电动自行车飞轮防尘圈注塑模设计

2020-01-09王文景

湖北农机化 2020年17期

王文景

(江苏省盐城技师学院，江苏盐城 224002)

1 防尘圈结构分析

该防尘圈材料为聚丙烯(PP)，收缩率为1.0%～2.5%，注塑时可添加适量色母(Master batch)调色。从整体来看，结构比较简单，分模方案明确，设计思路清楚。结构中，在防尘圈的内部有几组相同的扣环，扣环与分模方向相反，这样就有2种不同的脱模方案，第一种方案是通过内抽方式脱模，第二种方案是强行脱模。第一种方案优点在于易于保证产品的尺寸准确度，产品精度较高，在脱模时，扣环结构不易受到损伤，但模具的结构复杂，需要设计内部侧向抽芯，辅助结构多，模具制造成本较典型结构高，模具交货期较长；第二种优点在于模具结构典型、简单、制造成本一般，通用零件也较多，交货期可缩短，但在强脱时，可能对扣环结构带来损伤，考虑到扣环径向尺寸较小，在脱模时材料仍有一定温度，强脱带来的影响不大。经过与客户沟通，客户接受强行脱模方案。

2 防尘圈分型面设计

根据防尘圈结构分析，本产品分型面采用产品在模具开合面投影最大轮廓处。

3 防尘圈注塑模设计注意点

该产品注塑模设计方案为应注意以下几个方面：

(1)成型零件，即模具的型腔和型芯设计应方便模具的制作，产品的脱模，顶出等。模具的型腔采用整体式，型芯则采用组合式。(2)浇注系统设计，该模具采用常用主流道-分流道-浇口方案，在浇口设计上，该产品宜采用潜伏式浇口。(3)脱模设计，常用脱模方法有顶杆脱模，脱模板脱模等方法，由于该产品为开放结构，宜采用脱模板方式脱模。(4)冷却系统设计，该产品为薄壳制件，产品容易变形，注塑时需要充分冷却，因此在模具的型腔和型芯侧均需要设计冷却水路，方便连续生产，降低生产周期，提高生产效率。

4 防尘圈注塑模结构设计

4.1 成型零件设计

该模具成型零件型腔采用整体式，型芯则采用组合式，主要原因在于：(1)节省模具材料和加工成本；(2)型芯可采用优质材料；(3)修模比较方便，模具型芯或固定板出现报废，只要修配部分结构就好，缩短修模周期、成本；(4)互换性好，对于大批量生产的模具可以备一些零件，库存成本较低。

在模具材料的选用方面，型芯采用P20(3Cr2Mo)，P20是典型的预硬型塑料模具钢，淬透性好，预硬后材料截面内硬度分布均匀，有良好的电火花加工性能和抛光性能。适合用于制造产品批量大，模具形状复杂和尺寸较大、精度高、表面光洁的注塑模。热处理后硬度大于40HRC，型腔板可采用45钢，热处理后硬度大于30HRC。后期也可进行氮化处理，氮化处理温度低，变形很小，不再需要进行淬火便具有很高的表面硬度(大于HV850)及耐磨性。模具寿命较长，不低于50万次。

模具成型零件制造应用的工具较多，如加工中心、铣床、磨床、线切割、电火花机等。后期主要靠模具钳工修模装配，试模至合格。

4.2 浇注系统设计

该模具采用常用主流道-分流道-浇口方案，在浇口设计上，要注意：(1)产品为开放结构，不能把浇口放在产品的轴线上；(2)如果将浇口放在顶面上，产品的表面就会出现浇口痕迹，产品美观性差，只能把浇口放在圆周面上；(3)该产品宜采用潜伏式浇口，容易脱模，产品表面不留痕迹，模具结构也比较简单，该浇口可用电火花成型。

4.3 脱模结构设计

常用脱模方法有顶杆脱模，脱模板脱模等方法，由于该产品为开放结构，若采用顶杆脱模，顶杆只能放在内环边上，顶杆的位置要求高，尺寸较小，容易撕裂制件，不合适这样的产品脱模；该产品宜采用脱模板方式脱模。推板的特点在于：(1)在产品表面不会留下顶出的痕迹，产品的外观美观；(2)顶出时制件受力均匀，顶出平稳，对制件变形影响小；(3)部分的分流道和浇口可以坐在脱模板上在脱模板复位的设计上，在脱模板做4个台阶孔，用螺钉连接台阶孔上的螺钉套和复位杆，在开模时，复位杆在推板的带动下，推动脱模板向前，将制件从型芯上脱下，完成脱模动作，同时可以限制脱模行程；合模时脱模板和型腔板贴合，带动复位杆，将推板回复原位，完成复位动作，这样可以实现脱模板的限位和复位，结构简单，效果较好。

4.4 冷却系统设计

注塑生产属于热加工过程，不同的热塑性塑料的加工温度不同，但熔融的塑料进入模具腔中时，温度多在200℃左右。注塑生产要求较高的生产效率，保证连续生产，降低生产周期和开模时制件温度接近常温，由于生产过程中，熔融塑料不断对模具加热，单靠模具本身散热是远远不够的，因此模具上必须设计冷却系统。该产品为薄壳制件，在脱模时容易变形，需要充分冷却，因此在模具的型腔和型芯侧均需要设计冷却水路。在型腔侧面，冷却水路比较简单，在制件正上方，约10～15mm。在型芯侧面，冷却水路相对复杂，主要是因为型芯的尺寸较大，内部很难冷却到位，在该模具中型芯冷却。