隔分筒形体要素可行性分析与注塑模结构设计

2022-07-06张骏绅熊利军文根保

橡塑技术与装备 2022年7期

关键词：导柱脱模顶管

张骏绅，熊利军，文根保

(1.长沙航空职业技术学院，湖南长沙 410007；2.湖北航宇精工科技有限公司，湖北襄阳 441007 3.中国航空工业航宇救生装备有限公司，湖北襄阳 441007)

0 引言

通过对隔分筒的形体要素的可行性分析，找出影响模具结构注塑件形体因素，从而制定出模具结构方案。再通过对多种模具结构方案的比较分析，找出符合注塑件要求的最佳优化模具结构方案后，才能进行模具的设计或造型。

1 隔分筒的形体要素分析

隔分筒形体分析与隔分筒分型面Ⅰ-Ⅰ，如图1(a)所示，隔分筒三维造型如图1(b)所示。材料为30%玻璃纤维增强聚酰胺6（黑色）QYSS08-92，收缩率为1.5%~2.5%.

如图1所示，隔分筒形体上存在着2×Φ40.2 mm×（111.6-41.7）/2 mm×Φ34.8 mm×41.7 mm 的凹坑 “障碍体 ”［1］要素；2×Φ40.2 mm 与 Φ34.8 mm弓形高 “障碍体 ”［2］要素，以及 8×2.3 mm×Φ33.7 mm×32.18°×30.7 mm凸台形式的加强筋和Φ10.3 mm型孔［3］及 2×Φ27.5 mm×Φ16 mm×（111.6-2×30.7-2）/2圆筒要素。要求2×Φ40.2 mm与Φ34.8 mm的同轴度为Φ0.03 mm。

2 隔分筒注塑模结构可行性方案分析

隔分筒在注塑模中存在着竖立和横卧2种形式的摆放位置，由此便存在着2种注塑模结构方案。

（1）隔分筒注塑模结构方案之一：隔分筒在注塑模中有平卧摆放形式的注塑模结构方案。对于隔分筒存在着凹坑“障碍体”要素和2处弓形高“障碍体”要素，可以利用隔分筒的分型面Ⅰ-Ⅰ，制成具有定模和动模型芯的型腔来进行隔分筒的成型，并可利用定、动模的开启实现隔分筒的脱模。对于2侧的凸台形式的加强筋和Φ10.3 mm型孔及圆筒要素，则需要采用2处斜导柱滑块抽芯机构，在完成了抽芯之后才能实现隔分筒的脱模。该方案侧浇口设置在可以圆柱体分型面处，势必会产生侧浇口的痕迹。隔分筒脱模顶出位置应该在3处外圆柱面的下底部，脱模痕迹影响着隔分筒的外观，并不容易保证同轴度Φ0.03 mm的要求。

（2）隔分筒注塑模结构方案之二：方案二为隔分筒在注塑模中有竖立摆放形式的注塑模结构方案。对于隔分筒存在着凹坑“障碍体”要素和2处弓形高“障碍体”要素，可以采用对称斜滑块顶管抽芯兼脱模机构进行隔分筒外形的抽芯与成型。对于2侧的凸台形式的加强筋和Φ10.3 mm型孔及圆筒要素，则可制成定、动模型芯的镶嵌件，利用定、动模的开闭模运动进行成型和抽芯。只要模具的分型面制作得精确，分型面可以没有留存痕迹。浇注系统采用环形分流道的3处侧浇口的形式，有效地避免出现熔接痕和流痕等缺陷。顶杆脱模的位置设置在隔分筒一侧的端面上，对外观没有影响。

（3）隔分筒最佳优化注塑模结构方案：方案一需要采用2处斜导柱滑块抽芯机构，方案二需要采用1处斜滑块顶管抽芯兼脱模机构。隔分筒存在浇口和脱模的痕迹，不容易保证同轴度Φ0.03 mm的要求。由于方案二的外观性更好，并由于注塑模具有4套导柱和导套的运动引导作用，更能确保2×Φ40.2 mm与Φ34.8 mm的同轴度的Φ0.03 mm要求。如此，选用方案二。

3 注塑模结构设计

隔分筒注塑模结构由模架、定模部分、动模部分、成形件、浇注系统、冷却系统、抽芯机构、脱隔分筒和脱浇注系统冷凝料机构、回程机构、限位和导向组件等组成。隔分筒注塑模采用一模二腔，分型面Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ，如图2所示。

（1）模架；由动模板1、定模板8、定模垫板9、模脚18、安装板19、推件板20、底板21、内六角螺钉22、27、推板导柱23、拉料杆24、浇口套26、定位圈28、导套29、导柱30、弹簧31、回程杆32、顶杆38和顶管40组成，模架是整副模具零部件安装及与注射机连接的平台。

（2）模具定模部分：由楔紧块5、13、斜导柱7、11、定模板、定模垫板、定模镶件10、浇口套、定位圈和导套等组成。

（3）模具动模部分：由动模板、动模镶件2、限位块14、37、限位销15、模脚、安装板、推件板、底板、内六角螺钉22、推板导柱、拉料杆、浇口套、定位圈、导套、导柱30、弹簧、回程杆、顶杆和顶管等组成。

（4）模具成形件：如图2(a)所示，由动模镶件2、斜滑块6、12、定模镶件10、动模型芯39组成。由于30%玻璃纤维增强聚酰胺6具有热胀冷却的特性，所有成型面的尺寸都要放大塑料的收缩率，成型面的尺寸=成型面图纸尺寸＋成型面图纸尺寸×塑料平均收缩率2%。并且动模型芯成型部分应制有2°的锥度。

（5）回程机构：由安装板、推件板、推板导柱、回程杆和弹簧组成。该机构可以实现注塑件和脱浇注系统冷凝料机构复位，有利于注塑加工能自动循环进行。

（6）限位组件：为限位销15、弹簧16和螺塞17，可用于限制斜滑块 7、11移动的距离。

（7）导向组件：定、动模的开闭模运动的导向和定位，是依靠四组导套和导柱的配合来保证，脱模机构的运动导向是依靠推板导柱来保证。

4 隔分筒注塑模抽芯机构的设计

根据隔分筒注塑模结构方案的分析，成型隔分筒外形需要采用斜导柱斜滑块抽芯机构和顶管脱模机构。动模型芯11是安装在底板23的孔中，其外形与顶管15孔用间隙配合。

（1）隔分筒注塑模闭模状态：如图3(a)所示，当注塑模闭合后，斜导柱7、12分别插入斜滑块6、13的斜孔中，拨动斜滑块并压缩弹簧3进行复位.同时，楔紧块5、14楔紧斜滑块，以防止斜滑块在大的注射力和保压力作用下出现后退，导致成型的隔分筒不符合图纸尺寸要求。同时，动模型芯端头的圆锥柱插入定模镶件10的圆锥孔中，以无间隙配合以增加动模型芯的刚性，用于确保动模型芯与斜滑块的三段圆柱形型腔的同轴度要求。在注射机顶杆撤回后，初始是在弹簧25弹性恢复作用下，安装板21、推件板34及顶管15、回程杆26沿着推板导柱的导向复位。为了防止弹簧25在长期使用中失效，回程杆在定模板8闭合时推动下可准确复位，才能实现隔分筒自动循环进行注射加工。

（2）隔分筒注塑模抽芯状态：如图3(b)所示，当定、动模开启时，斜导柱分别拨动斜滑块并在弹簧3的弹力作用下实现抽芯运动。当斜滑块底面的半球形坑移动到限位销17上方时，在弹簧18的作用下限位销进入半球形坑锁住斜滑块。可以防止斜滑块在抽芯运动deep惯性作用下脱离动模板1，并可使斜滑块的斜孔对准斜导柱，以保证闭模时斜导柱能插入斜滑块的斜孔中。

（3）隔分筒脱模状态：如图3(c)所示，当注射机顶杆作用于安装板、推件板及顶管时，顶管可将包裹在动模型芯上隔分筒4顶脱。

5 隔分筒注塑模浇注系统的设计

如图4所示，由于在环形分流道3与隔分筒5的型腔中制有3个侧浇口4。熔融的塑料从浇口套1的主流道流入分流道2，再流入环形分流道3中，最后经3个侧浇口流进隔分筒的型腔，冷却成型隔分筒。由流入隔分筒的型腔料流是从3个侧浇口自上向下进行顺流填充，基本上不会产生熔接痕、填充不足、气泡和流痕等缺陷。

6 隔分筒注塑模冷凝系统的设计

由于熔融的料流将热量传递给注塑模的成型件，成型件又将热量传递给其它零部件。随着隔分筒连续不断的加工，注塑模的温度通过积累使得模温越来越高，模温的飚升会导致塑料过热失去应有的机械性能而成为废品。因此，必须控制模温在合理的范围内，其方法是在定、模中设置冷却系统。如图5所示，冷却水经冷却水接头1流入动模的冷却水流道2，又从另一处冷却水接头流出，达到降低模具热量的目的。为防止动模加工的冷却水的泄漏，在冷却水流道端头制有管螺纹，使用螺塞5和堵头3给予密封。为阻止冷却水流进另一条管道，在管道中塞入堵柱4。这样冷却水只能在一边的管道中流道流动，另一边的冷却水也是从冷却水接头流入，经动模的流道从另一冷却水接头流出。