電動自行車飛輪防塵圈注塑模設計

王文景

(江蘇省鹽城技師學院，江蘇 鹽城 224002)

1 防塵圈結構分析

該防塵圈材料為聚丙烯(PP)，收縮率為1.0%～2.5%，注塑時可添加適量色母(Master batch)調色。從整體來看，結構比較簡單，分模方案明確，設計思路清楚。結構中，在防塵圈的內部有幾組相同的扣環，扣環與分模方向相反，這樣就有2種不同的脫模方案，第一種方案是通過內抽方式脫模，第二種方案是強行脫模。第一種方案優點在于易于保證產品的尺寸準確度，產品精度較高，在脫模時，扣環結構不易受到損傷，但模具的結構復雜，需要設計內部側向抽芯，輔助結構多，模具制造成本較典型結構高，模具交貨期較長；第二種優點在于模具結構典型、簡單、制造成本一般，通用零件也較多，交貨期可縮短，但在強脫時，可能對扣環結構帶來損傷，考慮到扣環徑向尺寸較小，在脫模時材料仍有一定溫度，強脫帶來的影響不大。經過與客戶溝通，客戶接受強行脫模方案。

2 防塵圈分型面設計

根據防塵圈結構分析，本產品分型面采用產品在模具開合面投影最大輪廓處。

3 防塵圈注塑模設計注意點

該產品注塑模設計方案為應注意以下幾個方面：

(1)成型零件，即模具的型腔和型芯設計應方便模具的制作，產品的脫模，頂出等。模具的型腔采用整體式，型芯則采用組合式。(2)澆注系統設計，該模具采用常用主流道-分流道-澆口方案，在澆口設計上，該產品宜采用潛伏式澆口。(3)脫模設計，常用脫模方法有頂桿脫模，脫模板脫模等方法，由于該產品為開放結構，宜采用脫模板方式脫模。(4)冷卻系統設計，該產品為薄殼制件，產品容易變形，注塑時需要充分冷卻，因此在模具的型腔和型芯側均需要設計冷卻水路，方便連續生產，降低生產周期，提高生產效率。

4 防塵圈注塑模結構設計

4.1 成型零件設計

該模具成型零件型腔采用整體式，型芯則采用組合式，主要原因在于：(1)節省模具材料和加工成本；(2)型芯可采用優質材料；(3)修模比較方便，模具型芯或固定板出現報廢，只要修配部分結構就好，縮短修模周期、成本；(4)互換性好，對于大批量生產的模具可以備一些零件，庫存成本較低。

在模具材料的選用方面，型芯采用P20(3Cr2Mo)，P20是典型的預硬型塑料模具鋼，淬透性好，預硬后材料截面內硬度分布均勻，有良好的電火花加工性能和拋光性能。適合用于制造產品批量大，模具形狀復雜和尺寸較大、精度高、表面光潔的注塑模。熱處理后硬度大于40HRC，型腔板可采用45鋼，熱處理后硬度大于30HRC。后期也可進行氮化處理，氮化處理溫度低，變形很小，不再需要進行淬火便具有很高的表面硬度(大于HV850)及耐磨性。模具壽命較長，不低于50萬次。

模具成型零件制造應用的工具較多，如加工中心、銑床、磨床、線切割、電火花機等。后期主要靠模具鉗工修模裝配，試模至合格。

4.2 澆注系統設計

該模具采用常用主流道-分流道-澆口方案，在澆口設計上，要注意：(1)產品為開放結構，不能把澆口放在產品的軸線上；(2)如果將澆口放在頂面上，產品的表面就會出現澆口痕跡，產品美觀性差，只能把澆口放在圓周面上；(3)該產品宜采用潛伏式澆口，容易脫模，產品表面不留痕跡，模具結構也比較簡單，該澆口可用電火花成型。

4.3 脫模結構設計

常用脫模方法有頂桿脫模，脫模板脫模等方法，由于該產品為開放結構，若采用頂桿脫模，頂桿只能放在內環邊上，頂桿的位置要求高，尺寸較小，容易撕裂制件，不合適這樣的產品脫模；該產品宜采用脫模板方式脫模。推板的特點在于：(1)在產品表面不會留下頂出的痕跡，產品的外觀美觀；(2)頂出時制件受力均勻，頂出平穩，對制件變形影響小；(3)部分的分流道和澆口可以坐在脫模板上在脫模板復位的設計上，在脫模板做4個臺階孔，用螺釘連接臺階孔上的螺釘套和復位桿，在開模時，復位桿在推板的帶動下，推動脫模板向前，將制件從型芯上脫下，完成脫模動作，同時可以限制脫模行程；合模時脫模板和型腔板貼合，帶動復位桿，將推板回復原位，完成復位動作，這樣可以實現脫模板的限位和復位，結構簡單，效果較好。

4.4 冷卻系統設計

注塑生產屬于熱加工過程，不同的熱塑性塑料的加工溫度不同，但熔融的塑料進入模具腔中時，溫度多在200℃左右。注塑生產要求較高的生產效率，保證連續生產，降低生產周期和開模時制件溫度接近常溫，由于生產過程中，熔融塑料不斷對模具加熱，單靠模具本身散熱是遠遠不夠的，因此模具上必須設計冷卻系統。該產品為薄殼制件，在脫模時容易變形，需要充分冷卻，因此在模具的型腔和型芯側均需要設計冷卻水路。在型腔側面，冷卻水路比較簡單，在制件正上方，約10～15mm。在型芯側面，冷卻水路相對復雜，主要是因為型芯的尺寸較大，內部很難冷卻到位，在該模具中型芯冷卻。

4.5 合模導向結構設計

該模具采用導柱、導套結構進行導向，導套安裝在上模座4個導套孔中，導柱安裝在模腳上，由支承板壓住，導柱、導套配合，從而引導合模。

4.6 模架設計

該模具模架采用自作模架，材料45鋼，倒角。

4.7 其它輔助結構設計

(1)支撐柱(2個)，由于支承板的尺寸較大，為了在注塑過程中，合模時不至于支承板中間出現彎曲變形。(2)拉料桿(3根)，為了將澆注系統中的冷料脫出型腔板，在模具上設置了3根拉料桿，拉料桿同時也可以存放在注塑機，將熔融注射入模具型腔時的前端冷料。

通過以上流程，完成了防塵圈注塑模設計，當然該模具中還有一些結構沒有設計到位，如定位圈等，可在后續設計中完善。