法。CNC加工中心、電火花、線切割等。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，用UG軟件對(duì)分模后的塑件進(jìn)行分析，并用這個(gè)軟件來分模，到最后生成工程圖，可以大大提高設(shè)計(jì)效率。

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