穿戴扣帶/扣蓋裝配塑件雙層注塑模設(shè)計

張美蕓

(江西科技學(xué)院人工智能學(xué)院，南昌 330000)

多層注塑模依據(jù)其多層層數(shù)有雙層和多層結(jié)構(gòu)之分[1-3]，相對而言，雙層熱流道注塑模的應(yīng)用更為廣泛。雙層熱流道注塑模是解決大型成套塑件大批量生產(chǎn)的一項重要技術(shù)，雖然從模具結(jié)構(gòu)、強度及精度要求上高于普通單層冷/熱流道注塑模，但其經(jīng)濟(jì)效益非常顯著，主要體現(xiàn)為：(1)與常規(guī)的單層冷/熱流道注塑模相比，雙層熱流道注塑模所需鎖模力僅增加5%～15%，型腔數(shù)目可增加一倍，生產(chǎn)量可提高90%～95%，增效十分明顯[4]；(2)能同模生產(chǎn)有配合要求的成套塑件，成套塑件各零件間可得到較好的裝配配合精度[5-6]；(3)成本低，雙層熱流道注塑模可在普通的注塑機上進(jìn)行注塑生產(chǎn)，不需額外增加設(shè)備投資成本[7-8]。筆者針對一種穿戴扣帶/扣蓋裝配塑件的生產(chǎn)，設(shè)計了一副冷/熱復(fù)合流道雙層注塑模，提高了塑件的生產(chǎn)效率，且能有效保證該成套塑件中組成零件之間的裝配配合精度。

1 穿戴扣帶/扣蓋裝配塑件

穿戴扣帶/扣蓋裝配塑件如圖1所示。1套塑件由3個塑件組成，1個扣帶塑件，2個扣蓋塑件。圖1中左圖為扣帶塑件，右圖為扣蓋塑件，成套裝配時每個扣帶的兩端都配合安裝1個扣蓋?？蹘庑纬叽鐬?07 mm×76 mm×21 mm；扣蓋為61 mm×41 mm×8 mm。兩種塑件的成型件分型時，扣帶使用PL1面進(jìn)行分型，扣蓋使用PL2面進(jìn)行分型。扣帶塑件需要設(shè)置脫模機構(gòu)脫模的位置有：(1)中央位置?6 mm側(cè)孔特征與脫模需要設(shè)置1個滑塊機構(gòu)；(2)中央平臺需要使用推塊頂出脫模；(3)兩端的扣座特征需要從型腔側(cè)進(jìn)行頂出脫模。兩種塑件的材料都選用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)，縮水率為0.52%～0.58%。為提高生產(chǎn)效率，成套塑件的成型采用冷/熱流道雙層注塑模成型。

圖1 穿戴扣帶/扣蓋裝配塑件

2 冷/熱流道雙層注塑模設(shè)計

2.1 冷/熱流道雙層模結(jié)構(gòu)

在雙層注塑模中，流道有冷流道、熱流道及冷/熱復(fù)合流道三種類型。該注塑模設(shè)計采用冷/熱復(fù)合流道澆注系統(tǒng)進(jìn)行澆注，雙層注塑模的設(shè)計方案為：將兩副常規(guī)子注塑模“背靠背”組合在一起，其澆注系統(tǒng)由冷流道和熱流道復(fù)合構(gòu)建而成。模架結(jié)構(gòu)分為上動模、中間定模和下動模三個部分，如圖2所示。

圖2 雙層模架

在模具中，上動模包括零件1～6及零件17～20；下動模包括零件8～16及零件5’；中間定模主要由中間定模板7構(gòu)成，該板為一塊組合板，由上、下兩層分模板組合而成。上動模、下動模主要用于安裝型芯鑲件及頂出脫模機構(gòu)，中間定模板7主要用于安裝型腔鑲件。上動模、下動模都設(shè)置有各自的頂出機構(gòu)，上動模的推出板由上推板2、上蓋板3組合構(gòu)成，下動模的推出板由下推板11、下蓋板10組合構(gòu)成。上動模與中間定模板7的上層板在開模面P1面處閉合后，構(gòu)成雙層模的上層子模具，下動模與中間定模板7的下層板在開模面P2面處閉合后，構(gòu)成雙層模的下層子模具。上動模板6主要用于安裝上層子模具的上型芯鑲件；下動模板8主要用于安裝下層子模具的下型芯鑲件；中間定模板7的上層主要用于安裝上層子模具的上型腔鑲件，下層主要用于安裝下層子模具的下型腔鑲件；中間定模板7上鑲裝1個上型腔鑲件和1個下型腔鑲件后，構(gòu)成雙層模的中間定模。在注塑機上安裝時，上動模固定安裝在注塑機定模板上，下動模安裝在注塑機動模板上，由注塑機動模板帶動移動，中間定模板7由下動模通過齒條機構(gòu)驅(qū)動移動，因而，模具能實現(xiàn)在開模面P1面、P2面兩個面位置的打開與閉合，P1面、P2面打開的距離由定距拉桿17、定距拉桿16分別控制。上動模推板機構(gòu)復(fù)位零件為零件17～20，下動模推板機構(gòu)復(fù)位零件為零件13～16。模具能實現(xiàn)圖1所示兩個塑件成型的數(shù)量為：上、下層子模具分別布置有2個扣帶塑件、4個扣蓋塑件，即總共有4個扣帶塑件、8個扣蓋塑件。

2.2 中間定模結(jié)構(gòu)

雙層模的模具結(jié)構(gòu)如圖3a所示。

圖3 模具結(jié)構(gòu)及中間定模結(jié)構(gòu)

在雙層模的中間定模結(jié)構(gòu)中，中間定模板7用于承載上、下層子模具的型腔成型鑲件，上型腔鑲件22和下型腔鑲件23的形狀一樣，采用“背靠背”形式安裝在中間定模板7上[9-11]。由于扣帶塑件兩端的扣座特征在定模型腔鑲件上都需頂出脫模，兩層子模具需要設(shè)置8個組成結(jié)構(gòu)相同的定模頂針機構(gòu)D1～D8對扣座特征進(jìn)行頂出脫模；機構(gòu)D1～D4用于上層模，D5～D8用于下層模。以機構(gòu)D5的結(jié)構(gòu)為例，其構(gòu)成件主要包括零件26～31，機構(gòu)D5用于驅(qū)動頂針28頂出，其推動力由小彈簧26提供?？蹘芗醒肫脚_特征的脫模需要在兩層子模具中各分別設(shè)置2個結(jié)構(gòu)相同的定模浮頂推塊機構(gòu)(T1～T4)進(jìn)行頂出脫模，其中，機構(gòu)T1，T2用于上層模，機構(gòu)T3，T4用于下層模。以機構(gòu)T1為例，其主要構(gòu)成零件包括浮動銷24，推塊25，當(dāng)機構(gòu)T1，T3背靠背安裝時，機構(gòu)T1的浮動銷24與機構(gòu)T3的浮動銷24’之間放置一個微型彈簧，此微型彈簧在開模面P1，P2面打開時同時推動機構(gòu)T1的浮動銷24和推塊25，以及T3的浮動銷24’和推塊25’同步頂出。P1，P2面的打開需要中間定模板7使用4個結(jié)構(gòu)相同的齒條機構(gòu)M1～M4進(jìn)行驅(qū)動。以齒條機構(gòu)M1為例，機構(gòu)零件包括零件41～47，其動作原理為：當(dāng)注塑機動模板驅(qū)動模具的下動模下行時，安裝在下動模板8側(cè)端上的下齒條41驅(qū)動齒輪44轉(zhuǎn)動，齒輪44將被上齒條42反向驅(qū)動，從而迫使中間定模板7以下動模一半的速度下行，實現(xiàn)P1，P2面打開。機構(gòu)M1～M4對稱布置在模具的兩側(cè)，如圖3b所示。上動模推板33使用推板油缸34，35頂出。下動模推板32的推出由注塑機頂桿頂出。

中間定模結(jié)構(gòu)如圖3b所示。在上層子模具中，扣帶塑件的模腔分別為A1和A2模腔，扣蓋塑件的模腔分別為B1～B4模腔。在下層子模具中，扣帶塑件的模腔分別為A3和A4模腔，扣蓋塑件的模腔分別為B5～B8模腔。A1，A2和B1～B4六個模腔設(shè)置在上型腔鑲件22上，A3，A4和B5～B6六個模腔設(shè)置在下型腔鑲件23上。中間定模板7用16條水路進(jìn)行冷卻，其運動由G1～G4四根模架導(dǎo)柱進(jìn)行導(dǎo)向，以其中的G1導(dǎo)柱38為例，G1導(dǎo)柱38為雙頭導(dǎo)柱，其中間的導(dǎo)柱肩通過兩端的導(dǎo)套壓板37和39壓緊安裝在中間定模板7上，上動模板6和下動模板8上分別設(shè)置導(dǎo)套36和40與之滑動配合。由于扣帶塑件的中央位置?6 mm側(cè)孔特征側(cè)向脫模的需要，兩層子模具中需要設(shè)置4個滑塊機構(gòu)S1～S4進(jìn)行側(cè)抽芯脫模，4個機構(gòu)結(jié)構(gòu)相同。結(jié)合前述，對于塑件的頂出脫模，定模頂針機構(gòu)布置分別為：A1模腔設(shè)置機構(gòu)D1和D2，A2模腔設(shè)置機構(gòu)D3和D4，A3模腔設(shè)置機構(gòu)D5和D6，A4模腔設(shè)置機構(gòu)D7和D8。定模浮頂推塊機構(gòu)布置為：A1模腔設(shè)置機構(gòu)T1，A2模腔設(shè)置機構(gòu) T2，A3模腔設(shè)置機構(gòu) T3，A4模腔設(shè)置機構(gòu)T4?；瑝K機構(gòu)布置為：A1模腔設(shè)置機構(gòu)S1，A2模腔設(shè)置機構(gòu) S2，A3模腔設(shè)置機構(gòu) S3，A4模腔設(shè)置機構(gòu)S4。

2.3 下動模結(jié)構(gòu)

下動模結(jié)構(gòu)如圖4所示?？蹘Ｇ籄3和A4以及扣蓋模腔B5～B8六個模腔的型芯設(shè)置在下動模板8上，直接在下動模板8上銑削加工而獲得。扣帶模腔A3和A4共用“S”形冷流道RAX進(jìn)行澆注，扣蓋模腔B5～B8共用“H”形冷流道RBX進(jìn)行澆注。A3和A4側(cè)邊分別設(shè)置滑塊機構(gòu)S3和機構(gòu)S4，針對扣帶塑件的?6 mm孔實施側(cè)抽芯脫模。下動模板8使用10條水路進(jìn)行冷卻。

圖4 下動模結(jié)構(gòu)

2.4 上動模結(jié)構(gòu)

上動模結(jié)構(gòu)如圖5所示。上動模結(jié)構(gòu)與下動模結(jié)構(gòu)基本相同[12-15]，扣帶模腔A1和A2以及扣蓋模腔B1～B4六個模腔的型芯設(shè)置在上動模板6上，直接在上動模板6上銑削加工而獲得。扣帶模腔A1和A2共用“S”形流道RAS進(jìn)行澆注，扣蓋模腔B1～B4共用“H”形流道RBS進(jìn)行澆注?？蹘Ｇ籄1和A2側(cè)邊分別設(shè)置機構(gòu)S1和S2對扣帶塑件的?6 mm實施側(cè)抽芯脫模。上動模板6上使用10條水路進(jìn)行冷卻。

圖5 上動模結(jié)構(gòu)

2.5 澆口

扣帶模腔A1～A4和扣蓋模腔B1～B8都使用單個潛伏式澆口澆注，A1～A4澆口截面為?1.2 mm，B1～B8澆口截面為?0.8 mm。

3 滑塊機構(gòu)設(shè)計

3.1 滑塊機構(gòu)

滑塊機構(gòu)如圖6所示。在模具中，滑塊機構(gòu)S1～S4的結(jié)構(gòu)相同，以S2機構(gòu)為例，?6 mm孔特征的成型件圓柱鑲件53鑲裝于滑塊54上，滑塊54由鎖緊塊55通過T型槽進(jìn)行驅(qū)動，同時也由滑塊彈簧52驅(qū)動。鎖緊塊55安裝于中間定模板7上，其它構(gòu)件都安裝于對應(yīng)的動模板上。

圖6 滑塊及頂針機構(gòu)

3.2 頂出機構(gòu)

如圖6所示，針對扣帶模腔A1～A4中扣帶塑件的最終脫模，使用?10 mm頂針49頂出脫模；針對扣蓋模腔B1～B8中扣蓋塑件的最終脫模，使用?6 mm頂針50頂出脫模。

4 模具工作原理

模具工作原理如圖7所示，其工作過程如下：

圖7 模具工作原理

(1)注塑。注塑機通過噴嘴向熱流道嘴56內(nèi)注入熔融塑料，熱流道嘴56的出口向3個流動通道注入熔融塑料，第1個是扣帶模腔A1和A2的“S”形冷流道RAS，第2個是扣蓋模腔B1～B4的“H”形冷流道RBS，第3個是下層模腔的二次冷主澆道RZ(二次冷主澆道RZ開設(shè)在澆口套57內(nèi))，通過二次冷主澆道RZ再向下層子模具的扣帶模腔A3和A4的“S”形冷流道RAX及扣蓋模腔B5～B8的“H”形冷流道RBX流道供料。注塑完畢，經(jīng)保壓、冷卻，等待模具開模。

(2)開模。下層動模在注塑機動模板的驅(qū)動下，按開模方向下行，模具上層子模具的開模面P1和下層子模具的開模面P2同步打開。P2面打開時，二次冷主澆道RZ與上層模子模具的冷流道在主澆道入口J處分離。

(3)塑件脫模。下層子模具動模下行一定距離后，注塑機頂桿頂住下推板11使其保持不動，隨著下層子模具動模的繼續(xù)下行，下推板11推動下層子模具的頂針將扣帶模腔A3和A4、以及扣蓋模腔B5～B8的塑件從下動模板8上頂出。下層塑件脫模后，上層子模具動模的上推板2由推板油缸34和35同步驅(qū)動頂出，推動頂針將扣帶模腔A1和A2、以及扣蓋模腔B1～B4中的塑件從上動模板6上頂出。

(4)復(fù)位閉合。模具的閉合過程與開模過程相反。

5 結(jié)論

設(shè)計的雙層注塑模能同步實現(xiàn)4個扣帶和8個扣蓋塑件的注射成型，生產(chǎn)效率提高了90%以上。模具由上、下層兩層子模具“背靠背”組合而成，兩層子模具的結(jié)構(gòu)基本相同。在雙層注塑模的澆注系統(tǒng)中，上層子模具的2條冷流道直接由熱流道嘴供料，下層子模具的2條冷流道則由熱流道嘴通過附加增設(shè)的1個二次主澆道進(jìn)行供料?？蹘芗吻辉O(shè)置了1個滑塊抽芯機構(gòu)、2個定模頂針機構(gòu)及1個定模浮頂推塊機構(gòu)，實現(xiàn)了扣帶塑件局部特征的脫模。模具的中間定模板通過雙齒條齒輪機構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動。下層子模具中的塑件由注塑機頂桿推動頂針頂出脫模，上層子模具中的塑件則由油缸推動頂針頂出脫模，最終實現(xiàn)所有塑件的完全脫模。