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      注塑機氣槍手柄注射模設(shè)計

      2021-10-07 07:39:12馬立軍覃志高王華金
      模具工業(yè) 2021年9期
      關(guān)鍵詞:氣槍注塑機塑件

      馬立軍,覃志高,王華金,蒙 堅

      (1.柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣西 柳州 545036;2.柳州城市職業(yè)學(xué)院,廣西 柳州 545036;3.北海職業(yè)學(xué)院,廣西 北海 536000)

      0 引 言

      注塑機氣槍手柄通過氣控閥門的控制可實現(xiàn)氣控技術(shù)中的幾種要求,考慮維修和塑件的報損,注塑機氣槍手柄塑件的數(shù)量要求多,生產(chǎn)批量大,需要采用注射成型的方式對其進行大批量生產(chǎn)。針對某注塑機氣槍手柄塑件的成型,設(shè)計了1副1模2腔的注射模。

      1 注塑機氣槍手柄

      1.1 塑件特征

      注塑機氣槍手柄如圖1所示,是一種特殊形狀的彎尖管,通過其外壁設(shè)置的虛擬位置線L1~L6,尖管的特征可分為6段:L1~L2為彎管尖頭G1段,內(nèi)、外壁均為彎管狀;L2~L4外壁分為3段,其形狀為錐形管、薄壁直管和厚壁直管,內(nèi)壁也分為3段,分別為錐形管G2段、直壁管G3段、錐形管G4段;L4位置處,管外壁設(shè)有1個大直徑肩臺;L4~L5外壁為帶圓柱凹槽的直壁管,內(nèi)壁為直壁管;L5~L6即G6段,為外壁上附加的小直徑直通管。在L4肩臺處,設(shè)置有斜管特征H1和倒扣圓孔特征H2。G1段與G2段邊界處存在一個小臺階。

      圖1 注塑機氣槍手柄

      1.2 塑件結(jié)構(gòu)

      塑件的結(jié)構(gòu)尺寸如圖2所示,G1段彎管的內(nèi)徑為φ4.1 mm,外徑為φ6 mm,圓管中心弧度跨度為27°。G1段與G2段邊界臺階處直徑差為φ0.2 mm。H1孔與管中心線夾角為25°,H2孔的深度為2 mm。G6段孔內(nèi)徑為φ3 mm,外徑為φ4 mm,為典型的薄壁管。成型塑件的模具設(shè)計難點在于:①澆口位置的選擇;②塑件壁厚較薄處多、充填流動性差;③塑件脫模困難。脫模難點在于:①前端彎尖管內(nèi)壁G1段的脫模;②H1孔和H2孔的脫模;③尾端G6段薄壁管的成型與脫模;④塑件整體的脫模。

      圖2 塑件結(jié)構(gòu)

      1.3 塑件材料選擇

      塑件的尾端G6段壁薄且長度較長,壁厚為0.5 mm,具有典型的薄壁注射特點,流動性差的塑料在此處難以充填,而H200-3670R材料可成型0.5、0.6、0.8 mm厚的塑件,該材料為成型注塑機氣槍手柄最佳的選擇。

      塑件材料選用流動性好的PC料H200-3670R,呈透明色,該材料具有如下特點:①韌性好、流動性好、易成型;②溫度適用范圍廣;③尺寸穩(wěn)定性強;④環(huán)保安全;⑤適合做超薄產(chǎn)品,加工溫度280~320℃,烘料溫度110~120℃,烘料時間4 h。

      2 模具設(shè)計方案

      2.1 分型及澆注方案設(shè)計

      基于塑件的結(jié)構(gòu)特點及選用材料,模具采取1模2腔布局,塑件成型方案設(shè)置如圖3所示,選用P0面作為主分型面,在彎管端設(shè)置副分型面P2,在尾端L5界線位置處設(shè)置分型面P1,塑件按彎管型芯朝下的方式進行布置。

      圖3 成型方案

      使用單個側(cè)澆口進行澆注,選擇澆口的位置應(yīng)保證流道及主流道能位于模具中心附近,盡可能縮短料流的流動長度。為保證G6段的充填,使用以下方法改善充填性能:①在流動路徑上設(shè)置6處冷料穴,以便澆口附近的料流前鋒進入冷料穴保證后續(xù)高溫熔料繼續(xù)推進,充填G1段和G6段;②考慮充填末端熔料流動慢會降低加工效率,影響成型塑件的性能和外觀,可使用與材料相適應(yīng)型號的塑料增流劑,以增加熔料的流動性,改善塑件的表面光澤度。

      2.2 脫模方式

      針對塑件難脫模的問題,采取以下方案[1-5]。

      (1)針對H1斜孔和H2孔的脫模,在型腔一側(cè)使用1個斜向抽芯實現(xiàn)H1孔的脫模,使用斜推機構(gòu)實現(xiàn)H2孔的側(cè)抽芯脫模。

      (2)在彎管G1段,使用1個彎管機構(gòu)對G1段內(nèi)壁實現(xiàn)彎管型芯抽芯脫模。

      (3)在彎管G6段,以分型面P1一側(cè)設(shè)置中央型芯對 G2、G3、G4、G5段內(nèi)壁實現(xiàn)側(cè)抽芯,使用 H3型芯對G6段管內(nèi)壁實現(xiàn)側(cè)抽芯脫模,將2個型芯整合在1個側(cè)抽芯滑塊上。中央型芯的前端尖端與G1彎管型芯碰合位置需設(shè)置定位配合錐臺,以保證2個型芯的結(jié)合強度,防止型芯前端彎曲。

      (4)塑件的完全脫模,采用“抬料”方式進行脫模,即塑件底部不設(shè)置推出元件,通過推出6個冷料穴中的凝料將塑件從型芯上“抬出”而實現(xiàn)塑件的完全脫模,有助于防止薄壁塑件的推出變形。脫模機構(gòu)設(shè)置如圖4所示。

      圖4 脫模機構(gòu)

      結(jié)合圖4可以看出,由圖3所示主分型面P0分型而獲得型腔板主鑲件18和型芯主鑲件17后,成型塑件各特征的脫模安排如下:H1孔由斜型芯8成型后通過鎖緊塊11驅(qū)動斜滑塊10進行斜向抽芯脫模,H2孔采用斜推桿5成型和推出脫模,該斜推桿由定模一側(cè)的推出板7推動。中央型芯2、H3型芯3和G6鑲件4安裝于中心孔滑塊上,由該中心孔滑塊帶動實現(xiàn)側(cè)抽芯。G1段內(nèi)壁彎管的脫模由轉(zhuǎn)動軸16驅(qū)動轉(zhuǎn)動塊14及其上的G1段彎管型芯轉(zhuǎn)動進行抽芯脫模。

      2.3 冷卻及排氣系統(tǒng)設(shè)計

      模具單腔使用3條水路進行冷卻,如圖5所示,第1個型腔使用C1、C2及中央型芯水路;第2個型腔使用C3、C4及中央型芯水路。CAE分析結(jié)果表明,型腔充填時間為0.938 8 s。相對厚壁注射,薄壁件的注射須增強型腔內(nèi)的排氣,以避免充填時局部區(qū)域燒料,導(dǎo)致塑件注射成型失敗。

      圖5 冷卻水路

      3 模具結(jié)構(gòu)

      模具結(jié)構(gòu)如圖6所示,兩次分型打開分別為P0、P1面。將定模板28改為增長型模板,以滿足液壓缸22驅(qū)動中心孔滑塊1的長距離抽芯行程需要。采用如下機構(gòu)實現(xiàn)單腔脫模的動作[6-10]。

      圖6 模具結(jié)構(gòu)

      (1)H1孔脫模機構(gòu)。設(shè)置2個H1孔斜向抽芯機構(gòu)分別為機構(gòu) M1、M1′,機構(gòu) M1、M1′的鎖緊塊 11 通過螺釘緊固在定模座板27上,斜滑塊10安裝在定模板28上的T形槽內(nèi),并由其尾部的限位螺釘12對其進行抽芯行程限位。

      (2)H2孔脫模機構(gòu)。設(shè)置M2驅(qū)動機構(gòu)進行脫模,H2斜推桿5由推出板7通過其上的斜頂槽推動,推出板7由導(dǎo)柱24導(dǎo)向,推出板7上裝有拉桿25,拉桿25下端設(shè)置有一個孔,與安裝在動模板29上的拉???5配合,模具在P1面打開時,拉???5通過拉桿25拉動推出板7一起下行,從而驅(qū)動2個H2斜推桿5將塑件從型腔板主鑲件18中推出,實現(xiàn)H2孔的側(cè)抽芯脫模。推出板7被推出后,由彈簧26先將其推回復(fù)位到P2面位置。

      (3)H3孔的脫模。設(shè)置脫模機構(gòu)M3,液壓缸22安裝在定模板上,由其驅(qū)動1個大滑塊中心孔滑塊1滑動,帶動型腔內(nèi)的中央型芯2、H3型芯3、G6鑲件4同時實現(xiàn)側(cè)抽芯動作。

      (4)G1段彎管的抽芯脫模。設(shè)置了連桿式彎管抽芯機構(gòu)M4進行抽芯,G1段彎管內(nèi)壁由轉(zhuǎn)動塊15驅(qū)動其上的G1彎管型芯14轉(zhuǎn)動實現(xiàn)抽芯,轉(zhuǎn)動塊15由轉(zhuǎn)動軸16驅(qū)動,轉(zhuǎn)動軸16由活動滑塊21驅(qū)動,活動滑塊21則在P1面打開時由定模板28上的拉桿19驅(qū)動動模板29上的曲軸20驅(qū)動。該設(shè)計可避免復(fù)雜的彎管抽芯驅(qū)動機構(gòu),有利于簡化模具結(jié)構(gòu),降低模具制造成本。

      (5)塑件的最終脫模由推板31推動其上的推桿32將塑件從型芯主鑲件17上推出而實現(xiàn)完全脫模。

      4 模具工作過程

      結(jié)合圖6、圖7可知,模具的工作過程為:①模具合模注射,經(jīng)保壓、冷卻后,等待開模;②M3機構(gòu)先抽芯,模具打開前,液壓缸22驅(qū)動中心孔滑塊1先完成中央型芯2、H3型芯3、G6鑲件4同步抽芯動作;③P0面打開,模具動模按開模方向下行打開,在彈簧33的作用下,模具首先在P0面處打開,M1、M1'兩個機構(gòu)的鎖緊塊11驅(qū)動對應(yīng)的斜滑塊10及其上的H1斜型芯8完成斜抽芯動作;④P1面打開,動模繼續(xù)下行到一定距離后,定模板28被定距拉桿33拉住,不能繼續(xù)下行,從而模具的P1面打開。P1面打開時,有2個抽芯動作同步進行,如圖7所示,一是拉???5拉動拉桿25,從而拉動推出板7將H2斜推桿5同步推出,將塑件從型腔板主鑲件18中推出脫模;二是拉桿19帶動曲軸20轉(zhuǎn)動,曲軸20帶動活動滑塊21移動和轉(zhuǎn)動,從而驅(qū)動轉(zhuǎn)動軸16向左逆時針轉(zhuǎn)動,驅(qū)動G1彎管型芯14轉(zhuǎn)動實現(xiàn)抽芯。

      圖7 模具工作零件

      5 結(jié)束語

      結(jié)合注塑機氣槍手柄塑件的結(jié)構(gòu)特點,設(shè)計了1副1模2腔、2次開模的兩板模對其進行注射成型。針對塑件薄壁注射困難的問題,塑件選用添加了增流劑的PC材料,在澆注系統(tǒng)末端增設(shè)冷料穴以保證熔料流動充分,并設(shè)置了5種脫模機構(gòu)實現(xiàn)成型塑件的脫模,在合理選用澆注系統(tǒng)和布置脫模機構(gòu)的基礎(chǔ)上,模具結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化,降低了模具制造成本。

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