汽車(chē)化油器注射模設(shè)計(jì)

李回庭，趙桂花

（東莞市機(jī)電工程學(xué)校，廣東 東莞 523846）

0 引言

圖1所示塑料缸體是某款汽車(chē)化油器，材料為PA，收縮率為1.005%，外形尺寸為79.7 mm×78.8 mm×52.6 mm。成型塑件要求外觀無(wú)熔接痕、氣泡、縮水及流動(dòng)痕跡，要求強(qiáng)度較高、尺寸穩(wěn)定性良好，且還要求塑件具有高硬度、耐高溫、耐沖擊、耐磨、耐化學(xué)腐蝕、易于成型等特點(diǎn)。

圖1 化油器

1 工藝分析

該化油器最厚壁厚為2.7 mm，平均壁厚為2.5 mm，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，注射成型有一定難度。

（1）2個(gè)內(nèi)螺紋由于方向相反，位置不同，可以設(shè)計(jì)2套螺紋脫模機(jī)構(gòu)，由2個(gè)氣缸分別驅(qū)動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)。

（2）孔Ⅰ處有臺(tái)階孔，外面為六棱柱孔，里面為圓孔，孔深15 mm，位于化油器上部，必須設(shè)計(jì)在定模成型，氣缸驅(qū)動(dòng)抽芯。

（3）孔Ⅱ、孔Ⅴ處為深孔，方向相反，位置不同，必須設(shè)計(jì)2套抽芯機(jī)構(gòu)，2個(gè)氣缸驅(qū)動(dòng)抽芯。

（4）前后左右4個(gè)面有曲面、淺孔、不規(guī)則槽、倒角、圓角特征，可以設(shè)計(jì)4組滑塊鑲件進(jìn)行成型和脫模。

（5）塑件上、下2面還有孔曲面特征，上面所有特征可以設(shè)計(jì)在定模成型，下面所有特征可以設(shè)計(jì)在動(dòng)模成型。

2 模具設(shè)計(jì)

2.1 流道及澆口設(shè)計(jì)

模具采用1模1腔結(jié)構(gòu)，應(yīng)用MoldFlow對(duì)澆口位置匹配性進(jìn)行分析，得出待成型塑件最佳澆口位置。根據(jù)分析和匹配性得到的結(jié)果，考慮成型塑件外觀要求和模具零件加工因素，設(shè)計(jì)流道為熱流道，澆口直徑為φ4 mm，設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 澆注系統(tǒng)

2.2 成型零件設(shè)計(jì)

模具的成型零件包括型芯、型腔板和鑲件，為保證型芯、型腔板和鑲件的緊密配合，對(duì)這些成型零件設(shè)置配合開(kāi)口，確保在合模過(guò)程中自動(dòng)找正，避免出現(xiàn)碰撞事故。由于滑塊尺寸較大，采用鑲拼結(jié)構(gòu)，成型部分可以采用模具鋼，熱處理硬度為45～50 HRC，滑塊座采用S136鋼，不需要熱處理。為延長(zhǎng)滑塊的使用壽命，滑塊楔緊斜面和滑塊底部接觸面均鋪設(shè)耐磨塊，耐磨塊的材料為H13鋼，熱處理硬度為51～53 HRC。型芯、型腔板分別如圖3、圖4所示。

圖3 型 芯

2.3 滑塊組件設(shè)計(jì)

由于成型的塑件四周有孔、臺(tái)階等，形狀復(fù)雜，需要采用滑塊組件成型?；瑝K一共4組，如圖5所示，滑塊組件1、4分布在左、右兩側(cè)，利用動(dòng)、定模開(kāi)模力驅(qū)動(dòng)滑塊鑲件轉(zhuǎn)動(dòng)脫模，2個(gè)滑塊組件工作原理一致，結(jié)構(gòu)相似。滑塊組件2、3用于待成型塑件前后形狀的成型和對(duì)不規(guī)則的內(nèi)孔、方孔進(jìn)行抽芯，這2個(gè)滑塊組件運(yùn)動(dòng)的基本原理和結(jié)構(gòu)基本一致。因4組滑塊組件分布不同方位，設(shè)計(jì)原理基本相同，以左邊滑塊組件設(shè)計(jì)為例，結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖4 型腔板

圖5 滑塊組件

圖6 左邊滑塊組件

滑塊斜面角度為20°，主要作用是方便鎖緊塊壓緊滑塊；鎖緊塊與滑塊斜面配合角度為22°，主要起帶動(dòng)滑塊移動(dòng)的作用?；瑝K座背面裝有耐磨塊，以防鎖緊塊與滑塊摩擦導(dǎo)致精度降低，保證模具正常工作，即使耐磨塊磨損，無(wú)需全部拆換模具，只要更換耐磨塊即可?；瑝K鑲件與滑塊座固定采用T形鑲件限位，螺釘鎖緊，其加工方法簡(jiǎn)單，鑲件磨損更換容易，只需拆卸T形鑲件即可完成?；瑝K座采用線切割加工槽，凸臺(tái)與側(cè)壁斜面角度為5°，可以解決鑲件定位問(wèn)題；滑塊座下端裝有玻珠，用來(lái)限制滑塊產(chǎn)生的位移，限制位移為12.16 mm。

2.4 脫螺紋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

脫螺紋機(jī)構(gòu)是該模具設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，塑件有2處內(nèi)螺紋，上下位置不同，且不同軸，但方向相反。脫螺紋機(jī)構(gòu)如圖7所示，要求齒輪齒條模數(shù)相等，否則不能?chē)Ш蟼鲃?dòng)，根據(jù)成型螺紋的螺距、齒條和齒輪的模數(shù)、齒數(shù)3個(gè)條件確定傳動(dòng)比，確保成型螺紋脫模距離精確。

圖7 脫螺紋機(jī)構(gòu)

機(jī)構(gòu)工作過(guò)程：氣缸帶動(dòng)齒條2運(yùn)動(dòng)，齒條2帶動(dòng)齒輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪3帶動(dòng)齒輪4轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪4帶動(dòng)齒輪8轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪8與成型螺紋同軸，使成型螺紋完成脫模。

2.5 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖8所示，推出機(jī)構(gòu)位置設(shè)計(jì)在待成型塑件推出阻力最大處，推出力均勻，并有利于型腔的排氣，設(shè)計(jì)有9根圓形推桿，4根推桿為成型零件，不能旋轉(zhuǎn)，頂端去除圓角，2根推管成型塑件上的2個(gè)孔及推出塑件。

圖8 推出機(jī)構(gòu)

2.6 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

塑件形狀較為復(fù)雜，為了縮短冷卻時(shí)間，提高成型效率，改善塑件成型質(zhì)量，模具設(shè)置了6組冷卻水道，定模1組、動(dòng)模4組、滑塊1組，如圖9、圖10所示。

圖9 定模冷卻水路

圖10 動(dòng)模冷卻水路

3 模具工作過(guò)程

模具結(jié)構(gòu)如圖11所示，模具固定在注塑機(jī)上進(jìn)行注射，保壓冷卻后，待熔體穩(wěn)定成型后開(kāi)模。

（1）啟動(dòng)液壓缸24，液壓缸24活塞桿帶動(dòng)滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)滑塊17、滑塊座15帶動(dòng)滑塊鑲件14進(jìn)行抽芯。

（2）注塑機(jī)滑塊帶動(dòng)動(dòng)、定模開(kāi)模，模具開(kāi)合運(yùn)動(dòng)時(shí)在斜導(dǎo)柱的作用下，驅(qū)使前、后滑塊組件同時(shí)橫向運(yùn)動(dòng)，滑塊50驅(qū)動(dòng)鑲件運(yùn)動(dòng)，2組滑塊組件從兩側(cè)完成抽芯。

圖11 模具結(jié)構(gòu)

（3）液壓缸1活塞桿驅(qū)動(dòng)齒輪、齒條，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)脫螺紋機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)成型螺紋旋轉(zhuǎn)進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，該過(guò)程力源的傳遞由齒條33、軸承34、軸35、齒輪36等完成，最后驅(qū)動(dòng)成型螺紋旋轉(zhuǎn)，對(duì)待成型塑件螺紋進(jìn)行抽芯。

（4）繼續(xù)啟動(dòng)液壓缸，帶動(dòng)左、右邊滑塊組件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)滑塊鑲件11、31、37進(jìn)行兩面?zhèn)瓤?、不?guī)則槽等的抽芯。

（5）利用注塑機(jī)推桿推動(dòng)推板推出成型的塑件，同時(shí)推管完成待成型塑件局部小孔的成型。

（6）模具各零件復(fù)位進(jìn)行下一次注射。

4 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)采用4組滑塊組件和2組螺紋脫模機(jī)構(gòu)，通過(guò)試模證明：該設(shè)計(jì)達(dá)到了簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定生產(chǎn)的目的，降低了制造成本，操作簡(jiǎn)便，提高了生產(chǎn)效率。