朱集錦

(廣東科技學院機電工程系,廣東 東莞,523083)

相比于普通注射成型而言[1],精密注射成型的尺寸精度要求較嚴格,綜述國內(nèi)外眾多學者的關(guān)注,HIGASHI 等[2]研制了一種使用激光輔助的制造注塑模具,該模具結(jié)合了成型技術(shù)及嵌件燒結(jié),不僅可以縮短生產(chǎn)周期,從而降低成本,還可以不斷提高制品的成型精度及嵌件彌合的一些條件。肖國華等[3]也對相關(guān)典型模具結(jié)構(gòu)做了相關(guān)研究。但是對于自動送料嵌件端子注塑模設(shè)計方面的研究相對較少。下面以嵌件端子為研究對象,對注塑模設(shè)計要求、設(shè)計標準、設(shè)計方法、流程及關(guān)鍵技術(shù)進行了分析,對自動送料嵌件端子注塑模設(shè)計過程中的塑件制品結(jié)構(gòu)、注塑模具結(jié)構(gòu)、推出系統(tǒng)和自動送料系統(tǒng)、側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)、模具工作過程及注意事項進行了分析,為后續(xù)開發(fā)更高精度和效率的嵌件端子注塑模具提供參考。

1 自動送料嵌件端子注塑模設(shè)計實例

以某變壓器自動送料嵌件端子注塑模為研究對象,對其進行設(shè)計和分析。變壓器主體成品由5個嵌件(一端3個,另一端2個)和塑件共同組成,如圖1所示。其中,塑件制品的材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。傳統(tǒng)的塑件制品一般是直接成型塑件,然后再將成型好的塑件與嵌件端子通過螺釘聯(lián)結(jié)。但由于嵌件端子一般較小且薄,在放入注塑模型腔內(nèi)的過程中定位較為不可靠且速度較慢,從而對模具的生產(chǎn)效率產(chǎn)生較大影響。

圖1 變壓器主體成品結(jié)構(gòu)(單位：mm)

在注射生產(chǎn)過程中嵌件端子在輔助連接片的作用下串連在一起,并且能實現(xiàn)自動進出的功能,如圖2所示。

圖2 變壓器主體在注射成型過程中采用的輔助連接片(單位:mm)

雖然通過這樣的方式可以實現(xiàn)自動化,但是對于定位兩邊嵌件端子,實現(xiàn)每一次注射后都能自動推出,實現(xiàn)自動進出嵌件端子等均是注塑模具設(shè)計的重點和難點。注塑塑件制品另一重要特點是高精度,在變壓器主體的塑件外圍一般用非常細的銅線來纏繞,如果塑件制品的精度達不到規(guī)定的要求,這樣會導致纏繞的銅線圈數(shù)可能與目標值不一致,在這樣的情況下,勢必會對電壓輸出功率產(chǎn)生一定的影響。如果保證纏繞的銅線圈數(shù)相同,但其長度就會不等,從而導致電阻大小發(fā)生改變。

2 注塑模具結(jié)構(gòu)分析

2.1 模具結(jié)構(gòu)

設(shè)計的注塑模具是常用的雙推板非標準模架,具體尺寸為250 mm×350 mm,自動送料的嵌件端子注塑模結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.2 自動送料系統(tǒng)和推出系統(tǒng)設(shè)計

自動送料嵌件端子注塑模具的輔助連接片和嵌件端子均采用氣缸自動送料和雙推板結(jié)構(gòu)。在雙推板的作用下同時推動塑件和嵌件端子的推桿,在推出距離為6 mm后,保持塑件的推桿停止不動,而讓推板繼續(xù)推動嵌件端子前進,通過這樣的方式為接下來的嵌件端子自動送料和塑件自動移動做準備,從而避免了塑件推桿對塑件移動阻礙。嵌件端子的定位零件為定位銷32,為了保證在送料過程中定位銷32能實現(xiàn)后縮,要求彈簧31的彈性系數(shù)較小。送料銷16和導向板2在送料過程中起導向的作用,而導向板14是個半成品的導向槽,在送料過程中導向板14將嵌件端子和塑件向上推到距離為20 mm的位置,使送料銷16移動到端子定位孔(見圖2)的位置,并插入定位孔內(nèi),接著推料塊15在氣缸17帶動下進行移動,從而實現(xiàn)自動送料。

設(shè)計的自動送料嵌件端子注塑件不僅具有精度高、無脫模斜度,而且還具有成型零件全部采用鑲拼結(jié)構(gòu)、易于排氣及模具的制造和維修容易等特點。

圖3 變壓器主體自動送料注塑模結(jié)構(gòu) (單位:mm) 1—面板；2—導向板；3—定模板；4—定模分流道鑲件；5—脫料板鑲件；6—定模鑲件；7，8，9—定模小鑲件；10—拉料桿；11—動模小鑲件；12—動模鑲件；13—導向板推桿；14—導向板；15—推料塊；16—送料銷；17—氣缸；18—底板；19—氣缸底座；20—氣缸固定塊；21—推桿固定板；22—推管底板；23—連接柱；24—推桿固定板；25—推桿底板；26—動模墊板；27—動模小鑲件；28—彈簧；29—導柱；30—導套；31—彈簧；32—定位銷；33—限位釘；34—定位圈；35—澆口套；36—尼龍塞；37—小拉桿；38—復(fù)位桿；39—方鐵；40—推管；41—端子定位銷；42—推桿；43—支撐柱；44—擋塊；45—動模小鑲件；46—側(cè)型芯；47—滑塊；48—鎖緊塊；49—定模小鑲件；50—斜導柱；51—壓塊；52—脫料板

2.3 側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)

在塑件中心,為了便于變壓器鐵芯的裝配,設(shè)計一方形不通的孔,該方孔在脫模時根據(jù)塑件在模具中的排位情況必須對其進行側(cè)向抽芯。注塑模具采用斜導柱加滑塊的側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu),在鎖緊塊48作用下鎖緊。由于滑塊抽芯距離較大,因此斜導柱傾斜角在設(shè)計過程中選用超常規(guī)的28°。

3 模具的工作過程

熔融的熔體通過點澆口進入模具型腔,從而完成整個注射成型,模具的工作過程:在注塑機作用下將模具打開,模具在拉料桿10和尼龍塞36的共同作用下從分型面Ⅰ處打開,在模具打開的過程中,在拉料桿10的拉力作用下流道凝料和塑件分離,分型面Ⅰ的開模距離由小拉桿37控制,其值為100 mm。完成這一過程以后,在分型面Ⅱ處將模具打開,流道凝料在脫料板52的作用下推出模具,從而實現(xiàn)自動脫料,此處開模距離由限位釘33控制,其值為10 mm。最后從分型面Ⅲ處將模具打開,在模具打開以后,定模型芯脫離塑件,同時滑塊47在斜導柱50作用下進行側(cè)向抽芯,在完成側(cè)向抽芯和開模行程后,在推桿底板25作用下注塑機頂桿推動第一組推板A1，A2,第二組推板A3，A4和第一組推板在彈簧28的作用下同時運動,在推管40的作用下推動端子運動,而塑件則在推桿42的作用下將成型塑件推離動模型腔。在兩組推板共同作用下,成型塑件運動6 mm后,在擋塊44的阻礙作用下第二組推板停止運動,而推管40在第一組推板的帶動下繼續(xù)前進,并在前進過程中推動塑件運動20 mm后停止。在完成上述過程以后,送料銷16前端已進入輔助連接片的圓孔內(nèi),然后啟動氣缸,在氣缸的作用力下,將送料銷16、推料塊15及成型塑件三者一起拉出模具,同時輔助連接片及兩邊的端子在拉力作用被自動拉進模具。輔助連接片及端子可以通過調(diào)整氣缸的拉動距離從而準確進入模具型腔。二組推板在注塑機頂桿的作用下被拉回復(fù)位,實現(xiàn)模具合攏,滑塊47在斜導柱50推動下復(fù)位,通過這樣的一個行程完成整個模具工作過程,然后模具再進行下一次注射成型。

4 注意事項

1) 模具不能采用液壓缸而只能采用氣缸。其原因為:一方面液壓缸一般會漏油,容易對塑件制品產(chǎn)生污染;另一方面模具需要的拉料力較小,氣缸產(chǎn)生的力完全可以滿足要求。

2) 在設(shè)計過程中,氣缸行程必須與端子輔助連接片中定位孔孔距(8.5 mm)的16倍相等。

3) 塑件在成型后對其頂出距離、送料銷16至導向板14的距離及端子厚度都有嚴格要求,其值必須分別控制為20.00,19.90,0.30 mm,這樣送料銷16在塑件頂出時可以插入端子輔助連接片的定位孔中,保證送料銷16不受軸向壓力而彎曲。

4) 通過自動切除機將嵌件端子輔助連接片切除,簡單方便。

5 實際生產(chǎn)的塑料產(chǎn)品

根據(jù)注塑模具在設(shè)計過程中所積累的一些設(shè)計參數(shù),在生產(chǎn)塑件產(chǎn)品的時候可以根據(jù)實際生產(chǎn)過程中注塑模具需要的一些技術(shù)進行調(diào)整,最后得到的塑料產(chǎn)品基本都合格,在大批量生產(chǎn)的過程中,生產(chǎn)的塑件產(chǎn)品表面較光潔,塑料產(chǎn)品質(zhì)量合格,工藝程序較穩(wěn)定。產(chǎn)品圖如圖4所示。

圖4 嵌件端子注塑件產(chǎn)品示意

6 結(jié)論

a) 以某變壓器自動送料嵌件端子注塑模為研究對象,對注塑模設(shè)計要求、設(shè)計標準、設(shè)計方法、流程、關(guān)鍵技術(shù)進行分析,同時對自動送料嵌件端子注塑模設(shè)計過程中的塑件制品的結(jié)構(gòu)、注塑模具結(jié)構(gòu)、推出系統(tǒng)和自動送料系統(tǒng)、側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)、模具工作過程及注意事項進行了研究。

b) 設(shè)計的自動送料嵌件端子注塑模具用氣缸送料,嵌件端子由輔助連接片串聯(lián)而成,模具生產(chǎn)的塑件具有精度高、無脫模斜度、成型零件全部采用鑲拼結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率高、經(jīng)濟效益好、易于排氣及模具的制造和維修容易等特點。自投產(chǎn)以來,模具動作穩(wěn)定,塑件質(zhì)量好且符合客戶及相關(guān)標準要求。