復(fù)印機(jī)定影器主板復(fù)雜抽芯精密注塑模設(shè)計(jì)

張維合

(廣東科技學(xué)院機(jī)電工程系, 廣東 東莞,523083)

定影器是復(fù)印機(jī)的核心部件,定影器主板又是定影器中主要組件,精度高,尺寸大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,定影器主板注塑模具是一副典型的精密、復(fù)雜、大型注塑模具。

1 制件結(jié)構(gòu)分析

塑件為某品牌彩色復(fù)印機(jī)定影板,材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS) F5330,收縮率0.2%[1]。塑件結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下:長(zhǎng)度尺寸較大,長(zhǎng)寬高最大尺寸分別為408.20 mm,78.80 mm,87.20 mm;尺寸精度高,批量大,所有尺寸精度必須達(dá)到MT3(GB/T 1486—2008),生產(chǎn)批量100萬(wàn)件;結(jié)構(gòu)復(fù)雜,共有6處倒扣(S1～S6),需要側(cè)向抽芯,填充困難,脫模困難。

2 模具設(shè)計(jì)

2.1 模具結(jié)構(gòu)

模具采用單型腔,點(diǎn)澆口,4點(diǎn)進(jìn)料。塑件的6個(gè)倒扣均采用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。模架采用標(biāo)準(zhǔn)型三板模架,規(guī)格型號(hào)為:DAI-5590-A140-B150-C120-470。即模具長(zhǎng)900 mm,寬550 mm,方鐵高度120 mm,長(zhǎng)導(dǎo)柱長(zhǎng)度470 mm,定模A板厚140 mm,動(dòng)模B板厚150 mm,方鐵高度120 mm,有托板,但由于塑件需要?jiǎng)幽?nèi)側(cè)抽芯,故托板需要改裝成活動(dòng)式。模具總重量約2.1 t,屬于大型模具。模具詳細(xì)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖1 復(fù)印機(jī)定影器主板零件(單位:mm)

圖2 復(fù)印機(jī)定影板模具結(jié)構(gòu)(單位:mm)1—定模固定板; 2—脫料板; 3—流道拉桿; 4—定位圈; 5—澆口套; 6—定模型芯; 7—定模鑲件; 8—右滑塊; 9—定模A板; 10—鎖緊塊; 11—彈簧; 12—斜導(dǎo)柱; 13—擋塊; 14—?jiǎng)幽板; 15—限位螺釘; 16—方鐵; 17—行程開關(guān); 18—?jiǎng)幽９潭ò? 19—推件底板; 20—推件固定板;21—方推桿; 22—?jiǎng)幽；顒?dòng)型芯; 23—活動(dòng)托板; 24—流道凝料推桿; 25—T形扣推拉塊; 26—?jiǎng)幽ｈ偧? 27—?jiǎng)幽?nèi)抽芯; 28—尼龍塞; 29—短導(dǎo)柱;30—導(dǎo)套; 31—長(zhǎng)導(dǎo)柱; 32—限位螺釘; 33—彈簧;34—小拉桿 35—推桿;36—擋塊; 37—彈簧; 38—斜導(dǎo)柱; 39—上滑塊; 40—斜導(dǎo)柱固定塊; 41—耐磨塊; 42—側(cè)向抽芯; 43—T形扣推拉塊; 44—定模內(nèi)側(cè)抽芯; 45—擋塊;46—外側(cè)抽芯; 47—彈簧; 48—彈簧固定板; 49—下滑塊; 50—耐磨塊; 51—斜導(dǎo)柱; 52—鎖緊塊; 53—下?lián)鯄K; 54—彈簧; 55—復(fù)位彈簧; 56—復(fù)位桿; 57—推柱; 58—撐柱; 59—錐面定位塊

2.2 成型零件設(shè)計(jì)

動(dòng)、定模成型零件均采用鑲拼式結(jié)構(gòu)。分型面上設(shè)計(jì)了錐面定位結(jié)構(gòu)。模具成型零件由定模型芯6、定模鑲件7、動(dòng)模型芯22、動(dòng)模鑲件27以及5個(gè)側(cè)向抽芯組成。成型零件材料采用日本熱作模具鋼SKD61。該鋼材韌性與抗高溫疲勞性能能佳,且有良好的拋光性能。為提高耐磨性,型腔表面進(jìn)行氮化處理。

2.3 導(dǎo)向定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)

模具運(yùn)行過(guò)程中所有相互固定的零件都設(shè)計(jì)了定位銷定位,所有相互滑動(dòng)的零部件都設(shè)計(jì)了導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向,保證模具中所有的活動(dòng)零件都能夠按照規(guī)定的方向安全運(yùn)行[2],見(jiàn)圖2和圖3。動(dòng)模鑲件和定模鑲件之間也設(shè)計(jì)了錐面定位結(jié)構(gòu),保證模具每次開合各零件間配合精度的延續(xù)性。該模具導(dǎo)向系統(tǒng)包括4支規(guī)格型號(hào)為φ40 mm×470 mm的長(zhǎng)導(dǎo)柱31,4支規(guī)格型號(hào)為φ40 mm×320 mm的短導(dǎo)柱29以及相匹配的導(dǎo)套。內(nèi)外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)中滑塊都采用T形導(dǎo)槽導(dǎo)向。模具定位機(jī)構(gòu)包括動(dòng)定模鑲件分型面之間的錐面定位塊59和側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)內(nèi)的定位擋塊13,36和53,以及A、B板之間的邊鎖(見(jiàn)圖3)。

2.4 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

成型塑件屬于投影面積較大的板類零件,必須多點(diǎn)進(jìn)料,模具澆注系統(tǒng)詳細(xì)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2和圖4。鑒于成型塑件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和質(zhì)量要求,模具采用點(diǎn)澆口從4點(diǎn)進(jìn)料,其中2點(diǎn)直接進(jìn)入型腔,見(jiàn)圖4(b),點(diǎn)澆口直徑1.5 mm。其余2點(diǎn)轉(zhuǎn)側(cè)澆口由外側(cè)面進(jìn)入型腔,側(cè)澆口長(zhǎng)寬尺寸為4.0 mm×1.5 mm，如圖4(c)。

圖3 復(fù)印機(jī)定影板注塑立體示意

圖4 模具澆注系統(tǒng)(單位:mm)

2.5 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

模具設(shè)計(jì)了6個(gè)側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu),其中S1～S4 4個(gè)外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)均采用“斜導(dǎo)柱+滑塊+擋塊+外置彈簧”的組合形式[3],主要由斜導(dǎo)柱12,38,51,滑塊8,39,49,彈簧11,37,54,擋塊13、36,53組成。而動(dòng)模內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)S6則采用“斜抽芯+T形槽+T形扣”的組合形式,由內(nèi)側(cè)斜抽芯27和T形扣推拉塊25組成。定模內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)S5則采用“內(nèi)滑塊+T形扣鎖緊塊”的組合形式,由內(nèi)滑塊44和T形扣推拉塊43組成。

2.6 定距分型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

該模具的分型機(jī)構(gòu)由內(nèi)置尼龍塞28、小拉桿34、限位螺釘32、彈簧33以及外置扣基組成(見(jiàn)圖3)。在定距分型機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)確控制下,開模順序由至,開模距離分別為10 232,10 300 mm。

2.7 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

定模采用了3組冷卻水道,動(dòng)模設(shè)計(jì)5組冷卻水道(其中3組設(shè)計(jì)在滑塊里面),包括隔片式水井和直通式水管,水井直徑為12 mm,水管直徑均為10 mm,詳見(jiàn)圖5。溫度控制系統(tǒng)對(duì)模具冷卻充分,因而成型周期降低到30 s,模具的勞動(dòng)生產(chǎn)率提高了約10%,尺寸精度和塑件的質(zhì)量都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

圖5 模具溫度控制系統(tǒng)

3 模具工作過(guò)程

1) 填充:ABS樹脂熔體經(jīng)過(guò)點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng)分別由2個(gè)點(diǎn)澆口和2個(gè)側(cè)澆口進(jìn)入模具型腔。

2) 開模:4個(gè)分型面在定距分型機(jī)構(gòu)作用下依次打開。在尼龍塞28、彈簧33的作用下,模具先從分型面Ⅰ處打開,打開距離為255 mm,由4根小拉桿34控制。接著模具從分型面Ⅱ處打開,打開距離為10 mm,由4個(gè)限位螺釘32控制。模具再?gòu)姆中兔姊籼幋蜷_,T形扣推拉塊25拉動(dòng)動(dòng)模內(nèi)側(cè)抽芯27進(jìn)行向內(nèi)側(cè)向抽芯。分型面Ⅳ打開打開距離為10 mm,由4個(gè)限位螺釘15控制。模具最后從分型面Ⅲ處打開。在打開的過(guò)程中,斜導(dǎo)柱12撥動(dòng)滑塊8,斜導(dǎo)柱38撥動(dòng)滑塊39,斜導(dǎo)柱51撥動(dòng)滑塊49進(jìn)行塑件外側(cè)抽芯。

3) 脫模:注塑機(jī)頂棍通過(guò)模具底板18上的K.O.孔推動(dòng)推件固定板19,進(jìn)而推動(dòng)推桿21,24,35和57將成型塑件推離動(dòng)模型芯。

4) 合模:塑件脫模后,注塑機(jī)推動(dòng)動(dòng)模合模,模具接著下一次注射成型。

4 結(jié)語(yǔ)

在復(fù)印機(jī)定影器主板注塑模具設(shè)計(jì)過(guò)程中充分汲取了以往同類型塑件注塑模具的成功設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),同時(shí)也針對(duì)其不足之處包括模具在生產(chǎn)過(guò)程中容易出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了認(rèn)真分析,在結(jié)構(gòu)和材料選用方面做了以下改進(jìn)和創(chuàng)新:1) 在動(dòng)模A板和定模B板之間增加了2個(gè)錐面定位塊和2個(gè)直身邊鎖,它們相互作用,大大提高了模具的剛性及成型塑件精度;2)動(dòng)模和定模內(nèi)側(cè)抽芯均采用T形槽和T形塊組合結(jié)構(gòu),由于T形塊始終在T形槽內(nèi)滑動(dòng),省去了定位零件,簡(jiǎn)化了模具的結(jié)構(gòu),減小了模具發(fā)生故障的幾率,提高了模具使用壽命;3)在模具冷卻方面,模板和側(cè)向抽芯均有單獨(dú)的冷卻水道,每股冷卻水道水溫均采用模溫機(jī)和冷水機(jī)控制,對(duì)模具的冷卻充分且均衡,大大降低了模具的注射周期,提高了成型塑件的尺寸精度。

模具試模一次成功,投產(chǎn)后運(yùn)行安全平穩(wěn),塑件尺寸達(dá)到MT3精度要求,各項(xiàng)測(cè)試達(dá)到復(fù)印機(jī)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),注射成型周期為30秒,提高經(jīng)濟(jì)效益約10%。