絕緣基座成型工藝及模具設(shè)計(jì)

劉睿

（陜西烽火電子股份有限公司， 陜西寶雞，721006）

1.塑件工藝性分析

圖1 塑件三維模型

圖1為某型號(hào)電器開(kāi)關(guān)內(nèi)高壓絕緣基座塑件，塑件材料為玻璃纖維增強(qiáng)酚醛（FX-501），這種材料屬于熱固性塑料，一般采用擠壓成型，材料流動(dòng)性極差，塑件壁厚差異較大，塑件最大厚度17.1mm,最薄壁厚0.7mm，塑件薄弱環(huán)節(jié)主要集中在零件中心位置，加之塑件結(jié)構(gòu)及外觀要求決定了塑件澆口位置的唯一性，由于該塑件與別的塑件有裝配配合要求，塑件屬外露件，因此對(duì)塑件外觀、尺寸精度要求都很高，配合面不允許頂桿、澆口痕跡，內(nèi)大面要求光滑平整。塑件內(nèi)有多達(dá)二十多處含有銅質(zhì)螺紋嵌件，其中四處螺紋嵌件高度28mm,對(duì)零件成型極為不利，屬于典型高精度、外觀要求、壁厚薄且難以成型塑件。

2.模具結(jié)構(gòu)與工作工程

經(jīng)過(guò)對(duì)絕緣基座塑件結(jié)構(gòu)工藝性、成型工藝性分析，確定模具的整體結(jié)構(gòu)如下圖2所示：模具為兩板式結(jié)構(gòu)，即成型分為動(dòng)模板和定模板，塑件成型采用中心直澆口進(jìn)料，料柄采取后續(xù)銑削加工去除，分型面選在塑件上表面（即整個(gè)塑料件成型包含在動(dòng)模板內(nèi)），這樣就不會(huì)在塑件四周產(chǎn)生合?？p而影響塑件整體外觀，整個(gè)塑件成型包含在動(dòng)模型腔內(nèi)。由于塑件包含在動(dòng)模型腔內(nèi)部分壁厚較薄、外觀要求高，不適宜放置頂桿，因此，為了方便放置頂桿，便于零件頂出，所有螺紋嵌件下端面放置頂桿，同時(shí)在塑件下表面平面部位設(shè)置頂桿，為了不影配裝件與大面貼合度，要求塑件表面頂桿痕跡凹深0.1-0.15mm。

圖2 模具結(jié)構(gòu)

從模具結(jié)構(gòu)圖可以看出，模具只需要一次分型。在開(kāi)模過(guò)程中，借助油壓機(jī)力量，模具采用上、下模架同時(shí)使用卸模，在模具分型面打開(kāi)的同時(shí)塑件也就隨之被頂處。合模前，利用上卸模架復(fù)位桿壓件15（頂固板）上表面實(shí)現(xiàn)頂桿復(fù)位。這樣一個(gè)開(kāi)模、合模周期就完成了。

3.模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 分型面的選擇和排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

從塑件形狀和產(chǎn)品外觀要求可看出，分型面只能選擇在塑件上大面為一平面。整個(gè)塑件包含在動(dòng)模板內(nèi)，定模中心凸起部分成型塑件上表面所有沉孔、凹臺(tái)。模具型腔內(nèi)的排氣靠模具本身分型面及動(dòng)模型腔中心左右兩側(cè)鑲塊（12件）與動(dòng)模板之間拼縫、動(dòng)模型腔頂桿孔與頂桿間隙、動(dòng)模型腔與圓型芯之間配合間隙等等都可以起到排氣作用。此外，如圖3所示，借助CAE分析軟件Moldflow的分析結(jié)果，合理布置其余頂桿位置，既能平穩(wěn)地頂出零件又起到較好排氣效果。

3.2 模芯的設(shè)計(jì)

綜合塑件的外觀要求及結(jié)構(gòu)工藝性、模具的結(jié)構(gòu)和降低加工難度和成本等因素，定模模采用整體結(jié)構(gòu)，整個(gè)定模選用國(guó)產(chǎn)預(yù)硬P20鋼。由于動(dòng)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用鑲拼結(jié)構(gòu)，動(dòng)模鑲件件12（兩件）、圓型芯件10（3件）及動(dòng)模板均采用相同材料為國(guó)產(chǎn)預(yù)硬P20鋼。由于塑件下表面有6處螺紋嵌件，因此螺紋嵌件旋入可以反復(fù)拆卸的螺紋鑲件上，放入對(duì)應(yīng)位置頂桿孔內(nèi)，采用滑動(dòng)配合，開(kāi)模時(shí)隨塑件一起被托處模具外，最后采用機(jī)外拆卸。螺紋鑲件選用韌性好、不易斷裂，適合反復(fù)拆卸的材料不銹鋼2Cr13。

3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

圖3

3.3.1 澆注系統(tǒng)的尺寸確定

由于塑件本身材料特殊性，流動(dòng)性極差、成型模溫高，因此模具采用一模一件，直澆口進(jìn)料，直澆口小端直徑Ф6.5，錐度8°，加之塑件外觀不能有澆口痕跡，因此直澆口只能選擇在上表面矩形沉臺(tái)內(nèi)，直澆道與模具大型腔直接連通，無(wú)需分流道板與動(dòng)模板的連通。

3.3.2 模具的CAE分析

如圖3所示，由于塑件投影面較大，壁厚差別較大，模具設(shè)計(jì)中澆注系統(tǒng)的流程比較長(zhǎng)，填充時(shí)間相對(duì)會(huì)長(zhǎng)一些，模具需要進(jìn)行CAE分析驗(yàn)證，圖3是借助CAE分析軟件Moldflow的MPA模塊與分析結(jié)果，驗(yàn)證模具澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理與否。通過(guò)模流分析直觀反映填充時(shí)間、成型缺陷如氣旋、氣泡、合料紋所在部位，為后續(xù)模具設(shè)計(jì)提供參考。

4.結(jié)束語(yǔ)

模具整體結(jié)構(gòu)采用兩板式，將澆注系統(tǒng)即直澆道直接開(kāi)設(shè)在定模型腔板上，利用上、下卸模架，借助油壓機(jī)二次合模力量，推動(dòng)動(dòng)模板上表面、頂固板平穩(wěn)頂出塑件。該模具經(jīng)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)證，模具動(dòng)作平穩(wěn)、可靠，塑件表面質(zhì)量較好，塑件精度符合設(shè)計(jì)要求。但由于塑件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、金屬嵌件較多，因此采用機(jī)外卸模，此乃該模具缺點(diǎn)。

[1] 李德群. 中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典：第2卷，輕工模具設(shè)計(jì). 南昌：江西科技出版社 2003.1

[2] 翁其金.塑料模塑成型技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000

[3] 夏江梅.塑料成型模具與設(shè)備[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005