孟玉喜，陳曉軍，陳 智

（南通開放大學(xué)機電工程學(xué)院，江蘇南通 226006）

1 引言

在新能源汽車的各個核心技術(shù)中，線束的存在是必不可少的，線束保護和固定也是必要的工藝設(shè)計環(huán)節(jié)之一。對于一些重要的電纜線或者比較多而細的、重要的電源線，往往采用波紋管進行保護，使電線和電纜在車內(nèi)不會受到劃斷，割裂等機械損害，然后再利用波紋管管卡進行固定。波紋管管卡常見的有直通式、彎曲拐角式、敞開式、配套快插式等幾種，線束工藝設(shè)計過程中，遇到一些角落布線或需彎曲走線的情況下，既能彎曲又可拐角的波紋管管卡的耐磨保護優(yōu)點顯得尤為突出。

2 成型工藝分析

圖1為某新能源汽車線束中使用的一款波紋管管卡，大批量生產(chǎn)需求。管卡由左右兩部分組成，左右外形結(jié)構(gòu)大致呈鏡像對稱關(guān)系，每個部分又呈90°L狀，左右對合之后可卡住90°彎曲排布的波紋管，再由管卡外側(cè)上對應(yīng)設(shè)置的固定鉤與固定槽進行卡緊固定。左右兩部的中心距離53mm，中間通過13×1.5mm的細長筋條連接形成為整體塑件，便于后續(xù)的波紋管裝配操作。塑件外輪廓尺寸66.3×26.85×11.9mm，內(nèi)部主要功能尺寸為卡波紋管的半圓筋寬8.9×0.8mm、外側(cè)固定鉤寬1.9mm和外側(cè)固定槽寬5mm 3個部分。塑件壁厚比較均勻，過渡處均設(shè)有工藝R角，材料為黑色PA66，PA66的收縮率在1.2%～1.8%，具有優(yōu)良的耐磨性、自潤滑性,較高的機械強度，成型性能較好。

圖1 波紋管管卡

3 模具主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 分型面選擇與型腔排布

為了順利取出已成型的塑件及澆注系統(tǒng)凝料，必須使分型面將模具分成兩個或兩個以上可以分離的動模和定模部分，設(shè)計分型面時，應(yīng)盡量選在塑件外形最大輪廓處，還必須使塑件在開模后留在動模一側(cè)，即有頂出機構(gòu)的一側(cè)。遵循這些原則，設(shè)計時將分型面設(shè)在圖2a中的A-A處，而圖中右側(cè)標記B處的階梯部分分型則通過局部鑲塊予以實現(xiàn)。

考慮到塑件需求量大，模具必須設(shè)計為多型腔結(jié)構(gòu)，因塑件外形類似矩形，故可面對面左右各二進行排布，即1模4腔。對于多型腔模具，由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)密切相關(guān)，排布應(yīng)使每個型腔都能通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等地分得所需的足夠注射壓力，以保證塑料熔體能同時均勻充滿每一個型腔，從而使各個型腔中的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。根據(jù)該塑件左右各半的特點，澆注系統(tǒng)設(shè)計為平衡式雙澆口的形式，使左右達到同步均衡進料的目的。型腔排布如圖2b所示。

圖2 分型面選擇與型腔排布

3.2 大鑲塊設(shè)計

模具采用大鑲塊結(jié)構(gòu)形式，可簡化加工制造工藝，減少熱處理變形，節(jié)約貴重的模具鋼，也有利于后續(xù)模具的維修。模具大鑲塊包含定模大鑲塊和動模大鑲塊兩種。

（1）定模大鑲塊設(shè)計。

定模大鑲塊的外形尺寸設(shè)計為190×115×35mm，四角中3個以R2.5mm過渡，一個倒為5×5mm的斜角，主要起模具裝配時的防錯作用，每腔設(shè)有10個小型芯固定用孔，小型芯孔的背面設(shè)有3×0.5mm的固定掛臺讓位，中心位置為?12mm的澆口套過孔，塑件的整個成型型腔均設(shè)在其上，通過電火花成型加工獲得，流道設(shè)置在分型面上。根據(jù)塑件左右對稱特點，采用兩個澆口同時進料，澆口為潛伏式，設(shè)在塑件左右兩部分側(cè)面不影響塑件外觀的較隱蔽部位，并與流道成40°的斜角，潛入分型面下面深約2.5mm，斜向進入型腔，形成能切斷澆口的刀口，開模時，流道凝料由頂出機構(gòu)頂出，并與塑件自動切斷，省掉了切除澆口的工序，分流道深1.5mm，澆口直徑?0.8mm。4個?6.5mm的孔為固定螺釘過孔，中心距離170×95mm，通過其利用螺釘與定模蓋板進行連接固定。定模大鑲塊的設(shè)計如圖3所示。

圖3 定模大鑲塊

（2）動模大鑲塊設(shè)計。

動模大鑲塊的外形尺寸設(shè)計為190×115×30mm，四角的防錯設(shè)計及與動模墊板的固定連接方法同定模一致，因其主要成型部位均高出分模面，故在此基礎(chǔ)上再次設(shè)為鑲拼結(jié)構(gòu)，每腔設(shè)有一整體“凹字”形型孔，型孔平面尺寸72.8×31.38mm，塑件的內(nèi)部成型依靠對應(yīng)的“凹字”形型芯實現(xiàn)，型孔背部的型芯掛臺讓位槽為8×3×0.5mm，中心位置?8mm的通孔為拉料桿過孔，分流道深2mm，其上另設(shè)有6個中心距離為85×35mm對稱布置的?3mm小圓頂桿過孔，動模大鑲塊的設(shè)計如圖4所示。

圖4 動模大鑲塊

3.3 主要型芯設(shè)計

為了便于模具的加工制造，設(shè)計時，形狀復(fù)雜的型芯往往采用型芯鑲拼組合式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是將型芯單獨加工后，裝入大鑲塊，再鑲?cè)肽０逯?，用墊板和螺釘緊固。設(shè)計時必須注意鑲拼結(jié)構(gòu)的合理，保證型芯的強度、防止變形、避免尖角和壁厚突變的防范。

（1）“凹字”形型芯設(shè)計。

“凹字”形型芯是動模型芯的核心部分，由圖4可知，“凹字”形型孔平面尺寸72.8×31.38mm，凹字左右突出部分的寬為18mm，為便于制造及將來模具生產(chǎn)過程中的維修方便，設(shè)計時將其分為兩種3部分，即把整個凹字形型芯分為72.8×21.38×39.64mm（動模凹字型芯Ⅰ）和10.0×18.0×39.77mm（動模凹字型芯Ⅱ）兩種?！鞍甲帧毙涡托居?件型芯Ⅰ和2件型芯Ⅱ3部分組成。動模凹字型芯Ⅰ上設(shè)有10個?2.5mm的頂桿孔，8只小芯型孔，背面有兩個M6mm螺紋盲孔，起緊固作用；動模凹字型芯Ⅱ上設(shè)有2個?1.8mm的頂桿孔，背部固定用掛臺設(shè)為8.0×3.0×0.5mm，“凹字”形型芯設(shè)計如圖5所示。

圖5 凹字形型芯設(shè)計

（2）強脫型芯設(shè)計。

由圖1和圖2a可知，塑件上有一內(nèi)R5.1mm、分模面下深2.9mm的優(yōu)弧部分尺寸，注射成型過程中頂出塑件時，塑件與該型芯的分離需強制獲得。強脫型芯外輪廓尺寸2.94×10.42×35.18mm，優(yōu)弧成型尺寸R5.18mm，最大直徑處尺寸即為10.36mm，最小尺寸8.59mm，由此可見，強脫尺寸為0.88mm[即（10.36-8.59）/2=0.88mm]。強脫型芯設(shè)計如圖6所示。

圖6 強脫型芯設(shè)計

4 模具結(jié)構(gòu)及其工作過程

模具結(jié)構(gòu)如圖7所示，模具工作過程：注塑機合模工作后，熔融塑料耐高溫PA66通過注塑機噴嘴進入模具的澆口套15，并通過分流道和澆口進入模具型腔，經(jīng)保溫保壓冷卻后，注塑機進行開模動作。定模板9與動模板7在A-A處分型打開，塑件因收縮牢牢抱緊在動模型芯上，而定模的抱緊力相對要小得多，澆注系統(tǒng)凝料因拉料桿20的作用，最終使得澆道凝料和塑件全部留在動模，開模結(jié)束后，定模型芯16已完全與塑件分離，注塑機頂出系統(tǒng)開始工作，固定在小固定板28上的小圓頂桿2、17、26共同作用頂出塑件，拉料桿20頂出澆道料，塑件和澆道廢料同時被頂出，此時，動模強脫型芯31在強制脫模的過程中，借用定模型芯16的離去而在塑件上留下的塑孔進行讓位，順利完成頂出動作，4只塑件自然落下，機械手隨即取走澆道廢料，模具一個工作回合結(jié)束。實際生產(chǎn)的塑件如圖8所示。

圖7 模具總裝配簡圖

圖8 實際生產(chǎn)的塑件

5 結(jié)束語

本模具通過合理可行的分型面設(shè)計，采用平衡式雙澆口的進料形式，解決了均衡進料的塑件成型問題，有效的縮短了注塑周期，提高了塑件的質(zhì)量。同時為了簡化模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用分型之后留得的塑孔，再采用強制脫模的思路方法，經(jīng)生產(chǎn)實踐證明是有效可行的，對類似模具的設(shè)計具有一定的借鑒作用。