彈性卡爪塑件注塑模設(shè)計(jì)

郭曉

（廣東省技師學(xué)院，廣東 惠州 516100）

1 塑件成型工藝分析

如圖1 所示，該塑件為一電氣配件，材料為POM，收縮率為2.0%，在熔融狀態(tài)下具有良好的流動(dòng)性，其表觀黏度主要受剪切速率影響，是一種剪敏性材料。外觀質(zhì)量無(wú)嚴(yán)格要求，塑件尺寸較小，精度要求不高，模具采用一模四腔，結(jié)構(gòu)是上端為一圓筒，中間位置形狀為倒錐形，下端為具有彈性的卡爪，卡爪位置的尺寸φ9.6 比中間位置處尺寸φ8.0 尺寸大，可以利用塑件卡爪位置本身的彈性進(jìn)行脫模。

圖1 零件結(jié)構(gòu)

2 模具結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)

模具結(jié)構(gòu)如圖2 所示，模具采用三板模，模架尺寸為300 mm×250 mm×310 mm。模具采用細(xì)水口澆口套，錐面配合高度為25 mm 且緊密貼合。根據(jù)澆口形式及塑件結(jié)構(gòu)模具需4 次分型才能取出澆注系統(tǒng)凝料和塑件，每次分型距離都由限位螺釘控制。為保證塑件尺寸要求，定模與動(dòng)模的定位采用錐形定位塊定位。

2.1 分型面的選擇

設(shè)計(jì)分型面的目的是取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，如圖2 模具結(jié)構(gòu)所示，在考慮塑件脫模時(shí)，進(jìn)行了兩次分型，第一次分型面是為保證塑件從動(dòng)模中順利頂出，動(dòng)模板與動(dòng)模支撐板分離實(shí)現(xiàn)動(dòng)模型芯與塑件分離；第二次是以該塑件較大輪廓φ8 處為動(dòng)定模的分型面。在考慮澆注系統(tǒng)凝料脫模時(shí)，也進(jìn)行了兩次分型，第一次分型面選擇在分流道推板和定模板之間，第二次分型面選擇在分流道推板與定模座板之間。

2.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

塑件外形尺寸較小，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)、材料及客戶要求，模具采用1 模4 腔的三板模結(jié)構(gòu)及點(diǎn)澆口平衡進(jìn)料。采用Moldflow 軟件對(duì)熔料進(jìn)行流道分析，得出最佳澆口數(shù)量和位置，合理的流道系統(tǒng)形狀，并對(duì)澆口尺寸、流道尺寸進(jìn)行優(yōu)化。澆口套小端直徑為φ3.5 mm，球面半徑為SR21 mm，內(nèi)表面粗糙度為Ra0.4，在主分流道末端位置安排了4 根拉料桿將次分流道凝料拉出。

點(diǎn)澆口的設(shè)計(jì)尺寸注意事項(xiàng)如圖3 所示：

1）澆口直徑一般設(shè)計(jì)為0.3～2 mm，常用澆口直徑為0.5 mm、0.8 mm、1 mm、1.2 mm、1.5 mm，澆口小能有效地增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而導(dǎo)致熔體流動(dòng)性增加，利于填充，故取偏小一點(diǎn)為好。

2）距離產(chǎn)品邊沿一般為0.8～3 mm，常用邊沿為1.5 mm、2mm、2.5 mm、3 mm，取偏大一點(diǎn)為好。

圖2 模具結(jié)構(gòu)

3）為了便于澆口齊根拉斷，應(yīng)該給澆口做一錐度α，大小15°～20°左右。

4）在定模板和定模仁里的次分流道被分為二部分，定模仁部分直徑必須小于定模板部分直徑，才能完成流道澆口的順利脫模。

該模具澆口具體設(shè)計(jì)尺寸如圖4 所示。

圖4 模具澆口設(shè)計(jì)尺寸

2.3 成型零件的設(shè)計(jì)

模具的成型零件主要有定模仁、動(dòng)模仁和動(dòng)模型芯組成，定模仁、動(dòng)模仁用銷釘和螺釘分別安裝在動(dòng)模板和動(dòng)模板中；動(dòng)模型芯與動(dòng)模板的配合面為錐面，錐度為10°，如圖5 所示，這樣可保證配合面的密封性和準(zhǔn)確性；型芯鑲件用螺釘和銷釘及壓板將其安裝到定模支撐板中。成型零件均采用進(jìn)口S136 材料制作，該材料在熱處理前具有良好的加工性能，熱處理后硬度達(dá)到50～56HRC，具有良好的拋光性能和抗腐蝕性能。

動(dòng)模型芯鑲件上的卡槽和凹凸部位可采用電極電火花放電加工而成。動(dòng)模型芯鑲件上錐面及柱面部分可采用精車制作，以滿足裝配精度要求。

圖5 動(dòng)模型芯結(jié)構(gòu)

3 模具工作過(guò)程

模具合模后安裝在臥式注射機(jī)上，在一定的注射壓力的作用下，通過(guò)噴嘴將塑料熔體沿澆注系統(tǒng)均勻地注射到模具的型腔中，并將型腔中的氣體從分型面及配合的間隙和排氣槽中排出，完成注射過(guò)程。在循環(huán)冷卻系統(tǒng)的作用下，熔體在型腔中冷卻成型。模具開模過(guò)程如圖6 所示，開模時(shí)動(dòng)模后移，由于尼龍鎖的作用動(dòng)定模不分型，而是在分流道拉料桿的作用下從Ⅰ—Ⅰ處分型，此時(shí)點(diǎn)澆口被拉斷，實(shí)現(xiàn)澆注凝料從定模板取出。動(dòng)模繼續(xù)移動(dòng)一定距離后，在限位螺釘?shù)淖饔孟?，分流道推板與定模座板分型即Ⅱ—Ⅱ處，由分流道推板將澆注系統(tǒng)凝料脫離分流道拉桿。繼續(xù)開模，在彈簧的作用下，先從Ⅲ—Ⅲ處分型，實(shí)現(xiàn)動(dòng)模型芯與塑件的脫離，動(dòng)模繼續(xù)移動(dòng)一段距離，在限位螺釘?shù)淖饔孟?，?dòng)、定模分型如圖示Ⅳ—Ⅳ處。動(dòng)模繼續(xù)移動(dòng)，當(dāng)動(dòng)模退到一定位置時(shí)，動(dòng)模內(nèi)的推出機(jī)構(gòu)在注射機(jī)頂出裝置的作用下，推桿將塑件卡爪部分產(chǎn)生彈性變形而從動(dòng)模內(nèi)推出，至此完成一次注射過(guò)程。合模時(shí)推出機(jī)構(gòu)靠復(fù)位桿復(fù)位，從而準(zhǔn)備下一次的注射。

圖6 模具開模圖

4 結(jié)語(yǔ)

在三板模設(shè)計(jì)時(shí)要注意行程控制，保證塑件及凝料能順利取出；要對(duì)導(dǎo)柱長(zhǎng)度和強(qiáng)度進(jìn)行校核，保證各移動(dòng)分型的正常。該模具經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，脫模順利，動(dòng)作平穩(wěn)、可靠，塑件質(zhì)量好。

［1］塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組.塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

［2］李德群，唐志玉.中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典［M］.南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2003.

［3］申開智.塑料成型模具［M］.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2000.

［4］王孝培.塑料成型工藝及模具簡(jiǎn)明手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.