轎車左、右外手柄體注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

文根保，熊利軍

1.中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司 湖北襄陽 441000

2.湖北航宇精工科技有限公司 湖北襄陽 441022

1 序言

要使注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)正確無誤，就必須遵守模具設(shè)計(jì)的規(guī)則和程序。注射模結(jié)構(gòu)由注塑件的形體要素決定，因此模具設(shè)計(jì)前先要對(duì)注塑件的全部形體要素進(jìn)行分析，準(zhǔn)確找出決定模具結(jié)構(gòu)的注塑件形體要素。再針對(duì)所有找到的注塑件形體要素，尋找對(duì)應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)措施，通過協(xié)調(diào)這些措施給出注射模結(jié)構(gòu)的可行性方案。然后驗(yàn)證所提取的注塑件形體要素是否正確、有無遺漏，并檢查模具結(jié)構(gòu)方案是否能夠解決注塑件形體要素所提出的問題。注塑件形體要素和模具結(jié)構(gòu)方案的分析均正確無誤后，才能進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)的造型和設(shè)計(jì)，確保模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性。

2 左、右外手柄體形體要素可行性分析

手柄體材料為65%PC＋ABS的塑料，其收縮率為0.6%。對(duì)右外手柄體形體要素可行性分析如下。

（1）型孔和圓柱體要素 如圖1的A—A剖視圖所示，右外手柄體上存在著φ1.7mm×6.5mm的型孔要素和φ4.9mm×6.5mm圓柱體要素。

（ 2 ） 凹 槽 要 素 如 圖1 的A—A剖 視圖所示， 右外手柄體上的首尾端存在的要素有2.5 m m×2.4 m m×0.9 m m×4.8 m m的凹槽①、5.9 m m×1 0.5 m m 的凹槽②、2×2.5 m m×2.5 m m×2 0.7 m m 的凹槽③和1.8mm×27.1mm的凹槽④。

（3）凸臺(tái)要素 如圖1的B—B、C—C、D—D和E—E剖視圖所示，右外手柄體上中部存在的要素有0.5mm×0.8mm的凸臺(tái)①、0.5mm×0.8mm與1mm×1mm×45.1°的凸臺(tái)②和0.5mm×0.8mm的凸臺(tái)③，并且這3處凸臺(tái)要素在右外手柄體型槽內(nèi)對(duì)稱分布。

（4）弓形高障礙體要素 如圖1的B—B、C—C、D—D和E—E剖視圖所示，右外手柄體上存在2×Rmm弓形高障礙體要素。

（5）外觀與批量要素 如圖2所示，左、右外手柄體的外形是人們開轎車門時(shí)手直接接觸到的型面，故外形上不能存在任何模具痕跡。轎車有4扇門，左、右外手柄體生產(chǎn)時(shí)批量非常大，要求模具結(jié)構(gòu)能夠全自動(dòng)成形加工。

圖1 右外手柄體二維結(jié)構(gòu)

圖2 右外手柄體三維造型

3 左、右外手柄體注射模結(jié)構(gòu)方案可行性分析

外手柄體左、右各一件，要求模具為一模二腔。注射模結(jié)構(gòu)必須針對(duì)左、右外手柄體形體要素來制訂方案，找到能夠解決每項(xiàng)形體要素的措施。

（1）解決型孔和圓柱體要素的措施 如圖3b所示，針對(duì)左、右外手柄體上存在的型孔和圓柱體要素，可在動(dòng)模鑲嵌件上安裝成形φ1.7mm×6.5mm型孔的型芯。而成形φ4.9mm×6.5mm圓柱體則需要在動(dòng)模鑲嵌件上加工出能夠成形該圓柱體的型孔。利用定、動(dòng)模的分型面Ⅰ—Ⅰ可實(shí)現(xiàn)型孔和圓柱體的抽芯，利用分型面Ⅰ—Ⅰ的閉合和熔體充模可實(shí)現(xiàn)型孔和圓柱體的成形。

（2）解決凹槽要素的措施 對(duì)于左、右外手柄體上的凹槽要素，凹槽①、凹槽②和凹槽③要素可分別采用3處斜推桿內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)這3個(gè)凹槽要素的抽芯和左、右外手柄體的脫模動(dòng)作，如圖3b的首尾端箭頭所示。凹槽④要素可采用斜導(dǎo)柱滑塊抽芯機(jī)構(gòu)，如圖3c的首部箭頭所示。

（3）解決凸臺(tái)要素的措施 左、右外手柄體上的3處凸臺(tái)要素對(duì)稱分布于左、右外手柄體型槽內(nèi)中部，可采用3組對(duì)稱結(jié)構(gòu)的斜推桿內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)，如圖3a和圖3b的中部箭頭所示。

（4）解決弓形高障礙體要素的措施 左、右外手柄體上2×Rmm的弓形高障礙體要素，可采用分型面Ⅰ—Ⅰ來避免弓形高障礙體要素對(duì)左、右外手柄體脫模的阻擋作用。

（5）解決外觀與批量要素的措施 為了防止痕跡扎手，左、右外手柄體外表面上不允許存在各種模具結(jié)構(gòu)的成形與加工痕跡，分型面Ⅰ—Ⅰ也不允許出現(xiàn)模具結(jié)構(gòu)痕跡。對(duì)于批量要素而言，采用模具一模二腔可以實(shí)現(xiàn)左、右外手柄體同時(shí)成形加工及成形加工的自動(dòng)化。

圖3 右外手柄體注射模結(jié)構(gòu)方案分析

4 左、右外手柄體注射模內(nèi)外抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

左、右外手柄體存在著5處4種凹槽要素、6處3種凸臺(tái)要素、1處型孔要素和1處圓柱體要素，因此，注射模存在1處斜導(dǎo)柱滑塊外抽芯機(jī)構(gòu)、10處斜推桿內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)和1處動(dòng)模垂直型芯鑲嵌件。

4.1 左、右外手柄體中部的注射模內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

左、右外手柄體型腔中部存在6處3種對(duì)稱的凸臺(tái)要素，因此，注射模結(jié)構(gòu)需要采用6處3種對(duì)稱的斜推桿內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)來完成對(duì)凸臺(tái)要素的成形型芯的抽芯和脫模動(dòng)作。左、右外手柄體中部凸臺(tái)③要素斜推桿內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)如圖4所示。

1）左、右外手柄體中部凸臺(tái)③要素的斜推桿內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)處于合模狀態(tài)。如圖4a所示，當(dāng)分型面Ⅰ—Ⅰ閉合時(shí)，脫模機(jī)構(gòu)在注射模彈簧和回程桿的作用下可以回復(fù)到初始位置，此時(shí)斜推桿9、10在滑槽塊11、12的帶動(dòng)下，上端沿動(dòng)模鑲嵌件4的斜槽分別向左向右和向下移動(dòng)，斜推桿9、10下端可在滑槽塊11、12的T形槽中滑動(dòng)。當(dāng)塑料熔體填充了模腔，即可成形左、右外手柄體的凸臺(tái)③要素。

2）左、右外手柄體中部凸臺(tái)③要素的斜推桿內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)處于開模狀態(tài)。如圖4b所示，當(dāng)分型面Ⅰ—Ⅰ開啟時(shí)，左、右外手柄體外形被打開，有利于左、右外手柄體脫模。

圖4 左、右外手柄體中部凸臺(tái)③要素斜推桿內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1—推件板 2—安裝板 3—?jiǎng)幽０?4—?jiǎng)幽ｈ偳都?—定模鑲嵌件 6—定模板 7—定模墊板 8—右外手柄體9、10—斜推桿 11、12—滑槽塊

3）左、右外手柄體中部凸臺(tái)③要素的斜推桿內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)處于脫模狀態(tài)。如圖4c所示，當(dāng)注射機(jī)頂桿作用于推件板1時(shí)，推件板1推動(dòng)著安裝板2和滑槽塊11、12向上移動(dòng)。斜推桿9、10上端在動(dòng)模鑲嵌件4的斜槽向上移動(dòng)的同時(shí)，可作向左向右的內(nèi)抽芯兼脫模運(yùn)動(dòng)，斜推桿9、10下端可在滑槽塊11、12的T形槽中滑動(dòng)。

其余兩處凸臺(tái)要素（凸臺(tái)①和凸臺(tái)②）的內(nèi)抽芯兼脫模動(dòng)作與凸臺(tái)③要素相同。由于有眾多斜推桿的內(nèi)抽芯運(yùn)動(dòng)，使得斜推桿實(shí)現(xiàn)了對(duì)眾多凸臺(tái)要素內(nèi)抽芯運(yùn)動(dòng)，與此同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了對(duì)左、右外手柄體的脫模運(yùn)動(dòng)，節(jié)省了許多頂桿。

4.2 左、右外手柄體注射模內(nèi)、外抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

左、右外手柄體首尾端存在著5處4種凹槽要素，外首端采用斜導(dǎo)柱滑塊外抽芯機(jī)構(gòu)，其余4處3種采用斜推桿內(nèi)抽芯兼脫模機(jī)構(gòu)。

（1）左、右外手柄體首端內(nèi)、外抽芯機(jī)構(gòu)處于合模狀態(tài) 如圖5a所示，左、右外手柄體外首端凹槽要素和內(nèi)首端凹槽要素，分別應(yīng)該采用斜導(dǎo)柱滑塊外抽芯機(jī)構(gòu)和斜推桿內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)。

1）凹槽要素抽芯機(jī)構(gòu)的合模狀態(tài)。分型面Ⅰ—Ⅰ閉合時(shí)，斜導(dǎo)柱9插入滑塊7的斜孔中，撥動(dòng)滑塊7并迫使限位銷12壓縮彈簧13，完成滑塊7的復(fù)位運(yùn)動(dòng)。依靠定模板10上的斜面楔緊滑塊7上的墊鐵8，防止滑塊7在塑料熔體較大的注射力和保壓力作用下出現(xiàn)后移，造成左、右外手柄體外首端凹槽深度尺寸變小。

2）凹槽要素抽芯兼脫模機(jī)構(gòu)的合模狀態(tài)。分型面Ⅰ—Ⅰ閉合時(shí)，滑槽塊4在彈簧3和回程桿作用下可退回到初始位置。斜推桿5、20和21上端在滑槽塊4、23和24的T形槽中可向下與向左向右移動(dòng)完成對(duì)凹槽③、凹槽②和凹槽①的復(fù)位運(yùn)動(dòng)。

（2）左、右外手柄體內(nèi)、外抽芯機(jī)構(gòu)處于開模狀態(tài) 如圖5b所示，分型面Ⅰ—Ⅰ開啟時(shí)，斜導(dǎo)柱9撥動(dòng)滑塊7做向左的抽芯運(yùn)動(dòng)。當(dāng)滑塊7底面的半圓形坑處于限位銷12的位置上，限位銷12在彈簧13的作用下可鎖住滑塊7，以防滑塊7脫離動(dòng)模板22。由于注射模脫模機(jī)構(gòu)保持不動(dòng)，成形凹槽③、凹槽②和凹槽①的斜推桿5、20和21仍保持不動(dòng)。

（3）左、右外手柄體內(nèi)、外抽芯機(jī)構(gòu)處于脫模狀態(tài) 如圖5c所示，注射模脫模機(jī)構(gòu)在注射機(jī)頂桿的作用下產(chǎn)生向上的移動(dòng)。

1）左、右外手柄體內(nèi)首端凹槽③要素的抽芯兼脫模狀態(tài)。此時(shí)，滑槽塊4向上移動(dòng)，使得斜推桿5上端在動(dòng)模鑲嵌件16的斜槽中，一方面做向右的抽芯運(yùn)動(dòng)，另一方面做向上的脫模運(yùn)動(dòng)。斜推桿5下端會(huì)隨著滑槽塊4向上的移動(dòng)在滑槽塊4的T形槽中滑動(dòng)。

圖5 左、右外手柄體注射模內(nèi)、外抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1—脫模機(jī)構(gòu)導(dǎo)柱 2—脫模機(jī)構(gòu)導(dǎo)套 3、6、13—彈簧4、23、24—滑槽塊 5、20、21—斜推桿 7—滑塊8、29—墊鐵 9—斜導(dǎo)柱 10—定模板 11—定模墊板12—限位銷 14—螺塞 15—左、右外手柄體 16—?jiǎng)幽ｈ偳都?7—型芯 18—定模鑲嵌件 19—?jiǎng)幽ｈ偧?22—?jiǎng)幽０?5—內(nèi)六角螺釘 26—推件板 27—安裝板 28—沉頭螺釘

2）左、右外手柄體尾端凹槽②要素的抽芯兼脫模狀態(tài)。滑槽塊24向上移動(dòng)，使得斜推桿21上端在動(dòng)模鑲嵌件16的斜槽中，一方面做向左的抽芯運(yùn)動(dòng)，另一方面做向上的脫模運(yùn)動(dòng)。斜推桿21下端會(huì)隨著滑槽塊24向上的移動(dòng)在T形槽中滑動(dòng)。

3）左、右外手柄體尾端凹槽①要素的抽芯兼脫模狀態(tài)。滑槽塊23向上移動(dòng)，使得斜推桿20上端在動(dòng)模鑲嵌件16的斜槽中，一方面做向左的抽芯運(yùn)動(dòng)，另一方面做向上的脫模運(yùn)動(dòng)。斜推桿20下端會(huì)隨著滑槽塊23向上的移動(dòng)在滑槽塊23的T形槽中滑動(dòng)。

（4）型孔與與圓柱體的成型與抽芯 如圖5所示，成形φ1.7mm×6.5mm型孔要素的型芯17，成形圓柱體在動(dòng)模鑲嵌件16加工的型孔中進(jìn)行成形。二者均可利用分型面的閉合，注入塑料熔體來成形該孔和圓柱體，利用左、右外手柄體的脫模運(yùn)動(dòng)成形該型孔的型芯，并完成抽芯運(yùn)動(dòng)。

5 左、右外手柄體注射模定、動(dòng)模型芯及分型面的設(shè)計(jì)

左、右外手柄體注射模定模型芯如圖6a所示，動(dòng)模型芯如圖6b所示。左、右外手柄體注射模定、動(dòng)模型芯的尺寸必須是左、右外手柄體的尺寸＋左、右外手柄體的尺寸×0.6%。脫模方向應(yīng)有1°30′的拔模斜度，定模型的型腔的外觀要求無模具結(jié)構(gòu)加工痕跡，粗糙度值R a為0.4mm，左、右外手柄體的分型面上不允許存在模具結(jié)構(gòu)的痕跡。

圖6 定、動(dòng)模型芯造型

6 左、右外手柄體注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖7、圖8所示，左、右外手柄體注射模除了上述的1處斜導(dǎo)柱滑塊抽芯機(jī)構(gòu)和10處斜推桿抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)外，還具有模架、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、定模型腔、動(dòng)模型芯、回程機(jī)構(gòu)、脫澆口冷凝料機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向構(gòu)件的設(shè)計(jì)。

（1）模架 如圖7所示，模架是整副注射模各種機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)及零部件的安裝基礎(chǔ)和平臺(tái)，其主要包括動(dòng)模板14，定模墊板16，定模板18，推件板25，安裝板26，限位塊27，底板29，推件板導(dǎo)柱30，推件板導(dǎo)套31，彈簧32、52，脫模機(jī)構(gòu)導(dǎo)柱38，臺(tái)階螺釘39，拉料桿40，襯套41，澆口套42，定位圈43，內(nèi)六角螺釘48、49，回程桿53，導(dǎo)套50和導(dǎo)柱51。

（2）澆注系統(tǒng)與脫澆口冷凝料機(jī)構(gòu) 如圖7的B—B剖視圖和動(dòng)模部分俯視圖所示，塑料熔體通過澆口套42中的主流道進(jìn)入分流道，然后經(jīng)左、右外手柄體首端的分流道、澆口進(jìn)入模具型腔。在主流道下方設(shè)置有拉料桿40，在兩側(cè)左、右外手柄體首端的分流道處各設(shè)置有1根拉料桿。分型面開啟時(shí)3根拉料桿可將主流道和定模型芯中的冷凝料拉出，在脫模機(jī)構(gòu)頂出時(shí)又可將動(dòng)型芯中的冷凝料頂出。

（3）冷卻系統(tǒng) 如圖7的動(dòng)模部分俯視圖和定模部分仰視圖所示，在動(dòng)模板14、動(dòng)模鑲嵌件15和定模板18、定模鑲嵌件17中加工出冷卻水通道，在通道的端頭安裝螺塞4和冷卻水接頭6，在上述兩件零件的通道對(duì)接處安裝O形密封圈5。這樣冷卻水便可從進(jìn)水處的冷卻水接頭經(jīng)過通道從出水處的冷卻水接頭流出，從而將模具中的熱量帶走，起到降低模具溫度的作用。

（4）回程結(jié)構(gòu) 如圖7的D—D剖視圖所示，當(dāng)注射機(jī)頂桿退回時(shí)，施加在脫模機(jī)構(gòu)的外力消除后，推件板25、安裝板26、拉料桿40、回程桿53及滑槽塊13、23、24、44、45與斜推桿12、20、22、46、47等在彈簧回復(fù)的彈力作用下基本能復(fù)位。為了防止彈簧使用時(shí)間長失效導(dǎo)致脫模機(jī)構(gòu)無法實(shí)現(xiàn)最終復(fù)位，合模時(shí)使定模板18接觸回程桿53并推著脫模機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確復(fù)位。

（5）導(dǎo)向構(gòu)件 如圖7的D—D剖視圖所示，在動(dòng)模板14上安裝有導(dǎo)柱51，在定模板18上安裝有導(dǎo)套50，通過4組導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合可以實(shí)現(xiàn)定、動(dòng)模的定位和運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。如圖7的A—A剖視圖所示，在動(dòng)模板14和底板29之間安裝4套推件板導(dǎo)柱，在推件板25和安裝板26上安裝推件板導(dǎo)套31，確保推件板25和安裝板26的定位和運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。脫模機(jī)構(gòu)導(dǎo)柱38又進(jìn)一步確保推件板25和安裝板26運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。

圖7 左、右外手柄體注射模結(jié)構(gòu)2D設(shè)計(jì)1、28、48、49—內(nèi)六角螺釘 2—滑塊壓板 3、37—圓柱銷 4—螺塞 5—O形密封圈 6—冷卻水接頭 7—沉頭螺釘 8、35—墊鐵9、32、34、52—彈簧 10—斜導(dǎo)柱 11—滑塊 12、20、22、46、47—斜推桿 13、23、24、44、45—滑槽塊 14—?jiǎng)幽０?5—?jiǎng)幽ｈ偳都?16—定模墊板 17—定模鑲嵌件 18—定模板 19—?jiǎng)幽Ｐ托?21—?jiǎng)幽Ｇ都?25—推件板 26—安裝板 27—限位塊29—底板 30—推件板導(dǎo)柱 31—推件板導(dǎo)套 33—螺塞 36—限位銷 38—脫模機(jī)構(gòu)導(dǎo)柱 39—臺(tái)階螺釘 40—拉料桿 41—襯套42—澆口套 43—定位圈 50—導(dǎo)套 51—導(dǎo)柱 53—回程桿

圖8 左、右外手柄體注射模結(jié)構(gòu)3D設(shè)計(jì)

7 結(jié)束語

在模具設(shè)計(jì)前，由于對(duì)左、右外手柄體的形體要素進(jìn)行了準(zhǔn)確的可行性分析，所以沒有出現(xiàn)注塑件形體要素分析的遺漏和錯(cuò)誤。而且針對(duì)注塑件形體要素分析的措施又十分準(zhǔn)確，使得制訂的模具結(jié)構(gòu)方案合理，從而使得模具設(shè)計(jì)正確，左、右外手柄體的成形加工完全符合圖樣要求。