胡濱鎧

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企業(yè)實踐的注射模具設計教學案例

胡濱鎧

（漳州職業(yè)技術學院 機械與自動化工程系，福建漳州 363000）

以某電器固定蓋模具設計為教學案例，結(jié)合注射模具設計理論和方法，對塑件進行工藝分析，及對設計過程中所可能出現(xiàn)的問題進行討論。設計結(jié)果表明：用企業(yè)實踐作為教學案例，既可為企業(yè)對同類模具產(chǎn)品的設計提供了一定的參考價值，也可為模具設計的教學提供一個較好的向?qū)?，真正實現(xiàn)產(chǎn)學研全面發(fā)展，對培養(yǎng)應用型技能人才具有一定的指導作用。

電器固定蓋；注射模具；工藝分析；產(chǎn)學研

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術的迅速發(fā)展，客戶對零件的材料提出越來越高的要求［1］，塑料以其具有質(zhì)量輕、強度好、耐腐蝕、絕緣性好等良好性能而著稱，因此注塑模具應用日益廣泛。本文以企業(yè)某電器固定蓋模具設計為例，結(jié)合注射模具設計的教學理論和方法，介紹注射模具設計的企業(yè)實踐。

1 塑件的工藝分析

圖1所示是某企業(yè)生產(chǎn)的家用電器產(chǎn)品，材料為ABS，大批量生產(chǎn)。產(chǎn)品工藝要求：(1)外表面是細火花紋。(2)注塑時不得有熔接痕存在。

圖1 電器固定蓋

根據(jù)該零件結(jié)構及工藝要求作如下工藝分析：

（1） 成形性能分析

（2） 尺寸精度分析

零件的4個孔固定孔有配合，是喇叭固定座，喇叭固定在座內(nèi)，固定蓋固定在墻上［2］，精度要求不高，為了制造方便，塑件的尺寸精度取MT5級。

（3） 表面質(zhì)量分析

零件是電器外殼，表面要求美觀，外表面要求細火花紋，不得有熔接痕、飛邊、凹陷、氣孔、翹曲等外觀缺陷存在，大批量生產(chǎn)。零件通孔較多，孔邊必然存在熔接痕，孔是作為傳聲音，熔接痕不能太大，否則影響外觀。

（4） 結(jié)構工藝性分析

零件外形較簡單，尺寸為116mm×116mm×48mm，見圖1所示，厚度t=3mm，壁厚均勻，滿足成形條件。但中間有通孔較多，必然存在熔接痕，要求改善注塑工藝，減小熔接痕的產(chǎn)生。

2 設備的選擇及工藝參數(shù)確定

（1） 計算塑件的體積

（2） 計算塑件的質(zhì)量

（3） 選用注塑機

根據(jù)塑件質(zhì)量計算結(jié)果及塑件結(jié)構特點，采用一模一腔的模具結(jié)構，中心對稱分布。選取螺桿式注射機：XS-ZY-250，主要參數(shù)見表1。

表1 XS-ZY-250的主要參數(shù)

3 模具的結(jié)構設計

（1） 確定分型面

分型面選在最大輪廓處，如圖2所示，保證塑件能順利取出，型腔在定模，型芯在動模，型腔用電火花成形即可；型芯外形用銑削加工，圓孔用小型芯，方便維修和調(diào)整。

圖2 分型面

（2） 確定澆注系統(tǒng)

由于零件較深，外觀質(zhì)量要求高，而該零件中間通孔多，為了減小熔接痕，采用直澆口進料，利用中心孔φ10mm作為進料口，用輪輻式進料口。特點是澆口去除方便，進料口在下方，料頭去除后有痕跡，但不影響外觀。

XS-ZY-250注射機的噴嘴直徑為φ5mm，澆口套設計參數(shù)如表2。為了保證脫料方便，澆道內(nèi)表面拋光。

表2 澆口套參數(shù)設計

（3） 確定模具基本結(jié)構

該零件采用一模一的模具結(jié)構，選用二板式推桿推出機構［3-4］，為了零件取出方便，導柱固定在定模上，采用導柱、導套配合。

（4） 確定脫模方式

根據(jù)該零件的特點是，高度較大，但脫模斜度大(30)，通孔多，壁厚較大，所以采用推桿推出結(jié)構，推出距離大于零件高度h＞45mm。由于零件是批量生產(chǎn)，在推板推出機構增加導柱、導套。推出系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 推出機構示意圖

4 成型零件工作尺寸計算

該零件尺寸均未標注公差，為了方便模具加工，所有尺寸按MT5，模具制造精度按IT7，平均收縮率為0.6%，圖中的圓角、筋條尺寸，按圖中的公稱尺寸加工，筋條公稱尺寸為大端尺寸，脫模斜度1°。

（1）型芯工作尺寸計算見表3；（2）型腔工作尺寸計算見表4。

表3 型芯工作尺寸計算

表4 型腔工作尺寸計算

5 選擇標準模架及標準件

（1） 型腔零件尺寸的確定

型腔采用整體結(jié)構，由于表面通孔多，為了減小熔接痕，用直澆道和輪輻式進料口形式，利用中間φ10mm孔作為澆口套外徑，進料口在零件表面的下方，使?jié)部谌コ蟛粫绊懲庥^。采用這種進料方式優(yōu)點是：熔料行程短，料頭去除容易，澆口去除后不影響外觀，熔料排氣順暢，使塑料成型后產(chǎn)生的熔接痕最小。型腔側(cè)壁厚度按S=0.2L+17=40mm計算，型腔外形尺寸必須大于200mm×200mm；腔固定在上模板上，底板厚度一般取20mm～35mm，應考慮冷卻水管的位置和強度，型腔厚度必須大于70mm～8mm。查表準模架尺寸，選用定模板尺寸為250mm×250mm×80mm。

（2） 型芯零件尺寸的確定

型芯采用鑲件結(jié)構，固定在定模板。零件的所有孔用小型芯，并固定于鑲件上；中間φ10mm孔作為澆口，利用澆口套成形；將冷卻水道設置在鑲件四周上，只要適當加大鑲件尺寸，就能滿足要求，使模具結(jié)構緊湊，如圖4所示。

圖4 動模板型芯鑲塊結(jié)構示意圖

（3） 動模板厚度的確定

動模板加工凹槽，槽深20mm，長寬140mm×140mm，查得經(jīng)驗值，動模板厚度B=35mm～40mm，動模板總厚度為55mm～60mm；查表準模架尺寸，選用動模板厚度尺寸為63mm。

（4） 墊塊高度的確定

制品內(nèi)部高度45mm，理論上推桿需要將制品推出45mm以上，才能取出制品。而250mm×250mm的標準模架中，推板厚20mm，推板固定板厚度16mm，墊塊高度應大于81mm，查表準模架尺寸，選用墊塊高度尺寸為80mm。實際上該零件只要將制品推出30mm左右，就可以將制品取出。

（5） 導向機構的確定

在250mm×25mm標準模架中，動、定模上的導柱直徑為“φ20mm”，采用直通式導柱，為了方便取出制品，導柱固定在定模板上，長度“130mm”，尺寸為“導柱 φ20mm×130mm×80mm”（ GB/T 4169.4-1984）；導套固定在動模板上，尺寸為“導套 φ20mm×63mm（Ⅰ）”，（GB/T 4169.3-1984）。

（6） 標準模架的選取

查模架標準《中國模具設計大典》（電子版），確定模架型號為：A1-250250-54-F1（ GB/T 12556-1990）。各模板具體尺寸為：定、動模座板“315mm×250mm×25mm”；定模板“250mm×250mm×80mm”；動模板“250mm×250mm×63mm”；推板為“250mm×148mm×20mm”，推桿固定板為“250mm×148mm×16mm”；墊塊為“250mm×50mm×80mm”；導柱反裝。

（7） 模具導向零件的設計

導向零件設計按標準模架中的導柱、導套選用，用直通式導柱，固定在定模板；為使推出機構推出平穩(wěn)，在脫料機構中增加導柱、導套，導柱與復位桿直徑相同即可。

（8） 模具結(jié)構的強度校核

由于型腔采用整體式結(jié)構，固定在頂莫半晌，強度已能滿足要求；型芯鑲件固定在動模板上，需校核動模板的強度，此時動模板由二墊塊支撐，墊塊距離L=150mm，動模板厚度為H=63-20=43mm，當型腔受到壓力P的作用時動模板中點將產(chǎn)生最大變形量δ，允許變形量取[δ]=0.05mm，δ計算值為：

δ＜[δ]

動模板是可靠的。

7 模具冷卻系統(tǒng)的設計

模具冷卻主要是對型腔型芯的冷卻，型腔、型芯設計冷卻系統(tǒng)的位置尺寸，用水冷卻，孔徑為φ6mm，模具溫度通過控制水流速來控制。

8 模具推出機構的設計

零件的推出采用推桿推出，推桿用 “φ6mm×185mm，φ4mm×185mm” 各8根，選擇規(guī)格為：“推桿φ6mm×200mm (GB/T4169.1 1984)，推桿φ4mm×200mm (GB/T4169.1 1984)”；用4根“φ12mm×140mm”復位桿，與標準模架配套。為了使推出機構運動平穩(wěn)，在推出機構中設置2根“φ12mm”導柱、導套，選擇規(guī)格為：“導柱 φ12mm×105mm”，導向段長度為90mm，固定段直徑、長度為φ8mm×15mm，固定在動模座板上；導套固定在推板及推桿固定板上，選擇規(guī)格為“導套 φ12mm×20mm（Ⅱ）（GB/T 4169.3-1984）”。

9 注射機有關工藝參數(shù)的校核

（1） 注射量的校核

（2） 模具閉合高度的校核

注射機的最大閉合高度為350mm，最小閉合高度為200mm，模具閉合高度為273mm，模具閉合高度滿足要求。

（3） 模具安裝部分的校核

注射機的拉桿空間為448mm×370mm，模板尺寸為250mm×315mm，滿足要求。

（4） 注射機的開模行程的校核

注射機的最大開模行程為500mm，塑件高度是48mm，澆注系統(tǒng)長度57mm，總高度為105mm，開模行程滿足要求。

（5） 頂出部分的校核

XS-ZY-250注射機頂出是二側(cè)頂出，頂干中心距為280mm，推板必須加長才能將制品頂出，頂出中心距為280mm，推板長度為320mm×148mm。

10 模具總裝配圖

模具總裝配圖見圖5所示。

圖5 模具總裝配圖

11 結(jié)束語

本文用企業(yè)實踐進行教學案例，根據(jù)塑件的特點以及企業(yè)的要求，詳細的闡述了某電器固定蓋模具設計的整個過程，解決了該塑件存在的缺陷如熔接痕多和脫模難等問題，達到不僅保證產(chǎn)品的質(zhì)量，也可為同類注塑件的模具設計提供一種較為簡便、快捷的方法，以及對其他同類產(chǎn)品的設計同樣提供了一定的參考價值。

通過企業(yè)實踐的產(chǎn)品，結(jié)合模具設計理論及方法，對整套電器固定蓋的進行設計，既能較好實現(xiàn)模具產(chǎn)品的開發(fā)，又能使高校便于實施教學，實現(xiàn)理論教學與實踐相結(jié)合，對培養(yǎng)應用型人才有一定的指導作用。

[1] 俞子驍.客戶對注射模具報價要求概述[J].模具工業(yè)，2000(4):44．

[2] 王健，賀瓊義.基于cimatron軟件的喇叭支架塑料模具設計[J].天津工程師范學院學報，2007,17(4):29.

[3] 歐陽德詳.塑料成型工藝與模具結(jié)構[M].北京:機械工業(yè)出版社,2008:102-106.

[4] 陳志剛.塑料模具設計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2011:157-159．

(責任編輯：季平)

Business practice’s Injectionmold designofteaching cases

HU Bin-kai

(Department of Mechanical Engineering and Automation, Zhangzhou Institute of Technology, Zhangzhou, Fujian, 363000, China)

Basing on an electric cover mold design as an example in this article, and combining with the design theory and method of injection mould, and to introduce the electric fixed cover set of mould design process. At the same time to analysis the electric fixing cover plastic parts of the process, and to discuss the possible problems in the design process. Results show that: a clear set of electrical cover mold design, which not only can provide the beneficial reference for the enterprise to design similar die product and finish specifications, but also can provide a good guide for mould design teaching, realizing the comprehensive development of production-teaching-researchproduction-teaching-researchproduction-teaching-research, and ultimately promoting the development of mold industry.

the electric fixed cover mold；injection mould parts；the process；production-teaching-research

2014－03－12

胡濱鎧（1983－），男，福建漳州人，助教，碩士，研究方向：機械、模具設計與制造。

1673-1417（2014）02-0078-08

10.13908/j.cnki.issn1673-1417.2014.02.0017

G718.5

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