復(fù)讀機(jī)面殼注塑模具設(shè)計(jì)

胡清根，鄒彩平，陳弛文

(江西農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院，江西樟樹 331200)

1 塑件注塑工藝、結(jié)構(gòu)與分析

塑件為復(fù)讀機(jī)外殼，表面質(zhì)量要求高，且外表面不能有澆口痕跡。材料為丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)，收縮率為0.5%，強(qiáng)度好，且具有韌性、硬度、剛性好等特性，但塑件通孔多，易出現(xiàn)熔接痕和缺料等缺陷，因此澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。圖1為復(fù)讀機(jī)面殼零件圖。

圖1 復(fù)讀機(jī)面殼零件圖

由圖1可見，塑件D，C，U處有倒扣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需設(shè)計(jì)復(fù)雜的抽芯機(jī)構(gòu)才能脫模，而且塑件深度較深，又有許多螺絲柱及筋位，造成頂出困難。

2 模具關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖2為模具的總裝配圖。

2.1 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖3為復(fù)讀機(jī)面殼局部剖視放大圖。由圖3可見，塑件外表面U處側(cè)凹，形成倒扣，需先完成U處側(cè)向抽芯，才能頂出塑件，但由于V處與U處太近，易造成抽芯干涉，因此要先完成V處上下抽芯，之后才能完成U處側(cè)向抽芯，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。為此巧妙設(shè)計(jì)了斜銷、斜滑塊聯(lián)合抽芯(見圖4)。斜滑塊13穿過外滑塊12插入內(nèi)滑塊19，且以T形槽的型式與內(nèi)滑塊19相配合，后端制成斜面，斜角b，斜滑塊13可以在內(nèi)滑塊19的T形槽內(nèi)相互滑動(dòng)。橫銷16穿過外滑塊12及內(nèi)滑塊19，合模時(shí)，斜銷17首先帶動(dòng)內(nèi)滑塊19移動(dòng)距離S2，這一過程中斜滑塊13被向下抽動(dòng)S1距離，完成塑件凹處V處抽芯，同時(shí)止動(dòng)銷15從外滑塊12抽出，接著內(nèi)滑塊19通過橫銷16開始帶動(dòng)外滑塊12側(cè)向抽芯，從塑件U處凹坑抽出。抽芯完后，外滑塊12靠定位釘21定位。合模時(shí)，斜銷17帶動(dòng)內(nèi)滑塊19及外滑塊12復(fù)位，斜契18鎖緊。設(shè)計(jì)要滿足以下公式：

圖2 模具總裝配圖

圖3 復(fù)讀機(jī)面殼局部剖視放大圖

式中：H1——V處凹坑深度；

H2——U處凹坑深度；

S1——斜滑塊的抽芯距；

S2——橫銷在內(nèi)滑塊內(nèi)可滑動(dòng)距離；

S3——外滑塊的抽芯距；

b——斜滑塊的T形槽斜角；

a——斜導(dǎo)柱斜角；

S——斜導(dǎo)柱抽芯工作長度。

圖4 斜銷、斜滑塊聯(lián)合抽芯結(jié)構(gòu)局部放大(2∶1)

由于D處(見圖5)左右兩側(cè)都有倒扣，且距離太近，如果做兩個(gè)斜頂會(huì)產(chǎn)生干涉，因此設(shè)計(jì)成頂出鑲塊式彈簧抽芯。鑲塊推桿28推動(dòng)左鑲塊30及右鑲塊32向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)由于彈簧33的作用，左鑲塊30及右鑲塊32分別向左、右運(yùn)動(dòng)完成抽芯。銷釘29的作用是使兩鑲塊保持同步推出，抽芯完畢時(shí)兩鑲塊不能脫離動(dòng)模型芯10，以確保合模時(shí)準(zhǔn)確復(fù)位，采用復(fù)位桿復(fù)位。

圖5 頂出鑲塊式彈簧抽芯結(jié)構(gòu)局部放大(2∶1)

倒扣C處(見圖3)可以設(shè)計(jì)成斜頂22(見圖2)，把C處所有膠位都落在斜頂22上，電火花放電加工，頂出時(shí)斜頂22斜向頂出完成抽芯，斜頂22靠銷釘23卡在推板5的導(dǎo)滑槽里。為便于線切割加工，在保證抽芯距足夠的情況下，斜頂斜度可適當(dāng)放小。

2.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注塑機(jī)噴嘴到模具型腔的通道[1]。由于此塑件通孔太多，造成注塑時(shí)料流多處轉(zhuǎn)向，容易產(chǎn)生熔接痕及缺料[2]，因此澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵。本設(shè)計(jì)利用塑件中間位置的孔，采用兩次澆口從中間潛伏式澆注(見圖6)，既保證了流程短，減少熔接痕，又保證了外表面沒有澆口痕跡。

圖6 澆注系統(tǒng)及塑件排位圖

兩次澆口的作用在于熔融塑料通過第一次澆口時(shí)，摩擦可對(duì)塑料進(jìn)行再加溫，同時(shí)又起混煉作用，因此能極大地提高表面質(zhì)量。模具排位為一模兩腔，一次澆口設(shè)計(jì)在動(dòng)模型芯10與定模型芯11的分型面上，二次澆口是潛伏式澆口，直接設(shè)計(jì)在塑件內(nèi)側(cè)，一次澆口為三板模點(diǎn)澆口形式，開模后澆口及澆注系統(tǒng)在脫流道板25與定模38之間自動(dòng)脫落。兩次澆口由流道推桿39頂出。設(shè)計(jì)時(shí)要保證L2≥L1+L3，L3為限位螺釘26的限位距離，L1為拉桿24的限位距離，L2為大拉桿35最大可拉開長度。主流道、分流道末端都要加冷穴。防止注塑時(shí)，前端冷料進(jìn)入模具型腔，從而使塑件易產(chǎn)生熔接痕，進(jìn)而影響塑件外觀和強(qiáng)度。

2.3 模具分型面的設(shè)計(jì)

分型面是合模時(shí)產(chǎn)品動(dòng)定模相接觸的表面[3]，模具分型面要設(shè)計(jì)在塑件脫模方向最大外形輪廓處[4]，即通過該方向塑件的最大截面處，否則塑件不能脫模。為了方便頂出，分型面的設(shè)計(jì)要確保塑件留在動(dòng)模。由于塑件有不少較深的螺絲柱、骨位和倒扣，包緊力較大，因此主分型面設(shè)計(jì)為大面位于塑件下端平面，平面上再加凸起的枕位，這樣能確保塑件留在動(dòng)模。為節(jié)省材料和便于加工，在塑件下端四周缺口處，模具枕位不要設(shè)計(jì)成整體，要做鑲件。為了模具合模更緊密，枕位封膠處不宜過長，且枕位擦穿處要做成較大斜度[5]。塑件上端有許多通孔，在通孔處，模具上要做碰穿位，此處分型面要設(shè)在塑件內(nèi)表面，澆注口落在定模，這樣飛邊產(chǎn)生在內(nèi)表面，不影響產(chǎn)品外觀，除塑件主分型面外，為便于澆注系統(tǒng)的脫落，模具在定模座板37、脫流道板25、定模38之間也要設(shè)置分型面，開模時(shí)，這些板也要分離，分開距離要足夠澆注系統(tǒng)脫落，詳見澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，圖7為塑件主分型面。

圖7 塑件主分型面圖

2.4 成型零件設(shè)計(jì)

直接與塑件相接觸的零件統(tǒng)稱成型零件[6]，由動(dòng)模型芯10、定模型芯11、外滑塊12、斜滑塊13、內(nèi)滑塊19、動(dòng)模20、左鑲塊30、右鑲塊32、斜頂22、動(dòng)模大鑲塊41等組成，為了加工方便，動(dòng)模型芯10鑲在動(dòng)模大鑲塊41里，用螺絲固定在動(dòng)模20上，動(dòng)模型芯10外形及動(dòng)模大鑲塊41內(nèi)腔可用線切割加工[7]，材料用718模具鋼；滑塊、斜頂?shù)然顒?dòng)零件由于需要滑動(dòng)，要求零件具有較好的韌性及耐磨性[8]，材料用SKD61模具鋼。為便于排氣和維修，加強(qiáng)筋處及螺絲柱處應(yīng)設(shè)計(jì)成鑲件，為防止產(chǎn)生應(yīng)力集中，方形鑲件四角最好有圓角，小鑲件后端做成臺(tái)階，鑲壓在模具中，大鑲件用螺絲固定。圖8為主要成型零件動(dòng)模型芯10的三維圖，圖9為主要成型零件——定模型芯11三維圖。

圖8 動(dòng)模型芯三維圖

圖9 定模型芯三維圖

2.5 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在注射成型過程中，為了將型腔中的空氣及注射成型過程中本身揮發(fā)出來的氣體排出模外，以避免在塑料熔體充型過程中產(chǎn)生氣孔和充不滿等缺陷，常要設(shè)置排氣系統(tǒng)[9]。此塑件由于通孔多，料流轉(zhuǎn)向多，更易造成氣體不易排出，因此在分型面料流末端處及塑件最薄處，要多開幾條排氣槽，因?yàn)榇颂幚淞隙?，排氣槽可排出此處氣體及部分冷料，防止此處產(chǎn)生熔接痕和缺料。排氣槽深度為0.03 mm左右，太深易產(chǎn)生飛邊。另外，此模具的鑲件、頂針、斜頂、抽芯機(jī)構(gòu)都較多，這些部位都可排氣，從而保證塑件質(zhì)量。

2.6 導(dǎo)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)

動(dòng)定模由導(dǎo)柱、導(dǎo)套來導(dǎo)向[10]。由于是三板模，還要增加大拉桿，用于導(dǎo)向脫流道板，脫流道板導(dǎo)套固定在定模座板里，大拉桿固定在定模座板上，用螺絲固定在大拉桿后端，用于防止開模時(shí)定模脫落。

2.7 頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì)

頂出機(jī)構(gòu)是指分型后將塑件從模具中推出的裝置[11]。頂出時(shí)，塑件要受力均勻，防止頂出時(shí)塑件變形和粘模。由于塑件較大且深度較深，又有較長的螺絲柱，所以出模困難，因此設(shè)計(jì)了推管、推桿、斜頂聯(lián)合頂出。螺絲柱由推管頂出，推管固定在推板上，鑲針固定在動(dòng)模座板上，由螺塞壓緊。斜頂及鑲塊推桿，流道推桿聯(lián)合其它推桿共同頂出塑件。推板固定板及推板由復(fù)位桿導(dǎo)向，合模時(shí)，復(fù)位桿碰到定模部分，從而帶動(dòng)流道推桿、斜頂、鑲塊推桿、左鑲塊、右鑲塊復(fù)位。

2.8 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)冷卻水道進(jìn)入模仁內(nèi)部[12]，要避開推桿，斜頂及螺絲孔，在保持足夠強(qiáng)度情況下，盡量靠近塑件，冷卻水道端面處，要加防漏膠圈9，水道末端要用螺塞塞住，防止漏水。冷卻水道的設(shè)計(jì)，還要保證水路入口與出口溫差不太大及便于加工水路，為保證模具充分冷卻，塑件四周都設(shè)有水路。

3 模具工作過程

在注塑機(jī)的帶動(dòng)下，模具合模，塑料熔體經(jīng)過主流道、分流道及兩次澆口進(jìn)入模具型腔，保壓、保溫、冷卻充分后，注塑機(jī)開始帶動(dòng)模具開模，由于彈簧34的作用，模具首先在脫流道板25與定模38之間分開，即Ⅰ-Ⅰ分型面分型，拉料桿27將上端澆注系統(tǒng)拉向脫流道板25一側(cè)，一次澆口分離，兩次澆口及下端流道留在動(dòng)模。當(dāng)開模至L1時(shí)，拉桿24拉動(dòng)脫流道板25，脫流板25與定模座板37分開，即Ⅱ-Ⅱ分型面分型，上端澆注系統(tǒng)在脫流板25作用下，脫開拉料桿27，分開L3距離后，由于限位螺釘26的限位，模具在動(dòng)模20、定模38之間分開，即Ⅲ-Ⅲ分型面分型，在斜銷及斜滑塊聯(lián)合抽芯機(jī)構(gòu)作用下，先完成V處凹孔抽芯，隨后完成U處側(cè)凹抽芯。繼續(xù)開模，注塑機(jī)頂桿碰到推板固定板4，推板固定板4帶動(dòng)推板5及鑲塊推桿28運(yùn)動(dòng)，推桿28再推動(dòng)左鑲塊30及右鑲塊32斜向運(yùn)動(dòng)，完成D處抽芯，斜頂22在推板5的作用下，斜向頂出完成C處抽芯。在推管3、流道推桿39、斜頂22及其它推桿的共同作用下，塑件及留在動(dòng)模20的下端澆注系統(tǒng)被頂出。

4 結(jié)語

該模具設(shè)計(jì)了二次澆口，從產(chǎn)品中間進(jìn)料，避免了產(chǎn)品孔多易產(chǎn)生熔接痕、缺膠等問題，提高了塑件的表面質(zhì)量；采用了斜銷、斜滑塊聯(lián)合抽芯、頂出鑲塊式彈簧抽芯、斜頂抽芯結(jié)構(gòu)，解決了塑件結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致的脫模困難；并運(yùn)用了推管、推桿、斜頂聯(lián)合頂出，保證產(chǎn)品順利脫出。該模具雖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但動(dòng)作穩(wěn)定，實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行良好。