汽车化油器注射模设计
2020-11-12李回庭赵桂花
李回庭,赵桂花
(东莞市机电工程学校,广东 东莞 523846)
0 引言
图1所示塑料缸体是某款汽车化油器,材料为PA,收缩率为1.005%,外形尺寸为79.7 mm×78.8 mm×52.6 mm。成型塑件要求外观无熔接痕、气泡、缩水及流动痕迹,要求强度较高、尺寸稳定性良好,且还要求塑件具有高硬度、耐高温、耐冲击、耐磨、耐化学腐蚀、易于成型等特点。
图1 化油器
1 工艺分析
该化油器最厚壁厚为2.7 mm,平均壁厚为2.5 mm,结构复杂,注射成型有一定难度。
(1)2个内螺纹由于方向相反,位置不同,可以设计2套螺纹脱模机构,由2个气缸分别驱动脱模机构。
(2)孔Ⅰ处有台阶孔,外面为六棱柱孔,里面为圆孔,孔深15 mm,位于化油器上部,必须设计在定模成型,气缸驱动抽芯。
(3)孔Ⅱ、孔Ⅴ处为深孔,方向相反,位置不同,必须设计2套抽芯机构,2个气缸驱动抽芯。
(4)前后左右4个面有曲面、浅孔、不规则槽、倒角、圆角特征,可以设计4组滑块镶件进行成型和脱模。
(5)塑件上、下2面还有孔曲面特征,上面所有特征可以设计在定模成型,下面所有特征可以设计在动模成型。
2 模具设计
2.1 流道及浇口设计
模具采用1模1腔结构,应用MoldFlow对浇口位置匹配性进行分析,得出待成型塑件最佳浇口位置。根据分析和匹配性得到的结果,考虑成型塑件外观要求和模具零件加工因素,设计流道为热流道,浇口直径为φ4 mm,设计的浇注系统如图2所示。
图2 浇注系统
2.2 成型零件设计
模具的成型零件包括型芯、型腔板和镶件,为保证型芯、型腔板和镶件的紧密配合,对这些成型零件设置配合开口,确保在合模过程中自动找正,避免出现碰撞事故。由于滑块尺寸较大,采用镶拼结构,成型部分可以采用模具钢,热处理硬度为45~50 HRC,滑块座采用S136钢,不需要热处理。为延长滑块的使用寿命,滑块楔紧斜面和滑块底部接触面均铺设耐磨块,耐磨块的材料为H13钢,热处理硬度为51~53 HRC。型芯、型腔板分别如图3、图4所示。
图3 型 芯
2.3 滑块组件设计
由于成型的塑件四周有孔、台阶等,形状复杂,需要采用滑块组件成型。滑块一共4组,如图5所示,滑块组件1、4分布在左、右两侧,利用动、定模开模力驱动滑块镶件转动脱模,2个滑块组件工作原理一致,结构相似。滑块组件2、3用于待成型塑件前后形状的成型和对不规则的内孔、方孔进行抽芯,这2个滑块组件运动的基本原理和结构基本一致。因4组滑块组件分布不同方位,设计原理基本相同,以左边滑块组件设计为例,结构如图6所示。
图4 型腔板
图5 滑块组件
图6 左边滑块组件
滑块斜面角度为20°,主要作用是方便锁紧块压紧滑块;锁紧块与滑块斜面配合角度为22°,主要起带动滑块移动的作用。滑块座背面装有耐磨块,以防锁紧块与滑块摩擦导致精度降低,保证模具正常工作,即使耐磨块磨损,无需全部拆换模具,只要更换耐磨块即可。滑块镶件与滑块座固定采用T形镶件限位,螺钉锁紧,其加工方法简单,镶件磨损更换容易,只需拆卸T形镶件即可完成。滑块座采用线切割加工槽,凸台与侧壁斜面角度为5°,可以解决镶件定位问题;滑块座下端装有玻珠,用来限制滑块产生的位移,限制位移为12.16 mm。
2.4 脱螺纹机构设计
脱螺纹机构是该模具设计的难点,塑件有2处内螺纹,上下位置不同,且不同轴,但方向相反。脱螺纹机构如图7所示,要求齿轮齿条模数相等,否则不能啮合传动,根据成型螺纹的螺距、齿条和齿轮的模数、齿数3个条件确定传动比,确保成型螺纹脱模距离精确。
图7 脱螺纹机构
机构工作过程:气缸带动齿条2运动,齿条2带动齿轮3转动,齿轮3带动齿轮4转动,齿轮4带动齿轮8转动,齿轮8与成型螺纹同轴,使成型螺纹完成脱模。
2.5 推出机构设计
推出机构设计如图8所示,推出机构位置设计在待成型塑件推出阻力最大处,推出力均匀,并有利于型腔的排气,设计有9根圆形推杆,4根推杆为成型零件,不能旋转,顶端去除圆角,2根推管成型塑件上的2个孔及推出塑件。
图8 推出机构
2.6 冷却系统设计
塑件形状较为复杂,为了缩短冷却时间,提高成型效率,改善塑件成型质量,模具设置了6组冷却水道,定模1组、动模4组、滑块1组,如图9、图10所示。
图9 定模冷却水路
图10 动模冷却水路
3 模具工作过程
模具结构如图11所示,模具固定在注塑机上进行注射,保压冷却后,待熔体稳定成型后开模。
(1)启动液压缸24,液压缸24活塞杆带动滑块机构运动,并驱动滑块17、滑块座15带动滑块镶件14进行抽芯。
(2)注塑机滑块带动动、定模开模,模具开合运动时在斜导柱的作用下,驱使前、后滑块组件同时横向运动,滑块50驱动镶件运动,2组滑块组件从两侧完成抽芯。
图11 模具结构
(3)液压缸1活塞杆驱动齿轮、齿条,进而驱动脱螺纹机构,带动成型螺纹旋转进行直线运动,该过程力源的传递由齿条33、轴承34、轴35、齿轮36等完成,最后驱动成型螺纹旋转,对待成型塑件螺纹进行抽芯。
(4)继续启动液压缸,带动左、右边滑块组件进行运动,同时驱动滑块镶件11、31、37进行两面侧孔、不规则槽等的抽芯。
(5)利用注塑机推杆推动推板推出成型的塑件,同时推管完成待成型塑件局部小孔的成型。
(6)模具各零件复位进行下一次注射。
4 结束语
设计的模具结构采用4组滑块组件和2组螺纹脱模机构,通过试模证明:该设计达到了简化模具结构,稳定生产的目的,降低了制造成本,操作简便,提高了生产效率。