透气开关两次注射成型模具设计

2022-08-24邹泽昌胡星晔谢宇玲

模具工业 2022年8期

0 引言

如塑件含有2 种材质，则需要进行两次注射成型，第1 次注射完成后，塑件不取出，再放入其他材质，然后更换模具型腔，再进行第2次注射。为了提高生产效率，将2 副子模放在1 副模架中，采用液压缸、齿轮齿条、棘爪等传动机构带动动模旋转，实现模具自动化生产

，现以某透气开关的模具设计为例，对两次注射成型工艺进行分析，阐述其模具结构及工作原理。

1 塑件结构分析

透气开关的外径为φ17 mm，高度为9 mm，中间通孔直径为φ4 mm，塑件中间有1张PVC 膜，将小孔封堵，其上设有3 个扣位，呈环状排列，如图1 所示。PVC 膜的作用是检测透气开关两端的气压差，为了将PVC 膜放入透气开关内部，需要采用两次注射成型

。

2 2副子模局部结构

两次注射过程是先注射PVC 膜的下半部分，然后放入PVC 膜，更换型腔，再注射PVC 膜的上半部分。由于第2 次注射是在第1 次注射的基础上进料，第2 副子模的型腔比第1 副子模的型腔大，但2副子模的动模型芯相同。另外在第1 次注射时，待成型塑件中间的小孔是用定模型芯与动模型芯碰穿的结构成型，为了方便修模，将第1副子模的定模型芯设计成镶件，如图2（a）所示。由于第2 次注射时不再需要成型塑件的孔位，在第2 副子模的定模中取消了定模镶件

，如图2（b）所示。

3 滑块机构及推出机构

塑件下半部分有3 个环状的扣位，需用哈夫滑块成型，生产过程中，每注射1次，动模将旋转180°，如果采用斜导柱+滑块结构，动、定模分开后，斜导柱脱离滑块。动模在旋转时，滑块的惯性大，定位精度不准确，模具长时间工作后，在动、定模合模时容易导致斜导柱与滑块出现碰撞现象。为了解决该问题，采用斜楔+滑块结构，如图3 所示。在成型塑件推出时，斜楔的斜面将哈夫滑块分开，推出动作完成后，斜楔依旧位于滑块的斜楔孔中，对滑块进行定位。当动模旋转时，由于斜楔与滑块之间没有产生相对位移，滑块的冲击力小，定位精度高。

塑件推出时必须先将滑块分开，但这副模具的斜楔和推杆都由推板带动，为了先分开滑块再推出塑件，在推杆底部设置延时推杆，延时推杆与推板之间的距离为15 mm，见图3 中Ⅰ处放大所示。在成型塑件推出时，推板先推动斜楔运动15 mm，滑块脱离塑件后，再推动直推杆与斜楔一起运动，将成型塑件推出。

注射时，只在第2副子模底部设置注塑机顶杆，动模与定模分开后，注塑机顶杆推动第2 副子模的推出系统脱模，此时第1副子模的推出系统不动。

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4 浇注系统及冷却系统

塑件尺寸小，模具按1 模16 腔进行布局，选用三板模，采用点浇口进料。为了使各型腔所受的注射压力相同，采用平衡式分流道，从主流道到各型腔的分流道和浇口的长度、形状、截面尺寸相同，浇注系统如图4所示。

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5 动模旋转机构与侧面定位机构

为了使动模单向旋转，在动模座板的底部安装液压缸、齿轮齿条和棘爪等结构，如图6所示。动模板的旋转运动方式：当动、定模分开后，液压缸活塞杆收缩时，通过齿轮齿条、棘爪带动动模逆时针旋转；当动、定模合模后，动模与定模咬合，不能旋转，此时液压缸活塞杆伸出，齿轮顺时针旋转，棘爪弹簧被压缩，齿轮顺时针旋转而动模不能旋转，使动模保持单向旋转

。

（3）动模停止旋转后，注塑机的顶杆29推动第2副子模推板6运动。

6 模具结构

（5）当第2 副子模推板6 运动超过15 mm 时，第2 副子模滑块12 已脱离成型塑件。然后第2 副子模推板6、推杆固定板7 推动推杆11、斜楔10 一起运动，将第2 次注射成型的塑件13 推出，此时不推出第1次注射成型的塑件。

模具动模部分需要旋转，为了防止进、出水管缠绕在模具上，动模冷却水路通过旋转轴接通进、出水管，如图5（a）所示，具体方法是在旋转轴的内部开设2个冷却水路，在旋转轴的外圆柱面上设置2个环形槽，并用密封圈隔开。动模的冷却水路通过旋转轴内部的冷却水路与2个环形槽相通，2个环形槽分别接通进、出水管。进、出水管、环形槽、旋转轴内部的冷却水路、动模板中的冷却水路组成闭合回路，当动模与旋转轴一起旋转时，进、出水管不需要跟随动模一起旋转，而是通过环形槽与动模冷却水路相连。由于定模部分不需要旋转，定模水路按照常规的方法设计，如图5（b）所示。

模具使用立式注塑机进行注射，运动过程如下。

（6）手动将PVC 膜放在第1 次注射成型的塑件21 上表面，并将第2 次注射成型的塑件从模具中取出。

如图9所示，尽管在单个脉搏波内进行了基线校准，使得每个脉搏波的起点与终点均落在一个水平线。但从整体PPG信号来看，各个脉搏波的位置却不在同一水平线。本文对PPG信号进行归一化处理，使各个脉搏波的起点均落于0。本文将序列Po(n)进行归一化，得到归一化后的序列Pn(n)，如式（4）所示。式中PMIN和PMAX分别表示当前脉搏波的最大与最小值，i=0,1,···,N-1。基线校准和归一化即保存了脉搏波原有的特性，又消除了噪声对幅度参数的影响。

（2）动模部分在图6 所示的齿轮齿条机构带动下旋转180°。

由于动模的质量重，惯性大，为了保证动模旋转后的定位精度，在模架的侧面安装定位液压缸，将液压缸固定在垫块上，定位孔设在动模板上，当动模停止旋转后，在动模与定模合模前，定位液压缸的活塞杆伸出，将侧定位杆插入动模板侧面的定位孔中，可以有效地对动模进行定位，如图7 所示。当动、定模合模时，在分型面上的定位销再次对动、定模进行精确定位。

（4）当第2 副子模推板6 运动15 mm 时，只推动第2 副子模的斜楔10 运动，将第2 副子模滑块12 分开，此时推杆11保持不动。

模具采用三板模结构，有2副相对独立的子模，共用1 个浇注系统，2 副子模的动模相同，定模的型腔不同。注射生产时，只推出第2 次注射成型的塑件，而不推出第1次注射成型的塑件，模具结构如图8所示。

（1）注射完成后，定模与动模分开。

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（7）按下注塑机的控制器，定位液压缸41 的活塞杆伸出，将定位杆插入模具侧面的定位孔中，使动模板9初步定位。

（8）当定模与动模合模时，定位液压缸41 和导套42、导柱44 等定位机构再次对动、定模进行精定位。

（9）动、定模合模后，开始进行下一次注射生产，同时齿轮液压缸3、齿轮34、齿条33 进行复位，在棘爪35的作用下动模不跟随齿轮旋转，使动模实现单向旋转。

具体操作步骤如图9 所示，在第1 副子模和第2副子模同时进行注射后，定模与动模分开，如图9（a）所示；动模旋转180°，旋转过程如图9（b）所示；将PVC 膜放在已完成第1 次注射成型的塑件上表面，如图9（c）所示；取出已完成第2次注射成型的塑件，如图9（d）所示，然后开始下一次注射。

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