劉慶東，陽(yáng)迎軍

（1.廣州工程技術(shù)職業(yè)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，廣東 廣州 510075；2.桂林電器科學(xué)研究院有限公司，廣西 桂林 541004）

0 引言

隨著勞動(dòng)力價(jià)格的不斷上漲，導(dǎo)致產(chǎn)品的生產(chǎn)成本也隨之增長(zhǎng)。為了降低產(chǎn)品總體生產(chǎn)成本，傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)理念也發(fā)生了轉(zhuǎn)變。由于三板模的制造成本一般比兩板模高，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念是盡可能制造兩板模。三板模相對(duì)于兩板模的優(yōu)勢(shì)在于成型塑件在脫模時(shí)能與澆道凝料自動(dòng)分離，節(jié)省人工切除澆道凝料的工序。在勞動(dòng)力成本不斷增長(zhǎng)的今天，由于不需要專人做切除澆道凝料的工作，采用三板模降低了總體生產(chǎn)成本。近年來(lái)越來(lái)越多的模具用戶傾向于要求模具具有塑件與澆道凝料自動(dòng)分離的功能，傳統(tǒng)的模具只有采用點(diǎn)澆口和潛伏澆口才可以實(shí)現(xiàn)塑件與澆道凝料在脫模時(shí)自動(dòng)分離，而采用側(cè)澆口需要人工分離塑件與澆道凝料，現(xiàn)介紹一種應(yīng)用在側(cè)澆口模具上實(shí)現(xiàn)塑件與澆道凝料自動(dòng)分離的機(jī)構(gòu)。

1 塑件工藝分析

圖1 所示為某汽車空調(diào)風(fēng)門，塑件為板狀帶鉸鏈和錐齒輪的結(jié)構(gòu)，外形尺寸為74 mm×45 mm×13 mm，材料為ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯），成型后塑件外部采用TPU（熱塑性聚氨酯彈性體）包膠，ABS流動(dòng)性中等，成型收縮率為0.5%。

圖1 塑件結(jié)構(gòu)

塑件平面壁厚為1.5 mm，最大壁厚為3 mm，尺寸、精度、表面質(zhì)量及結(jié)構(gòu)符合注射成型要求。成型塑件模具設(shè)計(jì)的難點(diǎn)：①客戶要求模具采用側(cè)澆口，成型塑件與澆道凝料能夠自動(dòng)分離；②鉸鏈處的凸軸和通孔的抽芯；③錐齒輪處的抽芯。

2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 分型面設(shè)計(jì)

根據(jù)塑件的產(chǎn)量及外形尺寸，模具采用1 模4腔結(jié)構(gòu)的成型方案。分型面設(shè)計(jì)如圖2 所示，塑件為板狀帶鉸鏈和錐齒輪結(jié)構(gòu)，取塑件的最大輪廓處作為分型面，分型面為階梯面。為了使成型塑件在開(kāi)模后留在動(dòng)模一側(cè)，型腔設(shè)計(jì)在定模一側(cè)，成型塑件小孔的型芯設(shè)計(jì)在動(dòng)模一側(cè)。由于塑件的鉸鏈和錐齒輪部位阻礙脫模，鉸鏈處須設(shè)計(jì)2 個(gè)斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，錐齒輪處因?yàn)榭臻g狹小，設(shè)計(jì)為斜推桿側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。

圖2 分型面設(shè)計(jì)

2.2 成型零件設(shè)計(jì)

為便于模具零件制造，動(dòng)、定模鑲件各分為2件，每件成型2 個(gè)塑件。為了保證合模精度，在動(dòng)、定模鑲件上設(shè)計(jì)了用于定位的虎口結(jié)構(gòu)。

定模鑲件如圖3所示，其為模具的型腔板，采用整體式結(jié)構(gòu)，考慮塑件成型時(shí)的排氣要求，在定模鑲件周圍的分型面上設(shè)計(jì)了排氣槽，排氣槽由一級(jí)排氣槽和二級(jí)排氣槽構(gòu)成，靠近型腔為一級(jí)排氣槽，深度為0.01 mm，遠(yuǎn)離型腔為二級(jí)排氣槽，深度為0.2 mm，排氣槽寬度為6 mm。

圖3 定模鑲件

動(dòng)模鑲件如圖4 所示，由于塑件的凸起高度較小，沒(méi)有排氣需求，動(dòng)模鑲件也采用整體式結(jié)構(gòu)?？紤]成型塑件開(kāi)模后留在動(dòng)模一側(cè)，成型塑件小孔的型芯也設(shè)計(jì)在動(dòng)模一側(cè)，為了加工方便，成型小孔的型芯采用鑲件結(jié)構(gòu)。

圖4 動(dòng)模鑲件

塑件成型后外部要包膠，外觀要求不高，定模鑲件材料選用國(guó)產(chǎn)S136，熱處理硬度為50～52 HRC；動(dòng)模鑲件材料選用H13，熱處理硬度為48～50 HRC。

2.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

澆注系統(tǒng)如圖5 所示。模具采用1 模4 腔的側(cè)澆口澆注系統(tǒng)，這樣設(shè)計(jì)的好處是既能滿足塑件成型質(zhì)量要求，又可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低模具生產(chǎn)成本。一級(jí)分流道直徑取φ6 mm，二級(jí)分流道直徑取φ4 mm，澆口截面形狀為矩形，尺寸為0.75 m×1.4 mm。

圖5 澆注系統(tǒng)

2.4 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖6 所示為抽芯機(jī)構(gòu)，塑件鉸鏈處的凸軸和通孔以及錐齒輪處阻礙脫模，必須設(shè)計(jì)抽芯機(jī)構(gòu)。鉸鏈處凸軸的長(zhǎng)度為2.3 mm，通孔的長(zhǎng)度為15 mm，采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)可滿足要求。錐齒輪處由于空間狹小不宜設(shè)計(jì)滑塊，采用斜推桿側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)?？紤]塑件開(kāi)模后要求留在動(dòng)模一側(cè)以及滑塊設(shè)計(jì)在動(dòng)模一側(cè)的模具結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，因此將抽芯滑塊和斜推桿設(shè)計(jì)在動(dòng)模一側(cè)。

圖6 抽芯機(jī)構(gòu)

2.5 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

推出機(jī)構(gòu)如圖7所示。由于塑件表面為非外觀面，模具采用加工簡(jiǎn)單的推桿推出機(jī)構(gòu)，推出機(jī)構(gòu)由推桿+扁推桿+斜推桿構(gòu)成。模具型腔深度較淺，塑件的脫模力較小，根據(jù)推桿應(yīng)設(shè)計(jì)在脫模阻力大的部位原則，推桿沿塑件輪廓分布，但需注意的是澆道凝料也要設(shè)計(jì)推桿推出，模具設(shè)計(jì)了3 根推桿推出澆道凝料。

圖7 推出機(jī)構(gòu)

2.6 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

冷卻系統(tǒng)如圖8 所示。塑件為扁平狀結(jié)構(gòu)，可在型腔的上、下表面設(shè)計(jì)冷卻水道實(shí)現(xiàn)冷卻。模具采用直通式環(huán)繞冷卻水道，冷卻水道分別設(shè)計(jì)在成型塑件上表面的定模板和下表面的動(dòng)模板內(nèi)，由于抽芯滑塊的體積較小，不設(shè)計(jì)冷卻水道。

圖8 冷卻系統(tǒng)

2.7 自動(dòng)切斷澆口機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

模具的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)了自動(dòng)切斷澆口凝料的機(jī)構(gòu)，如圖9 所示，機(jī)構(gòu)由剪切環(huán)和扁推桿構(gòu)成，利用剪切環(huán)與扁推桿的相對(duì)運(yùn)動(dòng)達(dá)到剪斷澆口凝料的目的。剪切環(huán)固定在動(dòng)模板上，扁推桿固定在推桿固定板上，塑件脫模時(shí)剪切環(huán)不運(yùn)動(dòng)，扁推桿在推板的推動(dòng)下做推出運(yùn)動(dòng)，扁推桿推動(dòng)塑件脫模而將連接塑件與澆道凝料的澆口部位切斷。機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：①澆口的截面形狀設(shè)計(jì)為矩形，上表面加工成大斜度，相當(dāng)于刃口，斜度越大，刃口越鋒利，斜度取30°，同時(shí)便于澆道凝料從剪切環(huán)中脫出；②在剪切環(huán)的旁邊設(shè)計(jì)扁推桿，扁推桿作用面積大，推出力大，這樣才能有足夠的力切斷澆口凝料；③脆性塑料使用該機(jī)構(gòu)效果更好，韌性塑料要使用較大的斜角，機(jī)構(gòu)不能用于軟膠成型的塑件。

圖9 自動(dòng)切斷澆口機(jī)構(gòu)

2.8 模具工作過(guò)程

模具結(jié)構(gòu)如圖10 所示，注射完畢開(kāi)模時(shí)，固定在定模側(cè)的斜導(dǎo)柱5 與裝配在動(dòng)模側(cè)的滑塊4 分離，在斜導(dǎo)柱5 的作用下滑塊4 向外側(cè)移動(dòng)完成鉸鏈處的抽芯。脫模時(shí)，塑件在推桿、扁推桿11、斜推桿15 的推動(dòng)下脫離模具，同時(shí)，斜推桿15 完成錐齒輪處的抽芯，扁推桿11 推動(dòng)塑件通過(guò)剪切環(huán)10 切斷側(cè)澆口凝料。

圖10 模具結(jié)構(gòu)

3 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)制造的注射模經(jīng)試模驗(yàn)證：結(jié)構(gòu)合理，動(dòng)作可靠。模具已投入并批量成型塑件，成型的塑件符合質(zhì)量要求，該模具對(duì)類似塑件的成型提供一定的參考作用。