概念車外觀件注射成型模的簡化設(shè)計(jì)

薛翰

摘 要：本文通過對概念車外觀件復(fù)雜成型面殼的結(jié)構(gòu)分析，本著設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下盡可能地簡化模具結(jié)構(gòu)，降低廢品率，縮短模具生產(chǎn)周期，提高模具壽命的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)出一套以解決大面積薄壁、形狀復(fù)雜及塑件冷卻問題的簡化注射成型模具。

關(guān)鍵詞：模具結(jié)構(gòu)分析；簡化設(shè)計(jì)；塑件冷卻

中圖分類號：TQ32 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Abstract：Based on the analysis of the structure of the complex molding surface shell of the concept vehicle， according to the premise of ensuring the quality of the product， we should simplify the mould structure as much as possible， reduce the waste rate， shorten the production cycle of the mould， improve the design concept of the mould life， and design a set of simplified injection molding mould to solve the problems of large thin wall， complex shape and cooling of the plastic parts.

Keywords：Mold Structure Analysis；Simplified design；The plastic is cooled

1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖樣分析

圖1所示為一款概念車外觀件塑料模型，其體積為91830.68mm3，質(zhì)量為98.26g，平均厚度為2mm。該產(chǎn)品形狀復(fù)雜，骨位多，薄壁，碰穿位多且不對稱，在成型過程中容易出現(xiàn)走膠不均勻而產(chǎn)生填充不足、披風(fēng)等缺陷。在設(shè)計(jì)時(shí)必須注意產(chǎn)品的進(jìn)澆方式和塑料的流動(dòng)性能，考慮后面的成型工藝，選用流動(dòng)性、柔韌性較好的ABS材料。

2 選擇分型面

該產(chǎn)品要求表面光滑、無拉傷，無披風(fēng)，根據(jù)分型面的選擇原則，分析將分型面選擇為產(chǎn)品的底部曲面，如圖2所示位置。保證了產(chǎn)品在脫模時(shí)留在動(dòng)模，使產(chǎn)品外觀不會(huì)受到損壞，這樣即保證了加工工藝性又保證了質(zhì)量。

3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 主流道設(shè)計(jì)

主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。 根據(jù)手冊查得XS-ZY-250型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸：噴嘴球半徑：R=18mm；噴嘴孔直徑：d=4mm。如圖3所示。

3.2 分流道的設(shè)計(jì)

分流道的形狀及尺寸與塑件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、注射速率等因素有關(guān)。該產(chǎn)品的各個(gè)表面的形狀復(fù)雜且不對稱，若采用對稱進(jìn)膠，則會(huì)出現(xiàn)壓力偏離，導(dǎo)致塑件一邊填充不足，一邊披風(fēng)，經(jīng)綜合考慮，選擇Y型3點(diǎn)不均勻布局，以主流道的中心到各分流道的末端的距離和塑件本身的結(jié)構(gòu)為參考。在整個(gè)產(chǎn)品中，體積大的面流道短些，體積小的面則把流道適當(dāng)延長，達(dá)到熔融塑料進(jìn)入型腔各部位的時(shí)間基本一致，從便于加工的方面考慮，采用截面形狀為半圓形的分流道。查有關(guān)的手冊，選擇R=4mm，d=8mm的分流道截面，如圖4所示。

3.3 澆口設(shè)計(jì)

澆口可分為限制性和非限制性澆口兩種。在此將采用限制性澆口。由于產(chǎn)品需要表面美觀，方便摘去流道料，選擇點(diǎn)澆口形式進(jìn)膠，進(jìn)膠時(shí)澆口的壓力較大，能保證熔融塑料快速填滿型腔。點(diǎn)澆口是一種斷面尺寸很小的澆口，當(dāng)物料通過時(shí)產(chǎn)生很高的剪切速率，這對于表觀黏度隨剪切速率變化而明顯變化的塑料熔體和黏度較低的塑料熔體是適合用的，點(diǎn)澆口在開模時(shí)容易自行切斷，并且在塑件上留下的殘痕極小，不容易覺察，故無須修剪澆口的工序。

4 成型面零件的設(shè)計(jì)

成型零件設(shè)計(jì)要充分考慮排氣順暢，骨位、碰穿位、高柱位的定位。因此，需設(shè)司筒、側(cè)抽芯、虎口。

4.1 凹模設(shè)計(jì)

塑料模具型腔在成型過程中承受著塑料熔體的高壓，如果側(cè)壁或底板的強(qiáng)度不足，則可能產(chǎn)生開裂，如果強(qiáng)度不足，則可能產(chǎn)生過大的變形，造成溢料，使脫模困難，型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算方法有強(qiáng)度計(jì)算和剛度計(jì)算兩種，一般情況下，大尺寸型腔剛度不足是主要問題，應(yīng)按剛度條件計(jì)算，小尺寸型腔強(qiáng)度不足是主要問題，應(yīng)按強(qiáng)度條件計(jì)算。

根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，為了模具的加工方便，便于更換成型零件，故設(shè)計(jì)成全行為組合式模具機(jī)構(gòu)，即在產(chǎn)品的外表面采用側(cè)抽芯成型機(jī)構(gòu)，利用注射機(jī)的合模力來推動(dòng)前模移動(dòng)，帶動(dòng)后?；瑝K型芯移動(dòng)來完成凹模型腔的組合。將產(chǎn)品的凹模成型一分為五，產(chǎn)品的頂部的成型面圖7以型芯形式置于前模板的底部，在型芯的邊上布置對稱的6個(gè)40mm×15mm×8mm的虎口用于定位凸模模芯，剩下的4個(gè)外表面則以行位形式置于前模板，行位用彈簧彈出，就可以實(shí)現(xiàn)行位的位移，完成塑件脫模工作。每一塊凹模型芯上都要設(shè)置兩個(gè)虎口，用來定位、鎖緊凹模各型芯。如圖5、圖6、圖7、圖8、圖9所示。

4.2 凸模設(shè)計(jì)

如圖2所示，在凸模上有比較多的骨位，司筒、方頂位以及頂部的分流道凸模部分，鑲嵌在后模板上，在注射機(jī)的作用下與凹模結(jié)合，形成一個(gè)完整的型腔。

5 模具特點(diǎn)

5.1 模具工作原理

5.1.1 注射機(jī)合模：如圖10所示，注射機(jī)合模，后模板前移，推動(dòng)前模板突出1、12、14型芯，型芯沿著T塊的T型槽滑動(dòng)，側(cè)型芯在合模力的作用下向前模板的固定型芯7運(yùn)動(dòng)，凸凹虎口相互咬緊，鎖?？劭劬o，完成合模。

5.1.2 注射機(jī)脫模：如圖10所示，熔融塑料從6進(jìn)入，經(jīng)分流道流入型腔、保壓、冷卻、注射機(jī)后退、后模板后移和1、12、14側(cè)型芯8彈簧回復(fù)，側(cè)型芯沿著T型槽移動(dòng)至10卡位螺釘，后模板連同9塑件退出，注射機(jī)推桿作用于頂板推動(dòng)11方頂頂出9塑件，注射機(jī)推桿回復(fù)，頂板上彈簧回復(fù)帶動(dòng)方頂回復(fù)，脫模結(jié)束。

5.2 行位機(jī)構(gòu)簡化

如圖11、圖12所示，在設(shè)計(jì)過程中巧妙運(yùn)用了前模斜彈機(jī)構(gòu)，在前模板的凹模上直接做成滑塊形式，取消了斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)，取而代之的是T型槽滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，將T塊固定在前模板上，型芯與T塊配合，用扁彈簧來實(shí)現(xiàn)滑塊的位移，達(dá)到行位的目的，為了在鎖緊模具時(shí)對型芯產(chǎn)生的作用力平衡，而在凹模型芯上布設(shè)虎口，幫助型芯定位。為了防止在模具裝配期間凹模型芯在彈簧的作用下將型芯彈出，損壞模具，造成意外事故，在4個(gè)凹模活動(dòng)側(cè)型芯布設(shè)鎖?？畚?，在凸模型芯上布設(shè)鎖?？?，當(dāng)合模時(shí)，鎖?？蹠?huì)與型芯上的鎖?？畚划a(chǎn)生自鎖，從而使配模工作順利進(jìn)行。型芯在合模和脫模時(shí)，突出的型芯的活動(dòng)會(huì)與后模板產(chǎn)生摩擦，損壞后模板，造成模具的壽命縮短，所以布設(shè)一塊厚度為1mm經(jīng)熱處理的磨片在型芯與后模板摩擦的地方，代替后模板與側(cè)型芯相對滑動(dòng)。與常規(guī)行位機(jī)構(gòu)（斜導(dǎo)柱）相比，前模彈射機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)緊湊，但由于型芯、冷卻水道、行位機(jī)構(gòu)、都集中在同一地方，所以使用更小尺寸的模架就可以實(shí)現(xiàn)模具生產(chǎn)，一定程度上節(jié)約了模具成本。另外在前模實(shí)現(xiàn)凹模的鎖模功能，可以有效地解決斜導(dǎo)柱行位機(jī)構(gòu)帶來的鎖模力不足而導(dǎo)致的毛邊情況。簡化后的模具型芯，方便單獨(dú)的更換和制造。

5.3 冷卻系統(tǒng)簡化

根據(jù)該產(chǎn)品的特點(diǎn)，大面積、薄壁、骨位多和碰穿位面值大，設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)要充分考慮到塑件的整體冷卻時(shí)間需要基本一致，不能出現(xiàn)模溫不均勻，模溫控制在50℃～60℃，因此需在前模板型芯、側(cè)型芯、后模板型芯開冷卻通道，直徑為8mm。如圖10所示，在前模固定型芯上面設(shè)冷卻通道間隔40mm，由于在側(cè)型芯開冷卻通道，需要在前模板開槽以方便接水嘴。在后模板型芯上鉆取兩個(gè)直徑32mm×100mm的孔，在孔的中間塞入一塊擋片將孔一分為二，將兩個(gè)孔連通，形成回路，可有效解決因模溫不均勻出現(xiàn)的產(chǎn)品收縮、變形、應(yīng)力開裂及表面質(zhì)量等問題。

5.4 模胚簡化

因前模板的高度較高，可去掉底板，在前模板上開25mm×25mm通槽，用于裝夾在注射機(jī)上，故選擇非標(biāo)準(zhǔn)簡化型細(xì)水口模胚GSH型，模架的成本是按照模架的質(zhì)量來計(jì)算，所以可以減少模具成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)語

在設(shè)計(jì)薄壁、復(fù)雜成型面過程中，要充分考慮經(jīng)濟(jì)型、模具壽命以及產(chǎn)品質(zhì)量的控制，選擇合適的澆注系統(tǒng)、行位機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)等至關(guān)重要。

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