模具专业标准模架的结构分析与改造

2021-06-03赵钱

中国铸造装备与技术 2021年3期

赵钱

（江苏省常州技师学院，江苏常州 213000）

1 快换模架与模芯的研究价值

在国内外的模具制造企业中，常用的模架有两大类：标准模架与非标模架。标准模架是模具设计师根据产品结构对产品进行模具设计，然后根据模具结构购买相应的标准模架，模架的尺寸参数不能自定，只能选用，缺乏一定的灵活性。非标模架是由于市场上的标准模架不能满足产品的结构需要，根据设计的模具结构，自行加工或外包加工模架，生产周期较长，价格比标准模架高2 倍左右。有些塑件产品本身即可以使用标准模架又可以使用非标模架，但处于经济性衍生出快换模架，在教学过程中，对于学习者，快换模架的认知更加易懂，更加能够达到学习者对模具设计与制造专业的学习效果。

1.1 企业的模具生产特点

通过观察，许多模具企业为了提高工作效率，根据自身的生产条件，把模具中能够加工的部分保留，一般主要为模具中的核心零件，其他非重要零件通过合作方式发外加工，特别是非标模具的制作最明显。这种方式省时、省工，使整个模具的生产周期缩短很多。作为学校，从培养学生的角度，第一不能降低教学质量，第二模具专业的教学内容要贴近生产实践，第三要兼顾实习成本，但所有的制造过程都在学校进行，因此模具教学过程强调知识的完整性，而企业强调周期和效益性。

1.2 学校的模具生产特点

面对教学的对象，使得每个学生能够学习到整套模具的加工要点和过程，同时兼顾实习成本。通过对标准模架的技术改造及工艺革新研究，将其结构进行相应改进，教学过程中模具核心零件加工得到充分体现，而非重要零件不要进行制作或采购，因此可以降低实习成本并且便于教学，不影响教学质量，能够达到教学预期。

1.3 模具生产的要素

模具制造实习中，除了必要的模架外，针对不同的教学课题，模架的价格随着大小和结构不同会也发生很大变化，所对应的刀具采购也是一笔较大支出，另外还需要大型设备完成模具的加工，如数控铣、线切割机床、电火花成型机、精密检测设备等，这对于普通学校来讲承受不起。如果利用快换模架和模芯进行教学，只需要对模芯进行采购，价格在800 元左右，模架的实习成本大大降低。因此结合模具的上课课题，设计与制造快换模架是节约实习成本的途径之一。

2 快换模架与模芯的结构研究

快换模架的开模功能应该与标准模架的功能相同，其模架本身不会参与成型，模架与产品的尺寸和结构直接相关，在技术改造时，要注意导柱与导套配合的精度，因为导柱孔与导套孔的精度直接影响动、定模的合模精度及使用寿命，这与产品的生产量及产品的精度要求有着直接的关系。

2.1 工业模架结构的转换

一般两板模中，由于成型塑件的结构不同，型芯板、型腔板与顶针固定板都会根据塑件结构发生改变，但其他零件的结构或功能几乎不发生变化，因为需要加工或加工的内容相同，并不取决于塑件结构，所以把标准模架共性的部分设计成固定的部分，称为快换模架，而将型芯板、型腔板与顶针固定板设计成可快换的部分，称为快换模芯。因此可以把标准模架拆分成快换模架与快换模芯，如图1 标准模架的拆分图。

图1 标准模架的拆分图

2.2 快换模架结构的定义

在两板模的结构中，如图2a 的标准模架里，动模部分的定模座板与型腔板通过螺钉联接；定模部分的动模座板、模脚与型芯板也是通过螺钉联接。定模座板与动模座板是模具的基座，主要用来安装在注塑机的工作台上，不是参与成型的零件。在模具制造过程中，动、定模板加工的量较少或类似，所以该结构可以设计成固定的结构，如图2b 中的快换模架。快换模架中的U 型框与动模座板通过螺钉联接，U 型框的作用相当于标准模架的模脚。在快换模架中，增加了上横梁与下横梁，上横梁与定模座板用螺钉联接，通过定位销定位。下横梁与U 型框用螺钉联接，通过定位销定位。上横梁中安装有导套，下横梁中安装有导柱，通过导柱与导套的配合，形成动、定模座的开合模，功能与标准模架的导柱、导套功能相同。两种模架，标准模架是一次性使用，而快换模架可重复使用。

图2 模架

2.3 快换模架与模芯的装配关系

模架中的型腔板与型芯板主要是成型塑件的核心零件，在模具制造过程中是主要的加工对象，用一种快换式的模芯代替标准模架中的型芯板和型腔板，同时具有脱模装置的结构，在教学中同样能体现塑料模具的基本结构，也能进行装配和试模，如图3 快换模芯。快换模芯中的上盖板与型腔板有螺钉联接，并有销钉定位；下盖板与型芯板有螺钉联接，有销钉定位；顶针固定板、顶针垫板、复位杆、弹簧等组成脱模装置，其功能与标准模架相同。图4 为快换模芯与快换模架之间的装配关系，快换模芯通过上、下盖板与模架上的横梁进行配合，在教学过程中，学生只需要根据塑件图，对快换模芯中的型腔板、型芯板、顶针固定板进行加工，包括顶针的切割，通过钳工装配，放入到模架中即可，而模架本身就已经安装在注塑机上，试模和修模时，只需要将快换模芯从模架中取出，较方便，避免了像标准模架那样，为了修模需要通过龙门吊或起重设备，反复从注塑机上装、卸模具。另外从教学安全上考虑，也大大降低了事故发生的可能性，实现可操作性很强，也有助于学生了解模具的结构。