盤形碟狀線束固定卡扣注射模設計

張平，孟玉喜

（1.南通友星機電工業有限公司，江蘇南通226000；2.南通開放大學機電工程學院，江蘇南通226006）

1 引言

時代在進步，科技在發展，生活中使用的各類塑件也在不停的更新換代，為我們的生活提供更多的便利。汽車領域的發展用到了越來越多的各種固定卡扣、線扣類塑件，從發動機、底盤、車身到電氣設備的每個部分都存在大量的高壓、低壓線束，制動管以及液壓管，這些線束、線管需要根據汽車線束三維走向分門別類的固定處理好，而汽車線束三維走向的控制主要是線束上的固定點控制和固定方式的確定，良好的固定方式選用是線束布置可靠性的前提，對汽車線束路徑控制起著非常大的作用。

2 成型工藝分析

圖1所示為一款汽車線束中用量比較大的固定卡扣，上下對稱，材料為黑色PA66，卡扣頭部（左部）有一20.8×16.0×2.6mm長盤形蝶狀的小盤，在卡扣裝入鈑金孔后，小盤始終緊貼在鈑金表平面，利用自身的彈性使得卡扣和鈑金緊緊無間隙相連，可有效減少汽車行駛過程中的噪聲。14.5mm、15.1mm和15.7mm的階梯尺寸為卡扣卡齒的工作尺寸，卡扣右部板條形7.8×3.4mm的尺寸為捆綁部位，導線與其通過膠帶扎為一體，安裝到汽車鈑金上預設的固定點，從而起到固定線束的作用，最右端的9.8×1.8mm的小凸臺起防滑防脫落作用。同時，通過卡扣還可將線束與其他零部件進行隔開，保持一定的間隙，防止相互運動導致磨損。

3 模具結構設計

該類塑件的模具結構設計主要包含塑件的排布、動定模大鑲塊、澆口、關鍵小型芯、模架結構的確定等幾個方面。

3.1 塑件的排布

塑件在模具中的排布狀況取決于分型面和澆口的位置、塑件的批量、結構特點等主要因素。由圖1可知，塑件上下呈對稱關系，所以分型面就取在中心位置處即主視圖中高度尺寸7.8mm的一半處；卡扣右部板條形的模具成型型腔可直接通過電火花實現，沒有小型芯，因而該部型腔暢通利于熔融塑料的流道，因此將澆口位置設置于卡扣最右端較為合適；卡扣塑件的需求量比較大，排布過少不經濟，排布過多則模具外形結構尺寸增大，因而設計成1模8腔比較適中。基于以上幾點的思考，初步排布設計如圖2a所示的中心對稱排布。考慮到卡扣頭部形狀比較復雜，尺寸有一定的精度要求，不可能直接將型腔加工在模板上，而必須設計成鑲塊式的結構形式，這樣一來，1號塑件的頭部鑲塊尺寸勢必要向下延伸，而8號塑件的頭部鑲塊尺寸則要向上延伸，造成整體大鑲塊的外形尺寸變大，模架尺寸也自然變大。為了克服這個弊端，在圖2a的基礎上，需將1～4號塑件向上移動，而5～8號塑件向下移動，從而使模具結構更加緊湊；由圖1仰視圖和俯視圖可見，卡扣頭部比右端板條部凸出11.08mm，兼顧到頭部鑲塊的尺寸，故最終設計成如圖2b所示的將1～4號塑件向上移動5.1mm，5～8號塑件向下移動5.1mm的錯位排布形式，即37.3mm的尺寸調整設計為32.2mm。

圖1 固定卡扣塑件圖

圖2 塑件的排布

3.2 定、動模大鑲塊設計

定、動模大鑲塊的設計根據塑件的排布尺寸進行，大鑲塊的外形尺寸為180.0×120.0×30.0mm，設有6個螺釘固定過孔，用以與上定模座和動模墊板之間的固定，卡扣右部部分板條形的型腔直接設計在大鑲塊上。定模大鑲塊的十字中心位置處為φ12.0mm澆口套孔，分模面上設有寬4.2mm的平衡式分流道，型孔的背面設有固定型芯用的4.0×8.0×0.5mm掛臺讓位槽；動模大鑲塊的十字中心位置處為φ8.0mm拉料釘孔，分流道及背面掛臺讓位槽的設計與定模大鑲塊一致，每個塑件靠近澆口處的分流道上設有φ2.0mm的小圓頂桿孔，定、動模大鑲塊設計如圖3所示。

圖3 定、動模大鑲塊

3.3 定、動模型芯設計

型芯設計主要包含長盤形蝶狀的小盤、階梯卡齒和板條的成型型芯設計。

3.3.1 定、動模型芯Ⅰ設計

型芯Ⅰ的外形尺寸64.0×7.17×30.0mm，其上主要有長盤形蝶狀的小盤成型和部分板條的成型，小盤型腔外形以R8.12mm的半圓連接，基本尺寸21.11×8.12×2.62mm，背面有2個0.5×4.0mm的固定用掛臺；動模型芯Ⅰ比定模型芯Ⅰ要復雜，在定模的基礎上增設了3個1.3×4.0mm的頂片孔和澆口，澆口設計為潛伏式，潛伏斜度為45°，澆口錐度25°，澆口尺寸為φ0.7mm，定、動模型芯Ⅰ設計如圖4所示。

圖4 定、動模型芯Ⅰ

3.3.2 定、動模型芯Ⅱ設計

定、動模型芯Ⅱ的外形尺寸28.0×14.06×30.0mm，固定掛臺4.0×0.5mm，階梯卡齒、型芯上用于成型塑件小盤內側的R凸包（2.05×8.12）均通過電極直接電火花加工得到，R凸包火花成型后需進行拋光處理，要求表面粗糙度值Ra0.4μm；不同處在于，動模型芯Ⅱ上增設了2.8×1.6mm的頂片孔，根據塑件要求，并在凸包側設有一對3.3×6.8mm的槽孔，并配上一對相應的小芯（即圖5中的c、d），值得注意的是，動模型芯Ⅱ需裝配好一對小芯后，再一起電火花加工R凸包。定動模型芯Ⅱ設計如圖5所示。

圖5 定、動模型芯Ⅱ

3.4 卡齒電極設計

電極材料選擇電加工性能極好的紫銅，卡齒電極設計時首先要考慮注塑成型后卡齒的彈性縮變對工作尺寸的影響，故其階梯卡齒需繞內側根部R0.25mm的圓心向外旋轉3°~5°，使卡齒的最大尺寸增大0.4~0.5mm左右（即圖6中的尺寸17.79mm），利用增大值彌補縮變量；其次電極的兩頭均可加工修正相應的R角，兩頭使用節約成本。電極的外形尺寸17.79×12.24×30.0mm，電極所配護套外形尺寸26.00×22.00×15.0mm。卡齒電極設計如圖6所示。圖6中的電極尺寸為型腔尺寸，實際線切割加工編程時需按圖尺寸減掉放電間隙。

圖6 卡齒電極設計

4 模具工作過程

模具工作過程：注塑機合模工作后，熔融塑料耐高溫PA66通過注塑機噴嘴進入模具的澆口套16，并通過分流道和澆口進入模具型腔，經保溫保壓冷卻后，注塑機進行開模動作。定模板10跟動模板9在A-A處分型打開，因塑件定、動模之間抱緊力的差異（拋光獲得不同Ra值實現）及澆道拉桿22的作用，使得澆道廢料和塑件全部留在動模，開模結束后，注塑機頂出系統開始工作，固定在小固定板6上的小圓頂桿25和頂片23、26的共同作用頂出塑件，拉料桿22頂出澆道料，塑件和澆道廢料同時被頂出，8只塑件自然落下，機械手隨即取走澆道廢料，模具一個工作回合結束。模具總裝配簡圖如圖7所示。

圖7 模具總裝配簡圖

5 結束語

通過對一款盤形碟狀線束固定卡扣的注射模具設計，靈活運用1模8腔錯位排布的方案，使得模具結構緊湊，為解決卡齒易縮變的結構特點，對卡齒電極的齒部進行了局部旋轉增大設計，利用增大值有效彌補了卡齒成型后的縮變量，從而保證了塑件的合格品率。