復印機定影器主板復雜抽芯精密注塑模設計

張維合

(廣東科技學院機電工程系, 廣東 東莞,523083)

定影器是復印機的核心部件,定影器主板又是定影器中主要組件,精度高,尺寸大,結構復雜,定影器主板注塑模具是一副典型的精密、復雜、大型注塑模具。

1 制件結構分析

塑件為某品牌彩色復印機定影板,材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS) F5330,收縮率0.2%[1]。塑件結構見圖1,結構特點如下:長度尺寸較大,長寬高最大尺寸分別為408.20 mm,78.80 mm,87.20 mm;尺寸精度高,批量大,所有尺寸精度必須達到MT3(GB/T 1486—2008),生產批量100萬件;結構復雜,共有6處倒扣(S1～S6),需要側向抽芯,填充困難,脫模困難。

2 模具設計

2.1 模具結構

模具采用單型腔,點澆口,4點進料。塑件的6個倒扣均采用側向抽芯機構。模架采用標準型三板模架,規格型號為:DAI-5590-A140-B150-C120-470。即模具長900 mm,寬550 mm,方鐵高度120 mm,長導柱長度470 mm,定模A板厚140 mm,動模B板厚150 mm,方鐵高度120 mm,有托板,但由于塑件需要動模內側抽芯,故托板需要改裝成活動式。模具總重量約2.1 t,屬于大型模具。模具詳細結構見圖2。

圖1 復印機定影器主板零件(單位:mm)

圖2 復印機定影板模具結構(單位:mm)1—定模固定板; 2—脫料板; 3—流道拉桿; 4—定位圈; 5—澆口套; 6—定模型芯; 7—定模鑲件; 8—右滑塊; 9—定模A板; 10—鎖緊塊; 11—彈簧; 12—斜導柱; 13—擋塊; 14—動模B板; 15—限位螺釘; 16—方鐵; 17—行程開關; 18—動模固定板; 19—推件底板; 20—推件固定板;21—方推桿; 22—動模活動型芯; 23—活動托板; 24—流道凝料推桿; 25—T形扣推拉塊; 26—動模鑲件; 27—動模內抽芯; 28—尼龍塞; 29—短導柱;30—導套; 31—長導柱; 32—限位螺釘; 33—彈簧;34—小拉桿 35—推桿;36—擋塊; 37—彈簧; 38—斜導柱; 39—上滑塊; 40—斜導柱固定塊; 41—耐磨塊; 42—側向抽芯; 43—T形扣推拉塊; 44—定模內側抽芯; 45—擋塊;46—外側抽芯; 47—彈簧; 48—彈簧固定板; 49—下滑塊; 50—耐磨塊; 51—斜導柱; 52—鎖緊塊; 53—下擋塊; 54—彈簧; 55—復位彈簧; 56—復位桿; 57—推柱; 58—撐柱; 59—錐面定位塊

2.2 成型零件設計

動、定模成型零件均采用鑲拼式結構。分型面上設計了錐面定位結構。模具成型零件由定模型芯6、定模鑲件7、動模型芯22、動模鑲件27以及5個側向抽芯組成。成型零件材料采用日本熱作模具鋼SKD61。該鋼材韌性與抗高溫疲勞性能能佳,且有良好的拋光性能。為提高耐磨性,型腔表面進行氮化處理。

2.3 導向定位系統設計

模具運行過程中所有相互固定的零件都設計了定位銷定位,所有相互滑動的零部件都設計了導柱、導套導向,保證模具中所有的活動零件都能夠按照規定的方向安全運行[2],見圖2和圖3。動模鑲件和定模鑲件之間也設計了錐面定位結構,保證模具每次開合各零件間配合精度的延續性。該模具導向系統包括4支規格型號為φ40 mm×470 mm的長導柱31,4支規格型號為φ40 mm×320 mm的短導柱29以及相匹配的導套。內外側抽芯機構中滑塊都采用T形導槽導向。模具定位機構包括動定模鑲件分型面之間的錐面定位塊59和側向抽芯機構內的定位擋塊13,36和53,以及A、B板之間的邊鎖(見圖3)。

2.4 澆注系統設計

成型塑件屬于投影面積較大的板類零件,必須多點進料,模具澆注系統詳細結構見圖2和圖4。鑒于成型塑件結構特點和質量要求,模具采用點澆口從4點進料,其中2點直接進入型腔,見圖4(b),點澆口直徑1.5 mm。其余2點轉側澆口由外側面進入型腔,側澆口長寬尺寸為4.0 mm×1.5 mm，如圖4(c)。

圖3 復印機定影板注塑立體示意

圖4 模具澆注系統(單位:mm)

2.5 側向抽芯機構設計

模具設計了6個側向抽芯機構,其中S1～S4 4個外側抽芯機構均采用“斜導柱+滑塊+擋塊+外置彈簧”的組合形式[3],主要由斜導柱12,38,51,滑塊8,39,49,彈簧11,37,54,擋塊13、36,53組成。而動模內側抽芯機構S6則采用“斜抽芯+T形槽+T形扣”的組合形式,由內側斜抽芯27和T形扣推拉塊25組成。定模內側抽芯機構S5則采用“內滑塊+T形扣鎖緊塊”的組合形式,由內滑塊44和T形扣推拉塊43組成。

2.6 定距分型機構設計

該模具的分型機構由內置尼龍塞28、小拉桿34、限位螺釘32、彈簧33以及外置扣基組成(見圖3)。在定距分型機構的準確控制下,開模順序由至,開模距離分別為10 232,10 300 mm。

2.7 溫度控制系統設計

定模采用了3組冷卻水道,動模設計5組冷卻水道(其中3組設計在滑塊里面),包括隔片式水井和直通式水管,水井直徑為12 mm,水管直徑均為10 mm,詳見圖5。溫度控制系統對模具冷卻充分,因而成型周期降低到30 s,模具的勞動生產率提高了約10%,尺寸精度和塑件的質量都達到了設計要求。

圖5 模具溫度控制系統

3 模具工作過程

1) 填充:ABS樹脂熔體經過點澆口澆注系統分別由2個點澆口和2個側澆口進入模具型腔。

2) 開模:4個分型面在定距分型機構作用下依次打開。在尼龍塞28、彈簧33的作用下,模具先從分型面Ⅰ處打開,打開距離為255 mm,由4根小拉桿34控制。接著模具從分型面Ⅱ處打開,打開距離為10 mm,由4個限位螺釘32控制。模具再從分型面Ⅳ處打開,T形扣推拉塊25拉動動模內側抽芯27進行向內側向抽芯。分型面Ⅳ打開打開距離為10 mm,由4個限位螺釘15控制。模具最后從分型面Ⅲ處打開。在打開的過程中,斜導柱12撥動滑塊8,斜導柱38撥動滑塊39,斜導柱51撥動滑塊49進行塑件外側抽芯。

3) 脫模:注塑機頂棍通過模具底板18上的K.O.孔推動推件固定板19,進而推動推桿21,24,35和57將成型塑件推離動模型芯。

4) 合模:塑件脫模后,注塑機推動動模合模,模具接著下一次注射成型。

4 結語

在復印機定影器主板注塑模具設計過程中充分汲取了以往同類型塑件注塑模具的成功設計經驗,同時也針對其不足之處包括模具在生產過程中容易出現的問題進行了認真分析,在結構和材料選用方面做了以下改進和創新:1) 在動模A板和定模B板之間增加了2個錐面定位塊和2個直身邊鎖,它們相互作用,大大提高了模具的剛性及成型塑件精度;2)動模和定模內側抽芯均采用T形槽和T形塊組合結構,由于T形塊始終在T形槽內滑動,省去了定位零件,簡化了模具的結構,減小了模具發生故障的幾率,提高了模具使用壽命;3)在模具冷卻方面,模板和側向抽芯均有單獨的冷卻水道,每股冷卻水道水溫均采用模溫機和冷水機控制,對模具的冷卻充分且均衡,大大降低了模具的注射周期,提高了成型塑件的尺寸精度。

模具試模一次成功,投產后運行安全平穩,塑件尺寸達到MT3精度要求,各項測試達到復印機國家標準,注射成型周期為30秒,提高經濟效益約10%。