古遠明

（河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東河源 517000）

1 引言

在進行凈水器端蓋注射模設(shè)計前期，首先對塑件進行各特征要素的可行性分析，確定成型材料、開模方向、分型面等。其次進行注射模澆注系統(tǒng)、推出系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。塑件大端面會出現(xiàn)縮水現(xiàn)象，可以進行減膠處理；增大主流道角度及側(cè)澆口，獲得良好的流動性，避免產(chǎn)生熔接痕及冷料；為了更好地推出塑件，2mm以下的頂桿全部做成托針，定模設(shè)計鑲針，動模側(cè)設(shè)計行位；冷卻系統(tǒng)設(shè)計為對稱的循環(huán)水路，保證模具溫度。通過優(yōu)化這三大系統(tǒng)的設(shè)計，實現(xiàn)塑件的批量生產(chǎn)，提高塑件的質(zhì)量，增強使用者對產(chǎn)品的美感，滿足客戶的需求。

2 端蓋工藝分析

凈水器端蓋如圖1所示，材料為ABS+PC，最大外形尺寸為51.98×51.83×25mm，最小壁厚為0.91mm，拔模角為1°，塑件表面有3個階梯孔，側(cè)面有3個方槽、一個圓孔，反面有6個加強筋。因此，定?？梢栽O(shè)計鑲針，動模設(shè)計行位。分型面選擇在塑件外形的最大輪廓處，為了方便脫模，把塑件留在動模側(cè)，方便推出機構(gòu)的設(shè)計。根據(jù)凈水器端蓋的結(jié)構(gòu)特點、注塑機型號等因素，采用1模2腔模具設(shè)計，使塑件質(zhì)量得于保證。如圖2所示，深色面部分存在收縮情況，需要做減膠處理。

圖1 凈水器端蓋

圖2 塑件收縮分析

3 凈水器端蓋注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計

（1）主流道部分尺寸設(shè)計如表1所示。

表1 主流道部分尺寸

（2）分流道的設(shè)計。

為了獲得良好的壓力傳遞和均勻的填充，使熔融狀態(tài)的塑料快速地流經(jīng)分流道并均勻的充滿型腔，采用S型路徑及U形截面的分流道，H1=1.25R1、R1=0.5B。

（3）澆口的設(shè)計。

為了使熔融的塑料流進型腔后能均勻填充滿型腔及橫向分配較為平均，減少塑件的熔接痕及其它表面缺陷的現(xiàn)象，因此采用扇形側(cè)澆口。綜上分析，結(jié)合MoldFlow模流分析軟件，確定主流道角度為5°及進澆口位置，凈水器端蓋的澆注系統(tǒng)設(shè)計如圖3所示。

圖3 澆注系統(tǒng)設(shè)計圖

3.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計

根據(jù)塑件的材料是ABS+PC，注射成型時的模具溫度為50℃～100℃，熔化溫度為230℃～300℃，因此模具型芯、型腔的冷卻水路設(shè)計為對稱的循環(huán)水路，定、動模各4條水路，水路截面直徑為φ8mm。定、動模板上的水路與定、動模型芯、型腔的水路交接處放防水密封膠圈，使用銅塞堵住型芯、型腔邊上的水路，防止漏水，水路的快速接頭處設(shè)計在模具左右側(cè)，方便模具安裝。該冷卻系統(tǒng)的設(shè)計保證了塑件冷卻均勻，如圖4所示。在注射成型過程中，型腔內(nèi)會產(chǎn)生氣體，為了保證塑件的質(zhì)量和合模順暢，在動模型芯分型面設(shè)計排氣槽，排氣槽邊離塑件邊4～8mm，槽寬4mm，深0.2mm左右。

圖4 定、動模型芯、型腔的冷卻水路

3.3 推出機構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計

推出機構(gòu)系統(tǒng)主要有頂桿、頂桿固定板、推板、復(fù)位桿及側(cè)抽芯機構(gòu)等組成。該系統(tǒng)主要針對側(cè)抽芯機構(gòu)及頂桿的設(shè)計。

（1）側(cè)抽芯機構(gòu)設(shè)計。因塑件側(cè)邊有方槽及圓孔，需要采用側(cè)向抽芯機構(gòu)，才能完成模具注射成型，獲得合格的塑件。該機構(gòu)主要由滑塊、成型鑲件、斜導(dǎo)柱、斜楔、耐磨塊、彈簧及定位螺釘?shù)冉M成。如圖5所示，滑塊設(shè)計的主要參數(shù)原則有：①滑塊本體長度C≥0.6×滑塊的高度H或0.6×滑塊的長度L（按最大值）；②斜楔角度F=斜導(dǎo)柱角度E+2°；③斜楔有效高度h≥2/3×H或滑塊上膠位高度（按最大值）；④導(dǎo)軌高度B≥2/3×滑塊的高度H，導(dǎo)軌深度A≥1/3×滑塊的高度H；⑤斜導(dǎo)柱角度E＜25°，斜導(dǎo)柱倒角e=斜導(dǎo)柱角度E；⑥滑塊行程T至少預(yù)留3.0mm安全系數(shù)。

圖5 滑塊設(shè)計參數(shù)

根據(jù)滑塊參數(shù)設(shè)計原則，設(shè)計了滑塊座及滑塊鑲件，二維圖如圖6所示，側(cè)抽芯機構(gòu)如圖7所示。

（2）頂桿設(shè)計。頂桿主要包括φ5mm的圓頂桿9根，φ2mm的雙節(jié)圓頂桿16根，φ7.5mm及φ8.3mm的鑲針各一根。圓頂桿頂部與型芯面配合，其端面高出型芯面0.1mm左右，這樣塑件不會形成凸臺，保證了塑件的美觀。頂桿與動模板的頂桿孔采用H8/f7配合，頂桿固定端與頂桿固定板采用單邊0.5mm的間隙，加工方便且可以防止卡死現(xiàn)象，頂桿的位置坐標分布如圖8所示。

4 模具結(jié)構(gòu)及工作過程

4.1 模具三維結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)塑件外形及型芯、型腔的尺寸，選用龍記模架為CI3525A60B80C70，使用UG12進行塑件總裝配設(shè)計，如圖9所示。

圖7 側(cè)抽芯機構(gòu)示意圖

圖8 頂桿位置坐標圖

4.2 模具工作過程

模具二維結(jié)構(gòu)如圖10所示，模具的工作過程：注射時，高溫熔體經(jīng)噴嘴流入主流道、分流道，由澆口進入型腔，成型的凈水器端蓋經(jīng)保壓冷卻一定時間后開模。由于注塑機的開模力，在定模側(cè)的斜導(dǎo)柱11跟隨運動，在彈簧的作用力下，分別驅(qū)動滑塊座14、滑塊鑲件15優(yōu)先往后運動到定位螺釘處。在注塑機頂棍作用下，推動推板7、頂桿固定板8及復(fù)位桿等機構(gòu)向前運動，推出塑件，拉料桿18勾斷凝料頭，塑件自動脫落。模具合模時，復(fù)位桿9上的彈簧10先對推板7進行預(yù)復(fù)位，并帶動頂桿18、19、20復(fù)位到初始狀態(tài)，在導(dǎo)柱、導(dǎo)套及斜導(dǎo)柱的導(dǎo)向作用下，側(cè)抽芯機構(gòu)優(yōu)先向前運動，完成模具的合模。

圖9 模具3D裝配結(jié)構(gòu)

圖10 模具二維結(jié)構(gòu)

5 結(jié)束語

凈水器端蓋表面有多處階梯孔，背面有多處薄壁特征，側(cè)面有方槽及圓孔，采用了減膠，增大主流道角度及設(shè)計扇形側(cè)澆口，增加排氣槽等方式，防止塑件出現(xiàn)縮水、熔接痕、氣泡等不良現(xiàn)象。為了保證塑件順利脫模，針對塑件的結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計了2處側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)，φ2mm的頂桿改為雙節(jié)圓頂桿、增加強度，保證了塑件推出時的受力平衡。同時設(shè)計了支撐柱及垃圾釘，保證注射時的受力平衡，防止塑件變形。通過優(yōu)化設(shè)計澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及推出系統(tǒng)，經(jīng)實際生產(chǎn)驗證，模具生產(chǎn)運行良好，塑件尺寸精度及外觀等指標符合客戶要求，可為凈水器上的結(jié)構(gòu)類型的塑件注射模設(shè)計提供經(jīng)驗。