葉朝楨 吳光明

(①東莞市信息技術(shù)學(xué)校，廣東東莞523297；②東莞市高技能公共實訓(xùn)中心，廣東東莞523106)

隨著社會的進(jìn)步和科技的發(fā)展，汽車、醫(yī)療、電子、電器、數(shù)碼、航空、航天等產(chǎn)業(yè)對塑膠產(chǎn)品的復(fù)雜程度、精度和性能要求越來越高。傳統(tǒng)的注塑模具，產(chǎn)品的功能單一，結(jié)構(gòu)相對簡單，在產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)初期，就會規(guī)避掉有干涉的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，使得模具結(jié)構(gòu)盡量簡單，降低設(shè)計及制造成本。但現(xiàn)代化產(chǎn)品中，隨著產(chǎn)品復(fù)雜程度和精度的提高，原有的產(chǎn)品設(shè)計理念，已不能滿足現(xiàn)在各行各業(yè)的要求。這對注塑模具的設(shè)計與制造提出了更高的要求。

1 產(chǎn)品分析

在數(shù)碼電子產(chǎn)品生產(chǎn)中，3D成像部位需要用到高精密注塑模具。產(chǎn)品2D工程圖如圖1所示，3D圖如圖2所示。零件外觀尺寸36.5 mm×14.2 mm×8.5 mm。材料為PC，收縮率2.5‰。塑件的曲面過渡圓滑，表面質(zhì)量要求較高。零件外形尺寸不大，結(jié)構(gòu)也不算復(fù)雜，難點是圖中的4個 ?mm小孔，孔的精度達(dá)到3 μm，兩個對稱孔之間的同軸度公差為0.01 mm，且兩個孔之間有34°的傾斜角。這些特征為模具設(shè)計和制造帶來了很大的困難。如何保證4個孔的尺寸和位置精度，需仔細(xì)斟酌。

2 模具結(jié)構(gòu)分析

首先確定塑件的前、動模曲面。為便于塑件出模，將光滑的外表面設(shè)計成前模。根據(jù)各個塑料產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點，對模具進(jìn)行分模設(shè)計，確定了分型線，由分型線得到了前模和動模曲面，如圖3所示。動、定模各成型一部分，4個孔設(shè)計動模抽芯。產(chǎn)品雖然尺寸不大，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，3個面都設(shè)計有抽芯機構(gòu)，模具尺寸不小。多從注塑、加工及經(jīng)濟角度綜合考慮，一模設(shè)計出1件產(chǎn)品。

由于此類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)中存在正對向、斜對向動?；瑝K鑲針結(jié)構(gòu)，并要求每對滑塊鑲針孔的產(chǎn)品尺寸精度為0.003 mm，同軸度精度要求為0.01 mm。

在模具的設(shè)計與制造時，必須充分考慮滑塊的運動方向和自動導(dǎo)向找正精度，確保模具能夠穩(wěn)定地進(jìn)行生產(chǎn)，保證產(chǎn)品的高品質(zhì)要求。

澆口位置設(shè)計在塑件的表面兩端處。設(shè)計采用2點點澆口進(jìn)料，澆口位置設(shè)計在產(chǎn)品外表面的邊緣，注塑后由機械手自動抓取。

模具采用標(biāo)準(zhǔn)模架，工件要求高，模具型芯材料選用高性能的模具鋼。產(chǎn)品排位選用1出1穴，排位及流道結(jié)構(gòu)尺寸如圖3所示。

2.1 滑塊1抽芯機構(gòu)

滑塊1抽芯機構(gòu)設(shè)計如圖4所示。由于端頭斜向孔抽芯行程不大，綜合考慮模具結(jié)構(gòu)合理和抽芯穩(wěn)定問題，設(shè)計了圖3所示的斜滑塊機構(gòu)，沒設(shè)計斜導(dǎo)柱，由前模安裝的鍥緊塊提供零件2(滑塊1鍥形塊)的鎖緊力。零件3(滑塊1軌道座保證滑塊的抽芯運動精度)。

2.2 滑塊2、3抽芯機構(gòu)

兩個相向孔的同軸度精度要求很高，如何設(shè)計抽芯機構(gòu)是此套模具的重點之一。設(shè)計了圖5中的動模型芯鑲件2和3作為動?；瑝K鑲針的導(dǎo)向件。在此兩個動模型芯導(dǎo)向鑲件上設(shè)計加工有精密導(dǎo)向配合孔(慢走絲配作加工)，保證滑塊2、3上抽芯孔的同軸度?；瑝K開模抽芯時，滑塊鑲針不脫離導(dǎo)向孔?；瑝K2和3上加工有安裝滑塊鑲針的安裝孔。鑲針安裝與生產(chǎn)時，滑塊鑲針與動模導(dǎo)向鑲件實現(xiàn)自動找正。

2.3 滑塊3、4抽芯機構(gòu)

兩個斜向孔的精度和同軸度公差要求也很高，與垂直兩個孔之間有34°的傾斜角。這不可避免使得抽芯機構(gòu)發(fā)生干涉。是這套模具的設(shè)計核心。

首先，設(shè)計了圖6所示的零件3(斜孔整體式鑲件)，在此零件上設(shè)計加工有鑲針精密導(dǎo)向配合孔(整體慢走絲配作加工)，保證滑塊1、4上鑲針的同軸度?；瑝K開模抽芯時，滑塊鑲針不脫離導(dǎo)向孔。

為解決滑塊干涉的問題，在動模上設(shè)計了新穎的滑塊中設(shè)置滑塊的機構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)如圖7所示。

滑塊4通過T形槽與滑塊3連結(jié)(圖7所示)，從滑塊3獲得抽芯動力?；瑝K4在滑塊3的T形槽內(nèi)滑動。軌道座固定在動模型芯內(nèi)不運動，滑塊4通過T形槽與軌道座聯(lián)結(jié)。軌道導(dǎo)向方向與脫模方向一致，軌道限制滑塊的抽芯方向沿正確的脫模方向運動。

3 模具抽芯工作過程

動模及滑塊結(jié)構(gòu)3D圖如圖8所示。開模時抽芯工作過程如下:

(1)開模時，零件16(滑塊3鍥形塊)在前模斜導(dǎo)柱的拔動下沿圖8中箭頭1方向運動。零件14(滑塊3鑲針)與零件16由螺絲、T形槽聯(lián)結(jié)在一起，滑塊3帶動零件14(滑塊3鑲針)按圖示箭頭1方向抽芯脫模。

零件14(滑塊3鑲針)與零件13(滑塊4鑲針)通過T形槽連結(jié)，如圖8中所示?；瑝K3的抽芯運動為滑塊4的抽芯運動提供動力?；瑝K4沿圖8箭頭2方向運動完成斜向抽芯動作。

(2)零件8(滑塊2)與滑塊2鍥形塊由螺絲、T形槽聯(lián)結(jié)在一起，滑塊2帶動零件9(滑塊2鑲針)按圖8中箭頭3方向抽芯脫模。

(3)零件2(滑塊1鍥形塊)在零件1(滑塊1軌道座)內(nèi)滑動，零件4(滑塊1)與零件2由螺絲、銷釘聯(lián)結(jié)在一起，零件4帶動零件3(滑塊1鑲針)按圖8中箭頭4方向抽芯脫模。

4 結(jié)語

模具實物圖如圖9所示。這種滑塊中有滑塊模具抽芯機構(gòu)結(jié)構(gòu)新穎，動作穩(wěn)定。模具制造完成后一次試模成功。目前，已投入批量化生產(chǎn)。此結(jié)構(gòu)已申請了發(fā)明專利，對高精密注塑模具設(shè)計與制造中，解決模具抽芯部位存在相互干涉的問題有借鑒作用。