陳偉南

（廣東省技師學(xué)院，廣東惠州 516100）

1 引言

模具的質(zhì)量、性能和使用壽命，是由模具加工質(zhì)量、模具材料及其熱處理和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性等多面因素共同決定的。其中模具結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理，將對模具的使用性能和使用壽命產(chǎn)生重大影響。不合理的模具結(jié)構(gòu)，將導(dǎo)致模具過早磨損和變形，直至失效，甚至根本無法使用。本文以電話機聽筒面殼注射模定模內(nèi)滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進為例，對模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性進行探討。

2 電話機聽筒面殼注射模結(jié)構(gòu)分析

圖1所示塑件是一種電話機聽筒的外殼，材料是聚乙烯（PE）塑膠料，分形面為圓弧形分形面，聽筒的兩端分別為聽話端和講話端。其中聽話端設(shè)有12個聽話通孔，并且通孔垂直于聽話端所在的平面，與模具的開模方向成20°（為了說明的方便略去塑件其它部位的結(jié)構(gòu)示意圖）。為此，該模具設(shè)計了一個鎖緊塊和內(nèi)斜滑塊碰穿結(jié)構(gòu)。

圖1 電話機聽筒外殼

原模具結(jié)構(gòu)如圖2所示，該模具在實際生產(chǎn)使用過程中，發(fā)現(xiàn)合模時阻力很大，鎖緊塊與內(nèi)滑塊的結(jié)合面，內(nèi)滑塊與斜滑道右邊側(cè)面摩擦磨損很厲害（見圖3），嚴(yán)重影響模具的使用性能和使用壽命。

圖2 原模具結(jié)構(gòu)

為了尋找原因，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)，對內(nèi)滑塊的受力狀況進行了分析，其受力如圖4所示。鎖模力N1經(jīng)鎖緊塊和內(nèi)滑塊的結(jié)合面全部傳遞到內(nèi)滑塊上。在鎖緊塊與內(nèi)滑塊結(jié)合面產(chǎn)生很大的摩擦力（F=μN1），使鎖緊塊與內(nèi)滑塊之間產(chǎn)生嚴(yán)重摩擦磨損，導(dǎo)致模具過早失效。然后，鎖模力N1經(jīng)過內(nèi)滑塊再分解為沿斜滑道軸線方向的分力N2＝N1cos20°和垂直于斜滑道右側(cè)面的分力N3=N1sin20°，其中分力N2是使用內(nèi)滑塊沿斜滑道運動的有用力；而分力N3則對斜滑道右側(cè)面產(chǎn)生正壓力，使內(nèi)滑塊與斜滑道右側(cè)面產(chǎn)生很大的摩擦，對合模產(chǎn)生很大阻力，致使內(nèi)滑塊與斜滑道右側(cè)面之間嚴(yán)重變形和磨損，最后導(dǎo)致失效，縮短模具壽命。

圖3 原內(nèi)滑塊結(jié)構(gòu)

圖4 改進前內(nèi)滑塊受力分析

3 模具結(jié)構(gòu)改進

為了改善內(nèi)滑塊的受力狀況，對鎖緊塊和內(nèi)滑塊的結(jié)構(gòu)作如圖5所示的改進。改進后內(nèi)滑塊的受力狀況如圖6所示。

圖5 改進后內(nèi)滑塊結(jié)構(gòu)

圖6 改進后內(nèi)滑塊受力分析

由圖6可見，因為鎖緊塊與內(nèi)滑塊之間屬于光滑約束，鎖模力N1經(jīng)過鎖緊塊與內(nèi)滑塊的結(jié)合面時，對內(nèi)滑塊產(chǎn)生沿結(jié)合面法線方向（即沿斜滑道軸線方向）的正壓力N2=N1cos20°，即此時對內(nèi)滑塊的正壓力N2=N1cos20°＜N1，比圖4所示內(nèi)滑塊的正壓力（N2=N1）明顯減小，鎖緊塊與內(nèi)滑塊結(jié)合面的摩擦力（F=μN2＝μN1cos20°）也明顯減?。ㄗⅲ涸趫D4的情況下，該處的摩擦力為F=μN1），因此減少了兩者之間的摩擦磨損。此外，內(nèi)滑塊與斜滑道右側(cè)面之間的正壓力沒有了（注：在圖4中則為N3=N1sin20°），因此也大大減小了內(nèi)滑塊與斜滑道右側(cè)面的摩擦磨損，使合模過程變得非常順暢。改進后模具結(jié)構(gòu)如圖7所示。

圖7 改進后的模具結(jié)構(gòu)

4 結(jié)束語

經(jīng)過以上結(jié)構(gòu)改進后，使模具的受力狀況更加合理，明顯改善了模具的使用性能，減少了相關(guān)模具零件的摩擦磨損，延長了模具的使用壽命，降低了模具成本，提高了經(jīng)濟效益。