摘 要：本文介紹了電器支架的注射模具設計，包括材料選擇、成型方案確定、注塑機及模架選擇、澆注系統(tǒng)設計等。通過詳細的計算和分析，確定了模具的結構形式、工作尺寸、支撐與連接零件的設計與選擇。最終試模結果表明，生產的電器支架無毛刺、飛邊，質量符合要求，為同類型模具設計提供了有益的參考。

關鍵詞：電器支架 塑料模設計 注射模

電器支架是一種用于支撐和固定電器設備的常用零件，根據(jù)具體用途、場合和材質的不同，分為金屬電器支架和塑料電器支架。在日常生產生活中，使用范圍最廣，用量最大的是塑料電器支架。

塑料產品的生產方法很多，最常見的有注射成型、擠出成型、壓縮成型、壓注成型、壓延成型和吹塑成型等方法，其中應用最廣泛的是注射成型。注射成型在整個塑料制品生產行業(yè)中占有非常重要的地位，目前除了少數(shù)塑料外，幾乎所有塑料都可以采用注射成型進行生產。據(jù)統(tǒng)計，全世界每年注塑制品的產量約占整個塑料制品總產量的30%，其中塑料注射模具的數(shù)量又占所有塑料模具總量的50%，注塑成型技術在塑料行業(yè)中占有非常重要的地位[1]。我國模具總銷售額中塑料模具占比最大，約占45%[2]。

本文針對圖1和圖2所示的電器支架進行注塑模具設計，該電器支架的要求如下：材料為ABS，其具有軸線方向互相垂直的孔。矩形腔內有四個掛鉤，其精度要求較高為3級，兩端是固定部分，精度要求為5級，外觀要求平整、無飛邊、無熔接痕。根據(jù)產品零件圖，利用solidworks軟件構件該支架的三維模型如圖2所示，為了便于理解支架的內部結構，該模型的上端面和右側面，采用透明顯示方式。

1 確定模具方案

第一種方案，該零件有38mm的型腔，而軸向截面積只是25×15mm2。若該腔采用軸向抽芯，會使模板厚度增加，導致側向分型抽芯機構變復雜難以加工。第二種方案，若15×25×38mm（為了便于敘述，下文中單位為mm的一律省略）型腔用側型芯成型，兩端為軸向型芯成型。這樣大大簡化了型芯加工難度，但用斜導柱或著彎銷等實現(xiàn)比較困難，利用液壓抽芯可以解決這個困難，但同時也增加了成本。綜合考慮制造、效率和成本，選擇第二種方案，根據(jù)經驗選擇ABS工藝參數(shù)如表1所示。

2 注塑設備的選擇

根據(jù)塑件的形狀估算其體積和重量，根據(jù)技術手冊[5]可查得ABS密度1.09g/cm3，塑件體積為4374mm3，重量為5.494g。該塑件的外形尺寸不大，精度要求不高，綜合考慮各種因素，包括模腔的合理布置，決定采用一模一件的結構（即預選n=1）。所需注射量，注射機的額定注射量為VB，每次的注射量不超過它的80％，計算結果為39cm3，所需鎖模力，考慮到凝料的面積，塑件在合模方向上的投影面積為1286.07mm2，計算合模力為69.45kN，取70kN，考慮到采用側抽芯機構后模具的外形尺寸變大，結合計算結果，選用國產SZ100/630型注射機。

3 分型面選擇和澆注系統(tǒng)設計

3.1 分型面選擇

打開模具，取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料的面稱之為分型面。模具設計中分型面的選擇很關鍵，它決定了模具結構，受塑件的形狀、壁厚、外觀、尺寸精度及模具的型腔數(shù)目和澆口位置（及形式）等諸多因素的影響。

該塑件有四個掛鉤，需要用內滑塊抽芯機構；又因采用一模一件的形式，所以將內滑塊抽芯機構安排在水平分型面上，把塑件在動模板成型，即型腔在動模板上，分型面選擇在制件的一個側面，塑件的成型位置如圖3所示。

3.2 澆注系統(tǒng)設計

澆注系統(tǒng)的形狀如下面相關的圖4所示。分流道采用梯形分流道，容易加工且融體的熱量散發(fā)和流動阻力都不大?？紤]到制件比較薄，大部分壁厚為1mm，同時考慮到脫模和外觀的要求，采用潛伏式澆口，設計兩個澆口。由于分流道相對較長，模具型腔又比較復雜，所以設置分流道冷料穴，分冷料穴為延長分流道1-1.5B（B為分流道的寬度）而得。該塑件不大，可利用分型面的間隙和推桿與孔配合間隙處排氣，不需要另外設置排氣槽。

4 脫模機構的設計

如圖5所示本塑件采用一模一件結構，每個制件設置四個頂桿。

4.1 脫模力計算

注射成型后，制品在模具內的冷卻會對凸模產生包緊力。因此，頂出脫模時必須克服制品和凸模之間因包緊力而產生的磨擦。該塑件為薄壁塑件，又因塑件橫斷面為矩形環(huán)，由塑件的外形尺寸及ABS的工藝參數(shù)分別確定各參數(shù)值[5]最終計算出模腔的脫模力為10.61kN。

4.2 頂桿的結構與尺寸

頂桿的材料采用T8A鋼，此塑件安排4個頂桿。假定推桿的長度為84mm，則頂桿的直徑為1.4mm，由于計算出來的頂桿直徑很小，同時頂桿的長度比較長，為了便于加工和保證頂桿的強度和剛度，取4mm；頂桿強度滿足要求。

4.3 復位機構

采用彈簧先行復位機構，導銷的具體尺寸及安裝形式如圖6所示。本模具采用彈簧復位。開模后，塑件隨動模移動一段距離到完全脫開（即完成抽芯動作）緊接著，在機動力的作用下，推桿向前移動，頂出塑件，彈簧收縮。在完全頂出之后，隨著彈簧伸展，滑塊凸模自動復位，等待下一次的開模。采用這種復位機構的好處是，它可以避免與其他機構發(fā)生干涉，但彈簧力必須達到足夠大才行。

5 側向抽芯機構的設計

由于本塑件大體為矩形管。為了簡化模具結構，矩形管腔利用側型芯成型。開模時它垂直于脫模方向，阻礙成型后塑件從模具脫開，所以必須帶有側向抽芯機構。根據(jù)動力來源不同，側向抽芯機構一般分為機動、液動（或氣動）以及手動等三大類型[5]。其中液壓抽芯機構是指利用液壓油缸傳動，使側向分型的側型芯機構抽出。其優(yōu)點是側向活動型芯的移動不受開模時間和頂出時間的影響，傳動平穩(wěn)，且可得到較大的抽拔力和抽拔距。

5.1 抽拔距與抽拔力的計算

抽拔距是指型芯從成型位置到不妨礙制品頂出脫模位置所移動的距離。為了安全起見，抽拔距通常比側孔的深度大2～3mm，計算結果為84～85mm取85mm，抽拔力4131.26N。

5.2 抽芯機構的設計

如圖3凡是能夠獲得側向抽芯或側向分型以及復位動作的機構泛稱為側向分型抽芯機構，它是實現(xiàn)塑件脫模的裝置。本模具脫出塑件的運動情況如下：開模前首先完側向分型，然后開模頂出制件。閉模時，由彈性復位桿實現(xiàn)頂桿先復位后，液壓缸再推動側型芯復位。根據(jù)抽拔力的大小及安裝方式，查閱手冊[5]，該結構選GYC63×500—f 經計算工作壓力35000kN。

5.3 導柱的選擇

為了使側型芯在開合模時準確，平穩(wěn)的進入離開模具，需采用導柱導向。本案采用φ12的帶頭導柱。導柱直接和導柱孔配合（H7/f6的間隙配合）。

6 注射機有關工藝參數(shù)的校核

6.1 注射量的校核

本塑件采用一模一腔的結構，由上面的計算結果可得：V=VB=39.39cm3，則每次注射需要的塑料量為6.2cm3，因為注射機的最大注射量大于6.2cm3所以能滿足要求。

6.2 鎖模力與注射壓力的校核

鎖模力的校核，鎖模力F由F≥Pm×（nAs+Aj）公式校核[5]，計算結果為140MPa，其中As—塑件在分型面上的投影面積（cm2）；Aj—澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積；F—注射機額定的鎖模力（kN）。經計算投影面積00mm2，鎖模力為112.11kNlt;250kN，則能滿足要求。注射機開模行程應大于模具開模時取出塑件（包括澆注系統(tǒng)）所需的開模距[5]，即要滿足下式：Sk≥H1+H2+（5～10），其中：Sk注射機的行程（XS-Z-30注射機的Sk=160mm）；H1脫模距離（頂出距離），H1=31mm；H2塑件高度+澆注系統(tǒng)高度，H2=30+30=66mm；則H1+H2+10=101mm﹤160mm 能滿足要求。

7 成型零部件設計

7.1 成型零部件結構形式

由于該塑件的外形尺寸不大，所以采用整體式凹模結構，整體式凹模具有結構簡單、牢固可靠、不容易變形以及成形出來的制品表面不會帶有鑲拼接縫的溢料痕跡的優(yōu)點。使用整體式凹模有助于減少注射模中成型零部件的數(shù)量，并縮小整個模具的外形結構尺寸。由于該塑件所需要的型芯尺寸不大，便于加工，為了使結構可靠、提高型芯的強度，采用組合式型芯。

7.2 整體式矩形型腔

按強度校核[5]，當a/Llt;0.41時，則有S=4.98mm。按剛度校核[5]S=1.72mm底板厚度按強度校核h=5.35mm；按剛度校核h=3.75mm經比較凹模的尺寸能滿足以上要求。型芯強度和剛度校核，按強度校核r=22.75mm；按剛度校核r=16.02mm經比較型芯的尺寸能滿足以上要求。

7.3 成型零部件的工作尺寸的計算

任何制品都有一定的尺寸要求，制品成型后的實際尺寸與基本尺寸之間的誤差叫做制品的尺寸偏差。引起制品產生尺寸偏差的原因很多，據(jù)目前的生產經驗來說，主要的原因是來自塑件的收縮率、成型零部件的制造偏差及其在使用過程中的磨損等三方面。

生產中一般根據(jù)制品尺寸允許的公差（Δ）來確定成型零部件的制造偏差（z）及其磨損量（c），它們的關系是z＝Δ；

c＝Δ。利用平均收縮率來計算，平均收

縮率（Scp）是塑件的最大收縮率（Scpmax）與最小收縮率（Scpmin）的和的一半，即：Scp=（Scpmax＋Scpmin）/2。

凹模徑向尺寸：Lm1=15.790+0.273；Lm2=

77.590+0.173；Lm3=10.2030+0.666；Lm4=5.810+0.153；Lm5=1.740+0.14；Lm6=2.167-0.140；Lm7=4.270+0.153；Lm8=3.550+0.06。

凹模深度Hm=14.830+0.273側向型芯。如圖8側型芯長度hm1=38.10-0.06，滑塊工作高度Hm2=30.80-0.02，錐套型芯錐套頂端圓的尺寸Lm4=3.70-0.09，錐套頂端圓的高度：Hm3=1.20-0.09。

8 支承與連接零件的設計與選擇

注射模中的各種固定板、支承板、支承塊以及模座等均稱為支承零部件。將它們與合模機構組裝，便可構成注射模架。注射模架的作用就是用來安裝和固定注射模具中的各種功能結構，因此在設計注射模時，必須保證各種支承零部件具有足夠的強度和剛度。

8.1 固定板

固定板在模具中起安裝和固定成型零部件、合模導向機構以及頂出脫模機構等各種功能結構的作用。固定板必須具有足夠的強度和剛度，以避免在載荷作用下發(fā)生變形而導致與其有關的各種模具功能結構的失效。各種固定板的強度和剛度主要由其厚度和材料來保證。型芯固定板和頂桿固頂板的具體結構及尺寸結合模具的結構從GB4169.6-84中選用標準件。

8.2 墊板板和墊塊

墊板用來墊在模具中的固定板后，對固定板上的各種模具零部件起支承作用；墊塊則墊靠在墊板與模座之間，從而可以形成頂出脫模機構的運動空間。改變墊板或墊塊的厚度，可以調整模具的閉合高度，以保證閉合高度和開模行程與注射機的規(guī)格相匹配。該設計中，為了保證有足夠的空間來脫模，選用高度為63mm的墊塊，墊塊的其他尺寸則按GB4169.6-84中規(guī)定的標準選用。

支承板用來支承固定板或其它與其有關的模具零部件時，需要與固定板進行聯(lián)接。聯(lián)接時經常采用圓銷柱面定位或螺栓緊固的方法，有時也可采用圓銷柱面定位、端部進行鉚接的方法進行緊固。該設計中，由于動模座板和型芯固定板之間的距離不是很長，為了加工方便，支承板的緊固采用4個Φ12的圓柱銷、4個M12的螺釘固定的方法。

在本次模具設計中，先分析了材料后，確定了成型方案，然后選擇了注塑機及模架，隨后設計澆注系統(tǒng)、合模導向系統(tǒng)、頂出脫模系統(tǒng)等成型零部件，計算型腔尺寸和選擇模具材料。通過試模發(fā)現(xiàn)生產的電器支架無毛刺、飛邊質量復合要求，本文為同類型模具設計提供有益的參考。

基金項目：本文得到江蘇省高職院校教師專業(yè)帶頭人高端研修項目資助，編號：2023GRFX066。

參考文獻：

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[3]塑料模具手冊編委會編.塑料模具技術手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1997.

[4]唐志玉編.塑料擠塑模與塑料優(yōu)化設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.

[5]王愛陽.注塑模具設計[M].北京：化學工業(yè)出版社，2020.