劉慶東，陽迎軍

（1.廣州工程技術(shù)職業(yè)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，廣東 廣州 510075；2.桂林電器科學(xué)研究院有限公司，廣西 桂林 541004）

0 引言

隨著勞動力價格的不斷上漲，導(dǎo)致產(chǎn)品的生產(chǎn)成本也隨之增長。為了降低產(chǎn)品總體生產(chǎn)成本，傳統(tǒng)的模具設(shè)計理念也發(fā)生了轉(zhuǎn)變。由于三板模的制造成本一般比兩板模高，傳統(tǒng)的設(shè)計理念是盡可能制造兩板模。三板模相對于兩板模的優(yōu)勢在于成型塑件在脫模時能與澆道凝料自動分離，節(jié)省人工切除澆道凝料的工序。在勞動力成本不斷增長的今天，由于不需要專人做切除澆道凝料的工作，采用三板模降低了總體生產(chǎn)成本。近年來越來越多的模具用戶傾向于要求模具具有塑件與澆道凝料自動分離的功能，傳統(tǒng)的模具只有采用點(diǎn)澆口和潛伏澆口才可以實現(xiàn)塑件與澆道凝料在脫模時自動分離，而采用側(cè)澆口需要人工分離塑件與澆道凝料，現(xiàn)介紹一種應(yīng)用在側(cè)澆口模具上實現(xiàn)塑件與澆道凝料自動分離的機(jī)構(gòu)。

1 塑件工藝分析

圖1 所示為某汽車空調(diào)風(fēng)門，塑件為板狀帶鉸鏈和錐齒輪的結(jié)構(gòu)，外形尺寸為74 mm×45 mm×13 mm，材料為ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯），成型后塑件外部采用TPU（熱塑性聚氨酯彈性體）包膠，ABS流動性中等，成型收縮率為0.5%。

圖1 塑件結(jié)構(gòu)

塑件平面壁厚為1.5 mm，最大壁厚為3 mm，尺寸、精度、表面質(zhì)量及結(jié)構(gòu)符合注射成型要求。成型塑件模具設(shè)計的難點(diǎn)：①客戶要求模具采用側(cè)澆口，成型塑件與澆道凝料能夠自動分離；②鉸鏈處的凸軸和通孔的抽芯；③錐齒輪處的抽芯。

2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 分型面設(shè)計

根據(jù)塑件的產(chǎn)量及外形尺寸，模具采用1 模4腔結(jié)構(gòu)的成型方案。分型面設(shè)計如圖2 所示，塑件為板狀帶鉸鏈和錐齒輪結(jié)構(gòu)，取塑件的最大輪廓處作為分型面，分型面為階梯面。為了使成型塑件在開模后留在動模一側(cè)，型腔設(shè)計在定模一側(cè)，成型塑件小孔的型芯設(shè)計在動模一側(cè)。由于塑件的鉸鏈和錐齒輪部位阻礙脫模，鉸鏈處須設(shè)計2 個斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，錐齒輪處因為空間狹小，設(shè)計為斜推桿側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。

圖2 分型面設(shè)計

2.2 成型零件設(shè)計

為便于模具零件制造，動、定模鑲件各分為2件，每件成型2 個塑件。為了保證合模精度，在動、定模鑲件上設(shè)計了用于定位的虎口結(jié)構(gòu)。

定模鑲件如圖3所示，其為模具的型腔板，采用整體式結(jié)構(gòu)，考慮塑件成型時的排氣要求，在定模鑲件周圍的分型面上設(shè)計了排氣槽，排氣槽由一級排氣槽和二級排氣槽構(gòu)成，靠近型腔為一級排氣槽，深度為0.01 mm，遠(yuǎn)離型腔為二級排氣槽，深度為0.2 mm，排氣槽寬度為6 mm。

圖3 定模鑲件

動模鑲件如圖4 所示，由于塑件的凸起高度較小，沒有排氣需求，動模鑲件也采用整體式結(jié)構(gòu)。考慮成型塑件開模后留在動模一側(cè)，成型塑件小孔的型芯也設(shè)計在動模一側(cè)，為了加工方便，成型小孔的型芯采用鑲件結(jié)構(gòu)。

圖4 動模鑲件

塑件成型后外部要包膠，外觀要求不高，定模鑲件材料選用國產(chǎn)S136，熱處理硬度為50～52 HRC；動模鑲件材料選用H13，熱處理硬度為48～50 HRC。

2.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計

澆注系統(tǒng)如圖5 所示。模具采用1 模4 腔的側(cè)澆口澆注系統(tǒng)，這樣設(shè)計的好處是既能滿足塑件成型質(zhì)量要求，又可以簡化模具結(jié)構(gòu)，降低模具生產(chǎn)成本。一級分流道直徑取φ6 mm，二級分流道直徑取φ4 mm，澆口截面形狀為矩形，尺寸為0.75 m×1.4 mm。

圖5 澆注系統(tǒng)

2.4 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計

圖6 所示為抽芯機(jī)構(gòu)，塑件鉸鏈處的凸軸和通孔以及錐齒輪處阻礙脫模，必須設(shè)計抽芯機(jī)構(gòu)。鉸鏈處凸軸的長度為2.3 mm，通孔的長度為15 mm，采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)可滿足要求。錐齒輪處由于空間狹小不宜設(shè)計滑塊，采用斜推桿側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)?？紤]塑件開模后要求留在動模一側(cè)以及滑塊設(shè)計在動模一側(cè)的模具結(jié)構(gòu)較為簡單，因此將抽芯滑塊和斜推桿設(shè)計在動模一側(cè)。

圖6 抽芯機(jī)構(gòu)

2.5 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計

推出機(jī)構(gòu)如圖7所示。由于塑件表面為非外觀面，模具采用加工簡單的推桿推出機(jī)構(gòu)，推出機(jī)構(gòu)由推桿+扁推桿+斜推桿構(gòu)成。模具型腔深度較淺，塑件的脫模力較小，根據(jù)推桿應(yīng)設(shè)計在脫模阻力大的部位原則，推桿沿塑件輪廓分布，但需注意的是澆道凝料也要設(shè)計推桿推出，模具設(shè)計了3 根推桿推出澆道凝料。

圖7 推出機(jī)構(gòu)

2.6 冷卻系統(tǒng)設(shè)計

冷卻系統(tǒng)如圖8 所示。塑件為扁平狀結(jié)構(gòu)，可在型腔的上、下表面設(shè)計冷卻水道實現(xiàn)冷卻。模具采用直通式環(huán)繞冷卻水道，冷卻水道分別設(shè)計在成型塑件上表面的定模板和下表面的動模板內(nèi)，由于抽芯滑塊的體積較小，不設(shè)計冷卻水道。

圖8 冷卻系統(tǒng)

2.7 自動切斷澆口機(jī)構(gòu)設(shè)計

模具的特點(diǎn)是設(shè)計了自動切斷澆口凝料的機(jī)構(gòu)，如圖9 所示，機(jī)構(gòu)由剪切環(huán)和扁推桿構(gòu)成，利用剪切環(huán)與扁推桿的相對運(yùn)動達(dá)到剪斷澆口凝料的目的。剪切環(huán)固定在動模板上，扁推桿固定在推桿固定板上，塑件脫模時剪切環(huán)不運(yùn)動，扁推桿在推板的推動下做推出運(yùn)動，扁推桿推動塑件脫模而將連接塑件與澆道凝料的澆口部位切斷。機(jī)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)：①澆口的截面形狀設(shè)計為矩形，上表面加工成大斜度，相當(dāng)于刃口，斜度越大，刃口越鋒利，斜度取30°，同時便于澆道凝料從剪切環(huán)中脫出；②在剪切環(huán)的旁邊設(shè)計扁推桿，扁推桿作用面積大，推出力大，這樣才能有足夠的力切斷澆口凝料；③脆性塑料使用該機(jī)構(gòu)效果更好，韌性塑料要使用較大的斜角，機(jī)構(gòu)不能用于軟膠成型的塑件。

圖9 自動切斷澆口機(jī)構(gòu)

2.8 模具工作過程

模具結(jié)構(gòu)如圖10 所示，注射完畢開模時，固定在定模側(cè)的斜導(dǎo)柱5 與裝配在動模側(cè)的滑塊4 分離，在斜導(dǎo)柱5 的作用下滑塊4 向外側(cè)移動完成鉸鏈處的抽芯。脫模時，塑件在推桿、扁推桿11、斜推桿15 的推動下脫離模具，同時，斜推桿15 完成錐齒輪處的抽芯，扁推桿11 推動塑件通過剪切環(huán)10 切斷側(cè)澆口凝料。

圖10 模具結(jié)構(gòu)

3 結(jié)束語

設(shè)計制造的注射模經(jīng)試模驗證：結(jié)構(gòu)合理，動作可靠。模具已投入并批量成型塑件，成型的塑件符合質(zhì)量要求，該模具對類似塑件的成型提供一定的參考作用。