飲水機接線端外殼注塑模具設(shè)計

沈言錦

（湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院，湖南株洲 412001）

飲水機接線端外殼注塑模具設(shè)計

沈言錦

（湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院，湖南株洲 412001）

飲水機接線端外殼形狀較為復(fù)雜且壁薄，設(shè)計及加工難度較大。在分析該塑料件成型工藝的基礎(chǔ)上，確定了其成型工藝條件，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了模具的基本結(jié)構(gòu)，重點優(yōu)化了模具的型腔和型芯結(jié)構(gòu)，降低了模具的加工成本，提高了模具的生產(chǎn)、裝配及調(diào)試效率。

飲水機接線端外殼；注塑模具；工藝條件；型腔；型芯

飲水機接線端外殼形狀較為復(fù)雜且壁薄，尺寸較大，成型難度較大，對模具的加工工藝要求也較高，模具內(nèi)部要求具有良好的安裝性能及較高的尺寸精度。筆者采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS）制造飲水機接線端外殼，對塑料件的注塑成型工藝及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了介紹，并重點介紹了型腔和型芯等零部件的設(shè)計。

1　 塑料件的尺寸及示意圖

飲水機接線端外殼的2D及3D示意圖分別如圖1和圖2所示。

圖1　 飲水機接線柱2D示意圖

圖2　 飲水機接線柱3D示意圖

2 塑料件的工藝性分析

2.1 塑料件的材料分析

ABS具有較高的耐壓強度，熔融溫度在217～237℃，熱分解溫度在250℃以上。ABS一般不滋生各類生物，可以很好地抵御霉菌、蟻類、細菌、微生物及酵素的侵蝕，且脂肪類、脂類、芳香族、甲酮、汽油、油類酒精及氯化物也不會侵蝕這種材料。此外，ABS具有良好的沖擊韌性，硬度高，絕緣性好，尺寸穩(wěn)定，熱穩(wěn)定性好，符合該塑料件的工作環(huán)境［1-3］。

2. 2 塑料件的尺寸精度分析

該塑料件的尺寸分為內(nèi)部尺寸和外部尺寸，內(nèi)部尺寸一般是按照塑料件標準尺寸精度進行設(shè)計，模具的表面粗糙度比塑料件的表面粗糙度高一級。外部尺寸根據(jù)ABS模塑料件公差等級選取，一般選取精度為MT3。

2. 3 脫摸斜度的選擇

為了便于塑料件脫摸，防止模具脫摸時擦傷塑料件的內(nèi)外表面，在設(shè)計過程中，與脫摸方向平行的塑料件表面設(shè)計有一定角度的斜度，俗稱脫模斜。脫模斜度的大小主要取決于塑料件的壁厚及收縮率等因素。收縮率大的塑料取較大的脫模斜度，一般情況下，脫摸斜度取30′～1°30′［4-7］。

3　 注塑成型工藝分析

該塑料件在成型過程中需要控制成型模具的溫度、成型的噴嘴溫度和料筒溫度。其中模具溫度主要是由冷卻系統(tǒng)控制；噴嘴溫度略微低于料筒的最高溫度，避免出現(xiàn)流涎現(xiàn)象；料筒溫度由設(shè)備本身加熱裝置控制。本塑料件成型的溫度控制如表1所示。

表1　 成型溫度數(shù)據(jù) ℃

塑料件在成型過程中需要控制塑料熔體的注射壓力，保壓壓力和背壓壓力。其中，背壓壓力用來克服注塑機螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所受到的壓力，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，背壓壓力的使用范圍約為3.4～27.5 MPa；注射壓力用來克服熔體向型腔流動的阻力，在該塑料件成型過程中取60～100 MPa；保壓壓力用來克服模具冷卻過程中產(chǎn)生的壓力。

塑料件在成型過程中需要的時間包括注射時間、保壓時間、冷卻時間、其它時間。時間工藝的設(shè)計原則為：在保證塑料件質(zhì)量的前提下盡量減小成型周期的各段時間，提高生產(chǎn)率。

經(jīng)過上面的經(jīng)驗數(shù)據(jù)和推薦值，初步制定制品注射成型工藝參數(shù)見表2。

表2　 注射成型工藝參數(shù)

4 　模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.1 模具典型零部件設(shè)計

（1）分型面的選擇。

在塑料件的設(shè)計過程中，分型面的設(shè)計最重要，分型的位置對模具的開模、結(jié)構(gòu)及制造影響很大。通常情況下，分型面不宜設(shè)在曲面或圓弧面上，一般是設(shè)計在最大截面積處，對于該塑料件來說，分型面的選擇有以下三種方案，如圖3所示。

圖3　 分型面方案

根據(jù)塑料件的設(shè)計要求考慮，為了避免飛邊，利于簡化模具結(jié)構(gòu)，以及當塑料件在相互垂直方向都需要設(shè)置型芯時，應(yīng)將較短型芯置于側(cè)抽芯方向，以利于減小抽拔距。所以可以排除方案三，又因為塑料件的結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求的影響，方案一不利于脫模，所以方案二是本塑料件的最佳分型面方案。

（2）確定型腔的數(shù)目。

（a）型腔數(shù)量：該塑料件屬批量生產(chǎn)，所以在注射時采用一模四腔。

（b）側(cè)抽芯機構(gòu)的布置：本模采用斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)。且斜導(dǎo)柱設(shè)在定模側(cè)，滑塊設(shè)在動模側(cè)。

（3）分流道設(shè)計。

模具為一模四腔，為讓熔體同時流入各個模具，模具的分流道采用對稱等距離分布，且盡量縮短距離，具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4　 型腔分布圖

4.2 模具成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計。

凹模也可稱為型腔或凹模型腔，它們是用來成型制品外形輪廓的模具零件，其結(jié)構(gòu)與制品的形狀、尺寸、使用要求、生產(chǎn)批量以及模具的加工方法等有關(guān)。常用的結(jié)構(gòu)形式有整體式、嵌入式、鑲拼組合式和瓣合式四種類型。其中，嵌入式凹模適用于小型、多腔注射?；蛐枰?jié)約優(yōu)質(zhì)模具材料的場合。

因塑料件的形狀特殊、考慮到技術(shù)要求和方便脫模，本套模具采用倒裝模的形式，動模部分型腔為嵌入式凹模型腔。模具凹模結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。

（2）型芯設(shè)計。

圖5　 凹模結(jié)構(gòu)示意圖

本模具的型芯設(shè)計主要包括小型芯設(shè)計、主型芯設(shè)計、螺紋型芯和螺紋型環(huán)設(shè)計等。對于薄壁類塑料件，成型其主體部分內(nèi)表面的零件稱主型芯，而將成型其它小孔的型芯稱為小型芯。本套模具采用鑲拼組合式型芯。型芯結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6　 型芯結(jié)構(gòu)示意圖

5 　模具裝配圖設(shè)計

圖7　 模具裝配圖

根據(jù)以上分析，設(shè)計了飲水機接線端外殼注塑模具，如圖7所示。圖7中主要包括了以下零部件：定位環(huán)、定模座板、導(dǎo)套、定模、導(dǎo)柱、動模、方形小型芯、復(fù)位桿、墊塊、彈簧、頂針固定板、推板、動模座板、垃圾釘、頂針、內(nèi)六角螺釘、型腔、滑塊、型芯、斜導(dǎo)柱、楔緊塊、圓形小型芯、冷料進水口。該模具在實現(xiàn)水平開模之前，必須先實現(xiàn)側(cè)抽芯，由于該塑料件側(cè)向深度很淺，側(cè)抽芯的行程很短，側(cè)向抽芯的難度較小。此外，本模具裝配時要注意以下幾個方面：（1）以分型面平整或不易整修的一側(cè)作為基準，涂上紅丹油與另一分型面進行對撞研合，并檢查分型面密合情況。（2）檢查各個活動機構(gòu)是否適當，保證沒有松動和咬死現(xiàn)象，模具的開、合過程流暢。（3）裝配后進行試模驗收，脫模機構(gòu)不得有干涉現(xiàn)象，塑料件質(zhì)量要達到設(shè)計要求，表面光澤度要好，并且不能有變形，如有不妥，修模再試。

6 　結(jié)論

飲水機接線端外殼壁薄，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且有安裝精度要求，設(shè)計過程難度較大，故其型芯采用組合模式，降低了設(shè)計及加工難度。此外，由于該塑料件側(cè)向深度較淺，側(cè)抽芯距離較短，降低了整個模具的設(shè)計及加工難度。

［1］ 沈言錦.基于PRO/E 的MP3后蓋注塑模設(shè)計［J］.工程塑料應(yīng)用，2014，42（3）：62-64. Shen Yanjin. Injection mold design of MP3 back cover based on PRO/E ［J］. Engineering Plastics Application，2014，42（3）：62-64.

［2］ 陳嬋娟.電腦桌線孔蓋注塑模設(shè)計［J］.工程塑料應(yīng)用，2014，42（8）：68-70. Chen Chanjuan. Injection mold design of hole cover of computer table line［J］. Engineering Plastics Application，2014，42（8）：68-70.

［3］ 張燕琴，黃克勤.迷你音箱外殼注射模設(shè)計［J］. 模具工業(yè)，2016，46（4）：48-51. Zhang Yanqin，Huang Keqin. Design of injection mould for mini speaker shell［J］. Die & Mould Industry，2016，46（4）：48-51.

［4］ 翟豪瑞，葛曉宏，陶康.運用Moldex3D模流分析改善某空氣濾清器成型的表面質(zhì)量［J］. 模具工業(yè)，2016，42（3）：50-54. Zhai Haorui，Ge Xiaohong，Tao Kang. Improvement of the surface quality of an air cleaner based on Moldex3D moldflow analysis［J］. Die & Mould Industry，2016，42（3）：50-54.

［5］ 邱杰敏，田嘉生，陳偉. 斜導(dǎo)柱機構(gòu)在塑料模中的應(yīng)用［J］. 沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2000，14（4）：40-41. Qiu Jiemin，Tian Jiasheng，Chen Wei. The Application of slanting column structure to plastic dies［J］. Journal of Shenyang Institute of Aero Nautical Engineering，2000，14（4）：40-41.

［6］ 屈華昌.塑料成型工藝與模具設(shè)計［M］.北京：（第二版）高等教育出版社，2012. Qu Huachang. Plastic forming technology and die design ［M］. Beijing： （second edition） Higher Education Press，2012.

［7］ 王光艷，余歡樂，張衛(wèi)華.便攜式CD機前蓋注射模設(shè)計［J］. 模具制造，2016，16（5）： 45-48. Wang Guangyan，Yu Huanle， Zhang Weihua. Design of injection mold for the front cover of the portable CD player［J］. Die & Mould Manufacture，2016，16（5）： 45-48.

美國改性塑料企業(yè)啟動第二座中國工廠

美國改性塑料供應(yīng)商事塔塑料公司（Star Plastics Inc.）已啟動了第二座在華生產(chǎn)工廠，擴大其在中國的定制復(fù)合能力。

該公司位于山東的67 300平方英尺的工廠在7月初開始運營，以滿足中國和其他市場不斷增長的需求。

全球項目經(jīng)理邁克爾-沃森說：“我們在擴張，這是一個高科技的復(fù)合生產(chǎn)基地?！?/p>

該公司成立已有四年的上海生產(chǎn)基地（上海事塔塑料有限公司）仍將保持運行，沃森說。

山東工廠包括一個提供全方位服務(wù)的實驗室和一條68 mm的南京杰恩特品牌雙螺桿擠出機，并有足夠容納另外九條擠出機的空間。新工廠將增加新的材料和技術(shù)，該公司表示。

事塔總部設(shè)在西弗吉尼亞州米爾伍德，在美國設(shè)有兩座工廠。

該公司材料廣泛用于電器、3D打印、消費電子、醫(yī)療、草坪和園藝等市場。山東工廠可以提供工程樹脂，例如聚碳酸酯等。

（工程塑料網(wǎng)）

俄羅斯研究人員開發(fā)出制備超高分子量聚乙烯新技術(shù)

俄羅斯西伯利亞分院催化研究所最近開發(fā)出一種非熔融法制備超高分子量聚乙烯材料的新技術(shù)。

開發(fā)超高分子聚乙烯材料的主要目的是應(yīng)用于北極地區(qū)極端條件，聚合物材料要耐受-70～-75℃的低溫。當聚乙烯分子量超過100萬時，就會出現(xiàn)一些獨特的性質(zhì)：高耐沖擊性、耐寒性、耐腐蝕、耐磨損和低摩擦系數(shù)。超高分子量聚乙烯纖維還具有獨一無二的質(zhì)量特性，其制品比水還輕，比芳綸纖維制品輕1.5倍。目前，每年全世界聚乙烯產(chǎn)量約1億t，其中超高分子量聚乙烯材料產(chǎn)量只有30萬t （占0.3%），其中僅1.7萬t被加工成纖維。產(chǎn)量低的原因是工藝復(fù)雜和資源、能源消耗高，要先將粒料溶解在沸騰的有機溶劑中得到凝膠，凝膠中能用于制成纖維的物質(zhì)含量不超過2%～5%，接下來再進行干燥和拉絲，造成整個工藝能耗高、產(chǎn)品成本高。

西伯利亞分院催化研究所開發(fā)的新型催化劑，采用非熔融法制備超高分子量聚乙烯材料，開辟了一條降低產(chǎn)品制備成本的新路，產(chǎn)品可應(yīng)用于醫(yī)療產(chǎn)品、各種紡織制品及寒冷地區(qū)加固起降跑道的材料等。

（中國聚合物網(wǎng)）

Mold Design of Drinking Machine Terminal Shell

Shen Yanjin
（Hunan Automotive Engineering Vocational College，Zhuzhou 412001，China）

Drinking machine terminal shell shape is more complex and its wall is thin，design and processing is difficult. On the basis of the plastic molding process，the forming conditions was determined. The basic structure of the mold was designed， the mould cavity and core structure were optimized. Thus the cost of mold processing was reduced，mold manufacturing， assembly and debugging efficiency was improved.

drinking machine terminal shell； injection mold；process condition；mold cavity；mold core

TQ320.66

A

1001-3539（2016）09-0079-04

10.3969/j.issn.1001-3539.2016.09.017

聯(lián)系人：沈言錦，副教授，主要從事模具設(shè)計與焊接技術(shù)工作

2016-06-30