帶銅片嵌件的汽車接插件多向抽芯注塑模設計

黃 勇，陳 煒，丁明明，蔡丹云(.浙江水利水電學院 機械與汽車工程學院，浙江 杭州 3008；.江蘇大學 機械工程學院，江蘇 鎮(zhèn)江 03)

帶銅片嵌件的汽車接插件多向抽芯注塑模設計

黃 勇1，陳 煒2，丁明明1，蔡丹云1
(1.浙江水利水電學院 機械與汽車工程學院，浙江 杭州 310018；2.江蘇大學 機械工程學院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

帶銅片嵌件的汽車接插件注塑成型難點在于銅片的固定、保證嵌件連接處塑件的強度及多向抽芯，接插件成型工藝參數在Moldflow軟件中分析得到，并在此基礎上設計了帶嵌件固定機構的多向抽芯的汽車接插件注塑模，找出了最優(yōu)化的工藝方案，并且控制了嵌件的變形量.多向側抽芯機構的設計有效解決了雙向側孔成型問題，可為類似零件的模具設計提供借鑒.

嵌件;汽車接插件;多向抽芯

0 引 言

汽車接插件是以銅片為嵌件的注塑件，區(qū)別于將銅片組裝于塑件上的傳統方法，該類產品結構獨特新穎，銅片緊密結合在塑件里而不易松動脫落，大大提高電路的穩(wěn)定性和可靠性，因而廣泛應用現代汽車電子線路中.然后該類零件結構復雜且有多向側孔，成型難度大，嵌件難固定且易變形，給模具設計和工藝設計帶來困難.

1 產品工藝性分析

圖1所示為汽車接插件產品，接插件結構復雜，且含三根銅片嵌件,嵌件示意(見圖2).金屬嵌件在注射模注射成型過程中，首先要解決的是嵌件的定位問題，因受到高壓熔體流的沖擊，嵌件可能發(fā)生位移或變形，同時塑料還可能擠入嵌件表面，影響嵌件使用，因此嵌件必須可靠定位；其次還要考慮金屬嵌件的安放和塑件的取出是否方便.

作為車用接插件產品，為保證汽車電器性能可靠，需要有效保證插入的金屬端子在一定的拔脫力下不能從塑件中拔出，氣穴和熔接線不應該出現在嵌件附近的部位，以保證嵌件附近部位的強度.

圖1 汽車接插件產品三維圖

圖2 三根嵌件

塑件材料為Ultradur B 4300 G6(PBT+GF30)，零件需三個方向六處抽芯，且各處抽芯的距離并不相同，上側抽芯距離短，下側抽芯距離長，因此下側先開始抽芯，到一定的距離后下側才開始一起抽芯.

2 模流分析

鑒于汽車接插件在生產中存在的難度，為了得到最好的注塑工藝參數，特于某型號汽車接插件為對象，利用Moldflow軟件中的分析模塊—MPI對其成型過程進行模擬分析.

Ultradur B 4300 G6材料特性為：模具溫度為60 ℃～100 ℃,熔體溫度為250 ℃～275 ℃，絕對最大熔體溫度280 ℃，頂出最大溫度180 ℃，最大剪切應力0.4 MPa，剪切速率50 000 s-1.因此，以下工藝參數進行分析：模具溫度80 ℃熔體溫度260 ℃充填速度為50 cm3/s，冷卻時間20 s，速度壓力轉換：由充填的99%.

(1)填充時間

在澆口位置處最早填充,塑件的外輪廓底部最后填充,總填充時間為0.22 s.從圖3填充時間中可以看出,塑件沒有顏色缺陷部分,表明澆注系統設計合理,塑料能完全充滿型腔,且流動平衡.[1]

(2)流動前沿溫度

熔體溫度分布是分析熔體流動情況的重要指標,在熔體流動好的地方,溫度一直保持在較高的水平,否則溫度下降很快.圖4中流體外表溫度分布較均勻,表面質量將得到保證.

(3)熔接痕、氣穴

熔接痕產生于兩股低溫熔體相遇的位置，熔接痕的出現對制品強度有一定的影響，熔接痕會削弱制品的結構強度，并在制品的表面產生缺陷，由于熔接痕深入塑件內部，即便采用拋光和涂漆等后處理工藝依然難以消除.應盡量縮短熔接痕的長度并避免其出現在塑件的主要受力部位或重要外觀面.從圖5看出熔體流動均勻，嵌件附近的部位未出現大而長的熔接，也未出現明顯氣穴，這保證了嵌件連接處的強度.另外，可通過加強該處的排氣和提高模具溫度的方法改善熔接痕現象,圖5的熔接痕和圖6的氣穴基本上不會影響塑件的使用性能和外觀質量.[2]

(4)剪切速度

本方案的剪切速率值為32 437 S-1，沒有超過了材料的許可剪切速率(50 000 S-1)，不會引起熔體破裂和降解現象,不會使制品出現銀紋、分層、表面凸凹不平等表觀缺陷.

圖3 充填時間

圖4 流動前沿溫度

圖5 熔接線

圖6 氣穴

圖7 剪切速度

3 模具結構設計

3.1 型腔和澆注系統設計

汽車接插件注塑模(見圖3).分型面設置在零件的最大截面處.根據零件形狀和尺寸較小的特點，為提高生產率和設備利用率，同時為了嵌件處抽芯力平衡，采用一模兩腔模具結構.

整個澆鑄系統設計中最重要的是內澆口設計，因其影響因素多，對制件質量影響最大.模具內澆口采用側澆口.另外，為了注塑時塑料流能得到良好的緩沖，使注塑速度更加均衡，分流道設置為類似于“S”型的圓弧狀.[3]

3.2 抽芯機構

模具涉及四向八處抽芯，抽芯時，左下側斜導柱③先拉動左下側滑塊組件④，同時右下側斜導柱⑩拉動右下側滑塊組件.當左下側斜導柱③拉動左下側滑塊組件④后退約6 mm，右下側斜導柱⑩拉動右下側滑塊組件后退約6 mm，左上側導柱⑤開始拉動左上側滑塊組件⑥后退約3 mm，右上側導柱⑧開始拉動右上側滑塊組件⑨后退約3 mm.期間，前斜導柱拉動前滑塊組件后退10 mm左右，后斜導柱拉動后滑塊組件后退10 mm左右,結構示意(見圖8).

圖8 汽車接插件一模兩腔注塑模

①復位彈簧；②推桿；③左下側斜導柱；④左下側滑塊組件；⑤左上側導柱；⑥左上側滑塊組件；⑦抽芯復位彈簧；⑧右上側斜導柱；⑨右上側滑塊組件；⑩右下側斜導柱；右下側滑塊組件；復位導柱；復位導套；動模座板；墊塊；推板；螺釘；推板固定板；中間板；動模板；前斜導柱；動模鑲塊；前滑塊組件；定模板；定模座板；定模鑲塊；動模型芯；定模型芯；定位圈；后斜導柱；后滑塊組件

3.3 嵌件固定機構

組合式滑塊m用于固定嵌件，為使嵌件準確穩(wěn)定固定于滑塊內，滑塊由三塊板用銷釘準確定位，并用螺釘連接起來(見圖9).螺釘的松緊程度必須調整到適當，使以下要求得到滿足：(1)使得嵌件能固定于滑塊內，并在注塑時嵌件不移動、不變形；(2)使塑料不擠入嵌件上下表面；(3)分模時滑塊能與嵌件分離，而不是帶動嵌件抽撥出塑件.

圖9 嵌件固定機構①滑塊底板；②夾緊底板；③夾緊板；④中間板；⑤夾緊板；⑥螺釘；⑥定位銷；⑦嵌件

3.4 模具工作過程

模具的整體結構(見圖7).在開模狀態(tài)下，將六根金屬嵌件安裝在模具中的嵌件固定機構中，在復位彈簧和導柱導套作用下合模，注塑冷卻.開模，在抽芯機構的幫助下完成四向八處側抽芯，最后在推桿作用下將零件頂出.

4 結 語

本文針對嵌件難固定的問題，給出了固定機構的設計，在實踐中嵌件未發(fā)生位移現象.借助于Moldflow對零件進行工藝分析，找出了最優(yōu)化的工藝方案，并且控制了嵌件的變形量.多向側抽芯機構的設計有效解決了雙向側孔成型問題，對類似零件的模具設計提供借鑒.

[1] 范希營，郭永環(huán).基于UG/NX的洗發(fā)水瓶蓋注射模設計與模流分析[J].模具工業(yè)，2009(8):50-53.

[2] 陸寶山，王春香.汽車后把手塑件的模流分析及注射模設計[J].模具工業(yè)，2011(12):13-17.

[3] 王仁富.側滑式嵌件注塑模設計[J].模具技術，2011(1):30-32.

[4] 李 峰，申屠寶卿.模流分析在含嵌件制品優(yōu)化設計中的應用[J].塑料工業(yè)，2007(9)：35-37.

[5] 董 嬌，王雷剛.U盤上蓋的翹曲變形分析與工藝參數優(yōu)化[J].模具技術，2010(2)：8-11.

[6] 賀燦輝，劉 斌，鄒仕放.帶金屬嵌件的手機外殼注塑成型翹曲變形分析[J].工程塑料應用，2011(11)：29-32.

Design of Injection Mould for Automobile Connector with Copper Inserts for Core-pulling in Multi-directions

HUANG Yong1, CHEN Wei2, DING Ming-ming1, CAI Dan-yun1

(1.College of Mechanical and Electric Engineering, Zhejiang University of Water Resources and Electric Power, Hangzhou 310018, China; 2.Department of Mechanical and Electric Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China)

The difficulties of injection molding of automobile connector with copper inserts lie in copper fixation, the strength of the plastic parts near inserts and core-pulling in multi-directions. The molding process parameters of connectors were analyzed in Moldflow software, therefore, automobile connector injection mould with inserts fixing mechanism is designed for core-pulling in multi-directions, and the optimized process program is obtained to control the deflection of the inserts, which is proved to be an effective solution for bi-directional side hole molding. The injection mould in the actual production is stable and reliable.

inserts; automobile connector; core-pulling in multi-directions

2016-01-20

浙江省水利廳科研基金資助項目(2012002)

黃 勇(1981-)，碩士，在讀博士，講師，江西南康人，主要研究方向為：材料成型,數控加工等.

U466

A

1008-536X(2016)08-0076-04