隔分筒形體要素可行性分析與注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

張駿紳，熊利軍，文根保

(1.長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410007；2.湖北航宇精工科技有限公司， 湖北 襄陽 441007 3.中國航空工業(yè)航宇救生裝備有限公司，湖北 襄陽 441007)

0 引言

通過對(duì)隔分筒的形體要素的可行性分析，找出影響模具結(jié)構(gòu)注塑件形體因素，從而制定出模具結(jié)構(gòu)方案。再通過對(duì)多種模具結(jié)構(gòu)方案的比較分析，找出符合注塑件要求的最佳優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)方案后，才能進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)或造型。

1 隔分筒的形體要素分析

隔分筒形體分析與隔分筒分型面Ⅰ-Ⅰ，如圖1(a)所示，隔分筒三維造型如圖1(b)所示。材料為30%玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺6（黑色）QYSS08-92，收縮率為1.5%~2.5%.

如圖1所示，隔分筒形體上存在著2×Φ40.2 mm×（111.6-41.7）/2 mm×Φ34.8 mm×41.7 mm 的凹坑 “障礙體 ”［1］要素 ；2×Φ40.2 mm 與 Φ34.8 mm弓形高 “障礙體 ”［2］要素，以及 8×2.3 mm×Φ33.7 mm×32.18°×30.7 mm凸臺(tái)形式的加強(qiáng)筋和Φ10.3 mm型孔［3］及 2×Φ27.5 mm×Φ16 mm×（111.6-2×30.7-2）/2圓筒要素。要求2×Φ40.2 mm與Φ34.8 mm的同軸度為Φ0.03 mm。

2 隔分筒注塑模結(jié)構(gòu)可行性方案分析

隔分筒在注塑模中存在著豎立和橫臥2種形式的擺放位置，由此便存在著2種注塑模結(jié)構(gòu)方案。

（1）隔分筒注塑模結(jié)構(gòu)方案之一：隔分筒在注塑模中有平臥擺放形式的注塑模結(jié)構(gòu)方案。對(duì)于隔分筒存在著凹坑“障礙體”要素和2處弓形高“障礙體”要素，可以利用隔分筒的分型面Ⅰ-Ⅰ，制成具有定模和動(dòng)模型芯的型腔來進(jìn)行隔分筒的成型，并可利用定、動(dòng)模的開啟實(shí)現(xiàn)隔分筒的脫模。對(duì)于2側(cè)的凸臺(tái)形式的加強(qiáng)筋和Φ10.3 mm型孔及圓筒要素，則需要采用2處斜導(dǎo)柱滑塊抽芯機(jī)構(gòu)，在完成了抽芯之后才能實(shí)現(xiàn)隔分筒的脫模。該方案?jìng)?cè)澆口設(shè)置在可以圓柱體分型面處，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生側(cè)澆口的痕跡。隔分筒脫模頂出位置應(yīng)該在3處外圓柱面的下底部，脫模痕跡影響著隔分筒的外觀，并不容易保證同軸度Φ0.03 mm的要求。

（2）隔分筒注塑模結(jié)構(gòu)方案之二：方案二為隔分筒在注塑模中有豎立擺放形式的注塑模結(jié)構(gòu)方案。對(duì)于隔分筒存在著凹坑“障礙體”要素和2處弓形高“障礙體”要素，可以采用對(duì)稱斜滑塊頂管抽芯兼脫模機(jī)構(gòu)進(jìn)行隔分筒外形的抽芯與成型。對(duì)于2側(cè)的凸臺(tái)形式的加強(qiáng)筋和Φ10.3 mm型孔及圓筒要素，則可制成定、動(dòng)模型芯的鑲嵌件，利用定、動(dòng)模的開閉模運(yùn)動(dòng)進(jìn)行成型和抽芯。只要模具的分型面制作得精確，分型面可以沒有留存痕跡。澆注系統(tǒng)采用環(huán)形分流道的3處側(cè)澆口的形式，有效地避免出現(xiàn)熔接痕和流痕等缺陷。頂桿脫模的位置設(shè)置在隔分筒一側(cè)的端面上，對(duì)外觀沒有影響。

（3）隔分筒最佳優(yōu)化注塑模結(jié)構(gòu)方案：方案一需要采用2處斜導(dǎo)柱滑塊抽芯機(jī)構(gòu)，方案二需要采用1處斜滑塊頂管抽芯兼脫模機(jī)構(gòu)。隔分筒存在澆口和脫模的痕跡，不容易保證同軸度Φ0.03 mm的要求。由于方案二的外觀性更好，并由于注塑模具有4套導(dǎo)柱和導(dǎo)套的運(yùn)動(dòng)引導(dǎo)作用，更能確保2×Φ40.2 mm與Φ34.8 mm的同軸度的Φ0.03 mm要求。如此，選用方案二。

3 注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

隔分筒注塑模結(jié)構(gòu)由模架、定模部分、動(dòng)模部分、成形件、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、抽芯機(jī)構(gòu)、脫隔分筒和脫澆注系統(tǒng)冷凝料機(jī)構(gòu)、回程機(jī)構(gòu)、限位和導(dǎo)向組件等組成。隔分筒注塑模采用一模二腔，分型面Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ，如圖2所示。

（1）模架；由動(dòng)模板1、定模板8、定模墊板9、模腳18、安裝板19、推件板20、底板21、內(nèi)六角螺釘22、27、推板導(dǎo)柱23、拉料桿24、澆口套26、定位圈28、導(dǎo)套29、導(dǎo)柱30、彈簧31、回程桿32、頂桿38和頂管40組成，模架是整副模具零部件安裝及與注射機(jī)連接的平臺(tái)。

（2）模具定模部分：由楔緊塊5、13、斜導(dǎo)柱7、11、定模板、定模墊板、定模鑲件10、澆口套、定位圈和導(dǎo)套等組成。

（3）模具動(dòng)模部分：由動(dòng)模板、動(dòng)模鑲件2、限位塊14、37、限位銷15、模腳、安裝板、推件板、底板、內(nèi)六角螺釘22、推板導(dǎo)柱、拉料桿、澆口套、定位圈、導(dǎo)套、導(dǎo)柱30、彈簧、回程桿、頂桿和頂管等組成。

（4）模具成形件：如圖2(a)所示，由動(dòng)模鑲件2、斜滑塊6、12、定模鑲件10、動(dòng)模型芯39組成。由于30%玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺6具有熱脹冷卻的特性，所有成型面的尺寸都要放大塑料的收縮率，成型面的尺寸=成型面圖紙尺寸＋成型面圖紙尺寸×塑料平均收縮率2%。并且動(dòng)模型芯成型部分應(yīng)制有2°的錐度。

（5）回程機(jī)構(gòu)：由安裝板、推件板、推板導(dǎo)柱、回程桿和彈簧組成。該機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)注塑件和脫澆注系統(tǒng)冷凝料機(jī)構(gòu)復(fù)位，有利于注塑加工能自動(dòng)循環(huán)進(jìn)行。

（6）限位組件：為限位銷15、彈簧16和螺塞17，可用于限制斜滑塊 7、11移動(dòng)的距離。

（7）導(dǎo)向組件：定、動(dòng)模的開閉模運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向和定位，是依靠四組導(dǎo)套和導(dǎo)柱的配合來保證，脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向是依靠推板導(dǎo)柱來保證。

4 隔分筒注塑模抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

根據(jù)隔分筒注塑模結(jié)構(gòu)方案的分析，成型隔分筒外形需要采用斜導(dǎo)柱斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)和頂管脫模機(jī)構(gòu)。動(dòng)模型芯11是安裝在底板23的孔中，其外形與頂管15孔用間隙配合。

（1）隔分筒注塑模閉模狀態(tài)：如圖3(a)所示，當(dāng)注塑模閉合后，斜導(dǎo)柱7、12分別插入斜滑塊6、13的斜孔中，撥動(dòng)斜滑塊并壓縮彈簧3進(jìn)行復(fù)位.同時(shí)，楔緊塊5、14楔緊斜滑塊，以防止斜滑塊在大的注射力和保壓力作用下出現(xiàn)后退，導(dǎo)致成型的隔分筒不符合圖紙尺寸要求。同時(shí)，動(dòng)模型芯端頭的圓錐柱插入定模鑲件10的圓錐孔中，以無間隙配合以增加動(dòng)模型芯的剛性，用于確保動(dòng)模型芯與斜滑塊的三段圓柱形型腔的同軸度要求。在注射機(jī)頂桿撤回后，初始是在彈簧25彈性恢復(fù)作用下，安裝板21、推件板34及頂管15、回程桿26沿著推板導(dǎo)柱的導(dǎo)向復(fù)位。為了防止彈簧25在長期使用中失效，回程桿在定模板8閉合時(shí)推動(dòng)下可準(zhǔn)確復(fù)位，才能實(shí)現(xiàn)隔分筒自動(dòng)循環(huán)進(jìn)行注射加工。

（2）隔分筒注塑模抽芯狀態(tài)：如圖3(b)所示，當(dāng)定、動(dòng)模開啟時(shí)，斜導(dǎo)柱分別撥動(dòng)斜滑塊并在彈簧3的彈力作用下實(shí)現(xiàn)抽芯運(yùn)動(dòng)。當(dāng)斜滑塊底面的半球形坑移動(dòng)到限位銷17上方時(shí)，在彈簧18的作用下限位銷進(jìn)入半球形坑鎖住斜滑塊?？梢苑乐剐被瑝K在抽芯運(yùn)動(dòng)deep慣性作用下脫離動(dòng)模板1，并可使斜滑塊的斜孔對(duì)準(zhǔn)斜導(dǎo)柱，以保證閉模時(shí)斜導(dǎo)柱能插入斜滑塊的斜孔中。

（3）隔分筒脫模狀態(tài)：如圖3(c)所示，當(dāng)注射機(jī)頂桿作用于安裝板、推件板及頂管時(shí)，頂管可將包裹在動(dòng)模型芯上隔分筒4頂脫。

5 隔分筒注塑模澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

如圖4所示，由于在環(huán)形分流道3與隔分筒5的型腔中制有3個(gè)側(cè)澆口4。熔融的塑料從澆口套1的主流道流入分流道2，再流入環(huán)形分流道3中，最后經(jīng)3個(gè)側(cè)澆口流進(jìn)隔分筒的型腔，冷卻成型隔分筒。由流入隔分筒的型腔料流是從3個(gè)側(cè)澆口自上向下進(jìn)行順流填充，基本上不會(huì)產(chǎn)生熔接痕、填充不足、氣泡和流痕等缺陷。

6 隔分筒注塑模冷凝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

由于熔融的料流將熱量傳遞給注塑模的成型件，成型件又將熱量傳遞給其它零部件。隨著隔分筒連續(xù)不斷的加工，注塑模的溫度通過積累使得模溫越來越高，模溫的飚升會(huì)導(dǎo)致塑料過熱失去應(yīng)有的機(jī)械性能而成為廢品。因此，必須控制模溫在合理的范圍內(nèi)，其方法是在定、模中設(shè)置冷卻系統(tǒng)。如圖5所示，冷卻水經(jīng)冷卻水接頭1流入動(dòng)模的冷卻水流道2，又從另一處冷卻水接頭流出，達(dá)到降低模具熱量的目的。為防止動(dòng)模加工的冷卻水的泄漏，在冷卻水流道端頭制有管螺紋，使用螺塞5和堵頭3給予密封。為阻止冷卻水流進(jìn)另一條管道，在管道中塞入堵柱4。這樣冷卻水只能在一邊的管道中流道流動(dòng)，另一邊的冷卻水也是從冷卻水接頭流入，經(jīng)動(dòng)模的流道從另一冷卻水接頭流出。

7 結(jié)束語

在對(duì)隔分筒形體要素進(jìn)行可行性分析之后，緊接著進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)方案的可行性分析，在找到最佳優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)方案，才能進(jìn)行注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)和造型，加工出的隔分筒才能更優(yōu)質(zhì)。這種注塑模設(shè)計(jì)的程序，是注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最可靠的程序。