轎車端子座注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

■ 中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司 （湖北襄陽 441002） 文根保

■ 湖北航宇精工科技有限公司 （湖北襄陽 441002） 熊利軍

為了避免注射模設(shè)計(jì)的失誤，首先需要對(duì)注塑件形體進(jìn)行六大要素分析，即形狀與障礙體、變形與錯(cuò)位、型孔與型槽、運(yùn)動(dòng)與干涉、外觀與缺陷及塑料與批量的分析，形體分析后再制訂出注射模結(jié)構(gòu)方案，最后進(jìn)行注射模設(shè)計(jì)和論證。

1. 端子座形體分析

端子座形體上存在著凹坑障礙體要素、型孔要素、型槽要素和圓柱體要素。端子座二維圖如圖1a所示，端子座三維圖如圖1b所示。其中凹坑障礙體要素用表示，型孔要素用表示，型槽要素用表示，圓柱體要素用表示。

（1）障礙體要素 如圖1 a的C-C局部剖面圖所示，端子座上存在著4×2.1m m×2.5mm×0.7mm×44°×3.0mm的凹坑障礙體。

（2）型孔和型槽要素 端子座上存在著平行和垂直于開閉模方向的兩種型孔和型槽要素，如圖1a所示。

1）平行于開閉模方向型孔和型槽要素：端子座上存在著2.5mm×3.5mm的橢圓形孔、φ2.5m m型孔、3×2.4m m×2.4 m m×0.9 m m型槽、8×2.5mm×3.8mm型槽。

圖1 端子座形體分析

2）垂直于開閉模方向的型孔和型槽要素：端子座上存在2×φ1.1mm側(cè)向型孔。

3）垂直于開閉模方向的圓柱體要素：端子座上存在2×φ1.0mm×1.3mm側(cè)向圓柱體。

2. 端子座注射模結(jié)構(gòu)方案可行性分析

對(duì)注塑件進(jìn)行形體分析后，即可進(jìn)行注射模結(jié)構(gòu)方案的可行性分析和論證，針對(duì)每項(xiàng)形體分析的要素，采用對(duì)應(yīng)措施來解決形體要素所提出的問題。如圖2所示，①②表示模具的前后水平抽芯，③④表示模具的左右水平抽芯，表示模具的鑲嵌件。

（1）凹坑障礙體解決方案 4×2.1m m×2.5m m×0.7mm×44°×3.0mm障礙體阻擋了端子座脫模，必須采用抽芯機(jī)構(gòu)才能化解障礙體對(duì)端子座脫模的阻擋作用。

（2）孔和型槽解決方案 對(duì)于平行和垂直于開閉模方向的兩種型孔和型槽，有兩種解決方案。

1）平行于開閉模方向型孔和型槽解決方案：端子座上2.5mm×3.5mm橢圓形孔、φ2.5m m型孔、3×2.4m m×2.4 m m×0.9 m m型槽及8×2.5mm×3.8mm型槽是平行于開閉模方向的型孔和型槽，在中模和動(dòng)模上使用鑲嵌件，中模和動(dòng)模開啟后，利用脫模機(jī)構(gòu)的脫模運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)端子座從鑲嵌件上脫模。

2）垂直于開閉模方向型孔和型槽解決方案：端子座上2×φ1.1mm側(cè)向型孔采用斜導(dǎo)柱滑塊抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行水平抽芯，消除成形側(cè)向型孔的型芯對(duì)端子座脫模的阻擋作用。

（3）垂直于開閉模方向的圓柱體要素解決方案 端子座上2×φ1.0mm×1.3mm側(cè)向圓柱體采用斜導(dǎo)柱滑塊抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行水平抽芯，消除側(cè)向圓柱體對(duì)端子座脫模的阻擋作用。

3. 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

圖3a所示為端子座注射模澆注系統(tǒng)二維圖，如圖3b所示為端子座注射模澆注系統(tǒng)三維圖。端子座是框條形塑料制品，如果只有一個(gè)點(diǎn)澆口，塑料熔體充滿端子座會(huì)產(chǎn)生很大的降溫，從而導(dǎo)致熔接痕處的強(qiáng)度變差，甚至使得熔體無法充滿型腔。因此需采用四處點(diǎn)澆口的澆注系統(tǒng)，使塑料熔體的流程縮短，塑料熔體的溫降減少，熔接痕處的強(qiáng)度降低減緩，并確保熔體充滿型腔。為了進(jìn)一步增強(qiáng)熔接痕處的強(qiáng)度，可在產(chǎn)生熔接痕處制作溢料槽，使低溫、氧化及含有雜質(zhì)的熔料前鋒進(jìn)入溢料槽，從而極大提高熔接痕處的強(qiáng)度。

圖2 端子座注射模結(jié)構(gòu)方案可行性分析

圖3 端子座注射模澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

如圖3a所示，塑料熔體從澆口套6中的主澆道5流入四處橫向分澆道3和垂直分澆道2，再經(jīng)四處點(diǎn)澆口流入模具型腔，冷卻固化成形為端子座1。拉料桿4安裝在定模上，定模與中模開啟時(shí)，可將垂直分澆道2中的冷凝料拉出，清除澆道中的冷凝料后即可連續(xù)進(jìn)行端子座的加工。

4. 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

端子座材料為ABS塑料，模溫宜取60～80℃。模溫過高會(huì)造成塑件冷卻慢，易變形粘模，脫模困難，成形周期長，甚至出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，所以模具應(yīng)設(shè)置冷卻系統(tǒng)。

（1）中模板的冷卻 如圖4a所示，冷卻水從冷卻水管接頭3進(jìn)入中模板2中的管路，再從冷卻水管接頭3流出。中模板2的N字形管路的豎直管路始端安裝了螺塞1，防止冷卻水的泄漏。

（2）中模型芯的冷卻 如圖4b所示，冷卻水從冷卻水管接頭9進(jìn)入中模板8的管路中，然后向下經(jīng)過中模型芯5的管路，最后從冷卻水管接頭9流出。中模型芯5的管路始端安裝了螺塞6，防止冷卻水的泄漏。

（3）動(dòng)模型芯的冷卻 如圖4c所示，冷卻水從冷卻水管接頭11進(jìn)入動(dòng)模板10中的管路，然后向上經(jīng)過動(dòng)模型芯13的管路，最后從冷卻水管接頭11流出。動(dòng)模型芯13的管路始端安裝了螺塞15，防止冷卻水的泄漏。

5. 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

由端子座的形體決定，注射模存在前后左右四處斜導(dǎo)柱滑塊抽芯機(jī)構(gòu)。端子座注射模的抽芯機(jī)構(gòu)的復(fù)位狀態(tài)如圖5a所示，端子座注射模的抽芯機(jī)構(gòu)的抽芯狀態(tài)如圖5b所示。

圖4 端子座注射模冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（1）斜導(dǎo)柱滑塊抽芯機(jī)構(gòu)的組成 由滑塊3，楔緊塊4、17，內(nèi)六角螺釘6、9，斜導(dǎo)柱10、16，限位銷18，彈簧19和止動(dòng)螺釘20組成。

（2）斜導(dǎo)柱滑塊抽芯機(jī)構(gòu)的抽芯動(dòng)作 此過程包括抽芯機(jī)構(gòu)的復(fù)位動(dòng)作和抽芯動(dòng)作以及楔緊塊鎖緊滑塊和限位機(jī)構(gòu)限制滑塊位置的動(dòng)作。

1）抽芯機(jī)構(gòu)的復(fù)位動(dòng)作：注射模中模和動(dòng)模閉合時(shí)，斜導(dǎo)柱10、16插入滑塊3、15中的斜孔，撥動(dòng)滑塊3、15分別向右、向左做復(fù)位運(yùn)動(dòng)，滑塊3、15的右、左移動(dòng)壓縮彈簧19進(jìn)入限位銷18的安裝孔中，同時(shí)使楔緊塊4、17抵緊滑塊3、15的斜面，阻止滑塊3、15在注射壓力和保壓力的作用下后退，避免因此導(dǎo)致的端子座13抽芯形體尺寸不符合圖樣要求。

2）抽芯機(jī)構(gòu)的抽芯動(dòng)作：注射模中模和動(dòng)模開啟時(shí)，斜導(dǎo)柱10、16從滑塊3、15的斜孔中抽出，撥動(dòng)滑塊3、15分別向左、向右作抽芯運(yùn)動(dòng)，滑塊3、15的左、右移動(dòng)迫使限位銷18在彈簧19的作用下進(jìn)入滑塊3、15的半球形窩并鎖住滑塊3、15，防止滑塊3、15在抽芯運(yùn)動(dòng)的慣性作用下飛出動(dòng)模板1及遠(yuǎn)離斜導(dǎo)柱10、16插入滑塊3的斜孔位置。

圖5 端子座注射模的抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

6. 注射模設(shè)計(jì)

端子座注射模嚴(yán)格按照模具結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。端子座注射模的二維設(shè)計(jì)圖如圖6所示，端子座注射模的三維設(shè)計(jì)圖如圖7所示。

（1）分型面 模具設(shè)置分型面Ⅰ－Ⅰ，是因?yàn)槎俗幼⑸淠Ｐ枰撊沧⑾到y(tǒng)的冷凝料；設(shè)置分型面Ⅱ－Ⅱ，是因?yàn)槎俗幼⑸淠Ｖ心Ｅc動(dòng)模打開后，通過脫模機(jī)構(gòu)才能從動(dòng)模型芯上頂脫端子座。

（2）端子座注射模型腔和型面的尺寸設(shè)計(jì) 端子座塑料ABS的收縮率為：0.4～0.7%，可取0.55%。ABS塑料受熱后體積會(huì)膨脹，冷卻時(shí)會(huì)收縮，所有中模和動(dòng)模型芯、型腔、鑲件及抽芯的尺寸，都需要在圖樣的基礎(chǔ)上增加0.55%收縮率，冷卻定型后才能使尺寸符合要求。

（3）端子座注射模定位和導(dǎo)向構(gòu)件的設(shè)計(jì) 端子座注射模的定位和導(dǎo)向構(gòu)件可確保中模、動(dòng)模的定位和開閉模運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)進(jìn)行，可分成中模板、動(dòng)模板、定模板和推動(dòng)板的定位及導(dǎo)向構(gòu)件。

1）中模板、動(dòng)模板與定模板定位和導(dǎo)向構(gòu)件：如圖6所示，由四套導(dǎo)柱、定模導(dǎo)套42、中模導(dǎo)套41和動(dòng)模導(dǎo)套40組成，導(dǎo)柱43安裝在定模墊板1上，對(duì)定模板2、中模板3和動(dòng)模板19進(jìn)行定位，同時(shí)對(duì)定模、中模與動(dòng)模的開啟和閉合運(yùn)動(dòng)進(jìn)行導(dǎo)向。

2）推動(dòng)板的定位和導(dǎo)向構(gòu)件：推板導(dǎo)柱44安裝在安裝板16上，并穿過推板導(dǎo)套45的孔，可確保推件板15及安裝板16在脫模和復(fù)位過程中的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)進(jìn)行。

（4）模架 由于端子座注射模澆注系統(tǒng)具有較長的主澆道和垂直分澆道，為了能脫去澆道的冷凝料，需要采用三模板的模架。

1）模架的組成：模架由定模墊板1、定模板2、中模板3、定位墊圈4、定位襯套5、澆口套6、襯套7、底板14、推件板15、安裝板16、推板圓柱17、模腳18、動(dòng)模板19、動(dòng)模導(dǎo)套40、中模導(dǎo)套41、定模導(dǎo)套42和導(dǎo)柱43組成。

2）定模、中模和動(dòng)模的限位：為了便于澆道中的冷凝料脫模，同時(shí)防止中模板3脫離定模墊板1上四根導(dǎo)柱的支撐，必須限制定模板2的開啟距離。注射模采用四根限位螺釘進(jìn)行限位，當(dāng)限位螺釘47的臺(tái)階圓柱端面接觸到緩沖墊48時(shí)，中模板3便停止開啟并懸掛在四根導(dǎo)柱上。

（5）脫模與回程復(fù)位機(jī)構(gòu) 脫模機(jī)構(gòu)和回程復(fù)位機(jī)構(gòu)是確保端子座連續(xù)加工的重要機(jī)構(gòu)。如果端子座不能從動(dòng)模型腔脫離，就無法加工；如果脫模機(jī)構(gòu)的頂桿脫模后不能回復(fù)到初始位置，就無法進(jìn)行下一次的脫模運(yùn)動(dòng)。

1）脫模機(jī)構(gòu)由推件板15、安裝板16、推板圓柱17、頂桿35、彈簧36、推板導(dǎo)柱44和推板導(dǎo)套45組成。推件板15和安裝板16通過內(nèi)六角螺釘連接，頂桿35安裝在安裝板16的孔內(nèi)，通過推件板15限位。中模和動(dòng)模開啟后，注射機(jī)的頂桿在推動(dòng)推件板15和安裝板16的同時(shí)壓縮彈簧36，在多根頂桿的作用下將端子座32從動(dòng)模型芯33上頂出。

2）回程復(fù)位機(jī)構(gòu)由推件板15、安裝板16、彈簧36和回程桿39組成。頂桿35頂脫端子座32后需恢復(fù)到初始位置以進(jìn)行下一次脫模運(yùn)動(dòng)。最初依靠彈簧36的彈性恢復(fù)做復(fù)位運(yùn)動(dòng)，之后依靠閉模運(yùn)動(dòng)的中模板3推動(dòng)回程桿39、推件板15和安裝板16做精確復(fù)位運(yùn)動(dòng)。

圖6 端子座注射模的二維設(shè)計(jì)

圖7 端子座注射模的三維設(shè)計(jì)

7. 結(jié)語

通過對(duì)端子座的形體分析得到了影響注射模結(jié)構(gòu)的因素，從而制訂出了合理的注射模結(jié)構(gòu)方案，設(shè)計(jì)出的注射模運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)到位，成形加工順利，符合圖樣和使用要求。若因設(shè)置四處點(diǎn)澆口產(chǎn)生了多處熔接痕，可在熔接痕處制作溢料槽來增加熔接痕強(qiáng)度。此方法總結(jié)了多年來注射模設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具有重要的研究價(jià)值。