空調(diào)機(jī)外機(jī)維修罩模具設(shè)計(jì)

張 建

(上海三菱電機(jī)·上菱空調(diào)機(jī)電器有限公司，上海 200135)

0 引言

空調(diào)外機(jī)維修罩不僅起到覆蓋維修窗口的作用，還兼具搬運(yùn)時(shí)的提手、遮蓋連接銅管、通風(fēng)，以及排水等功能。制品長(zhǎng)期暴露在室外，需要具有較好的耐老化性能和較高的強(qiáng)度。該制品要求外表面光滑，不能有分型線。制品成殼體狀，要求成型后變形小。注塑成型模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞將決定該制品大批量生產(chǎn)時(shí)品質(zhì)的穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率。本文對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行探討。

1 維修罩形狀分析及模具工藝設(shè)計(jì)方案

1.1 維修罩功能及形狀分析

(1) 制品中間處的格柵起到了吸入外側(cè)空氣、冷卻電控部件表面的作用。制品成型時(shí)，該格柵處的分型面不能有飛邊，以免產(chǎn)生空氣流動(dòng)阻力。

(2) 制品上側(cè)外表面的凹槽的作用是在搬運(yùn)外機(jī)時(shí)作為提手，要求具有一定強(qiáng)度。

(3) 制品上側(cè)內(nèi)表面的倒鉤是為了固定鈑金防火板，有裝配要求。

(4) 制品下側(cè)內(nèi)表面的倒鉤是為了將制品固定到空調(diào)外殼上，有裝配要求和強(qiáng)度要求。

(5) 制品下側(cè)內(nèi)表面的排水槽起到了集中排水的作用，要求產(chǎn)品光滑、排水順暢。制品外形尺寸及三維圖如圖1和2所示。

圖1 制品零件二維圖(單位：mm)

圖2 制品零件三維圖

1.2 模具工藝設(shè)計(jì)方案

該制品呈長(zhǎng)條形，考慮成型機(jī)臺(tái)面、模架的大小和生產(chǎn)效率等因素，注射模整體結(jié)構(gòu)采用一模二腔的二板模方案。

如圖1所示，制品在水平放置的情況下，提手處(M)和通風(fēng)格柵處(N)共2處有倒鉤結(jié)構(gòu)，需要使用抽芯機(jī)構(gòu)。該處屬于產(chǎn)品外表面，不允許有滑塊的拼縫線。所以，在設(shè)計(jì)模具的型腔時(shí)需要考慮設(shè)置角度。根據(jù)制品圖，得出旋轉(zhuǎn)14°后提手處(M)和通風(fēng)格柵處(N)不會(huì)產(chǎn)生倒鉤結(jié)構(gòu)，避免了選用抽芯機(jī)構(gòu)，如圖3所示。

圖3 制品旋轉(zhuǎn)圖

因模具中的制品是旋轉(zhuǎn)14°放置的，模具中型腔的動(dòng)模面和定模面相對(duì)于注塑機(jī)的臺(tái)面也是傾斜的，成型鎖模時(shí)有側(cè)向受力，對(duì)模具穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生不利影響。

利用一模二腔的設(shè)計(jì)方案，2個(gè)模腔交叉放置，使第一個(gè)模腔的動(dòng)模面、定模面與注塑機(jī)臺(tái)面14°傾斜。第二個(gè)模腔的動(dòng)模面、定模面與注塑機(jī)臺(tái)面-14°傾斜，2個(gè)模腔的動(dòng)模面、定模面和注塑機(jī)臺(tái)面相互交叉，產(chǎn)生互鎖，抵消側(cè)向受力；同時(shí)，在動(dòng)模面和定模面的4個(gè)角分別設(shè)置了管位塊結(jié)構(gòu)，從而保證了模具成型的穩(wěn)定性。如圖4所示。

圖4 2個(gè)型腔相互交叉設(shè)置

制品內(nèi)側(cè)不是外表面，如圖3所示，有4處需要用抽芯機(jī)構(gòu)，分別是：E處的凹槽采用滑塊加斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)，H處的排水槽采用錐形槽的滑塊加液壓缸抽芯機(jī)構(gòu)，F(xiàn)處的2個(gè)倒鉤和G處的2個(gè)倒鉤采用斜推桿抽芯機(jī)構(gòu)。

2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作過(guò)程

2.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

Ⅰ-Ⅰ分型面如圖5的A-A和C-C剖視圖所示。整套模具由動(dòng)模和定模兩大部分組成。根據(jù)模具中各個(gè)部件的不同作用，又可以分成成型零件、排氣系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)件、澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、脫模系統(tǒng)和導(dǎo)向定位系統(tǒng)。

2.1.1 定模部分

2.1.1.1 定模

定模由定模底板10、定模A板8、定位圈28、澆口套27、斜導(dǎo)柱31、鎖緊塊34、定模冷卻系統(tǒng)33、側(cè)定位塊組件7(定模部分)組成。

1-動(dòng)模底板；2-推桿底板；3-推桿固定板；4-方鐵；5-動(dòng)模B板；6-復(fù)位彈簧；7-側(cè)定位塊組件；8-定模A板；9-動(dòng)模型芯；10-定模底板；11-導(dǎo)向塊；12-倒鉤(F)斜推桿；13-倒鉤(G)斜推桿；14-推桿固定座；15-耐磨塊；16-固定螺釘；17-導(dǎo)向塊；18-斜抽；19-滑塊；20-壓條；21-耐模塊；22-撐柱；23-液壓缸；24-限位塊；25-動(dòng)模冷卻系統(tǒng)；26-澆口頂針；27-澆口套；28-定位圈；29-頂桿；30-滑塊；31-斜導(dǎo)柱；32-耐磨塊；33-定模冷卻系統(tǒng)；34-鎖緊塊；35-耐磨塊；36-推板導(dǎo)柱；37-保護(hù)柱子；38-導(dǎo)柱圖5 模具裝配圖(單位:mm)

2.1.1.2 澆注系統(tǒng)

澆注系統(tǒng)由定位圈28、澆口套27組成。熔料經(jīng)澆口套27中的主流道，分別利用定模A板8和動(dòng)模嵌件的分流道，通過(guò)側(cè)澆口進(jìn)入模具型腔，如圖6所示。

需要保證外觀質(zhì)量，制品范圍1是外觀面，不能在制品表面留下痕跡，所以不能在此范圍設(shè)置澆口。

澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利地引導(dǎo)熔融塑料充滿型腔的各個(gè)角落。制品中間的矩陣形回風(fēng)口的筋位對(duì)熔融塑料的流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一定的阻力，所以把澆口設(shè)置在如圖6中2的標(biāo)注位置。該澆口位置在制品中間部位，充填時(shí)向左右兩處流動(dòng)，可以較好地完整充填整個(gè)型腔。成型完成后去除澆口會(huì)留下痕跡，由于不是外觀面，不影響外觀。分流道的4個(gè)截面形狀采用流道效率最高、壓力損失最小的圓形。該圓形分流道在分型面的兩邊加工，直徑為10 mm。側(cè)澆口2寬度為9 mm。

1-制品上半面范圍；2-側(cè)澆口；3-主流道；4-分流道圖6 澆注系統(tǒng)

2.1.2 動(dòng)模部分

動(dòng)模部分由動(dòng)模底板1、方鐵4、動(dòng)模B板5、推桿底板2、推桿固定板3、復(fù)位彈簧6、倒鉤(F)斜推桿12和倒鉤(G)斜推桿13、導(dǎo)向塊11、底座14、耐磨塊15和21、澆口頂針26、頂桿29、凹槽滑塊型芯30、排水槽斜抽型芯18、動(dòng)模型芯嵌件9、動(dòng)模冷卻系統(tǒng)25和側(cè)定位塊組件7(動(dòng)模部分)組成，如圖5所示。

2.1.3 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

動(dòng)模和定模之間的導(dǎo)向和定位由4套導(dǎo)柱和導(dǎo)套38來(lái)保證，選用的導(dǎo)柱規(guī)格為GPJL50-360, 導(dǎo)套規(guī)格為GBAMV50-230，如圖5所示。

2.2 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2.1 凹槽側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)

制品頂端E處(圖3)是一條凹糟，需要利用滑塊加斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)來(lái)完成成型。如圖7所示，該機(jī)構(gòu)由斜導(dǎo)柱3、成型滑塊2、鎖緊塊4和耐磨塊9等組成。根據(jù)凹槽的尺寸，該結(jié)構(gòu)的抽芯距離為14 mm,通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算，選用斜導(dǎo)柱APZ20-100-N30,傾斜角為15°，鎖緊塊的角度為17°(圖5)。工作原理：滑塊加斜導(dǎo)柱的側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)利用成型后的開(kāi)模動(dòng)作使斜導(dǎo)柱與成型滑塊產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)[1]。注塑成型后，動(dòng)模后退，成型滑塊在斜導(dǎo)柱的作用下，一邊沿動(dòng)模開(kāi)模方向運(yùn)動(dòng)，一邊在彈簧作用下沿著壓條導(dǎo)軌做側(cè)向運(yùn)動(dòng)，其中側(cè)向運(yùn)動(dòng)使模具的成型滑塊側(cè)向脫離零件的凹糟。

1-制品；2-成型滑塊；3-斜導(dǎo)柱；4-鎖緊塊；5-導(dǎo)軌壓條；6-耐磨塊；7-彈簧擋板；8-彈簧；9-耐磨塊圖7 凹槽的滑塊加斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)

2.2.2 倒鉤抽芯機(jī)構(gòu)

制品F處和G處分別是4個(gè)倒角卡鉤，需要利用斜推桿抽芯機(jī)構(gòu)來(lái)完成成型。

如圖8所示，該機(jī)構(gòu)由斜推桿2、導(dǎo)向塊3和推桿固定座4組成，倒鉤的成型鑲件固定在斜推桿上。根據(jù)制品卡鉤空間尺寸，設(shè)計(jì)斜推桿傾斜角為5°(圖5)。

工作原理：注塑成型后，動(dòng)模和定模分離，注塑機(jī)的頂棍推動(dòng)推桿底板和推桿固定板，以導(dǎo)向塊為支點(diǎn)使斜推桿作斜向運(yùn)動(dòng)，將斜向運(yùn)動(dòng)分解成一個(gè)垂直運(yùn)動(dòng)和一個(gè)向內(nèi)的側(cè)向運(yùn)動(dòng)，其中向內(nèi)的側(cè)向運(yùn)動(dòng)即實(shí)現(xiàn)側(cè)向抽芯[1]。

1-制品；2-斜推桿；3-導(dǎo)向塊；4-推桿固定座圖8 倒鉤的斜推桿抽芯機(jī)構(gòu)

2.2.3 錐形槽的滑塊加液壓缸抽芯機(jī)構(gòu)

制品H處是1個(gè)排水槽，抽芯距離較長(zhǎng)，需要利用滑塊加液壓缸抽芯機(jī)構(gòu)來(lái)完成成型。如圖9所示，該機(jī)構(gòu)由成型滑塊2、滑塊固定槽座3、導(dǎo)軌壓條4、拉桿5、支架6和液壓缸7組成。根據(jù)制品錐形排水槽形狀尺寸，滑塊與模板的夾角是66°，角度偏大，無(wú)法用滑塊加斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)來(lái)完成成型，故采用成型滑塊與滑塊固定槽座連接、利用液壓缸來(lái)控制滑塊固定槽座的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)大角度的抽芯成型。液壓缸固定于動(dòng)模B板(圖5)。注塑成型時(shí)，油缸通過(guò)拉桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使成型滑塊實(shí)現(xiàn)抽芯和復(fù)位，它的分型、抽芯不受開(kāi)模時(shí)間和頂出時(shí)間的限制，抽芯行程長(zhǎng)，抽芯力量大，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)靈活[1]。

1-制品；2-成型滑塊；3-滑塊固定槽座；4-導(dǎo)軌壓條；5-拉桿；6-支架；7-液壓缸圖9 錐形槽的滑塊加液壓缸抽芯機(jī)構(gòu)

2.3 脫模和回程機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖5所示，脫模機(jī)構(gòu)和回程機(jī)構(gòu)由頂桿29、推桿底板2、推桿固定板3、推板導(dǎo)柱36和澆口頂針26組成。工作原理：注塑料充填型腔和冷卻完畢后，注塑機(jī)的頂棍穿過(guò)模具的動(dòng)模底板1的圓孔推動(dòng)推桿底板2、推桿固定板3及頂桿29壓縮復(fù)位彈簧6，沿著推板導(dǎo)柱36平穩(wěn)前進(jìn)，使制品和料柄被合理分布各處的頂桿29和澆口頂針26從動(dòng)模型芯9中頂出并離開(kāi)。當(dāng)注塑機(jī)的頂棍回退后，推桿底板2、推桿固定板3、頂桿29和澆口頂針26的推動(dòng)力消失，復(fù)位彈簧6回彈，推動(dòng)推桿底板2、推桿固定板3、頂桿29和澆口頂針26沿著推板導(dǎo)柱36平穩(wěn)后退，模具復(fù)位。

2.4 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該制品選用的是成型黏度低、流動(dòng)性好的PP塑料，需要設(shè)置合理的冷卻系統(tǒng)。由于制品壁厚基本均勻，冷卻水路離制品表面距離基本相等，分布與制品輪廓相吻合。動(dòng)模的2個(gè)型腔分別采用二進(jìn)二出的串聯(lián)冷卻水路系統(tǒng)，如圖10所示。IN1-OUT1,IN2-OUT2,IN3-OUT3和IN4-OUT4分別對(duì)2個(gè)制品的定模型腔進(jìn)行冷卻。

圖10 定模冷卻系統(tǒng)

因制品成拱形，且有一定的高度，屬于深腔模具結(jié)構(gòu)，需用散熱效果好，直徑為20 mm或24 mm的冷卻水井，水井中使用隔片。動(dòng)模的2個(gè)型腔分別采用三進(jìn)三出的串聯(lián)冷卻水路系統(tǒng)，如圖11所示。其中，IN7-OUT7和IN10-OUT10分別是對(duì)2個(gè)制品錐形槽的滑塊固定座進(jìn)行冷卻，IN5-OUT5、IN6-OUT6、IN8-OUT8和IN9-OUT9分別對(duì)2個(gè)制品的動(dòng)模深型腔進(jìn)行冷卻。

圖11 動(dòng)模冷卻系統(tǒng)

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)空調(diào)機(jī)的外機(jī)維修罩的形體分析和功能應(yīng)用，制定了相對(duì)應(yīng)的注射模結(jié)構(gòu)方案。因制品外表面不能有分型線 ，所以模具中的型腔設(shè)置成傾斜交叉，避免了外表面的倒鉤現(xiàn)象。制品具有壁薄腔深的特點(diǎn)，采取了相對(duì)應(yīng)的深井冷卻結(jié)構(gòu)。為了應(yīng)對(duì)制品內(nèi)側(cè)倒鉤結(jié)構(gòu)，使用了相應(yīng)的抽芯機(jī)構(gòu)。模具完成后經(jīng)過(guò)調(diào)試，確定了成型工藝。通過(guò)批量生產(chǎn)，認(rèn)為模具結(jié)構(gòu)合理，制品成型性能穩(wěn)定。