何暉

(景德鎮(zhèn)學院機械電子工程學院，江西景德鎮(zhèn) 333032)

為提高生產(chǎn)效率，滾焊機潤滑組件中的某些零件常用“以塑代鋼”的方法制成，該類塑件多采用玻纖增強尼龍66 塑料成型，使用熱流道澆注[1-3]。實際生產(chǎn)中，為降低模具制造成本和加工難度，模具結構一般使用兩板模，在兩板模結構設定的前提下，塑件復雜結構特征的脫模及脫模機構的設計是模具結構設計的難題之一，需要進行更多的結構創(chuàng)新設計以實現(xiàn)塑件的自動化注射成型[4-6]。鑒于此，筆者結合某滾焊機潤滑油箱蓋的成型要求，設計了一副帶3 個脫模機構的兩板熱流道模具，順利實現(xiàn)了塑件的自動注塑生產(chǎn)。

1 潤滑油箱蓋塑件

1.1 塑件結構

滾焊機潤滑油箱蓋塑件結構如圖1 所示，該箱蓋外形尺寸為194 mm×105 mm×67 mm。其結構主要由5 部分構成，分別為盒蓋、斜管、左支架、右支架和插孔槽。盒蓋用于罩住傳動機構金屬零件，斜管用于過濾潤滑油，左支架、右支架用于塑件在潤滑油箱箱體上的安裝以及與其它設備零件的連接。插孔槽內設置有2 個插孔，用于兩個管接頭的接插。塑件平均壁厚2.8 mm。

圖1 潤滑油箱蓋塑件結構

1.2 材料選用

潤滑油箱蓋塑件的工作環(huán)境相對較為惡劣，需要使用綜合力學性能好、強度較高的材料，美國杜邦公司生產(chǎn)的牌號為54G35HSL 的35%玻纖增強尼龍66 (縮水率0.5%～0.8%)可滿足潤滑油箱蓋的使用要求，但其最大的缺點則是吸濕性大，影響尺寸穩(wěn)定性，為此需改進加工工藝：(1)注塑前將35%玻纖增強尼龍66 顆粒在80℃溫度下烘干4 h，以確保水含量在0.25%以下；(2)成型后塑件采用蒸氣法逐漸冷卻，以降低成型后的收縮并減小內應力；(3)熱流道采用閉環(huán)溫度控制。

2 模腔設計

塑件采用如圖2 所示分型方案進行成型模腔設計。鑒于塑件尺寸較大且各向收縮不一致，塑件收縮率設置時采用差異化設置，即長度、寬度方向的縮水率為0.46%，高度方向為0.50%。模腔分型設置使用主分型面P0將模腔成型一分為二，P0面以上為型腔成型件，P0面以下為型芯成型件，模腔打開時，按P0面所在開模平面打開，打開方向為F0。在模腔開模后，塑件留于型芯成型件上，此后，若欲將塑件從型芯成型件上頂出而實現(xiàn)完全脫模，必須先完成I 區(qū)、II 區(qū)、III 區(qū)3 個局部區(qū)域的側抽芯脫模，3 個區(qū)域的脫模方向與開模方向F0不同，因而，須從型芯成型件上進行二次分型，分型出二次局部成型件后，再按不同方向實施側抽芯脫模。各二次分型成型件設置分別如下：如圖2a 所示，針對左支架所在的I 區(qū)，設置1 個按F1向抽芯的局部成型件。如圖2b 所示，針對插槽孔和斜管所在的II 區(qū)，因插槽孔和斜管位于盒蓋主體的兩側，需進行二次局部分型出成型件后再按不同方向進行抽芯脫模，其設置如下：首先，結合斜管上凸臺的特征，使用P1分型面將II 區(qū)局部成型件一分為二，P1面以下斜管外壁成型件B1成型塊及斜管內壁成型件按F6向抽芯脫模；P1面以上的斜管外壁成型件須再次以P2分型面進行分型，分型出分別按F4向和F5向抽芯的兩個成型件B3成型塊和B2成型塊；按F5向抽芯的B2成型塊由于卡箍特征和插槽孔特征的脫模方向一致，因而可以使用同一成型件進行成型和抽芯脫模，但按F4向抽芯的B3成型塊由于盒蓋頂端外沿特征的存在，按F4向抽芯時，將損壞盒蓋頂端外沿，因而須使用P3分型面再次進行局部分型，P3面以上局部成型件B4成型塊按F3向抽芯，以下局部成型件(剩余的B3成型塊)則還是按F4向抽芯；B4成型塊抽芯前須將B3成型塊先行抽出。針對右支架所在的III 區(qū)，先設置1 個按F2向抽芯的局部成型件，在此基礎上，鑒于右支架底端兩側各存在4 個倒勾的緣故，需要再次設置2 個局部成型件分別按F7向和F8向抽芯。

圖2 模腔分型

3 模具結構與工作過程

3.1 模具結構

模具結構如圖3 所示，模具采用1 模1 腔布局，模具結構為單次開模兩板熱流道模具。

圖3 模具結構

如圖3 所示，在定模部分中，型腔中心鑲件56和尾端排氣鑲件36 單獨加工成型后鑲嵌安裝在型腔成型件57 內，然后再組裝到定模板39 內。尾端排氣鑲件36 用于料流在模腔充填末端的排氣。冷澆口G1及冷流道都開設在型腔成型件57 上，熱澆口G2為熱嘴16 的澆口。熱流道組件主要零件包括定位環(huán)13、澆口套14、分流板15、熱嘴16，組合后安裝在定模內。定模部分開設有4 條水路，其中2 條用于型腔成型件57 的冷卻；1 條用于型腔中心鑲件56 的冷卻，1 條用于分流板15 的調溫控制。模腔的排氣設置在型腔成型件一側，排氣槽深度0.015 mm，引氣槽深度0.5 mm。

在動模部分中設置了5 個抽芯脫模機構，分別為簡單滑塊機構SA、滑塊驅動斜頂復合機構SB、彎銷驅動斜滑塊復合機構SC、斜導柱驅動斜滑塊二次抽芯機構SD和油缸斜抽芯機構SE。如圖2 和圖3所示，機構SA針對I 區(qū)左支架按F1向抽芯而設置，其主要零件包括零件17 和18；機構SB針對III 區(qū)右支架按F2向抽芯而設置，其主要零件包括零件3和4 以及零件29～35；機構SC針對II 區(qū)B2成型塊按F5向抽芯而設置，其主要零件包括零件59～63；機構SD針對II 區(qū)B3成型塊按F4向、B4成型塊按F3向兩次抽芯而設置，其主要零件包括零件49～55；機構SE針對斜管外壁成型件B1成型塊及斜管內壁成型件按F6向抽芯而設置，其主要零件包括零件45 和零件67～71。動模的冷卻水路共設置5 條，型芯成型件66 上設置2 條，SB滑塊32、SC斜滑塊59 和SD動力滑塊50 上各設置一條。定模、動模中水路管道直徑都設置為10 mm。

模腔的組成成型零件包括SA滑塊18，SB滑塊32，SD斜滑塊52，SD直滑塊54，SC斜滑塊59，以及尾端排氣鑲件36、型腔中心鑲件56、型腔成型件57、型芯成型件66、斜管外壁下鑲件67、斜管內壁鑲件68、左斜頂3、右斜頂29 和側型針34，成型件材料都使用模具鋼1.2343，熱處理硬度HRC59～63。

3.2 熱流道澆注系統(tǒng)

熱流道澆注系統(tǒng)如圖4 所示。針對分流板15設置了2 條加熱線和1 條冷卻水路，通過熱電偶感應信號進行調節(jié)，熱嘴16 和澆口套14 各自單獨使用一條加熱線進行加熱，以便于熱流道系統(tǒng)加溫控制。

圖4 熱流道澆注系統(tǒng)

在分流板15 的流道中，因使用35%玻纖增強尼龍66 材料，流道表面的摩擦力增大，故流道表面粗糙度應設置在0.8 μm 以上。在熱流道澆注系統(tǒng)中，熱膨脹將嚴重影響其密封性及零件的使用壽命，分流板15 在F1向、熱嘴16 在F0向上的變形是熱膨脹影響的關鍵。在定模板39 上須設置定位導向銷與分流板15 上的導向槽進行配合，在F1向上為自由狀態(tài)，在其它方向則為限位狀態(tài)。因而，在室溫狀態(tài)下進行零件加工時，分流板15 中F1向尺寸V的誤差為±0.02 mm，F(xiàn)2向尺寸H的誤差為±0.05 mm。

3.3 脫模機構設計

在5 個抽芯脫模機構中，機構SA按照通用簡單滑塊斜導柱滑塊結構設計，而機構SB、機構SC、機構SD和機構SE則須進行有針對性的創(chuàng)新設計[7-9]。

(1)機構SA。

機構SA為一種簡單型斜導柱滑塊機構，抽芯時，由SA斜導柱17 直接驅動SA滑塊18 完成F1向側抽芯。

(2)機構SB。

機構SB如圖5 所示，SB滑塊32 本身具有側面成型和抽芯功能[10-12]，同時其下端增設了左斜頂3和右斜頂29 兩功能斜頂，能分別按F8，F(xiàn)7向實施二次抽芯脫模。左斜頂3 和右斜頂29 必須使用斜頂限位銷73 進行位置限制，否則，會被斜頂彈簧4 和31 頂出而脫落。斜頂彈簧4 和31 須選擇藍色輕載彈簧，在保證斜頂可靠頂出的同時，不至于頂出沖擊力過大而損壞斜頂。SB滑塊32 使用限位彈夾30和滑塊夾銷72 進行定位，側型針34 采用單獨鑲件形式，便于SB滑塊32 加工。兩個斜頂(零件3 和29)的頂出斜角均取10°，以確保足夠的抽芯距離。

圖5 機構SB

(3)機構SC。

機構SC如圖6 所示，SC斜滑塊59 須設計兩個滑動導向導軌D1和D2，以確保其按F5向抽芯。導軌D1與D2之間的夾角為94.3°，以確保兩者之間能產(chǎn)生相對滑動，SC斜滑塊59 的抽芯方向(F5向)與開模方向(F0向)的夾角取94.3°。

圖6 機構SC

(4)機構SD。

機構SD如圖7 所示，該機構的結構與機構SC類似，所不同的是SD動力滑塊50 使用斜導柱驅動，且結構上增加一次延遲抽芯，延遲抽芯零件為SD直滑塊54。機構SD抽芯時，分兩步進行：第1 步，SD動力滑塊50 先按F3向移動，與之組合在一起的導軌鑲件53 拉動SD斜滑塊52 在F4向的反向上完成一定距離的抽芯，與此同時，推頂彈簧74 將按F3向的反方向頂住SD直滑塊54，使其與塑件先不分離；第2 步，待SD斜滑塊52 完成斜抽芯后，SD動力滑塊50 通過定距桿75 拉動SD直滑塊54 一起再完成F3向一定距離的側抽芯。SD斜滑塊52 的另外一個功能是其上附加設置的油缸鎖緊塊51 用于閉模狀態(tài)時對斜管外壁下鑲件67 進行鎖緊，防止其松退。

圖7 機構SD

(5)機構SE。

機構SE如圖8 所示，在該機構中，必須做好兩個定位[13-14]，一是斜管內壁鑲件68 頂端須設置定位錐槽，與型腔中心鑲件56 下端對應的凸臺配合，防止注塑時斜管內壁鑲件68 頂端產(chǎn)生位移；二是必須使用油缸鎖緊塊51 進行附加鎖緊定位，防止注塑時因SE油缸45 鎖緊力不夠而導致斜管外壁下鑲件67、斜管內壁鑲件68 產(chǎn)生松退。

圖8 機構SE

3.4 模具工作過程

如圖3 所示，模具工作過程如下：

(1)注塑。注塑機螺桿啟動，通過熱流道系統(tǒng)將熔融塑料注入模腔中，經(jīng)保壓、冷卻等過程后，等待開模。

(2)開模。注塑機動模板后退，拉動模具動模后退，從而驅動模具動模按F0向后退，模具在P開面處打開，SA斜導柱17，SB斜導柱35，SD斜導柱55 和彎銷60 分別驅動對應的滑塊SA滑塊18、SB滑塊32，SD動力滑塊50 和SC直滑塊61 完成側抽芯動作。

(3)機構SE斜抽芯。模具打開一定距離后，SE油缸45 動作，拉動斜管滑塊71、斜管外壁下鑲件67、斜管內壁鑲件68 完成斜抽芯。

(4)頂出。隨著模具動模的繼續(xù)后退，推板42上的頂針23、拉料桿24 等將塑件及廢料頂住，塑件從型芯成型件66 上逐步分離，直至脫落。

(5)復位。復位過程與開模過程相反。

4 結語

針對滾焊機潤滑油箱蓋塑件使用35%玻纖增強尼龍66 進行注射成型的要求，對模具結構、材料選用等進行了設計，設計要點如下：

(1)針對35%玻纖增強尼龍66 材料流動摩擦力大的問題，分流板、模腔成型件材料須選用高耐磨模具鋼1.2343。

(2)熱流道表面粗糙度應設置在0.8 μm 以上。

(3)在滑塊斜頂復合機構中，斜頂必須使用斜頂限位銷進行位置限制，頂出斜角取10°。

(4)在彎銷斜滑塊復合機構、斜導柱斜滑塊二次抽芯機構設計中，驅動導軌之間的傾斜角須大于90°，以防驅動夾死。