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摘要：本文以擋泥板為例，詳細(xì)闡述了兩板式潛伏澆口注射模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)與工作過程，通過采用典型的型芯結(jié)構(gòu)、多彈簧頂出復(fù)位系統(tǒng)，使得模具的使用壽命和可靠性大大提高。經(jīng)過在實(shí)踐中不斷優(yōu)化加工工藝、控制加工精度和改進(jìn)配模技術(shù)，從而大大縮短了配模時(shí)間和模具的制造周期，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率，降低了模具的制 造成本。
一、塑件工藝分析
該塑件如圖1所示，材料為ABS，顏色為灰色，每件重202g，長(zhǎng)350mm，寬90mm，最大壁厚為 4.5mm，最小壁厚為1.5mm。
該產(chǎn)品成型后要求表面平整光潔，無影響外觀的縮印、熔接痕、銀絲、分色、缺料、飛邊、裂紋和變形等工藝缺陷。擋泥板輪廓與輪胎在周向保證良好均勻間隙。塑件連接處適當(dāng)加厚，以保證其裝配牢固而可靠，但不得有任何干涉現(xiàn)象。
零件的尺寸精度按GB/T14486-MT5級(jí)執(zhí)行，塑件內(nèi)表面粗糙度為Ra1.6μm，塑件外表面粗糙度為Ra0.8μm。為了便于從注射模內(nèi)取出塑件和保證塑件表面不被拉傷，將脫模斜度設(shè)為1.5°。在塑件的連接處采用適當(dāng)?shù)膱A角過渡，避免塑件產(chǎn)生應(yīng)力集中和裂紋。為了不影響產(chǎn)品外觀，決定采用潛伏澆口進(jìn)料。
注射成型工藝條件為：收縮率為0.5%。射嘴溫度為：一段為200～220℃，二段為220～235℃，三段為205～220℃，四段為190～215℃，五段為180～195℃，注射壓力為40～55Mpa，注射時(shí)間為3～8s，保壓時(shí)間3s，冷卻時(shí)間15～20s，成型周期19～31s。
二、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.分型面的選擇及排氣槽設(shè)計(jì)
考慮到動(dòng)、定模芯的機(jī)加工工藝性與潛伏澆口、澆注系統(tǒng)位置的合理布置，設(shè)置如圖2所示分型面，這樣既不會(huì)影響塑件的尺寸精度及外觀，避免產(chǎn)生飛邊，同時(shí)又能使塑料完好地成型，有利于脫模，且使塑件完全留在動(dòng)模，便于頂出塑件。
排氣槽設(shè)置的位置選在分流道末端及熔融塑料體的熔合線處，排氣槽深度≤0.05mm，寬度為10mm，以防溢流，同時(shí)塑件還可通過分型面與動(dòng)模芯和頂桿、定模芯的配合間隙進(jìn)行排氣，以確保整個(gè)塑件良好地排氣。
2.澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
該模具采用 1 模 1 腔結(jié)構(gòu)，塑件外表面不允許開設(shè)澆 口，以免影響其外觀。又考慮到取料時(shí)，在塑件與澆注系統(tǒng) 連接處能自動(dòng)剪斷，因此決定在背部外圍曲面上采用具有直 流道與分流道的潛伏澆口澆注系統(tǒng)。
通過運(yùn)用MoldFlow軟件進(jìn)行流動(dòng)分析，得出如圖3所示的最佳潛伏澆口數(shù)量與位置，合理的流道系統(tǒng)形狀和排布位置，并對(duì)型腔尺寸、澆口尺寸和流道尺寸進(jìn)行優(yōu)化。在主流道和分流道末端設(shè)有冷料穴，以防澆口被熔融塑料前鋒面上的冷料堵塞。為了使主流道凝料易于脫出主流道襯套，將主流道設(shè)計(jì)成錐度為3°的錐形，主流道襯套(圖3中19)小端直徑為6mm，其球面半徑為20mm，內(nèi)表面 粗糙度為Ra0.4μm。為了易于頂出分流道中的凝料，決定采用改進(jìn)梯形截面(其尺寸為：大端為13mm，深為8mm，根部圓角為 R5，斜度為 6°)。為了使?jié)摲鼭部谀弦子诿摮?，將潛伏澆口設(shè)計(jì)成錐度為 15°的錐形，其中潛伏澆口小端直徑為1.5mm，以便于開模時(shí)將潛伏澆口自動(dòng)拉斷。
3.脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于該塑件采用潛伏澆口進(jìn)料，就使得模具中心與產(chǎn)品中心不重合，兩者之間相差15mm(如圖3 所示)，這樣就只能采用斜澆口套進(jìn)料，為了便于脫模，決定采用勾料桿(圖3中25) 進(jìn)行反拉，使得澆注系統(tǒng)脫離澆口套。由于產(chǎn)品高度落差較大，因此在設(shè)計(jì)導(dǎo)柱(圖3中5) 時(shí)一定要保證導(dǎo)柱先進(jìn)導(dǎo)套(圖3中4)后，動(dòng)模型芯(圖3中8、9和16)才進(jìn)入定模芯。同時(shí)，產(chǎn)品采用異形可止轉(zhuǎn)頂桿進(jìn)行頂出。動(dòng)模側(cè)塑件是靠頂桿(圖3中21) 和澆口桿(圖3中29)頂出。整個(gè)脫模機(jī)構(gòu)采用彈簧頂出復(fù)位系統(tǒng)，以確保頂出平穩(wěn)和可靠。
4. 模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
該模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要根據(jù)動(dòng)、定模芯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及模具元件的分布來布置水道。為了避免冷卻水道與相關(guān)的模具元件發(fā)生干涉，而又不影響其冷卻效果，決定采用如圖 3 所示的一進(jìn)一出冷卻水道，其直徑為 10mm，同時(shí)在動(dòng)、動(dòng)模芯的每路水道上設(shè)有 2～4 個(gè)翻水孔。為了防止漏水，在動(dòng)模套板上開設(shè)密封槽，采用密封圈 (圖 3 中 13) 進(jìn)行密封。
5.模具結(jié)構(gòu)及工作過程
該模具屬于兩板模，模具最大外形尺寸為550mm350mm×390mm，模架自制，選用WG-450t 注塑機(jī)。模具所有活動(dòng)部分保證定位準(zhǔn)確，動(dòng)作平穩(wěn)可靠，不得有歪斜和卡滯現(xiàn)象，固定零件不得有相對(duì)竄動(dòng)。
模具工作過程為：動(dòng)、定模合模，熔融塑料經(jīng)塑化、計(jì)量后注入模具密封型腔內(nèi)，經(jīng)保壓、冷卻后開模。開模時(shí)，進(jìn)行如圖3所示的分型，定模芯(圖3中10) 與動(dòng)模套板(圖3中28)、動(dòng)模芯(圖3中11) 分開，同時(shí)定模型芯(圖3中14) 也慢慢脫離塑件，此時(shí)，定模側(cè)的流道凝料完全脫出，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定開模行程420mm后，注塑機(jī)頂出油缸進(jìn)，裝在復(fù)位桿(圖3中15)上的4個(gè)45mm模具彈簧開始工作，頂出機(jī)構(gòu)在彈簧的帶動(dòng)下將塑件從動(dòng)模芯(圖3中11)中頂出，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到設(shè)定頂出行程80mm后，取出動(dòng)、定模側(cè)的流道凝料和塑件。動(dòng)、定模合模同時(shí)，注塑機(jī)頂出油缸退，頂出機(jī)構(gòu)在注塑機(jī)頂桿的帶動(dòng)下依靠彈簧將勾料桿(圖3中25)、頂桿(圖3中21)和澆口桿(圖3中29)等復(fù)位，一個(gè)注射周期也隨之完成。
三、加工工藝
定模芯的具體加工工藝為：備料(該材料為P20，預(yù)硬處理) →粗銑六面→磨基準(zhǔn)→打孔攻絲→數(shù)控粗加工→數(shù)控精加工(定模芯周邊角落處采用精雕加工) →精銑基準(zhǔn)對(duì)角→除毛刺→粗拋光→精拋光。吸收以往的教訓(xùn)，在定模芯進(jìn)行數(shù)控精加工前，應(yīng)對(duì)工件進(jìn)行去應(yīng)力處理，以防止工件的變形與開裂。
動(dòng)模芯的具體加工工藝為：備料(該材料為 P20，預(yù)硬處理) →粗銑六面→磨基準(zhǔn)→打孔攻絲→數(shù)控粗加工→數(shù)控精加工→電火花加工→線切割加工→精銑基準(zhǔn)對(duì)角→除毛刺→粗拋光→精拋光。
型芯的具體工藝為：備料(該材料為 P20，預(yù)硬處理)→粗車→磨基準(zhǔn)和精車→精銑→ (配模)。其他零部件的加工 工藝按常規(guī)工藝進(jìn)行即可。
四、配模工藝
在零部件裝配過程時(shí)，必須先檢查重點(diǎn)零部件的配合尺寸與形狀(特別是需不需要倒角，可能也有一些是圓角牛鼻刀具在加工時(shí)產(chǎn)生的圓角)，以免在裝配時(shí)產(chǎn)生干涉。
型芯在裝配過程中顯得非常重要，因?yàn)樗跈C(jī)械加工時(shí)，底部留有0.2mm余量，以免發(fā)生其在裝配過程中達(dá)不到尺寸要求。而型芯裝配好后，必須測(cè)量出各個(gè)型芯的實(shí)際安裝尺寸，然后再進(jìn)行線切割，加工其底部形狀，從而確保型芯裝配到位。
動(dòng)模芯的裝配采用基準(zhǔn)角對(duì)角上用斜面定位，而不采用直面定位，因?yàn)槟菢硬缓脺y(cè)量模芯實(shí)際加工余量需去除多少，而且進(jìn)行二次加工時(shí)難以控制加工精度。因此將余量完全留在楔緊塊前端的錐度段上，配模時(shí)不僅去除錐度段上的余量方便，而且動(dòng)、定模芯裝配也很到位，避免錯(cuò)位的發(fā)生。動(dòng)套板、定模芯裝配時(shí)留有0.5mm的間隙，以方便檢測(cè)動(dòng)、定模芯是否完全裝配到位，同時(shí)有利于排氣。其他零部件的配模工藝按常規(guī)工藝進(jìn)行即可。
這樣，整個(gè)模具的實(shí)際配模時(shí)間比以前大大縮短，只需要幾天的時(shí)間就可完全配好一副模具。
五、模具組裝技術(shù)要求
塑件尺寸精度的高低主要取決于模具的組裝技術(shù)要求，為了生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的注塑件，必須對(duì)模具的組裝提出嚴(yán)格的要求，該模具的組裝技術(shù)要求如下。
(1) 模具分型面與安裝平面或支承面之間的平行度偏差，在200mm長(zhǎng)度以內(nèi)不大于0.05mm。
(2) 模具安裝在注射機(jī)上時(shí)，其分型面應(yīng)保持良好的閉合狀態(tài)。允許有不大于0.03mm的間隙 (排氣槽除外)。
(3) 成型鑲塊和澆口系統(tǒng)零件的分型面不允許低于模板分型面，其高出不得大于 0.1mm。
(4) 導(dǎo)柱和導(dǎo)套在裝配后，其軸線與模板平面的垂直度偏差，在200mm 內(nèi)不大于 0.03mm。
(5) 模具的各活動(dòng)零部件裝配后應(yīng)靈活，在室溫狀態(tài)下用手施力時(shí)，各相互關(guān)聯(lián)的活動(dòng)零部件不應(yīng)產(chǎn)生卡滯現(xiàn)象。
(6) 頂桿允許高出成型表面不超過0.1mm，復(fù)位桿則應(yīng)與定模的分型面接觸為準(zhǔn)，允許低于分型面不超過 0.05mm。
(7) 推桿在推桿固定板中應(yīng)靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，允許其軸向竄動(dòng)量不大于 0.05mm。
(8) 模具上開設(shè)的排氣槽應(yīng)呈曲折狀引出，其深度在0.1mm～0.15mm，嚴(yán)禁將排氣槽從型腔直接引向操作者的一側(cè)。
(9) 流道轉(zhuǎn)接處應(yīng)光滑連接，鑲拼處應(yīng)密合，拔模斜度≥5°，表面粗糙度小于 Ra0.4μm。
六、結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，該模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，動(dòng)作平穩(wěn)、可靠，注射出的塑件尺寸精度高，表面平整、光潔，無任何影響外觀的縮印、熔接痕、銀絲、飛邊和變形等工藝缺陷，達(dá)到了滿意的效果
---- 文章出處：中國(guó)壓鑄模具網(wǎng) www.mould.org.cn 歡迎轉(zhuǎn)載
