冰箱门把手组合成型注射模设计

2021-03-18孙肖霞唐友亮

模具工业 2021年2期

金鑫，付娜，孙肖霞，唐友亮，吴凡

（1.江苏双鹿电器有限公司，江苏宿迁 223800；2.宿迁学院机电工程学院，江苏宿迁 223800）

0 引言

家用冰箱的门体主要由门壳、端盖、立柱、门胆、封条、保温层和止挡机构等组成。嵌入式门把手是集立柱与门拉手于一体的塑件，与门壳、端盖和内胆连接。对于双开门冰箱，其冷藏室和变温室的门把手造型要求美观、和谐，实际注射成型过程中，通常1 模2 件成套生产，可以提高生产效率并降低制造成本[1,2]，同时为追求良好的外观，要求成型的塑件接缝整齐、接合面平整。现阐述流线型冰箱门把手1 模异腔组合成型的注射模设计要点及工作原理。

1 塑件结构分析

图1所示为某冰箱冷藏室和变温室的门把手模型，材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，强度高，韧性好，易于成型、染色和电镀，收缩率为0.5%，固体密度为1.05 g/cm3。冷藏室门把手外形尺寸为965.6 mm × 80.3 mm × 72.0 mm，最厚处为3.0 mm，最薄处为0.8 mm，平均壁厚1.79 mm；变温室门把手外形尺寸为777.4 mm × 80.3 mm ×72.0 mm，最厚处为2.3 mm，最薄处为0.8 mm，平均壁厚1.78 mm，与冷藏室门把手相比，其宽度和高度相同，长度略短。2 个门把手壁厚不均，形状较复杂，含有曲面、槽、加强筋、显示屏窗口、倒扣等结构，且表面质量和尺寸精度要求较高。冷藏室门把手S1平面和变温室门把手S2平面与各自的门壳配合，要求光滑平整，分别设计了T1、T5放大处所示的宽1 mm、深0.5 mm 的工艺槽；T1侧边还开设了显示屏矩形窗口；T2处的侧凹深度为11 mm；T3处为倒扣，沿塑件长度方向均匀、并排分布了5个，需侧向脱模；T4处分布了4个L 形倒扣，其脱模方向均指向外侧，脱模行程需＞14.3 mm；变温室门把手在T6、T7处有侧凹结构，宽度分别为13、15 mm。

2 个门把手均为长条形薄壁件，外观要求不能存在浇口痕、熔接痕、气泡等缺陷，保证表面光洁、无刮痕、飞边等质量问题。因此模具设计的关键技术有3 点：①合理设计浇注系统以控制熔体流动平衡；②合理设计侧向脱模机构；③合理设计冷却系统以控制模具温度。

2 模具结构设计

模具型腔布局采用1 模2 件，单分型面，结构如图2所示，其设计特点：①考虑冰箱门把手外观和尺寸精度要求高，注射流程长，采用顺序阀热喷嘴+普通流道+侧浇口方式进浇；②T1～T7处的侧凹、倒扣等分别采用4 组斜导柱+滑块外侧抽芯和5 组斜推组件内侧抽芯脱模，其中待成型塑件的S1、S2平面分别用大滑块25、29 成型；塑件和凝料最终采用圆推杆、推杆+推块联合同步推出；③模具温度控制采用水冷，在动、定模镶件及滑块上分别布置立体循环式和隔片式冷却水路。

图1 冰箱门把手

图2 模具结构

2.1 浇注系统设计

2 个门把手属于薄壁长流程塑件，需要多点进浇，将各侧浇口设计在待成型塑件非外观面，如图3所示。冷藏室门把手与变温室门把手的流程比约为5:4，采用单向顺序阀控制进浇，结合生产经验和CAE 模流分析结果[3,4]，将成型2 个塑件的浇口沿长度方向均匀分布，浇口分别为5个和4个。

图3 普通流道与侧浇口

对于成型大型或长流程薄壁塑件，采用顺序阀对塑料熔体充模顺序进行控制可有效消除熔接痕，或将其移到塑件外观要求不高的部位，生产满足使用要求的高品质塑件[5,6]。图4 所示为时序针阀热流道系统，主要由一级热喷嘴、热流道板、二级热喷嘴、气缸、电磁阀、接线盒等组成。由气缸和时序控制器控制二级热喷嘴中的阀针运动，以实现热喷嘴的开闭。根据2个塑件的结构特点确定进浇顺序为单向，依次为G1→G2→G3→G4→G5；结合模流分析结果中的料流前沿情况，进一步确定各浇口的开闭时间。

2.2 脱模机构设计

图4 浇注系统

（1）斜导柱+滑块抽芯机构。为使成型门把手各方向的侧孔型芯顺利脱模，设计图5 所示的4 组不同方向的斜导柱+滑块抽芯机构。滑块A 主要成型冷藏室门把手的S1平面和显示屏矩形窗口所在的斜侧面，滑块A 的宽度略大于塑件总长，由3 根斜导柱及3个弹簧同步驱动实现侧孔及工艺槽的抽芯脱模，抽芯行程为55 mm；滑块B 主要成型变温室门把手的S2平面及其T5处的工艺槽，抽芯距离短但滑块宽度大，因此同样由3 根斜导柱及3 个弹簧同步驱动脱模，抽芯行程为10 mm；T4处的4 个L 形倒扣和T6处的1 个侧凹合并由滑块C 成型，滑块宽度较小，选用1 根斜导柱完成脱模，抽芯行程为20 mm；T2和T7处的侧凹结构则共同由滑块D 成型，同样由1 根斜导柱驱动滑块D完成脱模，抽芯行程为20 mm。

图5 滑块外侧抽芯机构

（2）斜推组件内侧抽芯机构。冷藏室门把手的T3处有5 个均匀分布的倒扣，沿塑件长度方向脱模，抽芯距离为5 mm，设计了5 组整体式斜推组件抽芯机构，如图6 所示，斜推组件的倾斜角度为5°，斜推组件头部与滑块A的斜面配合。

图6 斜推组件抽芯机构

（3）推出机构如图7 所示。2 个塑件长度尺寸大、壁厚薄、加强筋多，脱模阻力大，设计了圆推杆和推块联合推出。变温室门把手的内部选用12 根φ16 mm 的圆推杆，侧壁较薄，采用4 组直推块以增大推出面积；冷藏室门把手的结构更复杂，内部采用6根φ16 mm 的圆推杆，侧壁及矩形窗口边缘则用8 组不同尺寸的直推块推出；流道凝料采用φ6 mm的圆推杆推出。

2.3 冷却系统设计

图7 推出机构

模具温度影响塑件的成型质量和成型周期，为了使模具型腔温度均衡，在热量积聚较多的定模镶件、动模镶件及各滑块上开设了冷却水路，如图8所示。定模镶件设计了8 组冷却水路，每条冷却水路距离型腔板壁面大约15 mm，其中有3 条采用循环式水管+隔片式水井的组合形式以获得均匀的冷却效果；动模镶件设计了6 组冷却水路，只有1 条水路采用了3 个隔片式水井，其余均为循环式水管；4 个滑块的体积较大，分别设计了1 条循环式水管。采用以上冷却系统，模具各处温度均衡，冷却速度快。