洪耿松

（廣東省國(guó)防科技技師學(xué)院，廣東廣州 510515）

1 引言

在進(jìn)行塑件的注射模設(shè)計(jì)時(shí)，脫模機(jī)構(gòu)的選擇、形狀，塑件投影面積和數(shù)量對(duì)模具的結(jié)構(gòu)有著決定性的影響。脫模機(jī)構(gòu)的選擇是否恰當(dāng)，脫模機(jī)構(gòu)的數(shù)量是否合適，直接關(guān)系著模具的結(jié)構(gòu)形式和復(fù)雜程度。本文主要介紹濾器接頭注射模設(shè)計(jì)，過(guò)濾器接頭塑件要求密封槽精度高，且密封槽為外側(cè)凹槽，塑件可用結(jié)構(gòu)空間較小。受塑件結(jié)構(gòu)限制，無(wú)法設(shè)計(jì)普通的外側(cè)滑塊脫模機(jī)構(gòu)和斜頂脫模機(jī)構(gòu)，且塑件精度要求較高，彈性變形機(jī)構(gòu)無(wú)法滿足要求。為滿足塑件技術(shù)要求，采用了雙分型面密封槽膨脹脫模機(jī)構(gòu)解決塑件脫模難題。

2 塑件工藝分析

某過(guò)濾器中的過(guò)濾器接頭，如圖1 所示。材料為聚對(duì)笨二甲酸丁二醇酯+苯乙烯、丙烯腈和壓克力橡膠共聚物+20%玻纖（PBT+ASA+GF20）；收縮率為0.43%～0.74%；比重1.05；熔融溫度為250℃～275℃；成型模溫為60℃～100℃；結(jié)晶性為半結(jié)晶性；射速要求為高速注射；射壓要求為高壓注射，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及模具設(shè)計(jì)存在問(wèn)題如下。

（1）從圖1中可以看出，該塑件外形結(jié)構(gòu)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①塑件倒扣位，是一整圈環(huán)形倒扣；②倒扣位內(nèi)部可做脫模機(jī)構(gòu)位置??；③塑件凹槽處有裝配要求，后續(xù)需要調(diào)整此處尺寸。

（2）根據(jù)以上分析，模具在設(shè)計(jì)中主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：①塑件內(nèi)側(cè)環(huán)形倒扣要設(shè)置整圈抽芯；②塑件內(nèi)側(cè)抽芯要便于后續(xù)修正尺寸；③塑件內(nèi)側(cè)抽芯要防止抽芯過(guò)程中造成的變形。

圖1 過(guò)濾器接頭

（3）材質(zhì)成型特點(diǎn)。PBT-ASA-GF20材料——新的流變改良型塑料聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBT）德國(guó)巴斯夫（O-BASF）為改變塑料的耐候性，長(zhǎng)久使用性，色彩穩(wěn)定性及流動(dòng)速度建立了新標(biāo)準(zhǔn)。改變了材料的抗老化；耐候性能，較低的熔融粘度（根據(jù)玻纖含量）使其應(yīng)用范圍更廣闊，同時(shí)提高了機(jī)械性能。該原料特性使塑料加工者和設(shè)計(jì)師們?cè)赑BT 應(yīng)用上擁有更大的發(fā)揮空間?？s短注塑加工時(shí)間或節(jié)省機(jī)械和模具均成為該材料在競(jìng)爭(zhēng)中的巨大優(yōu)勢(shì)。它具有出色的剛性、強(qiáng)度及耐熱性能，吸水度低，很好的尺寸穩(wěn)定性及耐化學(xué)性。

3 模具設(shè)計(jì)方案

模具為1模1腔，設(shè)有4個(gè)澆口，進(jìn)膠方式為潛膠，由于該塑件的外形為規(guī)則的矩形，根據(jù)塑件的外形尺寸確定模具模具大小為350×360mm；選定注塑機(jī)為125t。根據(jù)所先的模具大小和注塑機(jī)的型號(hào)，進(jìn)行內(nèi)側(cè)環(huán)形倒扣模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具體方案如下。

方案一：設(shè)置隧道滑塊脫模機(jī)構(gòu)，如圖2所示。由于內(nèi)側(cè)倒扣為環(huán)形整圈都是倒扣，如果采用隧道滑塊來(lái)解決倒扣問(wèn)題。倒扣在脫模機(jī)構(gòu)背面有行程位的間隙，注射時(shí)，倒扣面受高速高壓的注射力影響，滑塊會(huì)有變形的風(fēng)險(xiǎn)，從而影響倒扣位的尺寸和頂出刮傷。嚴(yán)重時(shí)，行程位漏膠，造成滑塊拉裂或?qū)е冃?且后期修改尺寸不方便。因此，不建議使用隧道滑塊脫模機(jī)構(gòu)。

圖2 隧道滑塊脫模機(jī)構(gòu)

方案二：雙分型面密封槽膨脹脫模機(jī)構(gòu)：針對(duì)塑件內(nèi)側(cè)環(huán)形倒扣，采用了雙分型面密封槽膨脹脫模機(jī)構(gòu)。如圖3所示，此機(jī)構(gòu)采用燕尾槽鍥塊帶動(dòng)脫模和鍥緊，采用分體式加工，再合成整體式機(jī)構(gòu)，后期修改尺寸方便，且更換零部件不需要整體報(bào)廢。

圖3 膨脹脫模機(jī)構(gòu)

通過(guò)對(duì)兩種方案的分析比較，方案二克服了方案一中的結(jié)構(gòu)變形問(wèn)題和后期尺寸修改困難等問(wèn)題。因此，此塑件采用雙分型面模具結(jié)構(gòu)以達(dá)到簡(jiǎn)化模具，降低模具成本，縮短研制周期的目的。

4 模具主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和與選擇的模具結(jié)構(gòu)形式，對(duì)模具主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如分型面設(shè)計(jì)、澆口設(shè)計(jì)、冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)及膨脹脫模結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)等，具體設(shè)計(jì)思路如下。

4.1 分型面的設(shè)計(jì)

塑件主分型面按塑件最大外形設(shè)計(jì)，外觀面留在母模，如圖4所示，分型面簡(jiǎn)單。易于加工和后期修飛邊。脫模機(jī)構(gòu)分型面的選擇，因塑件倒扣位有尺寸要求，后期需要修改尺寸，故分型面不能設(shè)計(jì)在倒扣位處，且機(jī)構(gòu)包含太多塑件部位時(shí)，機(jī)構(gòu)存在冷卻和散熱問(wèn)題，所以設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)按倒扣位偏移2mm 為宜，如圖4所示。

圖4 塑件分型面設(shè)計(jì)

4.2 澆口設(shè)計(jì)

為便于去除澆口，實(shí)現(xiàn)澆口與塑件的自動(dòng)分離，模具采用潛澆口進(jìn)膠。為調(diào)整塑件的熔接線位置，已減短和消除熔接線，塑件采用4點(diǎn)進(jìn)膠，如圖5所示。成型時(shí)可通過(guò)調(diào)整成型參數(shù)或澆口尺寸消除塑件熔接線。

圖5 型芯潛澆口

4.3 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

定模水路設(shè)計(jì)：定模側(cè)沒(méi)有機(jī)構(gòu)，水路可繞著塑件跑一圈。如圖6所示，塑件中間圓孔溫度較高，且澆口套在圓孔內(nèi)，所以動(dòng)、定模水路不可串聯(lián)要單獨(dú)跑，以便調(diào)節(jié)定模側(cè)的模具溫度。

動(dòng)模水路設(shè)計(jì)：因?yàn)樗芗?nèi)側(cè)中心有膨脹脫模機(jī)構(gòu)無(wú)法設(shè)計(jì)水路，塑件分型面處只有2mm 的骨位，設(shè)計(jì)水路用處不大。型芯側(cè)有4個(gè)15mm深的細(xì)長(zhǎng)螺絲柱，成型時(shí)占用冷卻時(shí)間較長(zhǎng)，水路應(yīng)盡量靠近細(xì)長(zhǎng)螺絲柱的孔。所以水路設(shè)計(jì)在塑件內(nèi)璧，如圖6 所示。水路可以冷卻塑件面和細(xì)長(zhǎng)螺絲柱的孔位。

圖6 冷卻水系統(tǒng)

4.4 膨脹脫模結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)

膨脹脫模結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，該結(jié)構(gòu)利用燕尾槽滑動(dòng)脫模的方式，從而解決了內(nèi)側(cè)環(huán)形倒扣的脫模問(wèn)題，如圖7 所示，環(huán)形倒扣分成4 個(gè)部分組成，開(kāi)模時(shí)，動(dòng)模板和托板跳開(kāi)，帶動(dòng)8個(gè)燕尾槽鍥塊向下走，帶動(dòng)內(nèi)側(cè)環(huán)形倒扣成型鑲件脫模。因加工存在誤差，故設(shè)計(jì)一個(gè)燕尾槽導(dǎo)向拖動(dòng)一個(gè)內(nèi)側(cè)環(huán)形倒扣成型鑲件，方便調(diào)整導(dǎo)向面和后期維護(hù)、更換）。動(dòng)模板和托板跳開(kāi)36mm，燕尾槽鍥塊帶動(dòng)內(nèi)側(cè)環(huán)形倒扣成型鑲件向外移動(dòng)2.6mm 脫模。塑件環(huán)形密封槽深2mm。彈跳完成后有0.6mm的安全余量，防止塑件頂出刮傷。

5 模具總裝圖及其工作過(guò)程

模具總裝圖如圖8所示。

模具注射成型完成后開(kāi)模，模具主分型面邊上裝有分型面開(kāi)閉器；動(dòng)模板和托板之間裝有彈簧，第一次分模面先開(kāi)36mm（分型面開(kāi)閉器，彈簧和等高螺絲控制，模具側(cè)視結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖中的件21、22和件24），第一次分模面開(kāi)到36mm 的位置時(shí)，膨脹脫模機(jī)構(gòu)同步脫模到2.6mm位置。動(dòng)模板有等高螺絲在脫模板拉住，第一次分模面無(wú)法再打開(kāi)，膨脹脫模機(jī)構(gòu)停止脫模運(yùn)動(dòng)。故主分型面（第二次分模面）的分型面開(kāi)閉器會(huì)彈性拉開(kāi)，主分型面打開(kāi)。料頭有Z 型料頭針拉住，主分型面打開(kāi)時(shí)，料頭會(huì)拉出澆口套，留在公模側(cè)。

開(kāi)模動(dòng)作完成，塑件頂出，潛澆口深度10.8mm,為防止料頭彈射或冷膠卡斷在澆口處造成無(wú)法再進(jìn)行射膠。料頭頂桿需定位且定位比進(jìn)膠點(diǎn)深，此料頭設(shè)計(jì)深度21mm。料頭頂桿頂出22mm，料頭頂桿頂出22mm 后貼住頂塊和司筒的頂桿墊板，帶動(dòng)頂桿墊板頂出塑件，司筒深度15mm，頂桿板再頂出20mm即可。

塑件頂出完成，機(jī)械手夾住料頭，吸盤吸住塑件，機(jī)械手退出機(jī)臺(tái)，頂桿墊板通過(guò)彈簧復(fù)位。

合模時(shí)，主分型面先和母模合緊，分型面開(kāi)閉器合緊，主分型面推動(dòng)動(dòng)模板復(fù)位和復(fù)位桿推動(dòng)頂桿墊板復(fù)位。

6 塑件檢驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)塑件的使用要求，通過(guò)采用密封槽膨脹脫模機(jī)構(gòu)，經(jīng)注塑機(jī)多次試模及調(diào)試，對(duì)模具結(jié)構(gòu)和加工要求進(jìn)行多次修改，最終得到了最佳塑件。

（1）塑件外觀。外觀表面清潔，無(wú)縮水、污跡、頂白、氣紋，4 個(gè)15mm 深的細(xì)長(zhǎng)螺絲柱完整，無(wú)彎曲變形等現(xiàn)象，螺紋底孔深度足夠，無(wú)欠注現(xiàn)象，內(nèi)孔直徑符合圖紙要求，不螺絲不會(huì)破裂斷裂現(xiàn)象。

（2）尺寸與裝配。塑件尺寸符合圖紙尺寸要求，凹槽處有符合裝配要求，試裝無(wú)卡死現(xiàn)象。

7 結(jié)束語(yǔ)

圖7 膨脹脫模結(jié)構(gòu)

該模具所采用獨(dú)特的膨脹脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，順利解決了成型、脫模等難題，解決了模具設(shè)計(jì)、制造上的困難,縮小了模具設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)占用的空間，方便塑件配合位的尺寸修改，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，該模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，動(dòng)作平穩(wěn)、可靠，成型質(zhì)量符合技術(shù)要求，達(dá)到企業(yè)預(yù)期的效果。但此機(jī)構(gòu)成形部件由于空間限制，無(wú)法設(shè)計(jì)太大的圓角，存在開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)，由于機(jī)構(gòu)的脫模是靠燕尾槽鍥塊拖動(dòng)成形部件的燕尾槽，帶動(dòng)塑件部位工件脫模的，所以燕尾槽受力較大。對(duì)燕尾槽的加工要求較高，如果燕尾槽加工有偏差，會(huì)導(dǎo)致塑件部位件脫模時(shí)卡死或燕尾槽開(kāi)裂，這個(gè)問(wèn)題是燕尾槽導(dǎo)軌存在的無(wú)法消除弊端，會(huì)更深入一步的研究，以縮小此弊端帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

圖8 模具總裝配