凈水器端蓋注射模設(shè)計

古遠(yuǎn)明

（河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東河源 517000）

1 引言

在進(jìn)行凈水器端蓋注射模設(shè)計前期，首先對塑件進(jìn)行各特征要素的可行性分析，確定成型材料、開模方向、分型面等。其次進(jìn)行注射模澆注系統(tǒng)、推出系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。塑件大端面會出現(xiàn)縮水現(xiàn)象，可以進(jìn)行減膠處理；增大主流道角度及側(cè)澆口，獲得良好的流動性，避免產(chǎn)生熔接痕及冷料；為了更好地推出塑件，2mm以下的頂桿全部做成托針，定模設(shè)計鑲針，動模側(cè)設(shè)計行位；冷卻系統(tǒng)設(shè)計為對稱的循環(huán)水路，保證模具溫度。通過優(yōu)化這三大系統(tǒng)的設(shè)計，實(shí)現(xiàn)塑件的批量生產(chǎn)，提高塑件的質(zhì)量，增強(qiáng)使用者對產(chǎn)品的美感，滿足客戶的需求。

2 端蓋工藝分析

凈水器端蓋如圖1所示，材料為ABS+PC，最大外形尺寸為51.98×51.83×25mm，最小壁厚為0.91mm，拔模角為1°，塑件表面有3個階梯孔，側(cè)面有3個方槽、一個圓孔，反面有6個加強(qiáng)筋。因此，定?？梢栽O(shè)計鑲針，動模設(shè)計行位。分型面選擇在塑件外形的最大輪廓處，為了方便脫模，把塑件留在動模側(cè)，方便推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計。根據(jù)凈水器端蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、注塑機(jī)型號等因素，采用1模2腔模具設(shè)計，使塑件質(zhì)量得于保證。如圖2所示，深色面部分存在收縮情況，需要做減膠處理。

圖1 凈水器端蓋

圖2 塑件收縮分析

3 凈水器端蓋注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計

（1）主流道部分尺寸設(shè)計如表1所示。

表1 主流道部分尺寸

（2）分流道的設(shè)計。

為了獲得良好的壓力傳遞和均勻的填充，使熔融狀態(tài)的塑料快速地流經(jīng)分流道并均勻的充滿型腔，采用S型路徑及U形截面的分流道，H1=1.25R1、R1=0.5B。

（3）澆口的設(shè)計。

為了使熔融的塑料流進(jìn)型腔后能均勻填充滿型腔及橫向分配較為平均，減少塑件的熔接痕及其它表面缺陷的現(xiàn)象，因此采用扇形側(cè)澆口。綜上分析，結(jié)合MoldFlow模流分析軟件，確定主流道角度為5°及進(jìn)澆口位置，凈水器端蓋的澆注系統(tǒng)設(shè)計如圖3所示。

圖3 澆注系統(tǒng)設(shè)計圖

3.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計

根據(jù)塑件的材料是ABS+PC，注射成型時的模具溫度為50℃～100℃，熔化溫度為230℃～300℃，因此模具型芯、型腔的冷卻水路設(shè)計為對稱的循環(huán)水路，定、動模各4條水路，水路截面直徑為φ8mm。定、動模板上的水路與定、動模型芯、型腔的水路交接處放防水密封膠圈，使用銅塞堵住型芯、型腔邊上的水路，防止漏水，水路的快速接頭處設(shè)計在模具左右側(cè)，方便模具安裝。該冷卻系統(tǒng)的設(shè)計保證了塑件冷卻均勻，如圖4所示。在注射成型過程中，型腔內(nèi)會產(chǎn)生氣體，為了保證塑件的質(zhì)量和合模順暢，在動模型芯分型面設(shè)計排氣槽，排氣槽邊離塑件邊4～8mm，槽寬4mm，深0.2mm左右。

圖4 定、動模型芯、型腔的冷卻水路

3.3 推出機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計

推出機(jī)構(gòu)系統(tǒng)主要有頂桿、頂桿固定板、推板、復(fù)位桿及側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)等組成。該系統(tǒng)主要針對側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)及頂桿的設(shè)計。

（1）側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計。因塑件側(cè)邊有方槽及圓孔，需要采用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，才能完成模具注射成型，獲得合格的塑件。該機(jī)構(gòu)主要由滑塊、成型鑲件、斜導(dǎo)柱、斜楔、耐磨塊、彈簧及定位螺釘?shù)冉M成。如圖5所示，滑塊設(shè)計的主要參數(shù)原則有：①滑塊本體長度C≥0.6×滑塊的高度H或0.6×滑塊的長度L（按最大值）；②斜楔角度F=斜導(dǎo)柱角度E+2°；③斜楔有效高度h≥2/3×H或滑塊上膠位高度（按最大值）；④導(dǎo)軌高度B≥2/3×滑塊的高度H，導(dǎo)軌深度A≥1/3×滑塊的高度H；⑤斜導(dǎo)柱角度E＜25°，斜導(dǎo)柱倒角e=斜導(dǎo)柱角度E；⑥滑塊行程T至少預(yù)留3.0mm安全系數(shù)。

圖5 滑塊設(shè)計參數(shù)

根據(jù)滑塊參數(shù)設(shè)計原則，設(shè)計了滑塊座及滑塊鑲件，二維圖如圖6所示，側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)如圖7所示。

（2）頂桿設(shè)計。頂桿主要包括φ5mm的圓頂桿9根，φ2mm的雙節(jié)圓頂桿16根，φ7.5mm及φ8.3mm的鑲針各一根。圓頂桿頂部與型芯面配合，其端面高出型芯面0.1mm左右，這樣塑件不會形成凸臺，保證了塑件的美觀。頂桿與動模板的頂桿孔采用H8/f7配合，頂桿固定端與頂桿固定板采用單邊0.5mm的間隙，加工方便且可以防止卡死現(xiàn)象，頂桿的位置坐標(biāo)分布如圖8所示。

4 模具結(jié)構(gòu)及工作過程

4.1 模具三維結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)塑件外形及型芯、型腔的尺寸，選用龍記模架為CI3525A60B80C70，使用UG12進(jìn)行塑件總裝配設(shè)計，如圖9所示。

圖7 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)示意圖

圖8 頂桿位置坐標(biāo)圖

4.2 模具工作過程

模具二維結(jié)構(gòu)如圖10所示，模具的工作過程：注射時，高溫熔體經(jīng)噴嘴流入主流道、分流道，由澆口進(jìn)入型腔，成型的凈水器端蓋經(jīng)保壓冷卻一定時間后開模。由于注塑機(jī)的開模力，在定模側(cè)的斜導(dǎo)柱11跟隨運(yùn)動，在彈簧的作用力下，分別驅(qū)動滑塊座14、滑塊鑲件15優(yōu)先往后運(yùn)動到定位螺釘處。在注塑機(jī)頂棍作用下，推動推板7、頂桿固定板8及復(fù)位桿等機(jī)構(gòu)向前運(yùn)動，推出塑件，拉料桿18勾斷凝料頭，塑件自動脫落。模具合模時，復(fù)位桿9上的彈簧10先對推板7進(jìn)行預(yù)復(fù)位，并帶動頂桿18、19、20復(fù)位到初始狀態(tài)，在導(dǎo)柱、導(dǎo)套及斜導(dǎo)柱的導(dǎo)向作用下，側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)優(yōu)先向前運(yùn)動，完成模具的合模。

圖9 模具3D裝配結(jié)構(gòu)

圖10 模具二維結(jié)構(gòu)

5 結(jié)束語

凈水器端蓋表面有多處階梯孔，背面有多處薄壁特征，側(cè)面有方槽及圓孔，采用了減膠，增大主流道角度及設(shè)計扇形側(cè)澆口，增加排氣槽等方式，防止塑件出現(xiàn)縮水、熔接痕、氣泡等不良現(xiàn)象。為了保證塑件順利脫模，針對塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計了2處側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)，φ2mm的頂桿改為雙節(jié)圓頂桿、增加強(qiáng)度，保證了塑件推出時的受力平衡。同時設(shè)計了支撐柱及垃圾釘，保證注射時的受力平衡，防止塑件變形。通過優(yōu)化設(shè)計澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及推出系統(tǒng)，經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)驗證，模具生產(chǎn)運(yùn)行良好，塑件尺寸精度及外觀等指標(biāo)符合客戶要求，可為凈水器上的結(jié)構(gòu)類型的塑件注射模設(shè)計提供經(jīng)驗。