鄧集華，方迪成

（1.廣州市交通運(yùn)輸職業(yè)學(xué)校，廣東 廣州 510440；2.汕頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 汕頭 515078）

拉線接頭塑件是汽車線束系統(tǒng)的重要組成部分，是一種關(guān)鍵裝配件。由于設(shè)備內(nèi)部零件裝配和固定的需要，塑件的頂面設(shè)計(jì)了2個(gè)螺釘孔卡接結(jié)構(gòu)，塑件的兩端頭設(shè)計(jì)了4個(gè)卡扣結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)增加了成型難度。本例中，通過設(shè)置不同方式的滑塊抽芯機(jī)構(gòu)，解決了塑件成型和脫模的難題。

1 塑件結(jié)構(gòu)工藝分析

圖1所示的汽車?yán)€接頭塑件材料為PA66+GF30（牌號(hào)：日本東麗CM3001G-30），該材料的密度為1.37g/cm3，收縮率為0.4%～0.8%，模具成型溫度范圍為80～100℃，熔體溫度范圍為260～310℃，具有優(yōu)良的耐磨性、阻燃性、自潤(rùn)滑性，機(jī)械強(qiáng)度較高，但吸水性較大，因而標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性較差，廣泛用于制造機(jī)械、汽車、化學(xué)與電氣設(shè)備的零件，是一種用途極廣的熱塑性工程塑料[1-3]。

圖1 汽車?yán)€接頭

塑件的外形尺寸為293.4mm×33mm×54mm，塑件平均壁厚3.0mm，厚度最厚處為螺絲卡接處5.6mm。塑件成型后要求表面光亮，無毛刺，卡扣無損傷，卡接力達(dá)到預(yù)定目標(biāo)值?？紤]到模具量產(chǎn)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及降低模具成本，圖1中卡扣1、卡扣2因在前模側(cè)，將采用彈板式前?；瑝K來成型；卡扣3～卡扣6將通過常規(guī)后模滑塊抽芯的方式來成型。

2 模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)布置密切相關(guān)，綜合考慮塑件的生產(chǎn)批量、外形尺寸和注塑機(jī)臺(tái)注射容量等因素，將模具設(shè)計(jì)為一模兩腔。綜合考慮塑件頂面要做抽芯結(jié)構(gòu)，大批量生產(chǎn)和模具具體結(jié)構(gòu)與布局的需要，設(shè)計(jì)了如圖2所示的冷流道大水口側(cè)澆口一點(diǎn)進(jìn)膠（一個(gè)產(chǎn)品一點(diǎn)）的澆注系統(tǒng)。主流道入口直徑為3mm；分流道采用普通圓形截面流道，直徑為8mm，澆口端面尺寸為10mm×1.0mm。開模時(shí)，澆注系統(tǒng)凝料隨產(chǎn)品一起移動(dòng)，再進(jìn)行二次修剪去除澆口。

圖2 型腔布局及澆注系統(tǒng)

2.2 成型零件設(shè)計(jì)

成型零件主要包括前模仁、后模仁、滑塊、頂針等。此模為分體式設(shè)計(jì)，即前模仁、后模仁為鑲拼式，前模仁、后模仁成型塑件的主體部分；滑塊成型卡扣部分；頂針只用于頂出及排氣。采用UG12的模具設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行分模，最終分模如圖3所示，前、后模仁詳細(xì)圖如圖4所示。

圖3 成型零件分模圖

圖4 前、后模仁圖

依據(jù)塑件的材質(zhì)、生產(chǎn)批量、使用及表面要求，前、后模仁均采用德國(guó)布德魯斯的熱作模具鋼1.2344，出廠硬度為229HB。該鋼經(jīng)電渣重熔，材質(zhì)均勻，淬透性良好，具有優(yōu)良的機(jī)械加工性能、拋光性能、高韌性及可塑性，良好的高、低溫耐磨性以及抗高溫疲勞和耐熱性，進(jìn)行熱處理淬火后硬度達(dá)到52～56HRC?；瑝K采用德國(guó)葛利茲H13熱作模具鋼，淬透性高，熱處理變形率較低，具有良好的韌性、耐磨性、切削加工性能，以及優(yōu)良的抗熱裂能力，選此材料可保證滑塊的耐磨及抗熱裂能力。頂針選用SKD61熱作模具鋼，是一種具有較高強(qiáng)度，切削加工性能良好，較高韌性及耐磨性極其優(yōu)良的鋼材，選此材料可使頂針具有高強(qiáng)度、高韌性及高耐磨性[4-7]。

2.3 整體布局結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

針對(duì)汽車?yán)€接頭的形狀結(jié)構(gòu)，采用簡(jiǎn)化三板式冷流道臥式模具結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)的模具整體結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 模具外觀結(jié)構(gòu)3D圖

前模滑塊抽芯結(jié)構(gòu)主要由滑塊壓塊、斜導(dǎo)柱、鏟機(jī)、滑塊及彈簧組成，如圖6所示?；瑝K壓塊固定在前模仁上，斜導(dǎo)柱固定在鏟機(jī)中，鏟機(jī)固定在上固定板上，滑塊限制在滑塊壓塊及前模仁之間移動(dòng)，彈簧限制在滑塊及前模仁之間。

圖6 前?；瑝K結(jié)構(gòu)3D圖

后?；瑝K（因幾個(gè)后模滑塊的結(jié)構(gòu)方式類似，固此處只論述其中一個(gè)后?；瑝K結(jié)構(gòu)）抽芯結(jié)構(gòu)主要由斜導(dǎo)柱、鏟機(jī)、耐磨塊、后模滑塊、限位塊、波子螺絲及滑塊壓塊組成，如圖7所示。斜導(dǎo)柱固定在鏟機(jī)中，鏟機(jī)固定在A板上，耐磨塊固定在后?；瑝K上，后模滑塊限制在滑塊壓塊、限位塊、波子螺絲、后模仁及B板之間移動(dòng)，限位塊和波子螺絲均固定在B板上，滑塊壓塊固定在后模仁和B板上。

圖7 后?；瑝K結(jié)構(gòu)3D圖

2.4 其它系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.4.1 導(dǎo)向、定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于汽車?yán)€接頭為不規(guī)則形狀塑件，高模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了保證產(chǎn)品的裝配公差要求以及保證合模準(zhǔn)確和模具長(zhǎng)時(shí)間使用后的維修方便，本模具設(shè)計(jì)了由導(dǎo)柱、導(dǎo)套和模仁原身5°虎口組成的導(dǎo)向與定位組合系統(tǒng)，如圖8所示。既能實(shí)現(xiàn)模具在運(yùn)行過程中的快速、精確導(dǎo)向，也能防止長(zhǎng)期生產(chǎn)后因?yàn)槟＞吣p而造成的錯(cuò)位。

圖8 導(dǎo)向與定位結(jié)構(gòu)示意圖

2.4.2 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

模具中利用分型面、頂針孔、滑塊與模仁及滑塊與滑塊等配合間隙來排氣。

2.4.3 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為確保模具溫度在使用時(shí)始終處于生產(chǎn)工藝指定的溫度范圍，本模具在A板、前模仁、后模仁及B板上采用循環(huán)冷卻水路布置。本模冷卻系統(tǒng)能保證型腔各處冷卻均勻，成型周期短，塑件表面品質(zhì)高。

3 模具工作過程

模具在使用時(shí)，先拆除鎖模塊，然后將模具冷卻系統(tǒng)與外部冷卻源連接好。

1）開模時(shí)。模具注塑機(jī)的開模力及彈簧33的彈力作用下，圖9中上固定板1與A板2分開（注：A板2與B板14因?yàn)槟猃埬z塞35的作用下連接在一起），上固定板1帶動(dòng)鏟機(jī)39脫離前?；瑝K40，此時(shí)前?；瑝K40在鏟機(jī)39上的斜導(dǎo)柱38的撥力及彈簧41的彈力作用下，沿著滑塊壓塊30向后移動(dòng)進(jìn)行抽芯，在滑塊壓塊30的限位塊限制下完成預(yù)定的抽芯距離；繼續(xù)開模，在限位螺絲34的限制下完成上固定板1與A板2的預(yù)定分開距離；繼續(xù)開模，在注塑機(jī)開模力的強(qiáng)力作用下，尼龍膠塞35暫時(shí)失去粘合力，A板2與B板14開始分離，鏟機(jī)6、27也隨著A板2脫離后模滑塊8、28，同時(shí)固定在鏟機(jī)6上的斜導(dǎo)柱5撥動(dòng)后?；瑝K8沿著滑塊壓塊31向后運(yùn)動(dòng)，直到在波子螺絲11和限位塊9的限制下完成預(yù)定的抽芯距離，抽芯完成（與此同時(shí)，后模滑塊28同樣在鏟機(jī)27上的T槽撥動(dòng)力的作用下以及波子螺絲11的限制下完成抽芯動(dòng)作）。繼續(xù)開模，直到到達(dá)注塑機(jī)設(shè)置的預(yù)定位置。接著注塑機(jī)的頂棍頂著下頂針板19向上運(yùn)動(dòng)，固定在頂針板18、19上的扁頂針17和圓頂針29跟隨推動(dòng)塑件26向上運(yùn)動(dòng)；套在回針42上的彈簧43在頂出力的作用下向上壓縮；繼續(xù)頂出，直到在限位塊44的限制下完成頂出，然后將塑件26取出。

圖9 汽車?yán)€接頭的模具剖面結(jié)構(gòu)圖

2）合模時(shí)。在開模狀態(tài)下，注塑機(jī)上的頂棍回收，壓縮狀態(tài)下的彈簧43釋放回彈，頂針板18、19跟隨回位，并帶動(dòng)固定在其上的扁頂針17、圓頂針29、回針42等部件回位；在注塑機(jī)的合模力作用下，后模部分向回運(yùn)動(dòng)，后?；瑝K8在斜導(dǎo)柱5的撥力下開始?jí)嚎s波子螺絲11前進(jìn)回位（與此同時(shí)，后模滑塊28同樣在鏟機(jī)27上的T槽撥動(dòng)力作用下開始?jí)嚎s波子螺絲11前進(jìn)回位）；繼續(xù)合模，直到釋放彈簧43回位，B板14上的平衡塊37開始與A板2的端面接觸閉合（與此同時(shí)，后模仁12開始與前模仁4的分型面接觸閉合），直到實(shí)現(xiàn)分型面閉合（后?；瑝K8、28也同時(shí)回歸到位）。繼續(xù)合模，釋放狀態(tài)下的彈簧33開始?jí)嚎s，前模滑塊40在斜導(dǎo)柱38的撥力下開始?jí)嚎s彈簧41前進(jìn)回位；繼續(xù)合模，直到壓縮彈簧33回位，A板2與上固定板1的端面完全閉合（尼龍膠塞35、前?；瑝K40也同時(shí)回歸到位）。

4 結(jié)論

通過對(duì)汽車?yán)€接頭塑件結(jié)構(gòu)的分析，在統(tǒng)籌考慮澆口位置、大批量生產(chǎn)、模具布局要求等的特定情形下，擬定了采用冷流道大水口側(cè)澆口一點(diǎn)進(jìn)膠（一個(gè)產(chǎn)品一點(diǎn)）的澆注系統(tǒng)方案。在用UG與CAD進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，完成了模具分型面選取，型腔、型芯結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)，側(cè)向分型和頂出，復(fù)位機(jī)構(gòu)，冷卻系統(tǒng)，排氣系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)，圍繞汽車?yán)€接頭注塑模具特點(diǎn)、要點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行了細(xì)致闡述。在此過程中，采用了由導(dǎo)柱、導(dǎo)套和模仁原身5°虎口組成的導(dǎo)向與定位組合系統(tǒng)，使用了彈板式前?；瑝K，利用斜導(dǎo)柱或T槽式鏟機(jī)的撥力帶動(dòng)后?；瑝K完成側(cè)向抽芯，以及使用由扁頂針、圓頂針組合頂出機(jī)構(gòu)的注塑模具結(jié)構(gòu)等，使塑件成型品質(zhì)得到提高。

該案例具有較強(qiáng)的實(shí)用性，解決了產(chǎn)品內(nèi)部不同位置多個(gè)卡扣的限制，提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)想象空間。不僅可以減少量產(chǎn)過程中的不良率，也節(jié)省了模具成本，該模具已經(jīng)在生產(chǎn)實(shí)踐中經(jīng)過檢驗(yàn)，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔合理，生產(chǎn)的塑件產(chǎn)品滿足設(shè)計(jì)要求。