內(nèi)外側(cè)多向抽芯的化妝盒上蓋注塑模設(shè)計(jì)

曹亞玲

(無(wú)錫太湖學(xué)院，江蘇無(wú)錫 214064)

內(nèi)外側(cè)多向抽芯的化妝盒上蓋注塑模設(shè)計(jì)

曹亞玲

(無(wú)錫太湖學(xué)院，江蘇無(wú)錫 214064)

針對(duì)內(nèi)側(cè)帶有卡扣倒鉤，外側(cè)帶有銷釘孔的化妝盒上蓋的成型工藝特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種內(nèi)外側(cè)多向抽芯的斜頂注塑模具，采用了一模兩腔的型腔布局形式。為避免產(chǎn)品外觀出現(xiàn)澆口痕跡等缺陷，采用了潛伏式澆口，以保證表面質(zhì)量，內(nèi)側(cè)卡扣與倒鉤的抽芯由斜頂驅(qū)動(dòng)，采用內(nèi)置彎銷完成銷釘孔抽芯，使用定位珠對(duì)滑塊進(jìn)行可靠定位。模具結(jié)構(gòu)緊湊，降低了模具制造成本。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，該模具結(jié)構(gòu)合理、塑料件質(zhì)量穩(wěn)定，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

化妝盒上蓋；多向抽芯；注塑模；潛伏式澆口

1 塑料件工藝分析

本塑料件為某高端品牌化妝盒上蓋，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 化妝盒上蓋

該化妝盒上蓋塑料件的壁厚約為2 mm，壁厚比較均勻，外形尺寸為?70 mm×16 mm，塑料件A處有2個(gè)直徑為1.5 mm、深度為5.5 mm的銷釘孔，用來(lái)安裝銷釘，以便與化妝盒下蓋連接，為了增大連接強(qiáng)度，A處向塑料件內(nèi)側(cè)彎曲形成倒鉤；B處有一處卡扣，起扣緊下蓋的作用。銷釘孔中心到卡扣最外端距離有較高要求，成型時(shí)應(yīng)保證(65±0.05) mm尺寸精度，塑料件的質(zhì)量為11.5 g，屬于小型塑料件。塑料件的外表面、倒鉤、卡扣處表面粗糙度要求高，為0.4，其余表面為1.6。塑料件材料選用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)，ABS具有優(yōu)良的美學(xué)性能和加工性能，適合成型各種有外形、顏色要求的包裝容器[1]。因塑料件對(duì)外觀質(zhì)量要求較高，采用潛伏式澆口進(jìn)料。該模具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與難點(diǎn)在于兩個(gè)銷釘孔、一個(gè)倒鉤、一個(gè)卡扣共4處結(jié)構(gòu)的內(nèi)、外側(cè)抽芯，以及動(dòng)、定模的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2 注塑模結(jié)構(gòu)分析

圖1示出的塑料件，外側(cè)兩個(gè)銷釘孔的抽芯采用滑塊–彎銷機(jī)構(gòu)側(cè)抽芯，內(nèi)側(cè)的倒鉤與卡扣采用斜頂機(jī)構(gòu)抽芯。塑料件為大批量生產(chǎn)，為保證塑料件外觀無(wú)澆口痕跡等瑕疵，采用潛伏式澆口，經(jīng)前期計(jì)算，設(shè)計(jì)一模兩腔的型腔布局，選用大水口模架，注塑模的結(jié)構(gòu)如圖2所示。為使得模具結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)約貴重的模具鋼，將2個(gè)塑料件同側(cè)的銷釘孔小型芯放在模具內(nèi)部，并放置在同一個(gè)導(dǎo)軌內(nèi)移動(dòng)，以縮小模具尺寸并降低成本。

圖2 模具總體結(jié)構(gòu)圖

2.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)一模兩腔的布局，采用平衡式澆注系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了潛伏式澆口，既可達(dá)到較高的表面質(zhì)量要求又能實(shí)現(xiàn)澆注系統(tǒng)凝料自動(dòng)切斷[2–3]，進(jìn)料口選擇在塑料件銷釘孔背面，如圖3所示。

圖3 潛伏式澆口

澆注系統(tǒng)主流道直徑應(yīng)比注塑機(jī)噴嘴孔直徑大0.5～1 mm，當(dāng)材料為ABS時(shí)，取主流道錐角為2°，小端直徑d=3.5 mm，內(nèi)表面粗糙度為0.4；設(shè)計(jì)分流道時(shí)，雖然圓形截面的熱效率最高，但是在實(shí)際制造過(guò)程中很難實(shí)現(xiàn)兩個(gè)半圓的完全吻合，從制造成本與熱效率角度綜合考慮，分流道截面選擇“U”形，深度為4 mm；為便于澆口凝料順利脫模，潛伏式澆口錐角設(shè)計(jì)為22°，與推出方向成45°夾角，且尺寸不宜過(guò)大，小端直徑取0.8 mm[4–6]，為便于凝料拉出，設(shè)計(jì)了“Z”形拉料桿14。

2.2 冷卻系統(tǒng)

模具的溫度控制對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和成型周期有很大影響。為保證塑料件質(zhì)量和生產(chǎn)效率，需在模具內(nèi)設(shè)置合理的冷卻系統(tǒng)來(lái)控制模溫，因塑料件內(nèi)外側(cè)均需要側(cè)抽芯，設(shè)計(jì)型芯冷卻回路時(shí)要避免與抽芯機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉，基于UG的3D冷卻水路設(shè)計(jì)，很好地解決了存在的問(wèn)題。圖4a、圖4b為定、動(dòng)模的冷卻水路，冷卻液從模板外側(cè)分兩路進(jìn)入模仁，經(jīng)雙路循環(huán)后從相反向流出，經(jīng)計(jì)算水孔直徑取8 mm可達(dá)到較好的冷卻效果，進(jìn)水孔與出水孔溫差小于5℃，模仁和模板接觸的地方加密封圈進(jìn)行密封，防止漏水。同時(shí)為了冷卻產(chǎn)品的內(nèi)外表面，在模仁中放置冷卻鑲件26，21，如圖4c所示，冷卻液從冷卻鑲件26，21底部沿著水槽流到頂部對(duì)定模仁25、動(dòng)模仁18進(jìn)行冷卻[7–9]。

圖4 冷卻系統(tǒng)

3 典型零部件設(shè)計(jì)

3.1 主要成型零件設(shè)計(jì)

成型零件由定模仁25、動(dòng)模仁18、銷釘型芯31、斜頂桿23等4種零件組成，結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 成型零件結(jié)構(gòu)

(1)為便于零件加工、修配互換，定模仁25、動(dòng)模仁18采用整體嵌入結(jié)構(gòu)，用M8×25螺釘固定在定模板9、動(dòng)模板6上，配合公差取H7／k6[10]。綜合考慮模具中流道、冷卻水路、緊固螺釘?shù)奈恢靡蛩?，在保證成型零件強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)定模仁25、動(dòng)模仁18外形尺寸為240 mm×130 mm×35 mm。為防止裝配時(shí)定模、動(dòng)模位置顛倒，在動(dòng)、定模仁四角設(shè)計(jì)四個(gè)定位凸臺(tái)，從而使合模更精確，保證塑料件成型質(zhì)量。

(2)塑料件的?1.5 mm銷釘孔由銷釘型芯31成型，用臺(tái)肩固定在滑塊30的“T”形槽上，與動(dòng)模仁18配合長(zhǎng)度為24 mm，塑料件內(nèi)部的倒鉤與卡扣用斜頂桿23成型，考慮到此處的卡扣和倒鉤尺寸較小，斜頂桿設(shè)計(jì)成整體式。

(3)由于塑料件精度與表面質(zhì)量要求高，所有成型表面粗糙度為0.04，因此加工時(shí)需進(jìn)行拋光處理以達(dá)到鏡面效果。

3.2 斜頂裝置

圖1中A，B兩處的成型需在模具相應(yīng)位置設(shè)置斜頂裝置，它既是成型零件又是塑料件頂出機(jī)構(gòu)組成部分。A處卡扣深0.4 mm，為保證順利脫模，斜頂桿23行程至少2.5 mm；B處倒鉤深2.5 mm，斜頂桿行程至少4.5 mm，根據(jù)模具開模行程及斜頂桿行程，計(jì)算斜頂桿斜角為6°，斜頂裝置如圖6所示。模仁與斜頂配合處需防止溢料，配合間隙應(yīng)小于ABS塑料溢邊值，可將模仁上的配合尺寸公差取、斜頂上的配合尺寸公差為[11]。在工作中如果斜頂桿23與動(dòng)模板6直接配合，零件易磨損失效，斜頂桿裝置易卡滯，因此需在動(dòng)模部分設(shè)置導(dǎo)向塊22，它能有效地將模板與斜頂桿之間的磨損轉(zhuǎn)移到導(dǎo)向塊與斜頂桿上，導(dǎo)向塊22通過(guò)M5×15 mm的螺釘固定在動(dòng)模板6方形凹槽中，斜頂桿底部用銷釘與斜頂座17配合，頂出時(shí)，斜頂座17帶動(dòng)斜頂桿往產(chǎn)品脫模方向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)脫模。

圖6 斜頂裝置

3.3 彎銷–滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)

塑料件外側(cè)的銷釘孔可采用斜銷和彎銷兩種機(jī)構(gòu)進(jìn)行側(cè)抽芯，彎銷截面為矩形，相比斜銷能承受較大的彎矩、斜角更大，一般為15°～30°，同等開模距離下可獲得更大的抽芯距離，有助于減小模板尺寸。因此設(shè)計(jì)了彎銷側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，如圖7a所示。塑料件上銷釘孔深度為5.5 mm，加上2～3 mm安全余量，實(shí)際抽芯距離取5.5+2=7.5 mm，彎銷29的斜角設(shè)計(jì)15°，考慮到所受彎曲力，取截面寬度13.5 mm[12]，如圖7b所示，用規(guī)格為M5×15 mm的內(nèi)六角螺釘固定于定模板9上。開模時(shí)，彎銷29驅(qū)動(dòng)滑塊30在兩側(cè)導(dǎo)軌內(nèi)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)銷釘型芯31的抽芯。為防止合模時(shí)塑料熔體產(chǎn)生的漲模力，采用鎖緊塊28將滑塊鎖緊，為避免合模時(shí)彎銷與滑塊孔發(fā)生碰撞，在二者之間設(shè)置了單邊0.5 mm的間隙。將彎銷安裝在模具內(nèi)部，占用較小的模具空間，降低了模具成本。

滑塊完成抽拔動(dòng)作后，留在導(dǎo)軌中的長(zhǎng)度應(yīng)大于其配合長(zhǎng)度的2／3，否則滑塊復(fù)位時(shí)易傾斜甚至損壞[13]，為使滑塊順利復(fù)位，防止卡滯，采用定位珠32給滑塊定位。在滑塊底部沿抽芯方向加工2組避讓孔，如圖7b所示，孔間距為滑塊行程7.5 mm，開模時(shí)滑塊由避讓孔1位置移動(dòng)到避讓孔2位置，由于彈簧張力的作用定位珠32彈出，卡在避讓孔1處，從而實(shí)現(xiàn)滑塊的定位。

圖7 彎銷–滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)

4 模具工作原理

模具經(jīng)注塑、保壓、冷卻后開模，在開模力的作用下，動(dòng)、定模開始分型，鎖緊塊28與彎銷29分離，塑料件包在動(dòng)模仁18上與澆注系統(tǒng)凝料一起從定模拉出，彎銷29驅(qū)動(dòng)滑塊30向外直線移動(dòng)7.5 mm，其下的定位珠32在彈簧張力的作用下彈出，卡在滑塊30的避讓孔1內(nèi)，實(shí)現(xiàn)塑料件銷釘孔外側(cè)抽芯與滑塊定位。銷釘孔的外側(cè)抽芯結(jié)束后，注塑機(jī)頂桿推出，在此作用下，推板11帶動(dòng)斜頂桿23和推桿19完成塑料件內(nèi)側(cè)倒鉤和卡扣的抽芯與頂出，同時(shí)潛伏式澆口在推力作用下，與塑料件自動(dòng)分離，完成塑料件的脫模。合模時(shí)，復(fù)位桿24在彈簧的作用下先帶動(dòng)推出機(jī)構(gòu)與斜頂桿16復(fù)位，接著注塑機(jī)帶動(dòng)動(dòng)模向合模方向移動(dòng)，滑塊30在彎銷29的驅(qū)動(dòng)下向模具內(nèi)側(cè)移動(dòng)7.5 mm，完成銷釘型芯31的復(fù)位，最后由鎖緊塊28將模具鎖緊進(jìn)行下一次注塑過(guò)程。

5 結(jié)論

該款模具產(chǎn)品外側(cè)有銷釘孔，內(nèi)側(cè)有卡扣與倒鉤，針對(duì)這些特殊結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了2處彎銷滑塊機(jī)構(gòu)、2處斜頂桿裝置，完成4個(gè)結(jié)構(gòu)的側(cè)抽芯，實(shí)現(xiàn)塑料件的順利脫模。將彎銷固定在模具內(nèi)部定模一側(cè)，實(shí)現(xiàn)外側(cè)抽芯，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。實(shí)踐證明，該注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，節(jié)約模具材料，生產(chǎn)率高，塑料件精度較好，質(zhì)量穩(wěn)定，滿足客戶要求。

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Design of Injection Mold for Powder Box Top-Cover with Internal and External Multidirections Core-Pulling

Cao Yaling
(Taihu University of Wuxi， Wuxi 214064， China)

According to the characteristics of injection molding process for the powder box's top-cover with a bayonet inside and pin outside，an angle ejector of injection mold internal and external multidirections core pulling was designed. The layout of one module and two cavities was determined. Submarine gate mechanism was used to ensure the surface quality of plastic parts with no defects such as gate marks. The inclined ejector mechanism was designed to drive the core pulling of snap-fit. The internal dog-leg cam drived the core pulling of the pin hole. The ball plunger was used to positioning the sliding block reliably. The mold structure is compact and reduced the cost. It is proved by practice that the mold structure is reasonable and quality of plastic parts are stable.

powder box top-cover；multidirection core-pulling；injection mold；submarine gate

TQ320.66

A

1001-3539(2016)12-0076-04

10.3969/j.issn.1001-3539.2016.12.015

聯(lián)系人：曹亞玲，講師，碩士，從事機(jī)械設(shè)計(jì)、模具CAD／CAE的教學(xué)與研究

2016-10-13