錢志良，劉 靜

（1.蘇州科立愛德精密科技有限公司，江蘇 蘇州 215021；2.桂林電器科學(xué)研究院有限公司，廣西 桂林 541004）

0 引 言

隨著消費(fèi)類電子產(chǎn)品的迅速發(fā)展，塑件越來越多地應(yīng)用在各種產(chǎn)品上，注射模是成型塑件的主要設(shè)備，決定塑件的質(zhì)量和性能。在連接和固定塑件時(shí)，除了采用傳統(tǒng)的螺釘固定外，卡扣是常用的功能結(jié)構(gòu)特征，卡扣的脫模需要采用抽芯機(jī)構(gòu)完成。抽芯機(jī)構(gòu)常用于待成型塑件倒扣的脫模，如側(cè)凸卡扣、側(cè)凹槽或0°區(qū)域功能面等，常用機(jī)構(gòu)有滑塊和斜推桿。如塑件內(nèi)側(cè)邊有45°的斜倒扣槽，是安裝鉸鏈的功能區(qū)域，如果此處采用直接脫模，需動(dòng)模分型1次驅(qū)動(dòng)模具，導(dǎo)致模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜且尺寸大、側(cè)向力大，不易驅(qū)動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)。為此優(yōu)化了滑塊抽芯機(jī)構(gòu)，采用T形槽和復(fù)合角度受力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換，簡(jiǎn)化抽芯機(jī)構(gòu)和穩(wěn)定抽芯動(dòng)作。

1 塑件工藝分析

1.1 塑件材料及特征

塑件為某遙控器后蓋，如圖1所示。塑件材料為PC/ABS CX7240，其物理性能和工藝參數(shù)如表1所示。該塑件既是外觀件也是功能件，要求具有一定的強(qiáng)度、耐磨損、尺寸穩(wěn)定性和外表面光滑等。塑件外觀面要求鏡面拋光A3，顏色為黑色、冷灰、白色及咖啡色，外形尺寸約為43 mm×57 mm×7 mm。

表1 PC/ABS CX7240的物理性能及工藝參數(shù)

圖1 塑 件

1.2 開模分析

通過塑件結(jié)構(gòu)和脫模分析綜合評(píng)估，首先確定塑件的開模方向，即確定成型塑件對(duì)應(yīng)的型腔和型芯。采用模擬軟件分析脫模角度，如圖2所示，塑件的可視區(qū)域設(shè)置在脫模正方向，由于可視區(qū)域?yàn)樗芗庥^面需要進(jìn)行鏡面拋光，不允許設(shè)置推桿和澆口，將正角度區(qū)域的面設(shè)計(jì)為型腔面，開模方式和方向如圖3所示，將塑件外觀面設(shè)計(jì)在型腔成型，將塑件內(nèi)置面區(qū)域設(shè)計(jì)在型芯成型。

圖2 塑件脫模角度分析

圖3 開模方向

在塑件內(nèi)側(cè)有1段45°的斜槽卡扣，如圖4所示，這是塑件的功能區(qū)域，內(nèi)部將安裝1個(gè)鉸鏈實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)翻蓋。為確保使后蓋打開不會(huì)掉落而設(shè)計(jì)45°倒扣，以下介紹了成型該塑件的模具結(jié)構(gòu)。

圖4 45°斜槽卡扣

2 模具結(jié)構(gòu)分析

2.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

澆注系統(tǒng)是注射成型的重要部分[1]，是成型優(yōu)質(zhì)塑件的關(guān)鍵，也是影響模具結(jié)構(gòu)和制造成本的重要因素，其類型、尺寸、進(jìn)料方式和位置對(duì)塑件的成型質(zhì)量和注塑機(jī)的選擇起決定性作用。

根據(jù)塑件的年需求量和圖紙要求，考慮需在1副模具上換色生產(chǎn)不同顏色的塑件，以滿足客戶對(duì)塑件4個(gè)顏色的需求，模具設(shè)計(jì)為1模2腔普通流道，采用兩板模結(jié)構(gòu)，注塑機(jī)壓力選用750 kN。

經(jīng)過模流分析，綜合考慮采用圓形流道、潛伏式點(diǎn)澆口，澆注系統(tǒng)如圖5（a）所示，主流道進(jìn)料后進(jìn)入圓形分流道，再進(jìn)入潛伏式點(diǎn)澆口，最終填充型腔。主流道尺寸長度L為60 mm，入口直徑d為φ3.5 mm,大端直徑D為φ4.5 mm，主流道圓錐角度為α=1°，主流道結(jié)構(gòu)尺寸如圖5（b）所示，分流道直徑為φ4.0 mm，長度為30.0 mm,潛伏式點(diǎn)澆口為φ1.5 mm。

圖5 澆注系統(tǒng)

2.2 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

注射模常用抽芯機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)成型塑件倒扣的脫模[2]，塑件內(nèi)側(cè)有1處45°斜槽卡扣需抽芯機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)脫模。如果采用動(dòng)模側(cè)浮動(dòng)直接抽芯，倒扣斜度為45°，動(dòng)模浮動(dòng)為開模方向，受力分析如圖6所示，各項(xiàng)受力滿足以下公式[3]。

圖6 45°抽芯受力分析

式中：?——斜抽芯角度，（°）；Fw——斜抽芯所受的側(cè)向力，N；Fc——斜抽芯軸向力，N；Fk——斜抽芯所受的開模力，N。

由式（1）和式（2）可知，?增大，F(xiàn)w和Fk增大，斜抽芯所受的側(cè)向力也增大，影響斜抽芯的強(qiáng)度和剛度；反之，?減小，F(xiàn)w和Fk減小，斜抽芯所受的側(cè)向力也減小，有利于抽芯運(yùn)動(dòng)。目前側(cè)向力角度為45°，不適合斜抽芯，容易造成卡滯和自鎖現(xiàn)象[4]，需要改變機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)45°斜槽卡扣的抽芯。

經(jīng)過分析，45°斜槽卡扣的抽芯采用滑塊式結(jié)構(gòu)，通過滑動(dòng)前進(jìn)和后退運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)斜抽芯的開合運(yùn)動(dòng)，關(guān)鍵是45°抽芯鑲件與滑塊座通過T形槽連接實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)，如圖7所示，將力分解使45°斜槽卡扣抽芯的法向?yàn)?°抽芯，側(cè)向力不在45°斜槽卡扣的抽芯鑲件上，所產(chǎn)生的側(cè)向力轉(zhuǎn)換到滑塊座上。

圖7 T形槽

滑塊和抽芯零件用磨床精密加工，精度控制在0.005 mm，型芯上的斜孔采用慢走絲線切割精密加工，精度控制在0.005 mm，模板上的滑塊槽用CNC精密銑削加工，精度控制在0.01 mm。在保證單個(gè)零件的加工精度時(shí)，零件相互配合間隙和相互研磨也很重要，配合滑動(dòng)區(qū)域采用碾磨配合保證滑動(dòng)間隙和滑動(dòng)順暢。

45°斜槽卡扣的抽芯零件要求具有高的硬度、良好的韌性和熱穩(wěn)定性，因此，選擇一勝百的Viking鋼材，該材料熱處理后的強(qiáng)度測(cè)試參考值如表2所示。試樣為φ35 mm的圓棒，試樣經(jīng)（1 010±10）℃油淬及回火二次至不同硬度，最后抽芯零件鋼材熱處理硬度57～58 HRC。

表2 Viking熱處理后的強(qiáng)度測(cè)試參考值

2.3 確定模具零件材料

模具零件材料的選擇是否合理將直接影響模具的使用壽命，在模具結(jié)構(gòu)合理的情況下選擇匹配的鋼材是關(guān)鍵[5]。為滿足抽芯機(jī)構(gòu)動(dòng)作的穩(wěn)定和順暢，需考慮油槽的設(shè)計(jì)。塑件外觀面為鏡面高拋光，定模板應(yīng)選擇拋光性好且防腐蝕性能好的鋼材，才能滿足圖紙要求和生產(chǎn)需求。經(jīng)分析，模具零件材料如表3所示。

表3 模具零件材料

3 模具結(jié)構(gòu)及工作過程

3.1 模具結(jié)構(gòu)

圖8所示為斜抽芯滑塊精密注射模結(jié)構(gòu)。

圖8 注射模結(jié)構(gòu)

（1）定模部分。定模型芯3、澆口套25安裝在定模板2內(nèi)，定模座板1壓住澆口套25使其固定，澆口套25定位配合在定模型芯3中，楔緊塊4固定在定模板2內(nèi)，楔緊塊4既是斜撥塊，用來驅(qū)動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)，又是鎖塊，起鎖緊滑塊使其閉合到位的作用，便于注射成型。楔緊塊頭部與動(dòng)模板12配合形成互鎖結(jié)構(gòu)形成支撐，導(dǎo)柱22固定在定模板2上保證模具開、合模動(dòng)作的導(dǎo)向和定位。

（2）動(dòng)模部分。型芯9安裝固定在動(dòng)模板12內(nèi)，直推桿11安裝在推桿固定板14上，推板導(dǎo)柱17固定在動(dòng)模座板16上，推板導(dǎo)柱17與推板導(dǎo)套配合導(dǎo)向，推桿固定板14和推板15往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)塑件的推出。滑塊鑲件5安裝在滑塊座6上，滑塊鑲件5和滑塊座6通過T形槽連接，當(dāng)滑塊座6水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過T形槽帶動(dòng)滑塊鑲件5進(jìn)行45°抽芯運(yùn)動(dòng)，滑塊座6下面設(shè)計(jì)滑塊耐模板8保證滑塊運(yùn)動(dòng)順暢和滑塊座的使用壽命。精定位塊26安裝在定模板2和動(dòng)模板12之間，合模后精確定位定模和動(dòng)模的相對(duì)位置，確保模具每次合模都具有同一精度，使模具穩(wěn)定和持續(xù)成型合格的塑件。

3.2 模具工作過程

注射保壓結(jié)束后，注塑機(jī)噴嘴不再進(jìn)行澆注，塑件冷卻固化，待塑件冷卻后模具開模，動(dòng)模部分整體向后運(yùn)動(dòng)，首先打開主分型面，塑件脫離型腔留在型芯上，滑塊座6與楔緊塊4剛性觸碰，在斜面產(chǎn)生的側(cè)向力驅(qū)動(dòng)下使滑塊座6向外運(yùn)動(dòng)開始抽芯，同時(shí)由于滑塊鑲件5和滑塊座6是通過T形槽連接驅(qū)動(dòng)，當(dāng)滑塊水平后退時(shí)，T形槽會(huì)進(jìn)行力的分解，使滑塊鑲件5在型芯9內(nèi)進(jìn)行45°斜抽芯，滑塊座6碰到滑塊限位螺釘7時(shí)停止運(yùn)動(dòng)，完成抽芯動(dòng)作實(shí)現(xiàn)塑件脫模。動(dòng)模部分繼續(xù)向后運(yùn)動(dòng)到設(shè)定位置停止，注塑機(jī)滑塊完成了開模動(dòng)作。注塑機(jī)頂桿推動(dòng)推塊19，使推板15和推桿固定板14作推出運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)直推桿11等完成塑件和流道凝料的推出，當(dāng)推桿固定板14上的限位塊13碰到動(dòng)模板12的底面時(shí)，推出動(dòng)作停止，由機(jī)械手抓取塑件放在運(yùn)輸帶上，最后裝托盤入箱，流道凝料在推出完成后自由掉落。

模具合模時(shí)，必須先將注塑機(jī)頂桿通過推塊19拉回推桿固定板14和推板15，使模具的推出系統(tǒng)復(fù)位，復(fù)位動(dòng)作完成后再合模，確保推桿不與定模型芯3碰撞。繼續(xù)合模，當(dāng)動(dòng)模運(yùn)動(dòng)到一定位置時(shí)，滑塊座6碰到楔緊塊4，在斜面的驅(qū)動(dòng)下，滑塊座6向內(nèi)閉合，同時(shí)通過T形槽轉(zhuǎn)換力，使滑塊鑲件5沿45°上升進(jìn)行閉合，最后合模到位。這時(shí)楔緊塊4頭部端面與動(dòng)模板12貼合形成互鎖，滑塊復(fù)位到合模狀態(tài)并最終定位。

4 結(jié)束語

該注射模采用T形槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行力的分解和轉(zhuǎn)換，使45°斜倒扣順利脫模。通過前期對(duì)塑件結(jié)構(gòu)和材料的分析，借助模擬軟件進(jìn)行填充分析，并對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，一次性滿足注射要求，避免因澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理而調(diào)整模具結(jié)構(gòu)。模具加工精度控制在±0.01 mm，45°斜抽芯機(jī)構(gòu)的零件用磨床加工，保證精度在0.005 mm左右。

經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐證明，該45°抽芯滑塊注射模結(jié)構(gòu)可靠，動(dòng)作穩(wěn)定，換色生產(chǎn)滿足要求，塑件精度及外觀符合圖紙要求，適于大批量生產(chǎn)。