旋轉(zhuǎn)差動(dòng)式切斷側(cè)澆口注射模設(shè)計(jì)

黃克榮

（百家麗（中國）照明電器有限公司，江蘇儀征 211400）

1 引言

側(cè)澆口是塑料注射模中的一種常用進(jìn)料形式，一般需要人工切斷澆口。為減少人力投入，降低注塑件成本，業(yè)內(nèi)人士進(jìn)行了大量研究和實(shí)踐。張薔利用可注射橡膠材料較軟，彈性好，用較小的力即可拉斷澆口的特點(diǎn)，將流道系統(tǒng)設(shè)于滑塊上，利用滑塊的抽芯動(dòng)作拉斷側(cè)澆口[1]。許思光介紹了在“帶流道推板注塑機(jī)”上使用的側(cè)澆口自動(dòng)切斷注射模并借鑒此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了在普通注塑機(jī)上用切刀切斷澆口的結(jié)構(gòu)[2]；劉黛鵬、郭新玲對此結(jié)構(gòu)進(jìn)行了進(jìn)一步的拓展和應(yīng)用，開模時(shí)利用彈力推動(dòng)特設(shè)沖裁部件做相向運(yùn)動(dòng)切斷澆口[3～4]。張文玉等對延遲頂出結(jié)構(gòu)、預(yù)頂切斷結(jié)構(gòu)、油缸帶動(dòng)滑塊切斷這3種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場合進(jìn)行了歸納總結(jié)[5]。吳朋余等應(yīng)用預(yù)頂切斷結(jié)構(gòu)，并提出需要在保壓階段液壓缸即開始驅(qū)動(dòng)切刀切斷澆口[6]。易巍等應(yīng)用預(yù)頂切斷結(jié)構(gòu)并提出要求制品保壓結(jié)束后澆口仍然處于熔融狀態(tài)[7]。朱建榮運(yùn)用油缸帶動(dòng)滑塊切斷澆口的原理，在第二段保壓時(shí)氣缸帶運(yùn)滑塊運(yùn)動(dòng)，在流道未完全冷卻時(shí)，由定模碟簧切斷澆口[8]，將原結(jié)構(gòu)所需的2次分型簡化成1次分型。李代敘針對管件塑件設(shè)計(jì)了尖銳的澆口切刀，在塑件對型芯的包緊力與尖銳切刀推出力的共同作用下切斷側(cè)澆口[9]?？v觀以上成果，或切澆口后外觀質(zhì)量不良，或模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，或?qū)ψ⑺軝C(jī)性能有特殊要求，或?qū)ψ⑺芄に囘^程有特殊要求。本文根據(jù)塑料原料特性和塑件功能要求，在延遲頂出結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上[10～11]，設(shè)計(jì)了一種旋轉(zhuǎn)差動(dòng)式結(jié)構(gòu)切斷澆口[12]，模具結(jié)構(gòu)簡單，澆口斷面質(zhì)量較好，塑件質(zhì)量好，對注塑機(jī)和注射成型工藝過程控制無任何特殊要求。

2 塑件結(jié)構(gòu)及模具設(shè)計(jì)要求

圖1所示為三防燈卡扣中的連桿，為壁厚2mm帶孔平板連接兩旋轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)。最大外形尺寸28.5×16.1×4.7mm，材料PA6+30GF。連桿與勾子通過旋轉(zhuǎn)軸A相連形成卡扣。

圖1 塑件結(jié)構(gòu)

模具設(shè)計(jì)要求為：1模16腔，澆注系統(tǒng)采用4點(diǎn)熱流道轉(zhuǎn)冷流道側(cè)澆口的方式，自動(dòng)切斷側(cè)澆口，自動(dòng)分揀塑件和流道凝料，型腔材料W302，50～52HRC。因連桿和勾子采用自動(dòng)化裝配，平面C及其相對面上不得設(shè)置推桿。該塑件生產(chǎn)批量大，要求塑件尺寸穩(wěn)定、變形小，切斷澆口穩(wěn)定可靠。

造成塑件翹曲變形的原因可分為：收縮不均、冷卻不均、取向效應(yīng)等[13～14]。該塑件結(jié)構(gòu)簡單、外形尺寸小，壁厚基本均勻，但玻纖含量較高，模具設(shè)計(jì)時(shí)要重點(diǎn)控制取向效應(yīng)所引起的變形，并設(shè)計(jì)合理的冷卻系統(tǒng)以得到翹曲變形小的塑件。

3 模具設(shè)計(jì)

3.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為得到具有一致性能的16腔塑件，以4個(gè)型腔為一組采用平衡的澆注系統(tǒng)布局，如圖2所示。

根據(jù)塑料類型選擇合適的熱噴嘴結(jié)構(gòu)，因該結(jié)構(gòu)所限，正對熱噴嘴的分流道采用梯形截面，其余采用圓形截面。正對熱噴嘴下方設(shè)置有冷料井，一級分流道末端設(shè)計(jì)加長冷料井，以便于自動(dòng)分揀塑件和流道凝料。

為減小取向效應(yīng)引起的變形，熔融塑料在型腔內(nèi)的流動(dòng)應(yīng)符合單一方向流原則，將澆口設(shè)在長邊的邊角處。為易于切斷澆口，設(shè)計(jì)較小的澆口，高度0.6mm，寬度1.2mm。為避免產(chǎn)生噴射流痕[15]，在塑件上正對澆口處設(shè)置了凹腔。

圖2 分流道的布置

3.2 切澆口方案設(shè)計(jì)

根據(jù)塑件的尺寸和變形要求，注射成型過程中需要穩(wěn)定的保壓，玻纖增強(qiáng)料的強(qiáng)度高、冷卻速度快，不宜采用預(yù)頂切斷結(jié)構(gòu)。模具為1模16腔，也不宜采用較復(fù)雜的切澆口結(jié)構(gòu)。決定采用延遲頂出結(jié)構(gòu)，但需提高澆口切斷后的表面質(zhì)量，并需減小切斷澆口所需的力以避免該力對塑件造成不良影響。借鑒人工操作時(shí)，旋轉(zhuǎn)凝料切斷澆口所需的力最小，并且表面質(zhì)量較好這一經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用差動(dòng)推桿，在推出過程中先旋轉(zhuǎn)塑件后切斷澆口。為利于塑件旋轉(zhuǎn)，澆口設(shè)在長邊上。

如圖3所示，每腔設(shè)置2支推桿K1和2支差動(dòng)推桿K2，其中1支差動(dòng)推桿K2的中心線與澆口中心線重合。差動(dòng)推桿K2與推板在推出方向上有3mm間隙。差動(dòng)推桿K3與推板在推出方向上有13mm間隙。推板首先帶動(dòng)推桿K1推動(dòng)并旋轉(zhuǎn)塑件。推動(dòng)3mm，塑件已旋轉(zhuǎn)約16°。此時(shí)，切斷澆口所需的力已很小，該力不會(huì)對塑件造成任何不良影響。推板繼續(xù)帶動(dòng)推桿K1和差動(dòng)推桿K2一起推動(dòng)塑件，切斷澆口，塑件墜落。推板運(yùn)動(dòng)13mm后，帶動(dòng)差動(dòng)推桿K3推出凝料。

切澆口方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

（1）從分流道到塑件澆口段采用斜面過渡，靠近塑件部位，采用0.1mm的平直段，既方便保證各澆口的平衡，也能減小澆口殘留。

（2）一級分流道下方設(shè)有倒錐，末節(jié)分流道下方靠近澆口處設(shè)計(jì)了側(cè)凹，使得凝料在被推出前不發(fā)生任何移動(dòng)，確保在差動(dòng)推桿K2和差動(dòng)推桿K3的差動(dòng)過程中切斷澆口。如圖4所示。

圖3 旋轉(zhuǎn)差動(dòng)式切斷澆口原理圖

圖4 側(cè)澆口平直段及分流道下倒錐和側(cè)凹

（3）在底板上接觸差動(dòng)推桿K2支承面上設(shè)計(jì)了耐磨板，耐磨板材料SW718H，30～35HRC，避免推桿后退。

3.3 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為減小由于冷卻不均而引起的翹曲變形，以靠近塑件并均衡布置直徑φ8mm冷卻通道為原則，定模型腔板上設(shè)計(jì)了5組圖5所示的冷卻通道，動(dòng)模型腔板上設(shè)計(jì)了2組圖6所示的冷卻通道。

圖5 定模型腔板冷卻通道

圖6 動(dòng)模型腔板冷卻通道

因模溫高時(shí)，添加玻纖的塑料在玻纖取向和垂直取向的收縮差異小，翹曲變形小。模溫設(shè)為90℃。

3.4 模具結(jié)構(gòu)

模具結(jié)構(gòu)如圖7所示。為減小模具保養(yǎng)時(shí)的工作量，熱流道部分采用熱半模結(jié)構(gòu)，熱半模與定模7裝配時(shí)由熱流道導(dǎo)向桿6導(dǎo)向、銷釘29定位。因模溫較高，推板導(dǎo)柱19不插入動(dòng)模板26，以避免動(dòng)模座板22和動(dòng)模板26因熱膨脹差異對該導(dǎo)向副造成不良影響，墊塊25與動(dòng)模座板22、動(dòng)模板26之間分別由圓柱銷14、13定位，以提高動(dòng)模板26和動(dòng)模座板22之間的連接精度。

圖7 模具結(jié)構(gòu)

4 結(jié)束語

采用延遲頂出這一最簡單的側(cè)澆口切斷結(jié)構(gòu)，使塑件先于凝料墜落，實(shí)現(xiàn)了塑件和凝料的穩(wěn)定可靠分離。為克服延遲頂出結(jié)構(gòu)切澆口質(zhì)量差的缺點(diǎn)，根據(jù)人工去玻纖填充料澆口的經(jīng)驗(yàn)，通過合理設(shè)置差動(dòng)推桿的差動(dòng)距離，先旋轉(zhuǎn)塑件后切斷澆口；分流道下方設(shè)計(jì)了倒錐和側(cè)凹使凝料在切斷澆口過程中不發(fā)生任何移動(dòng)；側(cè)澆口處設(shè)計(jì)了明顯的應(yīng)力集中點(diǎn)；澆口殘留小，塑件外觀質(zhì)量較好。旋轉(zhuǎn)塑件還能消除切斷澆口力對塑件性能的影響，設(shè)計(jì)合理的澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，使塑件尺寸穩(wěn)定、變形小。經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，收到了良好的效果。