基于自動(dòng)送料的嵌件端子注塑模設(shè)計(jì)

朱集錦

(廣東科技學(xué)院機(jī)電工程系,廣東 東莞,523083)

相比于普通注射成型而言[1],精密注射成型的尺寸精度要求較嚴(yán)格,綜述國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者的關(guān)注,HIGASHI 等[2]研制了一種使用激光輔助的制造注塑模具,該模具結(jié)合了成型技術(shù)及嵌件燒結(jié),不僅可以縮短生產(chǎn)周期,從而降低成本,還可以不斷提高制品的成型精度及嵌件彌合的一些條件。肖國(guó)華等[3]也對(duì)相關(guān)典型模具結(jié)構(gòu)做了相關(guān)研究。但是對(duì)于自動(dòng)送料嵌件端子注塑模設(shè)計(jì)方面的研究相對(duì)較少。下面以嵌件端子為研究對(duì)象,對(duì)注塑模設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)方法、流程及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析,對(duì)自動(dòng)送料嵌件端子注塑模設(shè)計(jì)過(guò)程中的塑件制品結(jié)構(gòu)、注塑模具結(jié)構(gòu)、推出系統(tǒng)和自動(dòng)送料系統(tǒng)、側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)、模具工作過(guò)程及注意事項(xiàng)進(jìn)行了分析,為后續(xù)開(kāi)發(fā)更高精度和效率的嵌件端子注塑模具提供參考。

1 自動(dòng)送料嵌件端子注塑模設(shè)計(jì)實(shí)例

以某變壓器自動(dòng)送料嵌件端子注塑模為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。變壓器主體成品由5個(gè)嵌件(一端3個(gè),另一端2個(gè))和塑件共同組成,如圖1所示。其中,塑件制品的材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。傳統(tǒng)的塑件制品一般是直接成型塑件,然后再將成型好的塑件與嵌件端子通過(guò)螺釘聯(lián)結(jié)。但由于嵌件端子一般較小且薄,在放入注塑模型腔內(nèi)的過(guò)程中定位較為不可靠且速度較慢,從而對(duì)模具的生產(chǎn)效率產(chǎn)生較大影響。

圖1 變壓器主體成品結(jié)構(gòu)(單位：mm)

在注射生產(chǎn)過(guò)程中嵌件端子在輔助連接片的作用下串連在一起,并且能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)出的功能,如圖2所示。

圖2 變壓器主體在注射成型過(guò)程中采用的輔助連接片(單位:mm)

雖然通過(guò)這樣的方式可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,但是對(duì)于定位兩邊嵌件端子,實(shí)現(xiàn)每一次注射后都能自動(dòng)推出,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)出嵌件端子等均是注塑模具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。注塑塑件制品另一重要特點(diǎn)是高精度,在變壓器主體的塑件外圍一般用非常細(xì)的銅線來(lái)纏繞,如果塑件制品的精度達(dá)不到規(guī)定的要求,這樣會(huì)導(dǎo)致纏繞的銅線圈數(shù)可能與目標(biāo)值不一致,在這樣的情況下,勢(shì)必會(huì)對(duì)電壓輸出功率產(chǎn)生一定的影響。如果保證纏繞的銅線圈數(shù)相同,但其長(zhǎng)度就會(huì)不等,從而導(dǎo)致電阻大小發(fā)生改變。

2 注塑模具結(jié)構(gòu)分析

2.1 模具結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)的注塑模具是常用的雙推板非標(biāo)準(zhǔn)模架,具體尺寸為250 mm×350 mm,自動(dòng)送料的嵌件端子注塑模結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.2 自動(dòng)送料系統(tǒng)和推出系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自動(dòng)送料嵌件端子注塑模具的輔助連接片和嵌件端子均采用氣缸自動(dòng)送料和雙推板結(jié)構(gòu)。在雙推板的作用下同時(shí)推動(dòng)塑件和嵌件端子的推桿,在推出距離為6 mm后,保持塑件的推桿停止不動(dòng),而讓推板繼續(xù)推動(dòng)嵌件端子前進(jìn),通過(guò)這樣的方式為接下來(lái)的嵌件端子自動(dòng)送料和塑件自動(dòng)移動(dòng)做準(zhǔn)備,從而避免了塑件推桿對(duì)塑件移動(dòng)阻礙。嵌件端子的定位零件為定位銷32,為了保證在送料過(guò)程中定位銷32能實(shí)現(xiàn)后縮,要求彈簧31的彈性系數(shù)較小。送料銷16和導(dǎo)向板2在送料過(guò)程中起導(dǎo)向的作用,而導(dǎo)向板14是個(gè)半成品的導(dǎo)向槽,在送料過(guò)程中導(dǎo)向板14將嵌件端子和塑件向上推到距離為20 mm的位置,使送料銷16移動(dòng)到端子定位孔(見(jiàn)圖2)的位置,并插入定位孔內(nèi),接著推料塊15在氣缸17帶動(dòng)下進(jìn)行移動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料。

設(shè)計(jì)的自動(dòng)送料嵌件端子注塑件不僅具有精度高、無(wú)脫模斜度,而且還具有成型零件全部采用鑲拼結(jié)構(gòu)、易于排氣及模具的制造和維修容易等特點(diǎn)。

圖3 變壓器主體自動(dòng)送料注塑模結(jié)構(gòu) (單位:mm) 1—面板；2—導(dǎo)向板；3—定模板；4—定模分流道鑲件；5—脫料板鑲件；6—定模鑲件；7，8，9—定模小鑲件；10—拉料桿；11—?jiǎng)幽Ｐ¤偧?2—?jiǎng)幽ｈ偧?3—導(dǎo)向板推桿；14—導(dǎo)向板；15—推料塊；16—送料銷；17—?dú)飧祝?8—底板；19—?dú)飧椎鬃?0—?dú)飧坠潭▔K；21—推桿固定板；22—推管底板；23—連接柱；24—推桿固定板；25—推桿底板；26—?jiǎng)幽|板；27—?jiǎng)幽Ｐ¤偧?8—彈簧；29—導(dǎo)柱；30—導(dǎo)套；31—彈簧；32—定位銷；33—限位釘；34—定位圈；35—澆口套；36—尼龍塞；37—小拉桿；38—復(fù)位桿；39—方鐵；40—推管；41—端子定位銷；42—推桿；43—支撐柱；44—擋塊；45—?jiǎng)幽Ｐ¤偧?6—側(cè)型芯；47—滑塊；48—鎖緊塊；49—定模小鑲件；50—斜導(dǎo)柱；51—壓塊；52—脫料板

2.3 側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)

在塑件中心,為了便于變壓器鐵芯的裝配,設(shè)計(jì)一方形不通的孔,該方孔在脫模時(shí)根據(jù)塑件在模具中的排位情況必須對(duì)其進(jìn)行側(cè)向抽芯。注塑模具采用斜導(dǎo)柱加滑塊的側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu),在鎖緊塊48作用下鎖緊。由于滑塊抽芯距離較大,因此斜導(dǎo)柱傾斜角在設(shè)計(jì)過(guò)程中選用超常規(guī)的28°。

3 模具的工作過(guò)程

熔融的熔體通過(guò)點(diǎn)澆口進(jìn)入模具型腔,從而完成整個(gè)注射成型,模具的工作過(guò)程:在注塑機(jī)作用下將模具打開(kāi),模具在拉料桿10和尼龍塞36的共同作用下從分型面Ⅰ處打開(kāi),在模具打開(kāi)的過(guò)程中,在拉料桿10的拉力作用下流道凝料和塑件分離,分型面Ⅰ的開(kāi)模距離由小拉桿37控制,其值為100 mm。完成這一過(guò)程以后,在分型面Ⅱ處將模具打開(kāi),流道凝料在脫料板52的作用下推出模具,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)脫料,此處開(kāi)模距離由限位釘33控制,其值為10 mm。最后從分型面Ⅲ處將模具打開(kāi),在模具打開(kāi)以后,定模型芯脫離塑件,同時(shí)滑塊47在斜導(dǎo)柱50作用下進(jìn)行側(cè)向抽芯,在完成側(cè)向抽芯和開(kāi)模行程后,在推桿底板25作用下注塑機(jī)頂桿推動(dòng)第一組推板A1，A2,第二組推板A3，A4和第一組推板在彈簧28的作用下同時(shí)運(yùn)動(dòng),在推管40的作用下推動(dòng)端子運(yùn)動(dòng),而塑件則在推桿42的作用下將成型塑件推離動(dòng)模型腔。在兩組推板共同作用下,成型塑件運(yùn)動(dòng)6 mm后,在擋塊44的阻礙作用下第二組推板停止運(yùn)動(dòng),而推管40在第一組推板的帶動(dòng)下繼續(xù)前進(jìn),并在前進(jìn)過(guò)程中推動(dòng)塑件運(yùn)動(dòng)20 mm后停止。在完成上述過(guò)程以后,送料銷16前端已進(jìn)入輔助連接片的圓孔內(nèi),然后啟動(dòng)氣缸,在氣缸的作用力下,將送料銷16、推料塊15及成型塑件三者一起拉出模具,同時(shí)輔助連接片及兩邊的端子在拉力作用被自動(dòng)拉進(jìn)模具。輔助連接片及端子可以通過(guò)調(diào)整氣缸的拉動(dòng)距離從而準(zhǔn)確進(jìn)入模具型腔。二組推板在注塑機(jī)頂桿的作用下被拉回復(fù)位,實(shí)現(xiàn)模具合攏,滑塊47在斜導(dǎo)柱50推動(dòng)下復(fù)位,通過(guò)這樣的一個(gè)行程完成整個(gè)模具工作過(guò)程,然后模具再進(jìn)行下一次注射成型。

4 注意事項(xiàng)

1) 模具不能采用液壓缸而只能采用氣缸。其原因?yàn)?一方面液壓缸一般會(huì)漏油,容易對(duì)塑件制品產(chǎn)生污染;另一方面模具需要的拉料力較小,氣缸產(chǎn)生的力完全可以滿足要求。

2) 在設(shè)計(jì)過(guò)程中,氣缸行程必須與端子輔助連接片中定位孔孔距(8.5 mm)的16倍相等。

3) 塑件在成型后對(duì)其頂出距離、送料銷16至導(dǎo)向板14的距離及端子厚度都有嚴(yán)格要求,其值必須分別控制為20.00,19.90,0.30 mm,這樣送料銷16在塑件頂出時(shí)可以插入端子輔助連接片的定位孔中,保證送料銷16不受軸向壓力而彎曲。

4) 通過(guò)自動(dòng)切除機(jī)將嵌件端子輔助連接片切除,簡(jiǎn)單方便。

5 實(shí)際生產(chǎn)的塑料產(chǎn)品

根據(jù)注塑模具在設(shè)計(jì)過(guò)程中所積累的一些設(shè)計(jì)參數(shù),在生產(chǎn)塑件產(chǎn)品的時(shí)候可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中注塑模具需要的一些技術(shù)進(jìn)行調(diào)整,最后得到的塑料產(chǎn)品基本都合格,在大批量生產(chǎn)的過(guò)程中,生產(chǎn)的塑件產(chǎn)品表面較光潔,塑料產(chǎn)品質(zhì)量合格,工藝程序較穩(wěn)定。產(chǎn)品圖如圖4所示。

圖4 嵌件端子注塑件產(chǎn)品示意

6 結(jié)論

a) 以某變壓器自動(dòng)送料嵌件端子注塑模為研究對(duì)象,對(duì)注塑模設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)方法、流程、關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析,同時(shí)對(duì)自動(dòng)送料嵌件端子注塑模設(shè)計(jì)過(guò)程中的塑件制品的結(jié)構(gòu)、注塑模具結(jié)構(gòu)、推出系統(tǒng)和自動(dòng)送料系統(tǒng)、側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)、模具工作過(guò)程及注意事項(xiàng)進(jìn)行了研究。

b) 設(shè)計(jì)的自動(dòng)送料嵌件端子注塑模具用氣缸送料,嵌件端子由輔助連接片串聯(lián)而成,模具生產(chǎn)的塑件具有精度高、無(wú)脫模斜度、成型零件全部采用鑲拼結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率高、經(jīng)濟(jì)效益好、易于排氣及模具的制造和維修容易等特點(diǎn)。自投產(chǎn)以來(lái),模具動(dòng)作穩(wěn)定,塑件質(zhì)量好且符合客戶及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。