复读机面壳注塑模具设计

2020-07-20胡清根邹彩平陈弛文

工程塑料应用 2020年7期

胡清根，邹彩平，陈弛文

(江西农业工程职业学院，江西樟树 331200)

1 塑件注塑工艺、结构与分析

塑件为复读机外壳，表面质量要求高，且外表面不能有浇口痕迹。材料为丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)，收缩率为0.5%，强度好，且具有韧性、硬度、刚性好等特性，但塑件通孔多，易出现熔接痕和缺料等缺陷，因此浇注系统设计非常关键。图1为复读机面壳零件图。

图1 复读机面壳零件图

由图1可见，塑件D，C，U处有倒扣，结构复杂，需设计复杂的抽芯机构才能脱模，而且塑件深度较深，又有许多螺丝柱及筋位，造成顶出困难。

2 模具关键结构设计

图2为模具的总装配图。

2.1 抽芯机构设计

图3为复读机面壳局部剖视放大图。由图3可见，塑件外表面U处侧凹，形成倒扣，需先完成U处侧向抽芯，才能顶出塑件，但由于V处与U处太近，易造成抽芯干涉，因此要先完成V处上下抽芯，之后才能完成U处侧向抽芯，结构复杂。为此巧妙设计了斜销、斜滑块联合抽芯(见图4)。斜滑块13穿过外滑块12插入内滑块19，且以T形槽的型式与内滑块19相配合，后端制成斜面，斜角b，斜滑块13可以在内滑块19的T形槽内相互滑动。横销16穿过外滑块12及内滑块19，合模时，斜销17首先带动内滑块19移动距离S2，这一过程中斜滑块13被向下抽动S1距离，完成塑件凹处V处抽芯，同时止动销15从外滑块12抽出，接着内滑块19通过横销16开始带动外滑块12侧向抽芯，从塑件U处凹坑抽出。抽芯完后，外滑块12靠定位钉21定位。合模时，斜销17带动内滑块19及外滑块12复位，斜契18锁紧。设计要满足以下公式：

图2 模具总装配图

图3 复读机面壳局部剖视放大图

式中：H1——V处凹坑深度；

H2——U处凹坑深度；

S1——斜滑块的抽芯距；

S2——横销在内滑块内可滑动距离；

S3——外滑块的抽芯距；

b——斜滑块的T形槽斜角；

a——斜导柱斜角；

S——斜导柱抽芯工作长度。

图4 斜销、斜滑块联合抽芯结构局部放大(2∶1)

由于D处(见图5)左右两侧都有倒扣，且距离太近，如果做两个斜顶会产生干涉，因此设计成顶出镶块式弹簧抽芯。镶块推杆28推动左镶块30及右镶块32向上运动，同时由于弹簧33的作用，左镶块30及右镶块32分别向左、右运动完成抽芯。销钉29的作用是使两镶块保持同步推出，抽芯完毕时两镶块不能脱离动模型芯10，以确保合模时准确复位，采用复位杆复位。

图5 顶出镶块式弹簧抽芯结构局部放大(2∶1)

倒扣C处(见图3)可以设计成斜顶22(见图2)，把C处所有胶位都落在斜顶22上，电火花放电加工，顶出时斜顶22斜向顶出完成抽芯，斜顶22靠销钉23卡在推板5的导滑槽里。为便于线切割加工，在保证抽芯距足够的情况下，斜顶斜度可适当放小。

2.2 浇注系统设计

浇注系统是引导塑料熔体从注塑机喷嘴到模具型腔的通道[1]。由于此塑件通孔太多，造成注塑时料流多处转向，容易产生熔接痕及缺料[2]，因此浇注系统设计尤为关键。本设计利用塑件中间位置的孔，采用两次浇口从中间潜伏式浇注(见图6)，既保证了流程短，减少熔接痕，又保证了外表面没有浇口痕迹。

图6 浇注系统及塑件排位图

两次浇口的作用在于熔融塑料通过第一次浇口时，摩擦可对塑料进行再加温，同时又起混炼作用，因此能极大地提高表面质量。模具排位为一模两腔，一次浇口设计在动模型芯10与定模型芯11的分型面上，二次浇口是潜伏式浇口，直接设计在塑件内侧，一次浇口为三板模点浇口形式，开模后浇口及浇注系统在脱流道板25与定模38之间自动脱落。两次浇口由流道推杆39顶出。设计时要保证L2≥L1+L3，L3为限位螺钉26的限位距离，L1为拉杆24的限位距离，L2为大拉杆35最大可拉开长度。主流道、分流道末端都要加冷穴。防止注塑时，前端冷料进入模具型腔，从而使塑件易产生熔接痕，进而影响塑件外观和强度。

2.3 模具分型面的设计

分型面是合模时产品动定模相接触的表面[3]，模具分型面要设计在塑件脱模方向最大外形轮廓处[4]，即通过该方向塑件的最大截面处，否则塑件不能脱模。为了方便顶出，分型面的设计要确保塑件留在动模。由于塑件有不少较深的螺丝柱、骨位和倒扣，包紧力较大，因此主分型面设计为大面位于塑件下端平面，平面上再加凸起的枕位，这样能确保塑件留在动模。为节省材料和便于加工，在塑件下端四周缺口处，模具枕位不要设计成整体，要做镶件。为了模具合模更紧密，枕位封胶处不宜过长，且枕位擦穿处要做成较大斜度[5]。塑件上端有许多通孔，在通孔处，模具上要做碰穿位，此处分型面要设在塑件内表面，浇注口落在定模，这样飞边产生在内表面，不影响产品外观，除塑件主分型面外，为便于浇注系统的脱落，模具在定模座板37、脱流道板25、定模38之间也要设置分型面，开模时，这些板也要分离，分开距离要足够浇注系统脱落，详见浇注系统设计，图7为塑件主分型面。

图7 塑件主分型面图

2.4 成型零件设计

直接与塑件相接触的零件统称成型零件[6]，由动模型芯10、定模型芯11、外滑块12、斜滑块13、内滑块19、动模20、左镶块30、右镶块32、斜顶22、动模大镶块41等组成，为了加工方便，动模型芯10镶在动模大镶块41里，用螺丝固定在动模20上，动模型芯10外形及动模大镶块41内腔可用线切割加工[7]，材料用718模具钢；滑块、斜顶等活动零件由于需要滑动，要求零件具有较好的韧性及耐磨性[8]，材料用SKD61模具钢。为便于排气和维修，加强筋处及螺丝柱处应设计成镶件，为防止产生应力集中，方形镶件四角最好有圆角，小镶件后端做成台阶，镶压在模具中，大镶件用螺丝固定。图8为主要成型零件动模型芯10的三维图，图9为主要成型零件——定模型芯11三维图。

图8 动模型芯三维图

图9 定模型芯三维图

2.5 排气系统设计

在注射成型过程中，为了将型腔中的空气及注射成型过程中本身挥发出来的气体排出模外，以避免在塑料熔体充型过程中产生气孔和充不满等缺陷，常要设置排气系统[9]。此塑件由于通孔多，料流转向多，更易造成气体不易排出，因此在分型面料流末端处及塑件最薄处，要多开几条排气槽，因为此处冷料多，排气槽可排出此处气体及部分冷料，防止此处产生熔接痕和缺料。排气槽深度为0.03 mm左右，太深易产生飞边。另外，此模具的镶件、顶针、斜顶、抽芯机构都较多，这些部位都可排气，从而保证塑件质量。

2.6 导向系统设计

动定模由导柱、导套来导向[10]。由于是三板模，还要增加大拉杆，用于导向脱流道板，脱流道板导套固定在定模座板里，大拉杆固定在定模座板上，用螺丝固定在大拉杆后端，用于防止开模时定模脱落。

2.7 顶出系统设计

顶出机构是指分型后将塑件从模具中推出的装置[11]。顶出时，塑件要受力均匀，防止顶出时塑件变形和粘模。由于塑件较大且深度较深，又有较长的螺丝柱，所以出模困难，因此设计了推管、推杆、斜顶联合顶出。螺丝柱由推管顶出，推管固定在推板上，镶针固定在动模座板上，由螺塞压紧。斜顶及镶块推杆，流道推杆联合其它推杆共同顶出塑件。推板固定板及推板由复位杆导向，合模时，复位杆碰到定模部分，从而带动流道推杆、斜顶、镶块推杆、左镶块、右镶块复位。

2.8 冷却系统设计

冷却系统设计冷却水道进入模仁内部[12]，要避开推杆，斜顶及螺丝孔，在保持足够强度情况下，尽量靠近塑件，冷却水道端面处，要加防漏胶圈9，水道末端要用螺塞塞住，防止漏水。冷却水道的设计，还要保证水路入口与出口温差不太大及便于加工水路，为保证模具充分冷却，塑件四周都设有水路。

3 模具工作过程

在注塑机的带动下，模具合模，塑料熔体经过主流道、分流道及两次浇口进入模具型腔，保压、保温、冷却充分后，注塑机开始带动模具开模，由于弹簧34的作用，模具首先在脱流道板25与定模38之间分开，即Ⅰ-Ⅰ分型面分型，拉料杆27将上端浇注系统拉向脱流道板25一侧，一次浇口分离，两次浇口及下端流道留在动模。当开模至L1时，拉杆24拉动脱流道板25，脱流板25与定模座板37分开，即Ⅱ-Ⅱ分型面分型，上端浇注系统在脱流板25作用下，脱开拉料杆27，分开L3距离后，由于限位螺钉26的限位，模具在动模20、定模38之间分开，即Ⅲ-Ⅲ分型面分型，在斜销及斜滑块联合抽芯机构作用下，先完成V处凹孔抽芯，随后完成U处侧凹抽芯。继续开模，注塑机顶杆碰到推板固定板4，推板固定板4带动推板5及镶块推杆28运动，推杆28再推动左镶块30及右镶块32斜向运动，完成D处抽芯，斜顶22在推板5的作用下，斜向顶出完成C处抽芯。在推管3、流道推杆39、斜顶22及其它推杆的共同作用下，塑件及留在动模20的下端浇注系统被顶出。