汽車配件注射模的設計

徐 成

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汽車配件注射模的設計

徐 成

福州市第一技工學校

本研究中的塑件有一個方形的側孔較難成形且在B處有一個卡扣，考慮到分型面的選擇及塑件的本身結構用斜頂側抽成型，主要解決在側抽的時候怎么推動斜頂來完成側抽及合模的時候斜頂的先復位問題；在定模部分采用彈簧帶動斜頂運動實現斜頂的頂出和先復位問題。

斜頂 潛伏式進膠

塑料產品一般采用模塑成型的方法生產，因而塑料模具早已成為一種重要的生產工藝裝備。隨著塑料產品在家電、電子等產品和日常用品中的越來越廣泛應用，對塑料模具的設計和制造的要求也越來越高。傳統的手工與制造方式已滿足不了生產發展的需要。CAD/CAM的發展正適應了這種客觀實際要求。圖1所示為本次注射模設計的塑件。在設計的過程中運用了UG、AutoCAD軟件。設計過程中主要解決的問題有：應怎樣保證塑件表面的質量、塑件中A處側孔與卡扣的成型。

圖1

1 塑件的工藝分析

1.1 塑件材料

塑件材料為丙烯晴—丁二烯—苯乙烯（ABS）。ABS具有高的堅韌性、剛性和化學穩定性，并具有一定的耐熱性和耐油性。ABS流動性中等，較易成型，收縮比例0.4%～0.7%（有的書為0.3%～0.8%）。取平均值0.55%，變化范圍大，吸濕性強，成型前必須充分干燥，特別對表面要求光澤的塑件要經過長時間的預熱干燥，一般模具溫度應控制在60℃～80℃；ABS比熱熔低，塑化效率高、固化快，故成型周期短。脫模斜度宜取2°以上。

1.2 塑件的表面質量

表面要求光滑，不允許有澆口痕跡及塑件溢邊。因此在設計時應加以考慮。

1.3 塑件的形狀、壁厚

從圖1可看到，塑件的形狀為一盒蓋塑件，經UG軟件分析，產品的重量為 513g，A1處有一個14mm×12.5mm的方形孔并帶有一個卡扣。塑件的總體壁厚均勻。

2 注射模結構設計

2.1 分型面的選擇

模具設計中，分型面的選擇很關鍵，它決定了模具的結構。應根據分型面選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統設計、塑件結構工藝性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排氣等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較，以選擇出較為合理的方案。該塑件表面有要求，且從塑件的形狀決定分型的選擇，如圖2所示。

圖2

2.2 確定型腔數

由于塑件的質量較大，考慮模具的造價與生產批量，決定采用單型腔模具。

2.3 澆注系統

2.3.1主流道設計

塑件在成型的時候有用到定模的斜頂抽芯，在這里就要考慮到抽出的行程。綜合考慮之后，確定定模板的厚度要取較大值。在主流道設計時，如簡單采用平時通用的做法將主流道設計在澆口套中（如圖3），將使整個流道的行程變長，產生出的廢料會增加，而且主流道里的凝料又難以脫出。

圖 3

如圖4所示，從定模座板和定模板挖一個孔，讓噴嘴直接伸進去一段距離，這樣就可以減少廢料的產生。

圖4

2.3.2分流道的設計

分流道采用圓形直徑為8mm，分流的分布圖如圖5所示。

圖5

2.3.3澆口的設計

由于塑件表面質量有要求，在選擇澆口的時候選用潛伏式澆口，這種澆口的分流道位于模具的分型面上，而澆口卻斜向開設在模具的隱蔽處。塑件熔體通過型腔的側面或推桿的端部注入型腔，因而不損傷塑的表面，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質量與美觀效果。潛伏式澆口設在推桿頭部（如圖6），即推桿的頭部切去一部分作為輔助流道，熔體流經這種澆口時的壓力損失比外側潛伏式澆口大，因此出現縮孔時，則必須加大注射壓力。

圖6

2.4 排氣系統的設計

當塑料熔體充填模具型腔時，將澆注系統和型腔內的空氣以及塑料在成型過程中產生的低分子揮發氣體順利排出模外。如果型腔內因各種原因產生的氣體不能被排除干凈，塑件上就會形成氣泡、產生熔接不牢、表面輪廓不清及充真不滿等成型缺陷，另外氣體的存在還會產生反壓力而降低充模速度。在這個塑件中，只要利用分面的間隙與推桿的間隙進行排氣就可以。

2.5 冷卻系統的設計

冷卻系統的設計是一項比較繁鎖的工作，既要考慮冷卻效果及冷卻的均勻性，又要考慮冷卻系統對模具整體結構的影響。最好的冷卻工藝是在動模芯子內部開設流道，如果不能實現，則在芯子固定板上開設，建議環繞一周。

對于ABS來說，模溫要求是50℃～60℃，要求塑件光澤和耐熱時，應控制在60℃～80℃，模具需設置加熱裝置。此幅模具的模溫由料溫來保證，不需設置加熱裝置，為了防止模具內的塑料成形時溫度過高而燒焦，模具需設置冷卻系統，此處采用最常用的冷卻方式，即自來水循環冷卻，如圖7所示。

圖7

2.6 抽芯機構的設計

該塑件中有一個方形的側孔較難成形（如圖8），解決這一問題，首先想到的是用斜導柱側抽芯來成形。

圖8

但這個塑件中的B處有一個卡扣，斜導柱側抽芯因距離太短而無法實現。通常情況下，斜頂會設計在動模側，這在整個側抽芯機構的設計中會更為簡單。考慮到分型面的選擇及塑件的本身結構，斜頂側抽成型也需放在定模側。現在要解決的是在側抽的時候怎么推動斜頂來完成側抽，以及合模時斜頂的先復位問題。在定模部分采用彈簧帶動斜頂運動實現斜頂的頂出和先復位問題，其結構如圖9所示。

圖9

2.7 推出機構的設計

（1）在模具設計時盡量使制品留在動模上。這樣，模具的推出機構較為簡單。只有因制品結構的關系，不能留在動模上才由定模上的復雜推出機構推出制品。（2）保證制品不變形、不損壞。由于制品收縮時的包緊型芯，因此脫模力作用位置應盡可能靠近型芯。同時制品風度、強度大的部位，作用面積也應盡可能大一些，以免損壞制品。（3）保證制品外觀良好。（4）結構可靠。綜上所述及結合塑件形狀來考慮，選用推桿推出機構，推桿的排列如圖10所示。

圖10

在此次設計中，用到推桿成形，為了讓推桿在合模與脫模的時候導向更精確，在推板上加了4根導柱，見圖11。

圖 11

2.8 標準模架的選用

在模具設計時，應根據塑件圖樣及技術要求，分析、計算、確定塑形狀類型、尺寸范圍（型腔投影面積的周界尺寸）、壁厚、孔形及孔位、尺寸精度用表面性能要求以及材料的性能等。在這副模具中選用中小型票標準模架（GB/T 12336.1- 1990）中的派生型的P1型。

3 總裝配圖

1－動模座板;2,6,8,22,24－螺釘;3－斜頂復位塊;5,31－彈簧;7－導滑塊;9－定位圈;10－水口接頭;11－定模板;12－定模鑲塊;13－動模鑲塊;14－動模板;15－支承板; 16－推桿固定板; 17－推板;18－動模座板;19－拉料桿;20－推桿; 21－支承釘;23－模扣;25－斜頂;26，28－導柱;27，29－導套; 30－支承柱;32－復位桿

圖12

模具的工作過程：在開模時，模具的動模部分隨注射機向左運動，此時定模一側的斜頂25由于彈簧4的作用也向左移動，在移動中將頭部的成型部分從塑件的孔A中抽出，動模繼續向左移動，當推板15碰到注射機上的推出機構時推板停止運動。而動模部分的運動還沒有停下來，在相對運動下使推桿將塑件頂出。完成脫模的整個過程。合模時，模具的動模部分隨注射機向右移動，當斜頂復位塊3碰到動模板時，斜頂往回縮，當模具合緊時就可以進行下一輪的注射。

4 設計總結

目前，塑料模具設計、制造一般是通用的CAD/CAE軟件與專用產塑料模CAE軟件相結合。整副模具主要是有一個斜頂側抽芯，其它地方有幾處是對插成型的，在制造時較為難些。加工方法都是一些比較常規的加工方法。CNC加工中心、電火花、線切割等。在整個設計過程中，用UG軟件對分模后的塑件進行分析，并用這個軟件來分模，到最后生成工程圖，可以大大提高設計效率。

[1] 屈華昌.塑料成型工藝與模具設計[M].北京:高等教育出版社，2001.

[2] 章飛，陳國平.型腔模具設計與制造[M].北京：化學工業出版社，2003.

[3] 申樹義,高濟. 塑料模具設計[M].北京:機械工業出版社,2005.

[4] 《塑料模具技術手冊》編委會. 塑料模具設計手冊[M]. 北京: 機械工業出版社, 1994.