連體底座組合與分離式注射模設(shè)計

楊炯

（浙江臺州美多模具有限公司， 浙江 臺州 318000）

0 引 言

隨著全球氣溫的不斷升高和消費(fèi)者生活質(zhì)量的日益改善，空調(diào)已成為家庭必不可少的電器。隨著空調(diào)需求的增多以及市場競爭的日益激烈，創(chuàng)新成為當(dāng)前空調(diào)企業(yè)和模具行業(yè)發(fā)展的主要推動力，這就需要在原有的模具結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷的優(yōu)化，以提高塑件的生產(chǎn)效率及提高模具使用的靈活性，使模具可以根據(jù)產(chǎn)能靈活選擇注塑機(jī)生產(chǎn)，確保降低生產(chǎn)成本。

注射模中1模多腔的結(jié)構(gòu)較常見，一般作為1副完整的模具進(jìn)行設(shè)計和制造，但像空調(diào)連體底座這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型塑件，設(shè)計為1模多腔的模具較少，現(xiàn)采用可分可合的1模2腔注射模成型該塑件，分時可作為1模1腔的2副模具單獨(dú)使用，合時可作為1模2腔的1副模具使用，根據(jù)生產(chǎn)線上的設(shè)備和產(chǎn)能需求靈活運(yùn)用該模具。

1 塑件結(jié)構(gòu)分析

1.1 塑件性能要求

連體底座質(zhì)量為1.6 kg，外形尺寸約為818 mm×265 mm×256 mm，塑件需具備良好的強(qiáng)度和剛性，材料采用PS或ABS塑料。塑件由風(fēng)道、出風(fēng)口、排水槽、排水口、電控盒位、導(dǎo)風(fēng)板支架及掛墻扣等組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如圖1所示。

圖1 塑件結(jié)構(gòu)

連體底座在空調(diào)中至關(guān)重要，所有空調(diào)零配件都依附其上，因此要求其變形小、相關(guān)尺寸精度高，是集功能與支撐為一體的塑件，連體底座主要有2點(diǎn)作用。

（1）功能性作用。塑件幾何公差要求較高，如風(fēng)道部位，因空調(diào)產(chǎn)生的風(fēng)快速從風(fēng)道流過，弧度形狀差異大時影響風(fēng)的方向。成型塑件時哈夫分型線精度要求高，否則風(fēng)高速經(jīng)過風(fēng)道時會使空調(diào)噪音增大，導(dǎo)致空調(diào)不合格；另風(fēng)道還有排水作用，空調(diào)在冷熱交替時會產(chǎn)生凝露，長時間使用時產(chǎn)生的積水需要排出，因此設(shè)有排水槽，匯合至排水口引出空調(diào)外。

（2）主體支撐作用?？照{(diào)中相關(guān)塑件都與之裝配，如面板、中框、導(dǎo)風(fēng)板等，其他元器件都固定在此塑件上，如電機(jī)、控制開關(guān)等，空調(diào)掛在墻上還需承載自身重力，因此對裝配尺寸的精度和塑件強(qiáng)度都有較高的要求。

1.2 塑件成型分析

排水口處是斜向下的脫模方向，采用隧道式滑塊成型；出風(fēng)口是斜向上的脫模方向，采用向上斜滑塊成型；風(fēng)道處排水槽筋倒扣采用定模斜推結(jié)構(gòu)成型；中框支撐筋處采用大滑塊成型，如圖2（a）所示；塑件兩端電機(jī)安裝處，采用2個大滑塊成型，如圖2（b）所示。

圖2 成型滑塊布置

2 分離式1模1腔模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計

塑件要求變形小及尺寸精度高，經(jīng)模流分析采用5點(diǎn)熱流道注射壓力高，鎖模力超過客戶要求的注塑機(jī)壓力，出風(fēng)口上方的外觀面出現(xiàn)多料、熔接痕等缺陷，變形超過要求的公差。采用7點(diǎn)熱流道時注射壓力和鎖模力達(dá)到要求，變形也滿足要求，但是出風(fēng)口上方要設(shè)置3個熱噴嘴，導(dǎo)致定模鑲件強(qiáng)度變差，鑲件和熱流道冷卻水路設(shè)置困難，經(jīng)評估成型周期達(dá)不到客戶的要求?，F(xiàn)采用6點(diǎn)熱流道進(jìn)行分析，結(jié)合5點(diǎn)和7點(diǎn)熱流道的優(yōu)點(diǎn)，避免了它們的缺點(diǎn)，如圖3（a）所示。綜合考慮制造成本、鑲件強(qiáng)度、注塑機(jī)壓力等因素，最終采用6點(diǎn)45型針閥式熱流道，方便控制閥針順序，能夠保證成型塑件的尺寸精度及控制變形量，澆口布置如圖3（b）所示。

圖3 澆注系統(tǒng)

為減少成型塑件的變形量，閥針按順序打開：先打開閥針1、2、3，再打開閥針4，最后打開閥針5、6。

2.2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

模具為1模1腔結(jié)構(gòu)時外形尺寸為1 300 mm×800 mm×990 mm，如圖4所示，模具局部三維結(jié)構(gòu)如圖5所示。斜大滑塊1、隧道式大滑塊3均采用斜導(dǎo)柱驅(qū)動抽芯；2個隧道式小滑塊（1個是隧道式大滑塊3中的隧道式小滑塊，1個是排水口的隧道式小滑塊）利用隧道大滑塊3帶動其抽芯；定模大斜推塊4和1個小斜推塊采用氮?dú)鈴椈稍陂_模時同步驅(qū)動其抽芯；動模4個斜推結(jié)構(gòu)中2個是用于導(dǎo)風(fēng)板支撐孔的成型抽芯，2個是用于中框支撐筋卡扣的成型抽芯。

圖5 局部三維結(jié)構(gòu)

模具設(shè)計時需考慮后期能組合生產(chǎn)，且模具外形尺寸不能超出注塑機(jī)的要求，首先考慮采用直身模模架，可以減小模具寬度尺寸。動、定模的定位圈采用非對稱倒角設(shè)計，保證后期組合時安裝順暢。模具推板推出采用機(jī)械式推出，在模具上700 mm×150 mm的位置和模具中心位置設(shè)計推出墊塊。模具要組合成1模2腔進(jìn)行生產(chǎn)時，對模具的精度要求更高，組合時保證2副模具厚度誤差在0.03 mm以內(nèi)，否則鎖模時2個型腔鎖模力無法平衡，導(dǎo)致成型塑件不合格。位置公差要保證在±0.02 mm，否則可拆卸的搭橋式熱流道系統(tǒng)會有漏料風(fēng)險。保證2副模具分開獨(dú)立使用和組裝作為1副模具使用都能有效地安裝在注塑機(jī)上。斜大滑塊1冷卻系統(tǒng)從滑塊底部出水，在動?？騻?cè)面開設(shè)水管槽用來安裝此滑塊的冷卻水管，以保證模具此側(cè)外觀平整，避免2副模具組合后冷卻零件干涉，為后期順利組合提供保障，如圖6所示。

圖6 斜大滑塊1冷卻系統(tǒng)

3 組合式1模2腔模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 組合式模具結(jié)構(gòu)

上述1模1腔模具結(jié)構(gòu)設(shè)計方案中考慮了組合后的相關(guān)結(jié)構(gòu)特殊性，如操作側(cè)斜滑塊冷卻水管的排出設(shè)計，保證了模具操作側(cè)的整潔；動、定模的定位圈非對稱倒角設(shè)計，方便組合后安裝導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，保證了定位精度；直身模模架的設(shè)計，保證了組合后1模2腔模具的緊湊性。

組合后模具是在上述1模1腔的基礎(chǔ)上，用2副一樣的模具通過相關(guān)零件重新組合，形成1副能在1臺注塑機(jī)上生產(chǎn)的1模2腔模具結(jié)構(gòu)，組合后是1副工字模，如圖7所示。模具結(jié)構(gòu)中采用增加整體式定模座板1和整體式動模座板2作為主要承載板連接2副1模1腔的模具，組合后模具外形尺寸為1 300 mm×1 600 mm×1 210 mm。使用1模1腔模具的動模定位圈3和定模定位圈4定位，鎖定水平方向的X和Y兩個自由度，用2套無斜度的直身定位塊鎖定Z向作為旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)自由度，僅用4個零件即可約束所需約束的自由度。為增加組合模具的穩(wěn)定性、強(qiáng)度和定位可靠性，在2副模具之間設(shè)計8組連接扣，使其在組合后相互牽引。組合后如何連接2副1模1腔模具的澆注系統(tǒng)是難點(diǎn)，因?yàn)闊崃鞯烙袩崤蛎?，定位控制不?zhǔn)確，可能會撐開、撐裂2副模具，熱流道內(nèi)可能出現(xiàn)死角，部分塑料可能出現(xiàn)分解，影響塑件的成型質(zhì)量。經(jīng)分析后在熱流道分流板上增加搭橋板5連接2副模具的主噴嘴，采用平面方式對接，減少加工誤差和熱膨脹帶來的影響，同時搭橋板5上的流道孔要小于原1模1腔模具上主噴嘴的對接孔，防止熱膨脹位移后出現(xiàn)死角。組合后采用4個液壓缸驅(qū)動原模具的2套推出機(jī)構(gòu)，液壓油路在整體式動模座板2中并聯(lián)設(shè)計，確保最后同時推動2個推板，并同時推出2個型腔成型的塑件。

圖7 組合后1模2腔模具結(jié)構(gòu)

3.2 組合式模具結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)

組合式模具屬大型模具，在拆卸和安裝過程中還要考慮各種便利性，因此要注意以下要點(diǎn)。

（1）單副模具以動、定模分開的形式分別安裝在整體式動、定模座板上。模具體積大，動、定模分開安裝時，半副模具質(zhì)量仍然較重，為安裝安全先放平整體座板，再將2個動模裝在整體座板上，利用定位圈和定位塊鎖定位置，再安裝螺釘1，把動模反過來安裝螺釘2，定模也用同樣的方法安裝，如圖8所示。

圖8 固定結(jié)構(gòu)

（2）為使成型塑件推出平衡，4個液壓缸的液壓油路設(shè)計要平衡，必要時可加裝液壓油路平衡器，并把液壓油路設(shè)計在模具內(nèi)，使模具外觀更整潔。

（3）為分離或組裝使用的方便，1模1腔模具設(shè)計時不能在操作側(cè)及模架外側(cè)有任何零件外掛，以免無法組合生產(chǎn)。

（4）1模1腔模具的動、定模定位圈直徑誤差控制在一定范圍內(nèi)，為提高定位精度，定位塊優(yōu)先選用無斜度的直身定位塊。

4 結(jié)束語

成型空調(diào)掛機(jī)連體底座的模具外形尺寸大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計了可分可合形式的模具結(jié)構(gòu)，在生產(chǎn)中可根據(jù)訂單量或生產(chǎn)線上注塑機(jī)的實(shí)際情況和需求選擇組合式或分離式來使用模具。該模具設(shè)計方案解決了模具設(shè)計與制造中的技術(shù)難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了模具定位可靠、拆裝方便、通用性強(qiáng)，在實(shí)際應(yīng)用中具有成型周期短、生產(chǎn)靈活、成本低的優(yōu)勢，該模具結(jié)構(gòu)已獲專利。