螺紋卡爪結構件注射模設計

聶良見

（廣東華旃電子有限公司，廣東東莞 523846）

1 引言

汽車類連接器的外殼結構復雜，對模具設計的要求較高，典型的如螺紋卡爪式的外殼塑件在汽車連接器、工業電器、電氣/電子等領域應用越來越廣泛，已成為汽車連接器的重要零部件。在模具設計階段需要充分考慮塑件的結構特點，如何實現多次動作有序開模、閉模是此類零件模具設計的難點和要點。

2 塑件結構特點分析

2.1 塑件材料及特性

塑件材料選擇黑色聚酰胺PA66 FR370，是一款尼龍樹脂，典型的特性是韌性良好、具有很好的力學性能、優良的耐磨性、自潤滑性，機械強度較高等特點。其收縮率為0.9%～1.6%，熔融溫度為250℃～290℃，成型模溫為70℃～90℃，注射壓力為80～120MPa。塑件的外觀質量要求較高，不允許有熔接痕、縮水痕、飛邊、缺料和變形等影響外觀的工藝缺陷。塑件外形尺寸為78×31×31mm，如圖1所示，單重14g，平均壁厚2mm。

圖1 塑件結構圖

2.2 分型面與頂出布局

在注射成型時，塑件能否順利脫模、抽芯的結構及模具零件加工的難易程度取決于這些特征的分型面,合理選擇分型面，對于模具的成功與否非常重要,如圖2所示，主要分型結構：定模、動模、左右滑塊，4支方頂桿3.0×15.0mm，如圖排布均勻，頂出平衡。

圖2 分型面與頂出布局圖

2.3 塑件模具設計難點

該塑件的3D造型如圖3所示，在塑件A處有左右凸輪各1個，B處是周圈螺紋，A和B處的特征一起采用對半的滑塊側抽芯處理。因為塑膠材料韌性良好，可用定模一次分型先脫開C處周圈溝槽和外圍，然后再用二次分型來強脫內芯D處的周圈卡爪倒扣。該結構件注射模設計的難點就是如何合理利用多次分型結構的先后順序來處理A、B、C、D 4處特征，達到順利脫模的目的。

圖3 塑件3D造型圖

3 模具結構設計

3.1 澆注系統設計

考慮塑件的生產批量、外形尺寸和注塑機臺注射容量等綜合因素，模具結構按照一模兩腔進行設計。由于塑件外表面不允許出現澆口痕跡，所以將進澆口放在了內壁的對角位置，設計了如圖4所示的對角潛伏式澆口（兩個進膠口），可改善塑件框口的內縮變形和熔接痕應力。澆注系統采用三板模冷流道轉入動模潛伏式澆口的注射，分流道直徑為?5.0mm，潛澆口端面尺寸為?1.5×2.3mm。流道末端增加冷料井和中心頂桿，開模時一并頂出流道和塑件，強行拉斷澆口，從而完成塑件的自動分離。

圖4 澆注系統

3.2 冷卻系統設計

一般來說，模具溫度應在塑件熱變形溫度以下才能達到迅速固化成型的目的，但模具的溫度即不能過高也不能過低，模溫過高會造成溢料，脫模困難，并使固化的時間延長，模溫過低則會影響熔料的流動性，增大塑件應力，并可能出現熔接痕和缺料等缺陷。

所以，優良的冷卻系統是關鍵，為了縮短生產周期及提高效率，采用循環式的冷卻水路，以保證進水口和出口的溫度差在2℃～3℃以內，在開模之前達到充分均勻的冷卻。如圖5所示，水路孔徑?8.0mm，在定模、動模和滑塊都開設了冷卻水路，銜接的地方需要加密封圈，模具的冷卻系統布局充分且平衡。

圖5 冷卻系統

4 模具整體結構及其工作過程

模具結構如圖6所示。

圖6 模具結構圖

模架采用非標準模架FCI3040-A90-B130-C110，型腔布置為一模兩腔。模具共4次分型開模動作及工作過程如下：

（1）注射完成后，模具開始開模，定模流道板3和定模板4在彈簧21的作用下首先分型打開，帶動定模鑲件33脫開塑件的溝槽和外圈，定模板4和動模板5則靠尼龍鎖模器24的作用鎖住而未運動。

（2）在限位螺釘20的作用下停止第一次分型后再繼續開始第二次分型，定模脫料板2和定模流道板3開模時帶動定模型芯22脫開周圈卡扣，同時使塑件與澆口拉斷脫開。

（3）第二次分型在限位螺釘31的作用下停止并開始第三次分型，定模座板1和定模脫料板2脫開，拉料銷32帶動水口，并使水口脫離。

（4）第四次分型是持續開模到螺栓拉桿34的限位行程時，定模板4和動模板5被強行拉開，同時定模斜導柱10帶開動模滑塊12，完成側抽芯動作。

（5）定模板4和動模板5開模到位后，頂桿板推動頂桿推出塑件脫離型芯時，機械手自動取出塑件。頂出機構在復位彈簧27和復位桿25的作用下復位，然后注塑機驅動定模和動模開始合模，當模具完全閉合后，又開始下一個循環的注射成型。

5 結論

該模具結構偏難，首次運用了4次分型的結構，突破了周圈卡爪倒扣的脫模難點，布局充分且平衡的冷卻系統為高效率生產提供了保障，從塑件內壁的對角位置潛伏進膠，提升了塑件表面質量和改善了內框口的變形和熔結痕應力，塑件頂出后采用機械手抓取來實現自動化生產。

經批量生產實踐，模具結構合理，運行可靠，塑件的精度和表面質量均達到技術要求，實現了高效率、低成本、自動化生產的目標，獲得客戶的認可。該典型案例可供從事此類模具設計和制造的人員借鑒。