徐其航，申利鳳

揭陽職業(yè)技術學院機電工程系（廣東揭陽 522051)

1 引言

先進的模具結構、合理的成型工藝條件、優(yōu)質(zhì)的模具原材料和先進的注射成型設備是生產(chǎn)制造優(yōu)質(zhì)塑件的先決條件，注射模在制品成型中起著至關重要的作用。注射成型塑件成型的重要方法之一，是將原料經(jīng)注塑機加熱融化并經(jīng)注塑機注入模具型腔，經(jīng)冷卻成型后脫模取出塑件[1]。

在塑料模具設計方面，專業(yè)技術人員進行大量的開發(fā)設計，積累了豐富的經(jīng)驗，獲得了寶貴的財富。閆閔等對側凹內(nèi)孔凸蓋注射模設計研究，采用了二次頂出脫模、雙分型面分型的模具結構形式[2]。鐘鋒良等對側孔側凹較多，內(nèi)壁倒扣的塑件進行注射模設計，采用多點進澆三板模具結構[3]。劉慶東設計了前后內(nèi)模滑塊等抽芯機構的注射模[4]。任長春等采用模內(nèi)熱轉印注射工藝，設計了電腦外殼蓋熱流道注射模[5]。史柯等運用UG 和MoldFlow 軟件進行三維造型、模擬分析與優(yōu)化，并設計該塑件注射模[6～7]。李海林等基于CAE數(shù)值模擬技術優(yōu)化模具澆注系統(tǒng)的設計，解決了塑料機器人多型腔異形件注射模設計的平衡流道問題[8]。汪佑思等采用扇形側澆口，側滑塊抽芯強行脫模設計方案，設計了網(wǎng)孔狀手機保護殼注射模[9]。何延輝開發(fā)了一套儀表外殼的注射模結構[10]。劉偉國采用“香蕉型”潛伏澆口來設計了裝飾蓋注射模結構[11]。

基于上述經(jīng)驗的基礎上，電視遙控器外殼塑件采用環(huán)形澆口，可使圓周上各處流速均衡，熔體填充狀態(tài)良好，易排出型腔中的空氣，基本避免了熔接痕，成型塑件的質(zhì)量好。在注射模設計過程中，塑件有四周均有側凹時，成型該處側凹時可以設計成可側向移動的零件，稱為活動型芯，在塑件脫模時先側向抽出活動型芯，否則無法完成脫模過程，難于取出塑件。將活動型芯抽出的這種機構稱為側向抽芯機構。該塑件4個方向采用機動側抽芯機構，是該副模具設計的顯著特點。運用單分型面的兩板式模架保證了該模具的運行可靠。

2 塑件工藝分析

電視遙控器外殼如圖1 所示，材料為ABS。塑件外表面光滑，精度高，塑件為灰色，大批量生產(chǎn)。由于塑件有側凹，須采用側向抽芯機構，使用推桿推出機構。由于塑件表面要求較高，可以采用環(huán)形澆口，各處流速大致相等，熔體填充好，避免了熔接痕，成型塑件的質(zhì)量好。ABS 材料，熔體具有較高黏度，采用較大注射壓力，塑件對型芯的所產(chǎn)生的包緊力也大，故利用大的脫模斜度，使用機動側抽芯機構保證了側滑塊的抽芯過程平穩(wěn)可靠。

3 模具結構設計難點分析

該塑件模具結構設計時，主要有以下難點。

（1）塑件外側表面光滑，表面精度高，因為采用的是直接澆口中的環(huán)形澆口，熔接痕可基本避免，并且澆口的殘痕不影響塑件的外觀。

（2）注射成型過程中，脫模機構完成將塑件從型腔中頂出及型芯脫出過程。

（3）電視遙控器外殼模具設計不同在于塑件4 個側壁都有凹穴，而且重難點也在這里。活動型芯的所有結構所占的地方比較多，塑件所占比例較少，這樣使模架尺寸會增大。

（4）該塑件大批量生產(chǎn)，設計為單型腔模具時，為了提高生產(chǎn)率，縮短成型周期，常采用水冷卻，降低模具溫度，減小塑件變形，提高生產(chǎn)效率。

圖1 電視遙控器

4 模具結構設計

4.1 分型面的選定

注射成型生產(chǎn)電視遙控器。為保證塑件表面質(zhì)量和外觀的完整性，使用環(huán)形澆口澆注，可以使?jié)沧Ⅻc各處流速平衡，熔體流動性能好，易于排氣，熔接痕少，成型塑件的適應能力強，結構堅固可靠。因為塑件和澆注系統(tǒng)凝料連在一起，單一分型面就能取出塑件和凝料。模具利用兩板模結構。塑件為電視遙控器外殼，材料為ABS，收縮率?。?.005，塑件體積較大，大批量生產(chǎn)。由于該塑件四周都有側凹，需要多個方向抽芯，故采用單型腔模具。分型面是指將模具型腔上下分離的面。分型面的選取原則：有助于塑件脫模、易保證塑件表面質(zhì)量及尺寸精度、制造加工模具成型零件容易、便于側向抽芯[12]。綜合上述多種因素，電視遙控器分型面設計如圖2所示。

4.2 澆注系統(tǒng)設計

注射模澆注系統(tǒng)起傳遞材料和保壓的作用，澆注系統(tǒng)不僅直接影響到塑件的表面質(zhì)量、尺寸大小、力學性能，還對填充模具難易程度和充模時的流動狀態(tài)有非常重要的作用。該模具采用環(huán)形澆口，熔體流動狀態(tài)好，熔接痕少，成型塑件好，缺點是耗料多，塑件與凝料在一起，需手工去除凝料。澆注系統(tǒng)如圖3所示。

圖2 電視遙控器分型面

圖3 電視遙控器澆注系統(tǒng)

4.3 成型零件設計

組成模具型腔部分的零件統(tǒng)稱為成型零部件。成型零部件的制造精度決定著塑件的表面質(zhì)量，結構設計時要考慮節(jié)省貴重原材料、便于加工、后續(xù)塑件表面處理及裝配等要素。分為整體結構式與鑲拼結構式型腔。為保證塑件表面質(zhì)量、精度要求，采用整體式模具結構形式，型芯安裝固定在動模板上，隨動模零件運動完成開合模具過程。成型零件結構如圖4所示。

圖4 成型零件

4.4 抽芯機構設計

電視遙控器外殼模具設計時，由于塑件四周均有側凹。故需要多向抽芯，這是該模具設計的難點，也是使模具結構設計較困難的原因，因此采用生產(chǎn)率高且應用廣泛的機動側抽芯機構，能夠較好的解決4側抽芯的難題。其抽芯機構如圖5所示。

圖5 抽芯機構

4.5 推出及導向機構設計

注射成型塑件時，為了實現(xiàn)自動化生產(chǎn)制造，必須從模具型腔中將塑件推出，從型芯上脫下，為此需要設計脫模機構。該注射模采用頂桿推出機構，選用φ3mm頂桿。模具設計常采用現(xiàn)有標準模架，其中包括了導向機構，如圖6所示。

圖6 推出及導向機構

4.6 模架的選用

在保證模具結構合理前提下，盡量使用結構簡單的模架，在該塑件模具設計時，選用TUABAS 公司的SA3540型模架。

5 模具結構及其工作過程

模具結構如圖7所示，合模時，由導柱25和導套24進行導向，復位桿22驅(qū)動推出機構完成復位，斜導柱促使側型芯滑塊向內(nèi)移動復位，然后由楔緊塊鎖緊。動模和定模合攏。定模板上的型腔板12和動模板上型芯16、側向滑塊14構成型腔部分，由注塑機鎖模機構鎖緊模具。注塑機料筒中原材料被加熱融化成熔融液體，注射系統(tǒng)驅(qū)使塑料熔體完成注射充模過程，塑料熔體流經(jīng)定模上的定位環(huán)9和澆口套8進入型腔，待熔體充滿型腔后經(jīng)保壓、補塑和冷卻定型后開模。

開模時，注塑機開合模機構帶動動模后退，在模具分型面處打開，塑件包住型芯上隨動模后退，澆注系統(tǒng)的凝料從澆口套中脫出。在此過程中，側滑塊14在斜導柱23的驅(qū)動下，沿著導滑槽向外滑動，完成側向抽芯過程。打開至一定距離時，注塑機自帶頂桿碰到模具推板墊板21，推出機構開始工作過程，推桿18將塑件和凝料從型芯推出，從模具中落下，完成一次注射成型過程。開模狀態(tài)如圖8所示。

6 結束語

電視遙控器外殼注射模采用兩板模結構，單分型面模具結構，降低模具制造的難度，節(jié)約模具加工成本，提高注射成型效率、增強脫模的穩(wěn)定性；其次采用環(huán)形進澆口澆注，使塑件制品各處流速一致，熔體流動好，型腔好，容易排出空氣，熔接痕少，成型塑件的適應能力強，結構強度高。該塑件四周均有側凹、凸臺，需要四周同時采用側滑塊抽芯，是該模具設計的一個重點，采用四周均側滑塊抽芯機構降低整個模具的上模部分與下模部分連接復雜性，不用增加額外的連接機構，這樣的連接結構比較牢固、嚴絲合縫。拉料桿自動拉斷凝料，保證塑件的質(zhì)量和表面光潔度。

從塑件的成型分析開始，完成電視遙控器外殼的CAD/CAM的全過程，完成了注射模設計，型芯和型腔主要零件的加工編程，該案例具有較強的實用性[13]，對生產(chǎn)具有指導意義。生產(chǎn)實踐表明，該模具結構緊湊，運行可靠，成型出的塑件質(zhì)量好。

圖7 模具結構

圖8 開模狀態(tài)三維模型