洗衣機(jī)桶后蓋模具設(shè)計(jì)

【摘 要】本文較詳細(xì)地對(duì)塑膠模具中的一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)提供了新穎的、實(shí)用的解決方案：行位中有垂直向上的倒扣時(shí)，可采取行位中彈針的脫模結(jié)構(gòu)；行位中產(chǎn)品存在出上下模方向的倒扣時(shí)，可采用前模出行位針結(jié)構(gòu)；大行位中還有向下的倒扣時(shí)，可采用大行位內(nèi)斜頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)；對(duì)于模肉內(nèi)部產(chǎn)品在型腔內(nèi)有倒扣時(shí)，可利用產(chǎn)品本身的碰穿面實(shí)現(xiàn)模肉內(nèi)彎銷(xiāo)脫模結(jié)構(gòu)。

【關(guān)鍵詞】洗衣機(jī)桶后蓋；熱流道系統(tǒng)；復(fù)合模；組合行位結(jié)構(gòu)；多級(jí)抽芯

洗衣機(jī)桶后蓋模具榮獲了塑膠模具行業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的最高榮譽(yù)---香港模具協(xié)會(huì)2010年模具設(shè)計(jì)金獎(jiǎng)（Hong Kong Mould Die Council Awards 2010---Tool Design Award）。

香港模具協(xié)每年一度的注塑模具設(shè)計(jì)評(píng)獎(jiǎng)活動(dòng)是行業(yè)內(nèi)最具權(quán)威、最具代表性、行業(yè)內(nèi)參與度最廣的活動(dòng)之一。此洗衣機(jī)桶后蓋模具因其模具結(jié)構(gòu)大型、復(fù)雜以及創(chuàng)新、獨(dú)特的設(shè)計(jì)意念，一舉奪得了香港模具協(xié)會(huì)2010年模具設(shè)計(jì)金獎(jiǎng)的殊榮。此模具設(shè)計(jì)還具有能明顯改善模具性能、減低產(chǎn)品成本及提高模具產(chǎn)品質(zhì)量，以及其設(shè)計(jì)理念的應(yīng)為范圍廣泛，可作為行業(yè)藍(lán)本和借鑒等特點(diǎn)。

此制品（圖一）為家電類(lèi)產(chǎn)品，是滾筒式洗衣機(jī)桶的后蓋，制品膠料為PP+40%CaCo3，縮水率為1.0113，產(chǎn)品外形尺寸較大，膠厚較厚，平均厚度為2.8mm，且骨位繁多，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，四周皆是倒扣，部分倒扣需要采用多級(jí)抽芯才可完全脫出，需充分考慮側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及其模具動(dòng)作的安全、可靠性，所以整套模具大型、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

此套洗衣機(jī)桶模具尺寸1200X940X1114mm，客戶(hù)啤機(jī)噸位為1800T；法蘭直徑為250mm， 容模厚度為700-1500mm； 哥林柱間距為1800×1400mm。啤塑周期為小于等于150秒。三款產(chǎn)品的頂部、中間部分各不相同，需充分考慮產(chǎn)品的冷卻效果及換款設(shè)計(jì)。熱流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)為可拆分結(jié)構(gòu)，既能單獨(dú)啤塑，又能與前模組合成一套1+1的模具啤塑。模具抽芯設(shè)計(jì)，多處使用了組合抽芯機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)復(fù)雜。澆注系統(tǒng)及冷卻回路設(shè)計(jì)通過(guò)Moldflow軟件分析及優(yōu)化，模具成型周期得到了充公的優(yōu)化提升。

現(xiàn)對(duì)此套洗衣機(jī)桶模具的主要的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分以下五個(gè)方面闡述如下：

一、采用MOLDFOLW軟件分析及熱流道系統(tǒng)

對(duì)于注塑模具來(lái)說(shuō)，進(jìn)膠方式尤為重要，是決定產(chǎn)品外觀質(zhì)量以及模具啤塑成型周期的一個(gè)主要參數(shù)。因此，在模具設(shè)計(jì)前期對(duì)此產(chǎn)品進(jìn)行了嚴(yán)密的Moldflow模流分析及優(yōu)化，找出合理的入水點(diǎn)位置及熱流道板的直徑大小，采用3點(diǎn)針閥式熱咀進(jìn)膠，進(jìn)澆口直徑為5mm，入水位置在產(chǎn)口品中部膠位面，入水前后模膠位面把最初的不規(guī)則面設(shè)計(jì)成平面，3點(diǎn)120度均布，如（圖二）所示。值得一提的是，此套模具通過(guò)獨(dú)具一格的把熱流道設(shè)計(jì)成可拆分可組合的方式，使此模實(shí)現(xiàn)既能單獨(dú)啤，又能與洗衣機(jī)桶前蓋組合成一套1+1的復(fù)合模具啤塑，以適應(yīng)不斷更新變化的市場(chǎng)需求。主要設(shè)計(jì)思路是單獨(dú)設(shè)計(jì)一套完整的洗衣機(jī)桶后蓋熱流道系統(tǒng)，以及一套完整的洗衣機(jī)桶前蓋熱流道系統(tǒng)，然后通過(guò)搭橋的形式設(shè)計(jì)一組熱流道板將前后蓋單獨(dú)的熱流道橋接起來(lái)，再加上一個(gè)復(fù)合啤塑的主灌咀。其中的關(guān)鍵點(diǎn)是把單獨(dú)啤塑的熱流道主灌咀巧妙地設(shè)計(jì)成可活動(dòng)可互換的零件，使其單獨(dú)啤塑時(shí)作為主進(jìn)料口，復(fù)合啤塑時(shí)作為橋接的澆口，從而實(shí)現(xiàn)可拆分可組合的熱流道系統(tǒng)方案。這亦是此套模具設(shè)計(jì)新穎、獨(dú)特的一大亮點(diǎn)。

二、模具大型、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多處使用組合抽芯機(jī)構(gòu)

此產(chǎn)品外形較大，周圈全是倒扣，采用的出模方案（圖三）是模具的后模四周按上下左右四個(gè)方向出四個(gè)大行位，行位設(shè)計(jì)由四邊大行位合拼而成，產(chǎn)品內(nèi)側(cè)的一處小倒扣采用后模內(nèi)行位的方案出模。出于與另外一套洗衣機(jī)桶前蓋組成復(fù)合模時(shí)的空間考慮，兩個(gè)小行位（行位2，4）設(shè)計(jì)在左右兩邊，分別由枝斜導(dǎo)柱作為動(dòng)力，采用斜導(dǎo)柱的機(jī)械抽芯，動(dòng)作安全且節(jié)省空間；兩個(gè)大行位（行位1，3）設(shè)計(jì)在上下兩邊，采用油缸抽芯機(jī)構(gòu)，分別各由一個(gè)油缸帶動(dòng)。朝上大行位共有兩處行位彈針結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)開(kāi)合模的精確導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)行位中兩垂直方向的脫扣動(dòng)作，安全可靠；朝下大行位中有行位斜頂結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)同一行位中有兩個(gè)不同方向的機(jī)構(gòu)脫扣動(dòng)作，結(jié)構(gòu)新穎可行；模肉內(nèi)行位采用內(nèi)彎銷(xiāo)抽芯結(jié)構(gòu)，巧妙利用倒扣附近的碰穿面，使用彎銷(xiāo)來(lái)進(jìn)行小內(nèi)行位的成功機(jī)械脫扣，動(dòng)作巧秒緊湊。

下模四周出行位，由于產(chǎn)品側(cè)面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且在行位上還帶有許多小的抽芯機(jī)構(gòu)，因此設(shè)計(jì)時(shí)需對(duì)模具運(yùn)動(dòng)的先后次序及相關(guān)動(dòng)作行程進(jìn)行充分考慮。

下面分別對(duì)本套模具的幾種獨(dú)特的、創(chuàng)新的抽芯機(jī)構(gòu)作重點(diǎn)介紹與分析。

①行位彈針結(jié)構(gòu)：

朝上的行位1除了倒扣較多、行程較大外，還有兩處垂直于行位方向的倒扣（有2處小孔），無(wú)法使大行位順利沿著外側(cè)出模。按傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，必須先設(shè)計(jì)一個(gè)單獨(dú)的小行位使其在大行位動(dòng)作之前先脫出垂直于行位出模方向的倒扣，因此傳統(tǒng)思路會(huì)使模具結(jié)構(gòu)變得十分復(fù)雜且動(dòng)作不安全，既浪費(fèi)成本又無(wú)法保證質(zhì)量?，F(xiàn)在的思路方案是完全在一個(gè)大行位內(nèi)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)垂直方向抽芯以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。采用的方案（圖四）是在垂直行位出模方向的倒扣處設(shè)計(jì)行位彈針結(jié)構(gòu)，脫扣動(dòng)作是利用行位頂面的開(kāi)模力作用，在模具開(kāi)模時(shí)89#扶針借助彈弓的力量帶動(dòng)行位彈針組件向上運(yùn)動(dòng)，87#鑲針脫出倒扣；

復(fù)位動(dòng)作是利用合模時(shí)89#扶針被上模肉壓回，行位彈針組件復(fù)位，其中89#扶針在開(kāi)模及合模的出模及復(fù)位中都起到導(dǎo)向作用。

具體的動(dòng)作分析如下：

開(kāi)模時(shí)：89#扶針借助彈弓的力量帶動(dòng)行位彈針組件向上運(yùn)動(dòng)， 87#鑲針脫出倒扣。

合模時(shí)：89#扶針被上模肉壓回行位彈針組件復(fù)位。（89#扶針同時(shí)起導(dǎo)向作用）

對(duì)于行位中有垂直向上的倒扣時(shí)，可采取此種行位中彈針的脫模結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)既能保證開(kāi)模時(shí)順利脫扣，又能保證合模時(shí)順利復(fù)位。

②前模抽行位針結(jié)構(gòu)

朝下的行位3有2處產(chǎn)品特征需要出前后模，無(wú)法從大行位方向脫出，按常規(guī)設(shè)計(jì)此種特征的出模相當(dāng)困難，且風(fēng)險(xiǎn)較大。如（圖五），現(xiàn)通過(guò)對(duì)此產(chǎn)品的倒扣特征進(jìn)行分析，巧妙地利用大行位3頂面的分型開(kāi)模力作用，采用大行位3的油缸動(dòng)作前的開(kāi)模時(shí)，利用前模的開(kāi)模力把行位針抽出。

具體動(dòng)作順序分析如下：

開(kāi)模時(shí)：前模行位針直接被抽出，完成行位倒扣的脫模。

合模時(shí)：大行位由油缸帶動(dòng)先復(fù)位，前模行位邊釘導(dǎo)入行位邊司95#后，前模行位針再插入行位（邊釘94#起保護(hù)作用）。

產(chǎn)品上有兩處通孔結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向及定位精度要求很高；行位上的倒扣行程長(zhǎng)（2mm左右）。

此結(jié)構(gòu)需要一個(gè)精確的導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)，以防止前模針插入行位時(shí)損壞；由前模的兩組邊釘94#和大行位上的兩組邊司95#配合實(shí)現(xiàn)。

上模鑲針?lè)殖?6#、97#兩件，目的是拆裝模方便，97#使用中損壞可方便更換（97#采用鈹銅并需要留備件）。

當(dāng)行位中產(chǎn)品存在出上下模方向的倒扣時(shí)，可采用此種前模出行位針結(jié)構(gòu)，在開(kāi)模時(shí)準(zhǔn)確安全地把行位中上下方向倒扣脫出。

③行位斜頂結(jié)構(gòu)：

行位3處除了有行位方向的倒扣外，還有兩個(gè)垂直于行位方向的向下的內(nèi)部有孔的小柱子，按傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，此種倒扣很難出模，通常需要更改產(chǎn)品或設(shè)計(jì)多個(gè)行位多次抽芯。通過(guò)充分的分析與校核，采用大行位內(nèi)出斜頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)（圖六），實(shí)現(xiàn)同一行位中有兩個(gè)不同方向的機(jī)構(gòu)脫扣動(dòng)作，結(jié)構(gòu)新穎可行。具體的動(dòng)作分析如下：

動(dòng)作順序分析如下：

開(kāi)模時(shí)：大行位向外移動(dòng)，行位斜頂擋塊被油唧座擋住，在行位斜槽的推動(dòng)下斜頂向上移動(dòng)，脫出垂直方向倒扣。行位斜頂繼續(xù)上移，行位斜頂擋塊與油唧座脫開(kāi)；大行位與行位斜頂一起向外移動(dòng)，完成產(chǎn)品外側(cè)倒扣的側(cè)向分型。

合模時(shí)：大行位復(fù)位過(guò)程種行位斜頂檔塊被油唧座擋著，在行位斜槽的推動(dòng)下斜頂向下移動(dòng)至完全復(fù)位。

對(duì)于大行位中還有向下的倒扣時(shí)，采用大行位內(nèi)斜頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)，能夠順利安全地脫出行位中的向下方向的倒扣。

④模肉內(nèi)彎銷(xiāo)出行位結(jié)構(gòu)：

對(duì)于模肉內(nèi)部產(chǎn)品在型腔內(nèi)有倒扣時(shí)，按照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是需要設(shè)計(jì)成模內(nèi)單獨(dú)油缸抽芯或是彈動(dòng)模板結(jié)構(gòu)抽出倒扣。如設(shè)計(jì)油缸抽芯會(huì)比較占用空間，如設(shè)計(jì)彈動(dòng)模板結(jié)構(gòu)會(huì)使模具的動(dòng)作結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。如（圖七）所示，根據(jù)對(duì)產(chǎn)品的形狀特征作分析，巧妙地利用產(chǎn)品上的碰穿面作為開(kāi)模動(dòng)力，采用模肉內(nèi)彎銷(xiāo)（在后模肉內(nèi)運(yùn)動(dòng)）帶動(dòng)小行位脫出倒扣。此結(jié)構(gòu)在相似的產(chǎn)品類(lèi)型下可推廣使用。具體的動(dòng)作分析如下：

開(kāi)模時(shí)：借助開(kāi)模離開(kāi)的空間，64#扶針借助彈弓65#的力量帶動(dòng)63#彎銷(xiāo)向上運(yùn)動(dòng)，與之相關(guān)聯(lián)的62#內(nèi)行位脫出倒扣。

合模時(shí)：63#彎銷(xiāo)被上模肉壓回，彎銷(xiāo)同時(shí)帶動(dòng)62#內(nèi)行位復(fù)位，但需保證63#彎銷(xiāo)向上運(yùn)動(dòng)完成后不能脫出62#行位。

三、方便快捷的換款結(jié)構(gòu)

此模有三款產(chǎn)品，其中間大圈部分需要換3款，根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)，每款產(chǎn)品的不同處設(shè)計(jì)成鑲件鑲出，且鑲件從成型面上用螺絲固定，并設(shè)計(jì)專(zhuān)供換款用的專(zhuān)用夾具，可直接快速地從注塑機(jī)上拆裝換鑲件，無(wú)需下機(jī)調(diào)整模具，所有可換鑲件可從模具成型面直接拆裝換款，以生產(chǎn)不同的產(chǎn)品，方便快速實(shí)現(xiàn)換款生產(chǎn)。

四、充分有效的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

此產(chǎn)品骨們位較多，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，冷卻設(shè)計(jì)的優(yōu)劣是保證產(chǎn)品成型質(zhì)量的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)師根據(jù)產(chǎn)品的形狀以及模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，通過(guò)嚴(yán)密的冷卻回路分析，不斷優(yōu)化方案，設(shè)計(jì)了一套科學(xué)的冷卻回路，采用運(yùn)水直孔、炮孔、噴管以及鈹銅銅鑲件的優(yōu)化組合，充分的冷卻效果有效縮短了成型周期。

五、注塑成型可單獨(dú)可復(fù)合

此產(chǎn)品是洗衣機(jī)桶的后蓋，與前蓋裝配成一款完整的滾筒洗衣機(jī)桶，為充分適應(yīng)市場(chǎng)的需共設(shè)計(jì)成相關(guān)的三套模具，一套為洗衣機(jī)桶后蓋模具，一套為洗衣機(jī)桶前蓋模具，一套為洗衣機(jī)桶前蓋+后蓋的復(fù)合模具。為達(dá)到既可單獨(dú)啤塑膠亦可組合啤塑的目的，在熱流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)及模胚的模板連接方式上需充分考慮，以達(dá)到這一目的，實(shí)現(xiàn)啤塑的靈活性，有效節(jié)約生產(chǎn)周期。這亦是注塑模具的一大創(chuàng)舉！

結(jié)語(yǔ)：此模具設(shè)計(jì)凝集了很多非常經(jīng)典、非常巧妙且有較高技術(shù)含量的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，此文章的目的是，通過(guò)對(duì)洗衣機(jī)桶模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)疑難的、經(jīng)典的以及巧妙的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的剖析，以便更多的設(shè)計(jì)人員能夠理解并加以靈活運(yùn)用，從而在同行業(yè)中進(jìn)行推廣應(yīng)用，希望在工作中能給大家?guī)?lái)有益的幫助！