冰箱門把手組合成型注射模設(shè)計

金 鑫，付 娜，孫肖霞，唐友亮，吳 凡

（1.江蘇雙鹿電器有限公司，江蘇 宿遷 223800；2.宿遷學院 機電工程學院，江蘇 宿遷 223800）

0 引 言

家用冰箱的門體主要由門殼、端蓋、立柱、門膽、封條、保溫層和止擋機構(gòu)等組成。嵌入式門把手是集立柱與門拉手于一體的塑件，與門殼、端蓋和內(nèi)膽連接。對于雙開門冰箱，其冷藏室和變溫室的門把手造型要求美觀、和諧，實際注射成型過程中，通常1 模2 件成套生產(chǎn)，可以提高生產(chǎn)效率并降低制造成本[1,2]，同時為追求良好的外觀，要求成型的塑件接縫整齊、接合面平整?，F(xiàn)闡述流線型冰箱門把手1 模異腔組合成型的注射模設(shè)計要點及工作原理。

1 塑件結(jié)構(gòu)分析

圖1所示為某冰箱冷藏室和變溫室的門把手模型，材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，強度高，韌性好，易于成型、染色和電鍍，收縮率為0.5%，固體密度為1.05 g/cm3。冷藏室門把手外形尺寸為965.6 mm × 80.3 mm × 72.0 mm，最厚處為3.0 mm，最薄處為0.8 mm，平均壁厚1.79 mm；變溫室門把手外形尺寸為777.4 mm × 80.3 mm ×72.0 mm，最厚處為2.3 mm，最薄處為0.8 mm，平均壁厚1.78 mm，與冷藏室門把手相比，其寬度和高度相同，長度略短。2 個門把手壁厚不均，形狀較復雜，含有曲面、槽、加強筋、顯示屏窗口、倒扣等結(jié)構(gòu)，且表面質(zhì)量和尺寸精度要求較高。冷藏室門把手S1平面和變溫室門把手S2平面與各自的門殼配合，要求光滑平整，分別設(shè)計了T1、T5放大處所示的寬1 mm、深0.5 mm 的工藝槽；T1側(cè)邊還開設(shè)了顯示屏矩形窗口；T2處的側(cè)凹深度為11 mm；T3處為倒扣，沿塑件長度方向均勻、并排分布了5個，需側(cè)向脫模；T4處分布了4個L 形倒扣，其脫模方向均指向外側(cè)，脫模行程需＞14.3 mm；變溫室門把手在T6、T7處有側(cè)凹結(jié)構(gòu)，寬度分別為13、15 mm。

2 個門把手均為長條形薄壁件，外觀要求不能存在澆口痕、熔接痕、氣泡等缺陷，保證表面光潔、無刮痕、飛邊等質(zhì)量問題。因此模具設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)有3 點：①合理設(shè)計澆注系統(tǒng)以控制熔體流動平衡；②合理設(shè)計側(cè)向脫模機構(gòu)；③合理設(shè)計冷卻系統(tǒng)以控制模具溫度。

2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

模具型腔布局采用1 模2 件，單分型面，結(jié)構(gòu)如圖2所示，其設(shè)計特點：①考慮冰箱門把手外觀和尺寸精度要求高，注射流程長，采用順序閥熱噴嘴+普通流道+側(cè)澆口方式進澆；②T1～T7處的側(cè)凹、倒扣等分別采用4 組斜導柱+滑塊外側(cè)抽芯和5 組斜推組件內(nèi)側(cè)抽芯脫模，其中待成型塑件的S1、S2平面分別用大滑塊25、29 成型；塑件和凝料最終采用圓推桿、推桿+推塊聯(lián)合同步推出；③模具溫度控制采用水冷，在動、定模鑲件及滑塊上分別布置立體循環(huán)式和隔片式冷卻水路。

圖1 冰箱門把手

圖2 模具結(jié)構(gòu)

2.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計

2 個門把手屬于薄壁長流程塑件，需要多點進澆，將各側(cè)澆口設(shè)計在待成型塑件非外觀面，如圖3所示。冷藏室門把手與變溫室門把手的流程比約為5:4，采用單向順序閥控制進澆，結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)驗和CAE 模流分析結(jié)果[3,4]，將成型2 個塑件的澆口沿長度方向均勻分布，澆口分別為5個和4個。

圖3 普通流道與側(cè)澆口

對于成型大型或長流程薄壁塑件，采用順序閥對塑料熔體充模順序進行控制可有效消除熔接痕，或?qū)⑵湟频剿芗庥^要求不高的部位，生產(chǎn)滿足使用要求的高品質(zhì)塑件[5,6]。圖4 所示為時序針閥熱流道系統(tǒng)，主要由一級熱噴嘴、熱流道板、二級熱噴嘴、氣缸、電磁閥、接線盒等組成。由氣缸和時序控制器控制二級熱噴嘴中的閥針運動，以實現(xiàn)熱噴嘴的開閉。根據(jù)2個塑件的結(jié)構(gòu)特點確定進澆順序為單向，依次為G1→G2→G3→G4→G5；結(jié)合模流分析結(jié)果中的料流前沿情況，進一步確定各澆口的開閉時間。

2.2 脫模機構(gòu)設(shè)計

圖4 澆注系統(tǒng)

（1）斜導柱+滑塊抽芯機構(gòu)。為使成型門把手各方向的側(cè)孔型芯順利脫模，設(shè)計圖5 所示的4 組不同方向的斜導柱+滑塊抽芯機構(gòu)?；瑝KA 主要成型冷藏室門把手的S1平面和顯示屏矩形窗口所在的斜側(cè)面，滑塊A 的寬度略大于塑件總長，由3 根斜導柱及3個彈簧同步驅(qū)動實現(xiàn)側(cè)孔及工藝槽的抽芯脫模，抽芯行程為55 mm；滑塊B 主要成型變溫室門把手的S2平面及其T5處的工藝槽，抽芯距離短但滑塊寬度大，因此同樣由3 根斜導柱及3 個彈簧同步驅(qū)動脫模，抽芯行程為10 mm；T4處的4 個L 形倒扣和T6處的1 個側(cè)凹合并由滑塊C 成型，滑塊寬度較小，選用1 根斜導柱完成脫模，抽芯行程為20 mm；T2和T7處的側(cè)凹結(jié)構(gòu)則共同由滑塊D 成型，同樣由1 根斜導柱驅(qū)動滑塊D完成脫模，抽芯行程為20 mm。

圖5 滑塊外側(cè)抽芯機構(gòu)

（2）斜推組件內(nèi)側(cè)抽芯機構(gòu)。冷藏室門把手的T3處有5 個均勻分布的倒扣，沿塑件長度方向脫模，抽芯距離為5 mm，設(shè)計了5 組整體式斜推組件抽芯機構(gòu)，如圖6 所示，斜推組件的傾斜角度為5°，斜推組件頭部與滑塊A的斜面配合。

圖6 斜推組件抽芯機構(gòu)

（3）推出機構(gòu)如圖7 所示。2 個塑件長度尺寸大、壁厚薄、加強筋多，脫模阻力大，設(shè)計了圓推桿和推塊聯(lián)合推出。變溫室門把手的內(nèi)部選用12 根φ16 mm 的圓推桿，側(cè)壁較薄，采用4 組直推塊以增大推出面積；冷藏室門把手的結(jié)構(gòu)更復雜，內(nèi)部采用6根φ16 mm 的圓推桿，側(cè)壁及矩形窗口邊緣則用8 組不同尺寸的直推塊推出；流道凝料采用φ6 mm的圓推桿推出。

2.3 冷卻系統(tǒng)設(shè)計

圖7 推出機構(gòu)

模具溫度影響塑件的成型質(zhì)量和成型周期，為了使模具型腔溫度均衡，在熱量積聚較多的定模鑲件、動模鑲件及各滑塊上開設(shè)了冷卻水路，如圖8所示。定模鑲件設(shè)計了8 組冷卻水路，每條冷卻水路距離型腔板壁面大約15 mm，其中有3 條采用循環(huán)式水管+隔片式水井的組合形式以獲得均勻的冷卻效果；動模鑲件設(shè)計了6 組冷卻水路，只有1 條水路采用了3 個隔片式水井，其余均為循環(huán)式水管；4 個滑塊的體積較大，分別設(shè)計了1 條循環(huán)式水管。采用以上冷卻系統(tǒng)，模具各處溫度均衡，冷卻速度快。

圖8 冷卻水路

3 模具工作過程

模具工作過程如下。

（1）注射成型。在注塑機的作用下塑料熔體進入一級熱噴嘴14，再經(jīng)過熱流道板12 內(nèi)的保溫流道，進入二級熱噴嘴8，按照時間順序依次從G1～G5流入普通流道，再由側(cè)澆口進入模具型腔成型，熔體充滿型腔后，經(jīng)保壓、冷卻至足夠剛度。

（2）開模抽芯。模具打開，注塑機滑塊帶動動模座板1 后退，8 根斜導柱26、28 驅(qū)動4 個動模大滑塊25、29進行側(cè)向抽芯。

（3）推出。模具打開后，推板2推動斜推桿5、圓推桿19 和推塊18 推出成型的塑件，推出距離為60 mm。

（4）復位。塑件取出后，注塑機滑塊帶動推板2，推板2再帶動斜推桿5、圓推桿19和推塊18復位。

（5）合模。模具閉合，注塑機滑塊帶動動模座板1 前進，8 根斜導柱26、28 驅(qū)動4 個動模大滑塊25、29復位，動模、定模閉合，等待下一次注射成型。

4 結(jié)束語

設(shè)計了順序閥熱、普通復合流道系統(tǒng)，保障了一模異腔成型長流程塑件的外觀質(zhì)量；合理布局型腔，并設(shè)計滑塊、斜推組件等多方位抽芯機構(gòu)，解決了多方向扣位脫模困難的問題；通過采用循環(huán)式+隔片式的組合冷卻水路系統(tǒng)，控制了型腔的溫度；模具各機構(gòu)裝配效果良好，投產(chǎn)后運行平穩(wěn)、安全可靠。