定模斜抽滑塊內(nèi)斜頂注射模設(shè)計(jì)

曹建華，唐海善

（1.東莞市機(jī)電工程學(xué)校，廣東東莞 523846；2.艾爾瑪科技股份有限公司，廣東東莞 523000）

1 塑件成型工藝分析

圖1為掃地機(jī)器人塵盒，該塑件材料為BAYER-PC 2407。查原料物性表，取收縮率0.5%。該塑件側(cè)面需要做一個(gè)大的定模斜抽滑塊，在滑塊內(nèi)部又有兩個(gè)斜頂，需要同步脫扣，對面轉(zhuǎn)軸需要做兩個(gè)定模內(nèi)滑塊。轉(zhuǎn)軸需要配合，內(nèi)孔無斜度，與另一件組裝時(shí)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)要平穩(wěn)，無劇烈擺動(dòng)。轉(zhuǎn)軸內(nèi)孔精度要求高，定模內(nèi)滑塊脫扣較困難，在加工時(shí)要做到精密加工。另外，因PC料流動(dòng)性較差，成型溫度要求高，在排氣、鑲件方面要做到高要求。

圖1 掃地機(jī)器人塵盒塑件

2 分型與排位

2.1 分型線的選擇

根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及進(jìn)膠位置的選擇，選定開模方向如圖2所示。

選定開模方向，左右兩側(cè)開滑塊，上下方向做動(dòng)、定模分型，如圖2中的PL線。定模做3個(gè)滑塊：一個(gè)側(cè)面斜抽滑塊，兩個(gè)內(nèi)滑塊；動(dòng)模沒有滑塊，定模側(cè)面斜抽滑塊由于要走內(nèi)斜頂，需采用油缸帶動(dòng)脫模。定模兩個(gè)內(nèi)滑塊，可以直接采用三板模，利用三板模多開一次模的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)T槽鏟機(jī)連接帶動(dòng)開滑塊。

圖2 開模方向

2.2 排位

該塑件結(jié)構(gòu)尺寸不大，按1模2腔布局。由于該塑件有兩側(cè)滑塊，通過滑塊的擺放方式來比較。采用油缸開側(cè)面斜抽滑塊的一面朝外，兩個(gè)定模內(nèi)滑塊一側(cè)朝內(nèi)方式進(jìn)行排位。模架采用龍記標(biāo)準(zhǔn)簡化型細(xì)水口，型號為FCI-5060-A150-B100-C120-L420。如圖3所示。

圖3 定模型腔布局

3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該塑件為透明PC料，對外觀要求高。塑件兩側(cè)開滑塊，沒有位置做進(jìn)膠，因此僅有中間一部分可以進(jìn)膠。根據(jù)開模的方式，選擇三板模點(diǎn)進(jìn)膠方式。該塑件較長，如果采用1點(diǎn)進(jìn)膠，有可能會(huì)出現(xiàn)缺膠現(xiàn)象。為了保證順利充填，每腔選定左右兩邊各一個(gè)點(diǎn)進(jìn)膠。在塑件外觀面無法避免的情況下，優(yōu)先選在不影響塑件功能的地方。該模具的進(jìn)膠方式與進(jìn)膠位置如圖4所示。

圖4 進(jìn)膠方式與位置

4 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

在能頂出的情況下盡可能的減少頂桿數(shù)量，減輕頂桿印對塑件的外觀影響。該塑件兩側(cè)開滑塊，滑塊打開后，包覆塑件的鋼料僅有中間區(qū)域，所以頂桿主要頂出部分為中間區(qū)域。如圖5所示。

圖5 頂出機(jī)構(gòu)

在中間區(qū)域空間不夠的情況下只能做小一點(diǎn)的頂桿，而外側(cè)空間足夠的情況下就排布大一點(diǎn)的頂桿，其中?3mm頂桿、?4mm頂桿和?6mm頂桿各4根，?5mm頂桿2根。頂桿需要均勻分布，保證受力平衡，詳細(xì)分布如圖6所示。

圖6 冷卻系統(tǒng)

5 冷卻與排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

模具布局為1模2腔，采用分離式型腔。每腔單獨(dú)做動(dòng)、定模型腔、型芯，兩腔的型腔為旋轉(zhuǎn)復(fù)制件，因此在冷卻布局上采用相同結(jié)構(gòu)。定模型腔分3組，環(huán)繞定模型腔周圍，動(dòng)模型芯分4組，在局部無法走冷卻的地方，采用水井形式。側(cè)面大滑塊采用一組冷卻，冷卻水路直徑最小為?8mm，冷卻液介質(zhì)采用水冷方式，如圖7所示。

圖7 排氣系統(tǒng)

5.2 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

模具排氣系統(tǒng)如圖8所示，在分型面四周均需做排氣系統(tǒng)。查閱資料得知PC溢邊值為0.04～0.06mm，所以采用排氣深度為0.02mm，而主排氣槽深度做0.2mm。

圖8 模具成型零件

6 成型零件材料的選擇

塑件為PC透明料，PC料中的水分子在高溫時(shí)容易分解出氣體，特別在角落處和填充末端容易產(chǎn)生困氣，因此設(shè)計(jì)模具時(shí)要做好排氣。另外，PC料的硬度較硬，脫模時(shí)容易拉傷模仁。綜合以上問題點(diǎn)，成型材料需選用光澤度高，加硬且易加工的鋼料。因此選用日本大同S-STAT-A鋼料，定模加硬到52HRC，動(dòng)模加硬到50HRC。定模型腔、動(dòng)模型芯、內(nèi)滑塊、內(nèi)滑塊斜楔、側(cè)面大滑塊均采用S-STAR-A加硬鋼料。加工分粗加工和精加工，型芯型腔精加工后還需要電火花清角處理。

7 模具工作過程

模具結(jié)構(gòu)如圖9、圖10所示。此模具有定模內(nèi)滑塊12，定模側(cè)面斜抽大滑塊內(nèi)斜頂11，因此開合模時(shí)與普通的三板模要區(qū)別對待。

圖9 模具結(jié)構(gòu)Ⅰ

（1）開模工作過程。

a.首先，開模時(shí)動(dòng)、定模板需要扣機(jī)7完全扣死，不能松動(dòng)，如果松動(dòng)會(huì)拉裂塑件。

b.開模時(shí)流道板14先打開，在開圖9中I-I時(shí)定模座板16處的定模側(cè)面斜抽大滑塊斜楔15開始脫離定模側(cè)面斜抽大滑塊5。定模內(nèi)滑塊斜楔17同步帶動(dòng)定模內(nèi)滑塊12脫扣。

c.開完I-I后馬上開II-II。流道2取出。同時(shí)油缸4工作，抽芯帶動(dòng)定模側(cè)面斜抽大滑塊5脫扣。在定模側(cè)面斜抽大滑塊5后退的過程中，由于斜槽的原因，會(huì)同步帶動(dòng)定模側(cè)面斜抽大滑塊內(nèi)斜頂11沿著斜槽運(yùn)動(dòng)，在彈簧19的作用下會(huì)沿著斜槽運(yùn)動(dòng)，斜槽方向的力可以分解成水平方向和垂直方向兩個(gè)合力，水平方向會(huì)貼著動(dòng)模型芯不動(dòng)，垂直方向會(huì)沿著如圖9中箭頭方向所示運(yùn)動(dòng)，直至完全脫扣，達(dá)到最大行程。

d.開完II-II后，扣機(jī)7開模已達(dá)到最大行程，此時(shí)扣機(jī)會(huì)打開。

e.扣機(jī)打開后開III-III，動(dòng)、定模板之間可以開模，此時(shí)，打開動(dòng)、定模板。

f.頂出塑件。

（2）合模工作過程。

a.如圖10所示，開始合模時(shí)，開模順序控制器長劍22會(huì)先頂開撥塊23，使注塑機(jī)無法繼續(xù)往前推進(jìn)，無法先合流道板14，但是動(dòng)、定模板之間可以繼續(xù)合模。

圖10 模具結(jié)構(gòu)Ⅱ

b.動(dòng)、定模板合模到位后，鎖在動(dòng)模板上的動(dòng)模型芯6也同步回到位。

c.此時(shí)可以合模定模側(cè)面斜抽大滑塊5。油缸4開始工作，推動(dòng)大滑塊前進(jìn)，大滑塊內(nèi)的斜頂會(huì)先碰到動(dòng)模型芯的側(cè)壁，如圖9所示。此時(shí)動(dòng)模型芯側(cè)壁會(huì)施加一個(gè)力，使定模側(cè)面斜抽大滑塊內(nèi)斜頂11沿著斜槽回到位。

d.定模側(cè)面斜抽大滑塊回到位后，此時(shí)開模順序控制器短劍到達(dá)行程設(shè)定點(diǎn)，插入撥塊23內(nèi)，撥塊會(huì)水平滑動(dòng)，撥塊滑動(dòng)后，開模順序控制器長劍22脫扣，順利通過撥塊。

e.開模順序控制器長劍22通過撥塊后，扣機(jī)7會(huì)同步扣死，動(dòng)、定模板完全合死。

f.動(dòng)、定模板合死之后，繼續(xù)合模，合流道板14。在合流道板的同時(shí)，斜楔15、17同步回到位，定模內(nèi)滑塊12同步回到位。

g.至此合模完成，進(jìn)入下一成型周期。

8 結(jié)束語

該模具用于成型家用掃地機(jī)器人塵盒，該塑件對密封性及零配件配合度要求高，組裝時(shí)不能出現(xiàn)裂縫，影響密封吸塵。為了保證定模斜頂?shù)捻樌夏?，?yōu)化了合模順序，與普通三板模的合模順序不一樣，將普通三板模合模順序中的先合流道板，再合動(dòng)、定模板，改為先合動(dòng)、定模板，再合流道板。該模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，為今后的類似塑件模具設(shè)計(jì)提供參考。