方迪成，鄧集華，蔣 燕

（1.汕頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東汕頭 515078；2.廣州市交通運(yùn)輸職業(yè)學(xué)校，廣東廣州 510405）

1 塑件結(jié)構(gòu)與材料分析

圖1所示塑件為電腦機(jī)箱蓋板，外形尺寸為422.8×217.8×53.6mm，塑件平均壁厚約3.0mm，體 積 為2.9×105mm3。塑件精度等級(jí)要求為MT4，屬于高精度等級(jí)，其中面輪廓度尺寸公差要求為±0.5mm，成型后表面要求光滑，無(wú)縮印、飛邊、頂出痕，卡扣損傷，卡接力達(dá)到預(yù)定目標(biāo)值，內(nèi)部無(wú)明顯缺陷。塑件材料為ABS。

圖1 電腦機(jī)箱蓋板

塑件外表面為A級(jí)精度，后期需涂裝，有9處倒勾：1處卡接處倒勾，里側(cè)倒勾量1.4mm，外側(cè)倒勾量1.2mm，倒勾脫?？梢酝ㄟ^(guò)里側(cè)斜頂加外側(cè)滑塊結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)抽芯，8處波子球頭式掏膠內(nèi)倒勾，倒勾量1.0mm。因塑件空間有限，無(wú)法采用常規(guī)斜頂抽芯方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以設(shè)計(jì)一個(gè)活動(dòng)鑲件與一根頂桿組合而成的兩塊頂桿板式二次頂出結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)脫模。

2 模流成型工藝分析

電腦機(jī)箱蓋板塑件的整體壁厚分布比較均勻，主體厚度為3.0mm，塑件任一位置厚度均勻一致，可以避免因壁厚過(guò)渡劇變而造成尺寸不穩(wěn)，也可避免表面明顯缺陷，0.6mm為塑件B面BOSS柱處的最小厚度。

通過(guò)MFI軟件對(duì)塑件最佳澆口位置分析，得到電腦機(jī)箱蓋板最佳澆口位置如圖2a所示，在塑件的偏中間位置。綜合考慮塑件A面質(zhì)量等級(jí)高，不允許有澆口痕跡，同時(shí)便于做抽芯結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)如圖2b的3點(diǎn)潛伏式澆口的細(xì)水口轉(zhuǎn)大水口的冷流道澆注系統(tǒng)。主流道采用圓錐形，小端直徑為?5mm，大端直徑為?9.5mm；主分流道采用U形截面，尺寸為9×8.2mm；次分流道采用圓形截面，直徑為?10mm；澆口采用矩形截面，尺寸為1.2×4mm。

圖2 最佳澆口位置分析

依據(jù)設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)方案，對(duì)可能影響電腦機(jī)箱蓋板表面質(zhì)量和尺寸的充填時(shí)間、流動(dòng)前沿溫度、速度/壓力切換時(shí)的壓力、凍結(jié)層因子、熔接線、氣穴、鎖模力、縮痕、體積收縮率、冷卻回路雷諾數(shù)、變形等進(jìn)行成型仿真分析，分析結(jié)果如圖3所示。仿真分析結(jié)果顯示擬采用的澆注方案可行。

圖3電腦機(jī)箱蓋板模流仿真分析

3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 分型面設(shè)計(jì)

針對(duì)電腦機(jī)箱蓋板的形狀結(jié)構(gòu)，采用圖4所示塑件外觀表面為分型面，一分為二，紅色為分型線，一模一腔結(jié)構(gòu)。模具采用三板式冷流道臥式模具結(jié)構(gòu)。

圖4 分型面

3.2 型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

將電腦機(jī)箱蓋板沿A面輪廓分上下兩半，上半部分模腔作定模型腔；下半部分模腔作動(dòng)模型芯，卡扣部分設(shè)計(jì)滑塊、斜頂?shù)瘸樾窘Y(jié)構(gòu)脫模，模具結(jié)構(gòu)如圖5所示。

（1）型腔結(jié)構(gòu)。模具型腔由定模板5、定模型腔6及唧咀20組成，如圖5c、圖6所示。其中定模型腔6成型塑件上半部分外表面膠位；定模型腔6固定在定模板5上，唧咀20穿過(guò)定模座板2及水口推板4到達(dá)定模板5背面，固定在定模座板2上。

圖5 電腦機(jī)箱蓋板注射模結(jié)構(gòu)

圖6 定模側(cè)模具結(jié)構(gòu)

（2）型芯結(jié)構(gòu)。模具型芯（圖7）由動(dòng)模型芯9、鑲件10、43、滑塊24、斜頂30、鑲針42及直頂44組成，如圖5c所示。其中動(dòng)模型芯9、鑲件10、43、鑲針42和直頂44成型塑件下半部分主體結(jié)構(gòu)膠位，滑塊24、斜頂30成型卡扣結(jié)構(gòu)部分。鑲件10、43及鑲針42固定在動(dòng)模型芯9上，動(dòng)模型芯9固定在動(dòng)模板13上。

圖7 動(dòng)模側(cè)模具結(jié)構(gòu)

3.3 導(dǎo)向與定位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于電腦機(jī)箱蓋板不是規(guī)則形狀塑件，表面質(zhì)量要求較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了保證塑件公差要求及確保準(zhǔn)確合模和長(zhǎng)期使用后模具方便維修，設(shè)計(jì)由導(dǎo)柱導(dǎo)套、邊鎖、原身5°虎口組成的定位與導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，如圖8所示。

圖8 導(dǎo)向與定位結(jié)構(gòu)

3.4 抽芯與頂出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)于卡接處倒勾，應(yīng)用常規(guī)外側(cè)一個(gè)滑塊與里側(cè)一個(gè)斜頂來(lái)實(shí)現(xiàn)抽芯，如圖9所示?；瑝K抽芯結(jié)構(gòu)主要由螺絲18、斜導(dǎo)柱22、斜楔23、滑塊24、限位螺絲26、波子螺絲27及滑塊壓塊33組成；斜導(dǎo)柱22、斜楔23固定在定模板5上，限位螺絲26、波子螺絲27及滑塊壓塊33固定在動(dòng)模板13上，滑塊24限制在動(dòng)模板13及滑塊壓塊33之間移動(dòng)，其原理是開(kāi)模時(shí)利用斜導(dǎo)柱22的撥力及波子螺絲27的預(yù)壓力迫使滑塊24在動(dòng)模板13及滑塊壓塊33之間移動(dòng)來(lái)完成抽芯動(dòng)作。圖9b所示斜頂抽芯結(jié)構(gòu)主要由螺絲18、斜頂導(dǎo)向塊29、斜頂30及斜頂座32組成；斜頂51穿過(guò)動(dòng)模型芯9、動(dòng)模板13及斜頂導(dǎo)向塊29安裝在斜頂座32的卡槽中，與模具的出模方向形成一定的傾斜角度，斜頂導(dǎo)向塊29固定在動(dòng)模板13中，斜頂?shù)鬃?2固定在下頂桿板17上，其原理是頂出時(shí)下頂桿板17帶動(dòng)斜頂座32推動(dòng)斜頂30沿斜頂導(dǎo)向塊29移動(dòng)，把頂桿板的沿模具軸線方向的單一直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成斜頂?shù)难啬＞咻S線方向及與該方向垂直的橫向運(yùn)動(dòng)，斜頂?shù)臋M向運(yùn)動(dòng)則完成了側(cè)向抽芯。

圖9 滑塊及斜頂抽芯結(jié)構(gòu)

8處波子球頭式掏膠內(nèi)倒勾，倒勾量1.0mm，因塑件空間有限，無(wú)法采用常規(guī)斜頂抽芯方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以設(shè)計(jì)由一個(gè)活動(dòng)鑲件與一個(gè)根頂桿組合而成的兩塊頂桿板式二次頂出機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖10所示。其原理就是在頂出時(shí)活動(dòng)鑲件10在塑件內(nèi)倒勾的帶動(dòng)下與塑件一起脫離動(dòng)模型芯9，在完成頂出距離H1后，活動(dòng)鑲件10在鑲件掛臺(tái)的限制下不再往上頂，模具繼續(xù)頂出，此時(shí)因塑件有向外翻的變形空間，所以波子球頭式掏膠內(nèi)倒勾在頂出力的作用下與活動(dòng)鑲件10脫離，塑件也就不會(huì)因?yàn)閺?qiáng)制脫模而導(dǎo)致?lián)p壞。

圖10 組合頂出抽芯及二次頂出結(jié)構(gòu)

兩塊頂桿板式二次頂出機(jī)構(gòu)（見(jiàn)圖11）主要由活動(dòng)鑲件10、頂桿12、上頂桿板16、下頂桿板17及動(dòng)模座板19組成，活動(dòng)鑲件10放置在動(dòng)模型芯9及動(dòng)模板13之間并在動(dòng)模型芯9之間移動(dòng)，活動(dòng)鑲件10底部由螺絲與頂桿12連接，頂桿12穿過(guò)動(dòng)模板13、上頂桿板16及下頂桿板17，其杯頭置于下頂桿板17及動(dòng)模座板19之間。如圖5、圖9、圖10所示，在注塑機(jī)的開(kāi)模力的作用下，定動(dòng)模5、6、9、13分開(kāi)，滑塊24在斜導(dǎo)柱22及波子螺絲27的作用力向后移動(dòng)，在限位螺絲26的限制下完成抽芯。接著注塑機(jī)的頂棍推動(dòng)頂桿板16、17向上運(yùn)動(dòng)，在頂桿板16、17上的頂桿11、49開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，固定在頂桿板16、17上斜頂?shù)鬃?2推動(dòng)斜頂30、頂桿45推動(dòng)頂塊44也同時(shí)開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，復(fù)位桿46上的彈簧47在頂出力的作用下向上壓縮；與此同時(shí)在頂桿11、49、頂塊44及斜頂30的頂出力的作用下，塑件55開(kāi)始脫離動(dòng)模型芯9（注：此時(shí)活動(dòng)鑲件10在塑件內(nèi)倒勾的帶動(dòng)下與塑件55一起脫離動(dòng)模型芯9，在完成頂出距離H1后，活動(dòng)鑲件10在鑲件掛臺(tái)的限制下不再往上頂），模具繼續(xù)頂出，此時(shí)因塑件有向外翻的變形空間，所以波子球頭式掏膠內(nèi)倒勾在頂出力的作用下與活動(dòng)鑲件10脫離，在限位塊31的限制下模具完成預(yù)定頂出距離H（斜頂30也在此過(guò)程中完成了抽芯動(dòng)作），機(jī)械手將附著在頂桿11、49及頂塊44上的塑件55取出。

圖11 兩塊頂桿板式二次頂出機(jī)構(gòu)各關(guān)鍵部件

4 模具工作過(guò)程

開(kāi)模時(shí)：注塑機(jī)開(kāi)模力作用下，圖5、圖9、圖10中定動(dòng)模5、6、9、13分開(kāi)，滑塊24在斜導(dǎo)柱22及波子螺絲27的作用力向后移動(dòng)，在限位螺絲26的限制下完成抽芯。接著注塑機(jī)的頂棍推動(dòng)頂桿板16、17向上運(yùn)動(dòng)，在頂桿板16、17上的頂桿11、49開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，固定在頂桿板16、17上斜頂?shù)鬃?2推動(dòng)斜頂30、頂桿45推動(dòng)頂塊44也同時(shí)開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，復(fù)位桿46上的彈簧47在頂出力的作用下向上壓縮；與此同時(shí)在頂桿11、49、頂塊44及斜頂30的頂出力的作用下，塑件55開(kāi)始脫離動(dòng)模型芯9（注：此時(shí)活動(dòng)鑲件10在塑件內(nèi)倒勾的帶動(dòng)下與塑件55一起脫離動(dòng)模型芯9，在完成頂出距離H1后，活動(dòng)鑲件10在鑲件掛臺(tái)的限制下不再往上頂），模具繼續(xù)頂出，此時(shí)因塑件有向外翻的變形空間，所以波子球頭式掏膠內(nèi)倒勾在頂出力的作用下與活動(dòng)鑲件10脫離，在限位塊31的限制下模具完成預(yù)定頂出距離H（斜頂30也在此過(guò)程中完成了抽芯動(dòng)作），機(jī)械手將附著在頂桿11、49及頂塊44上的塑件55取出。

合模時(shí)：注塑機(jī)頂棍收回，壓縮的彈簧47回彈釋放，頂桿板16、17跟隨回位，帶動(dòng)固定在頂桿板上的頂桿11、49、斜頂30、頂塊44、復(fù)位桿46部件回位（注：在頂桿板回到位時(shí)，其將頂桿12也壓回位，頂桿12同時(shí)帶動(dòng)活動(dòng)鑲件10回復(fù)到位）；在注塑機(jī)的合模力作用下，動(dòng)模部分向回運(yùn)動(dòng)，滑塊24在斜導(dǎo)柱22的撥力下開(kāi)始?jí)嚎s波子螺絲27前進(jìn)回位；繼續(xù)合模，直到壓縮彈簧47回位，動(dòng)模型芯9、滑塊24、頂塊44及動(dòng)模板13上的平衡塊25開(kāi)始與定模型腔6、定模板5端面接觸閉合，直到實(shí)現(xiàn)分型面閉合。

5 結(jié)論

該案例具有較強(qiáng)實(shí)用性，利用CAX軟件進(jìn)行輔助注射模設(shè)計(jì)，重點(diǎn)解決了因塑件內(nèi)部空間有限無(wú)法采用常規(guī)斜頂抽芯方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，提高了設(shè)計(jì)效率，節(jié)省模具成本，突破了模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的局限性，對(duì)生產(chǎn)實(shí)際具有一定參考價(jià)值。