承力格柵壓塑模設(shè)計(jì)

施靜

（上海復(fù)合材料科技有限公司，上海 201101）

1 塑件工藝分析

該塑件選用鎂酚醛樹脂作基體，4114紗元堿玻璃纖維預(yù)浸料和預(yù)混料混合作增強(qiáng)材料，采取模壓成型的工藝方法。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是鎂酚醛樹脂能快速成型，耐高溫，同時(shí)模壓料成型時(shí)流動(dòng)性好，易于批量生產(chǎn)。模壓成型工藝的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品尺寸準(zhǔn)確，表面光潔，適于批量生產(chǎn)，無需有損產(chǎn)品性能的輔助加工，產(chǎn)品的外觀及尺寸的重復(fù)性好。

2 設(shè)計(jì)難點(diǎn)

承力格柵的形狀如圖1-1所示，作用面積500×500mm，高度45mm，塑件的中間部分全部都是加強(qiáng)筋，實(shí)體受壓面積較少，這對(duì)零件的成型工藝來說是個(gè)難點(diǎn)。

3模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

模具為一模一腔，固定式熱固性壓塑模，結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。導(dǎo)柱；29.吊環(huán)螺釘；30. 內(nèi)六角螺釘；31.小導(dǎo)套；32.上拉板；33.電熱棒；34.下拉板；35.內(nèi)六角螺釘。

3.1 壓機(jī)的選擇

成形壓力的計(jì)算 F’=P×A×n×K（N）

F'-成型壓力（N）；P-成形壓強(qiáng)（Mpa）（50～100，由工藝定）；A-單個(gè)型腔的投影面積（mm2）；n-型腔數(shù)；K-安全系數(shù)；K=1.1～1.2。

本副模具成形壓強(qiáng)取30Mpa，型腔的投影面積為168341mm2，模具的腔數(shù)為1，安全系數(shù)取1.2，根據(jù)計(jì)算：

F’=30×168341×1×1.2=6060276（N）≈606（T）

故我們選用630T壓機(jī)。

3.2 模具材料和熱處理

對(duì)于形狀復(fù)雜、要求熱處理變形小的凹模鑲件和凸模材料選用：H13，凹模的材料選用：42CrMo，根據(jù)力學(xué)分析凹模內(nèi)腔所受到的側(cè)向壓力相對(duì)于凹模鑲件所受到的垂直壓力來說要大，所以凹模的熱處理不宜過硬，應(yīng)該比凹模鑲件和凸模要低，否則受力后材料容易斷裂，因此我們凹模熱處理選擇HRC40-45，凹模鑲件和凸模的熱處理HRC45-50。其他如模套、上模板和下模板等材料選用45鋼，根據(jù)相應(yīng)的要求給予調(diào)質(zhì)或淬火處理。一些導(dǎo)向機(jī)構(gòu)如大、小導(dǎo)柱和大、小導(dǎo)套選用T10A，HRC50～55。

3.3 收縮率的選擇

根據(jù)選擇的模具材料H13和42Cr－Mo，查表得這些材料的收縮率為1/1000，塑件的收縮率由工藝提供為0.2/1000，綜合考慮本副模具取0.8/1000的收縮率。

3.4 分型面的選擇

由于塑件的中間部分全部都是加強(qiáng)筋，實(shí)體受壓面積較少，如果采用橫披風(fēng)壓制，絕大部分的壓力都會(huì)在凹模鑲件上，造成壓力損失過多（如圖3-3所示），導(dǎo)致加強(qiáng)筋部分的壓力明顯不夠，從而直接影響塑件的尺寸公差，如果我們采用豎披風(fēng)壓制，模具的強(qiáng)度又不夠。根據(jù)研究分析，最后我們采用了在凹模鑲件上再鑲圓模芯的方法來減少力的損失（如圖4-4所示）。

3.5 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

整體凹模強(qiáng)度高，成形的塑件質(zhì)量好，但是加工困難而且模具的制造成本高，并且凹模局部損壞后維修也困難，所以本副模具型腔采用三件組合式凹模，即序號(hào)15模套、序號(hào)19凹模和序號(hào)21凹模鑲件三個(gè)零件相組合（如圖2-2和圖4-4所示），先將凹模壓入模套，再將凹模鑲件壓入凹模組合成一個(gè)鑲拼式凹模。為了避免粉料擠入在產(chǎn)品上產(chǎn)生飛邊，組合后其配合必須緊固、可靠，保證拼合縫嚴(yán)密，本副模具的鑲拼式凹模的組合間隙為雙面0.15mm。

3.6 脫模

塑件成形后，為了便于脫模，凹模和凹模鑲件在公差允許的范圍內(nèi)沿周切割10′的脫模斜度，表面粗糙度要求達(dá)到 ，并且沿周鍍硬鉻0.01mm。

3.7 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

在凸、凹模開閉過程中，為保證凸模的運(yùn)行與加壓方向平行，并保證凸模和凹模的配合間隙，上下模在模具的四個(gè)頂角處安裝3-φ40大導(dǎo)柱導(dǎo)套和1-φ36小導(dǎo)柱導(dǎo)套，這樣設(shè)計(jì)是為了工人裝配模具時(shí)方向不會(huì)搞錯(cuò)。為了保證頂出機(jī)構(gòu)中頂桿的定向運(yùn)動(dòng)，模具同樣也需要安裝導(dǎo)柱導(dǎo)套。

3.8 加熱裝置

模具加熱是壓塑的成形條件之一，因此模具需要有加熱裝置。塑件對(duì)溫度比較敏感，溫度過高或過低，制件表面容易產(chǎn)生花紋或其他缺陷，本副模具的模溫應(yīng)控制在160°左右，為了使模具型腔各部位溫差不大，模具設(shè)計(jì)的時(shí)候根據(jù)工藝提供的參數(shù)，在電加熱板的合理位置處排放了6根φ23電熱棒，每根電熱棒的功率為3000W。

3.9 頂出機(jī)構(gòu)

模具的頂出力應(yīng)盡量靠近型芯，頂出面盡可能大，應(yīng)均勻分布在塑件能受力較大的部位，而且頂出位置應(yīng)注意塑件外觀及安裝基面 ，基于這些原則，本副模具使用4-φ30頂桿均布在零件的四個(gè)頂角處。頂桿和凹模鑲件的間隙為雙面0.2mm，如果間隙過大容易逃料，零件產(chǎn)生飛邊，但是與序號(hào)6固定板和序號(hào)14電加熱板的配合我們完全可以放棄，為了能讓頂桿在頂料的過程中不被卡死，本副模具在頂板和固定板之件增加了20個(gè)墊圈（如圖2-2所示序號(hào)5），墊圈的高度比頂桿臺(tái)階的高度要高0.1mm，這樣才能讓頂桿靈活地轉(zhuǎn)動(dòng)，便于頂桿順利地將塑件頂出。

3.10 模具的脫模復(fù)位機(jī)構(gòu)

由于公司采購的壓機(jī)無頂缸，故特別設(shè)計(jì)了一套脫模復(fù)位機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)由序號(hào)32上拉板（如圖2-2所示）和序號(hào)34下拉板（如圖2-2所示）組成。將上拉板固定在序號(hào)26上模板上，將下拉板固定在序號(hào)7頂板上。工作過程如下：壓機(jī)帶動(dòng)上模往上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)上拉板的下平面和下拉板的上平面接觸時(shí)（如圖5-5所示），工人開始在型腔內(nèi)加料，加料完畢后壓機(jī)帶動(dòng)上模往下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)上拉板的底平面和頂板上平面接觸時(shí)合模到位（如圖6-6所示）。脫模時(shí)，壓機(jī)帶動(dòng)上模往上運(yùn)動(dòng)，上拉板和下拉板碰死后帶動(dòng)頂板和頂桿繼續(xù)往上運(yùn)動(dòng)，直至把塑件完全頂出。復(fù)位時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向和脫模時(shí)相反，其工作原理同脫模一致。

3.11 調(diào)整板的作用

模具中每個(gè)零件的加工過程中必然會(huì)存在加工誤差，模具組裝后也會(huì)存在組裝誤差，這些累計(jì)誤差直接會(huì)影響模具合模不到位而導(dǎo)致承立格柵零件的尺寸超差，所以在設(shè)計(jì)這副模具的時(shí)候，增加了序號(hào)27調(diào)整板（如圖2-2所示），裝模時(shí)根據(jù)實(shí)際的數(shù)據(jù)來加工調(diào)整板的厚度，確保模具的合模高度。

4試模時(shí)的注意事項(xiàng)

零件一定要在成形溫度下脫模，因?yàn)槟＞呒訜釙r(shí)尺寸膨脹到499.66×499.66 mm，冷卻后模具尺寸會(huì)回到499.3×499.3mm，但是塑件的收縮率沒有模具收縮率那么大，從而導(dǎo)致零件脫模時(shí)四周的材料受損，影響產(chǎn)品尺寸。

結(jié)語

該模具目前投入生產(chǎn)，工人操作方便，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，壓制出來的零件表面光潔，無外觀缺陷，得到了客戶的一致好評(píng)。

[1]塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組編著.機(jī)械工業(yè)出版社出版，1982年12月北京第一版.