塑膠模模仁的分模技術(shù)分析

宋凱杰

(浙江大學(xué)城市學(xué)院,浙江 杭州 310015)

常用的塑膠模具在結(jié)構(gòu)上由多個(gè)部分組成,這由塑膠產(chǎn)品的外形和內(nèi)腔結(jié)構(gòu)所決定,主要是為了將塑膠產(chǎn)品和澆注系統(tǒng)凝料等從密閉的模具中取出和安放鑲件,我們要將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€(gè)或若干個(gè)主要部分,這些可分離的接觸面就是分型面,分型面可與合模方向平行或是傾斜,也可垂直于合模方向,而在分型面處分型就叫分模。

1 塑膠產(chǎn)品公、母模側(cè)的確定

對(duì)塑膠產(chǎn)品分?；蚴撬苣z產(chǎn)品組立圖的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),確定產(chǎn)品的公、母模側(cè)這個(gè)步驟非常重要。它確定了塑膠產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和形狀在模具里的朝向、產(chǎn)品的進(jìn)膠方式、進(jìn)膠位置、擺放樣式等塑膠模具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

對(duì)于塑膠產(chǎn)品來(lái)講,一般情況下,要分清其公、母模側(cè),可運(yùn)用下面這個(gè)原則:產(chǎn)品外觀要求較高的一側(cè)一般均作為母模側(cè),反側(cè)則作為公模側(cè)。對(duì)于一個(gè)實(shí)樣的塑膠產(chǎn)品更好辨別,一是看外觀,二是看成形情況,一般在公模側(cè)會(huì)很清楚地看到頂針的痕跡。

2 塑膠產(chǎn)品拔模角度對(duì)分模的影響

拔模角度會(huì)在塑膠模具分模的瞬間產(chǎn)生間隙,從而使塑件可輕松地脫模。如果在設(shè)計(jì)中不考慮拔模角度,則由于熱塑性塑料在冷卻過(guò)程中的收縮,塑件緊貼在模具型芯或公模上,使頂出困難,從而無(wú)法正常分模[1]。對(duì)于無(wú)紋飾的側(cè)壁,一般推薦拔模角度每邊最小值為0.5°(但也有小于0.5°的例外情況),可通過(guò)拋光或使用特殊的表面處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于有紋飾的表面,每0.1mm深度的蝕紋增加0.4°拔模角度。因此,在設(shè)計(jì)塑膠模具結(jié)構(gòu)與分模時(shí),必須仔細(xì)考慮拔模角度和合模處封膠,避免側(cè)向運(yùn)動(dòng),節(jié)約模具及維修成本。

(1)塑膠產(chǎn)品沒(méi)有拔模角度(圖1)。塑膠產(chǎn)品沒(méi)有任何拔模角度的模具在分模時(shí),可得出圖1b～1d公母模仁合模狀態(tài)的3種分模方式。理論上講,這3種分模方式都可以成形,沒(méi)有特別大的問(wèn)題。但是從模具的開(kāi)模、產(chǎn)品的頂出、產(chǎn)品的外觀要求等方面來(lái)看,這3種分模方式存在以下問(wèn)題:圖1b在模具開(kāi)模時(shí),產(chǎn)品會(huì)吸住母模仁;圖1c在頂出產(chǎn)品時(shí)阻力較大;圖1d會(huì)影響產(chǎn)品的外觀。故此3種方式均不太理想。

圖1 無(wú)拔模角度產(chǎn)品及公母模仁合模狀態(tài)圖

(2)塑膠產(chǎn)品有拔模角度。根據(jù)上述分析,在塑膠產(chǎn)品上設(shè)計(jì)拔模角度,可有4種拔模方式,如圖2所示[2]。運(yùn)用塑膠產(chǎn)品成形原理,對(duì)模具的開(kāi)模、塑膠產(chǎn)品的頂出等進(jìn)行分析,可得出下面的結(jié)論:圖2a和圖2b產(chǎn)品的拔模是正常的;而圖2c和圖2d的拔模是錯(cuò)誤的,它們的外形形成了倒勾,這樣的拔模方式阻礙了產(chǎn)品的頂出,就算強(qiáng)制頂出,產(chǎn)品也有較大的變形,是不合理的設(shè)計(jì)(圖3)。

圖2 帶拔模角度產(chǎn)品圖

(3)對(duì)圖2a和圖2b進(jìn)行分模,可得到如圖4所示的幾種樣式。

對(duì)圖4a～圖4d分析可得出:圖4a和圖4c分模是可行的,圖4b和圖4d一個(gè)影響產(chǎn)品的頂出,一個(gè)影響模具的開(kāi)模,是不合理的設(shè)計(jì)。

(4)結(jié)論。通過(guò)對(duì)圖1～圖4的分析可得出:當(dāng)產(chǎn)品沒(méi)有拔模角度時(shí)(圖1),對(duì)塑膠產(chǎn)品進(jìn)行分模時(shí)就會(huì)有很多方式,且這么多方式理論上可成形,但均不太理想。而當(dāng)塑膠產(chǎn)品有了拔模角度之后,如圖2和圖3所示,它也會(huì)存在至少兩種以上的拔模方法。這是由于拔模方向的不同所導(dǎo)致的結(jié)果。正是拔模方向的不同,決定了分模的位置差異(圖4)。

總之,拔模的方向決定產(chǎn)品分模的方向,拔模角度轉(zhuǎn)換的位置就是分模線的位置,也就是有的書上所介紹的最大產(chǎn)品投影輪廓線的位置,公母模仁相互配合的位置就是在其產(chǎn)品的分模線上。

3 塑膠產(chǎn)品的圓角處分模

塑膠產(chǎn)品的轉(zhuǎn)角處一般都會(huì)用圓角來(lái)處理,既可避免應(yīng)力集中,也可美化外觀。對(duì)待產(chǎn)品圓角的分模,初學(xué)者一般都不會(huì)注意也沒(méi)想到。而在產(chǎn)品的分模當(dāng)中,它是一個(gè)需特別注意的部分。

圖5是一個(gè)左右兩邊都是半圓的產(chǎn)品,把其分模可得出圖5b～5d所示的3種公母模仁合模狀態(tài)樣式。對(duì)這幾種分模樣式進(jìn)行分析,可得出圖5c是正確的,圖5b和圖5d都是錯(cuò)誤的。因?yàn)閳D5b影響產(chǎn)品的開(kāi)模(產(chǎn)品不會(huì)隨公模側(cè)一起向下運(yùn)動(dòng),開(kāi)模沒(méi)有價(jià)值),而圖5d影響了產(chǎn)品的頂出。圖5c分模于半圓的從上向下看的最大輪廓線處(正規(guī)的圓一定在其1/4節(jié)點(diǎn)處),這樣分模既不會(huì)影響產(chǎn)品的頂出,也不會(huì)影響模具的開(kāi)模,但會(huì)在其圓角的分模處產(chǎn)生熔接線,影響產(chǎn)品的外觀,這是不可避免的。

圖5 帶圓角產(chǎn)品及公母模仁合模狀態(tài)圖

結(jié)論:要對(duì)帶是圓角或不規(guī)則的曲面的產(chǎn)品成形,必須對(duì)其分模。分模時(shí)一定要找到其最大的投影輪廓線,即分模線。

4 靠破、插破和入子的處理

(1)在塑膠產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)中存在通孔和盲孔,如圖6所示[3]。要成形塑膠產(chǎn)品的通孔和盲孔一般用型芯來(lái)處理。型芯既可與模仁合為一個(gè)整體,也可獨(dú)立出來(lái)。獨(dú)立出來(lái)的型芯,稱做“入子”。

塑膠產(chǎn)品中通孔的成形有兩個(gè)專業(yè)術(shù)語(yǔ),即“靠破”和“插破”(圖6)?？梢钥吹焦改Ｈ视行┎糠质窍嗷タ吭谝黄鸬?沒(méi)有拔模角度的相靠稱之為“靠破”,而有拔模角度的相靠稱之為“插破”。有些公司也稱沒(méi)有拔模角度的靠破面為“0°靠破面”。

圖6 帶孔產(chǎn)品及公母模仁合模狀態(tài)圖

不管是靠破還是插破,這些接觸面的加工尺寸很重要,且在相對(duì)應(yīng)的圖紙上要標(biāo)明是靠破還是插破。有這樣的提示,加工人員就會(huì)注意這些部分的加工。如這些相靠面上的尺寸存在問(wèn)題,成形的塑膠產(chǎn)品一般就會(huì)產(chǎn)生毛邊、模仁被撞壞等不良現(xiàn)象,從而影響分模,因此力求避免這些問(wèn)題。

(2)此外,模仁里面凸起來(lái)的部分一般會(huì)加大加工的難度,提高模具的成本,維修、維護(hù)和更換也不方便,且備料時(shí)極為浪費(fèi)[4]。所以,常把這些凸起來(lái)的部分設(shè)計(jì)成“入子”(圖7)。公母模仁分模出來(lái)的入子以及公母模仁可分別加工,分別備料,加工完畢后按要求進(jìn)行裝配。

若入子較大時(shí),公母模仁和入子一般用臺(tái)階或螺釘來(lái)定位。用螺絲來(lái)固定公母模仁和入子時(shí),螺釘尺寸必須不小于M5[5]。螺釘沉頭部分與公母模仁的配合間隙一般為0.5～1mm,沉頭直徑大于入子直徑0.6mm,沉頭高度大于入子長(zhǎng)度3mm,主要是方便裝配和提高強(qiáng)度。入子插入到塑膠產(chǎn)品型穴的部分必須有一段大于8mm的緊密配合,配合要求為H7/m6,以保證入子在公母模仁中的準(zhǔn)確定位。

圖7 公母模有無(wú)入子時(shí)的開(kāi)閉模狀態(tài)圖

5 結(jié)束語(yǔ)

在設(shè)計(jì)塑膠模具時(shí),分模是一個(gè)非常重要的技術(shù)內(nèi)容。分模方法合理,模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,塑件容易成形且質(zhì)量高。分模不合理,則模具的結(jié)構(gòu)會(huì)變得復(fù)雜,塑件成形困難且質(zhì)量差。因此,對(duì)分模必須給予足夠的重視。在實(shí)際分模設(shè)計(jì)中,還有很多其他技術(shù)問(wèn)題,需要針對(duì)具體情況具體分析和處理。

[1] 葉久新,王群主.塑料制品成形及模具設(shè)計(jì)[M].長(zhǎng)沙:湖南科學(xué)技術(shù)出版社,2005.

[2] 王旭主.塑料模結(jié)構(gòu)圖冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994.

[3] 王孝培.塑料成形工藝及模具[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.

[4] 許發(fā)樾.實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998.

[5] 洪慎章.實(shí)用注塑成形及模具設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.