鍵頂成型工藝分析與注射模設(shè)計(jì)?

孟少明 聶慧萍 陳 晨

(①湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南株洲412004；②中航工業(yè)南方航空工業(yè)(集團(tuán))有限公司，湖南株洲412000)

1 鍵頂結(jié)構(gòu)分析

鍵頂結(jié)構(gòu)如圖1所示。整個(gè)產(chǎn)品呈月牙狀，正中間有1個(gè)大按鍵，兩邊均布有12個(gè)小按鍵，外圈最大直徑159 mm，內(nèi)圈最小直徑136.5 mm。頂鍵正面在兩按鍵之間間隔分布著直徑為4.5 mm和1.6 mm的沉孔圓臺(tái)，頂鍵反面每個(gè)按鍵下面都有直徑為1.7 mm的腰圓孔，頂鍵中間位置開有一個(gè)長為26 mm高1.6 mm的橫向通孔，頂鍵的最大壁厚1.5 mm，最小壁厚1 mm，月牙形最大夾角120°。

根據(jù)鍵頂使用要求，要求產(chǎn)品按鍵表面光滑、美觀、無瑕疵。

2 排位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鍵頂零件考慮產(chǎn)品質(zhì)量要求及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，相連兩個(gè)按鍵之間連接部位很細(xì)小，初步確定為一模兩腔；由于按鍵底部有較大規(guī)則平面，因此，分型面設(shè)置在按鍵底部，鍵頂所有表面在型腔成型；澆口為點(diǎn)澆口，多點(diǎn)進(jìn)料；分型面為雙分型面以及滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的排位設(shè)計(jì)。型芯部位的小型芯采用成型推桿替代。模仁外形尺寸為200 mm×200 mm的正方形。

3 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

模具總體結(jié)構(gòu)如圖3所示。經(jīng)與客戶溝通確認(rèn)，排位結(jié)構(gòu)圖2中型芯鑲件壓板2取消，型芯鑲件直接卡在型芯與頂模板中。模具采用龍記標(biāo)準(zhǔn)模架，定模三板結(jié)構(gòu)，動(dòng)模單板結(jié)構(gòu)，最大尺寸350 mm×400 mm，模具高度372 mm。模具主要結(jié)構(gòu)特征為點(diǎn)澆口進(jìn)料；雙分型面開模；矩形斜導(dǎo)柱對側(cè)型芯進(jìn)行抽芯與復(fù)位；塑件脫膜采用推桿與推管組合的推出機(jī)構(gòu)；迷宮式循環(huán)冷卻水道對塑件進(jìn)行冷卻成型。

3.1 型腔結(jié)構(gòu)及冷水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

型腔結(jié)構(gòu)如圖4所示，材料為718H，采用定制半成品毛坯，外形尺寸為200 mm×200 mm×33 mm，四周倒圓角R13.5 mm，4個(gè)M10的螺紋孔用于與定模板的固定，為保證塑件的成型質(zhì)量，采用直徑為8 mm的迷宮式冷卻水道，在中間位置加工2個(gè)直徑為16 mm的大水道，內(nèi)加3 mm后厚隔水板，部分高出分型面結(jié)構(gòu)造成型腔不好加工的地方，設(shè)置型腔鑲件。

3.2 型芯結(jié)構(gòu)及冷水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

型芯結(jié)構(gòu)如圖5所示，材料為838H，采用定制半成品毛坯，外形尺寸為200 mm×200 mm×47 mm，分型面與底面高度43 mm，型芯頂面到底面的高度為46.96 mm，四周倒圓角R13.5 mm，4個(gè)M10的螺紋孔用于與動(dòng)模板的固定，為保證塑件的成型質(zhì)量，采用直徑為8mm的迷宮式冷卻水道，在中間位置加工2個(gè)直徑為16 mm的大水道，內(nèi)加3 mm厚后隔水板，按側(cè)型芯尺寸結(jié)構(gòu)圖加工2個(gè)側(cè)型芯的安裝與移動(dòng)位置。

3.3 側(cè)型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

側(cè)型芯結(jié)構(gòu)如圖6所示。材料為718H，數(shù)量為2。采用定制半成品T字形毛坯，最大外形尺寸為126 mm×40 mm×30 mm。為了容易抽芯與復(fù)位，側(cè)型芯上加工出2°的錐度，為與20°角的斜導(dǎo)柱配合，斜導(dǎo)柱孔加工成80°。

3.4 斜導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

斜導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)如圖7所示。材料為838H，數(shù)量為2，采用定制半成品毛坯，最大外形尺寸36.1 mm×20 mm×63 mm，斜導(dǎo)柱斜角為10°。為保證合模時(shí)側(cè)型芯能正確復(fù)位，特加工出22°反向斜面壓緊動(dòng)模板凹槽，使側(cè)型芯回到原始位置，頂部加工M8的螺紋，用于跟定模板的連接。

3.5 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖8所示。為保證鍵頂零件的按鍵表面光滑、美觀以保證使用過程中觸摸感舒服，模具采用雙分型面開模，點(diǎn)澆口多點(diǎn)進(jìn)料，熔融的塑料經(jīng)主流道襯套進(jìn)來，經(jīng)開在定模板背面的分流道，再流經(jīng)如圖8所示形狀的分流道，然后進(jìn)入16個(gè)點(diǎn)澆口內(nèi)，從而成型塑件。

3.6 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

因鍵頂結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相連兩個(gè)按鍵之間的連接處非常細(xì)小，有些按鍵內(nèi)凹孔也很細(xì)小，為保證塑件推出時(shí)不變形，不斷裂，采用推桿、推管聯(lián)合推出機(jī)構(gòu)(推管內(nèi)套小型芯)，位置如圖9所示，結(jié)構(gòu)如圖3所示。一個(gè)成型塑件上，共采用直徑為2 mm推桿12根，直徑為4 mm推桿12根，直徑為1.2 mm推桿19根，外徑3 mm內(nèi)徑1.5 mm推管8根，推管內(nèi)套直徑1.4 mm小型芯8根。

4 模具工作原理分析

模具具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。為保證模具合?？煽?，模具動(dòng)、定模板不直接接觸，只型芯、型腔表面接觸，型芯9安裝到位后，比動(dòng)模板22高出3.9 mm，型腔10安裝到位后比定模板11低1.9 mm，動(dòng)模板22與定模板11之間間隙2 mm。

模具合模時(shí)，在復(fù)位桿8、復(fù)位彈簧5的作用下，保證推出機(jī)構(gòu)回到原始位置，在斜導(dǎo)柱21的反斜面與動(dòng)模板22的斜面配合下，使側(cè)型芯19回到原始位置。當(dāng)融化的塑料經(jīng)注塑機(jī)噴嘴進(jìn)入主流道襯套，再分給處在第二分型面的分流道，然后再分給16個(gè)點(diǎn)澆口，充滿型腔后保壓冷卻。

模具開模時(shí)，在斜導(dǎo)柱21的作用下，帶動(dòng)側(cè)型芯側(cè)抽，碰到限位螺釘20時(shí)，側(cè)型芯停止運(yùn)動(dòng)；因定模部分有導(dǎo)柱27和導(dǎo)套28配合，導(dǎo)柱27與動(dòng)模部分間隙很大，無直接接觸，因此模具首先沿型芯9與型腔10之間的分型面開模，塑件抱緊在型芯9的突出型芯上，跟隨動(dòng)模一起運(yùn)動(dòng)(點(diǎn)澆口很小，很容易使塑件一點(diǎn)澆口處澆注系統(tǒng)凝料分開)，當(dāng)導(dǎo)柱27的掛臺(tái)碰到導(dǎo)套28的端面后，動(dòng)、定模之間停止運(yùn)動(dòng)，當(dāng)注塑機(jī)繼續(xù)往外打開，定模板11跟中間板12之間分開，當(dāng)二次開模限位柱29的臺(tái)階碰到定模板11的沉孔端面，模具停止運(yùn)動(dòng)。此時(shí)主分型面打開120 mm，第二分型面打開114 mm，足夠方便地取出澆注系統(tǒng)凝料和成型的塑件。

當(dāng)注塑機(jī)的頂桿通過動(dòng)模座板1的頂桿孔，使推板3、推桿固定板4沿推出機(jī)構(gòu)導(dǎo)柱6運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)推桿7、推管24運(yùn)動(dòng)，從而使塑件與型芯9分離。如此重復(fù)，可完成塑件的批量生產(chǎn)。

5 結(jié)語

(1)模具采用雙分型面、點(diǎn)澆口多點(diǎn)進(jìn)料澆注系統(tǒng)，能保證塑件外觀美觀。

(2)模具采用推桿、推管聯(lián)合推出機(jī)構(gòu)，能保證塑件的脫模質(zhì)量。

(3)模具在型芯、型腔處采用迷宮式循環(huán)冷卻水道，能有效地保證塑件的成型質(zhì)量。

(4)模具采用矩形帶反向斜面的斜導(dǎo)柱，能有效地保證側(cè)型芯的抽芯與復(fù)位。

(5)模具采用開模導(dǎo)柱、導(dǎo)套和開模限位柱，實(shí)現(xiàn)了模具的順序開模。