關(guān)于全自動(dòng)洗衣機(jī)外桶模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

邢 超

（湖北工業(yè)大學(xué) 湖北 武漢 430068）

關(guān)于全自動(dòng)洗衣機(jī)外桶模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

邢 超

（湖北工業(yè)大學(xué) 湖北 武漢 430068）

以全自動(dòng)洗衣機(jī)外桶產(chǎn)品為例，分析了外桶的產(chǎn)品特征、模具的澆注系統(tǒng)、成型系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、抽芯系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)方案，針對(duì)此類模具制造和生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題提出解決方案，有效的保證了外桶的產(chǎn)品質(zhì)量、縮短了外桶的生產(chǎn)周期，降低了模具的制造成本和產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

洗衣機(jī)外桶；設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；系統(tǒng)

1.引言

全自動(dòng)洗衣機(jī)以洗滌時(shí)間短、用水量少 、洗凈度高、噪音小，價(jià)格又比較經(jīng)濟(jì)，占據(jù)了低端經(jīng)濟(jì)型洗衣機(jī)市場(chǎng)很大的份額。外桶是全自動(dòng)洗衣機(jī)上的一個(gè)重要部件，全自動(dòng)洗衣機(jī)外桶（下面簡(jiǎn)稱外桶）由于桶的形體較大，模具造價(jià)比較高，注塑的生產(chǎn)周期比較長(zhǎng)，對(duì)洗衣機(jī)的制造成本影響很大。如何優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在保證模具能生產(chǎn)出合格制品的前提下，既降低模具加工制造成本又提高模具的生產(chǎn)效率就成為該類模具設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。全自動(dòng)洗衣機(jī)外形如圖1所示。

圖1 全自動(dòng)洗衣機(jī)外形

下面就外桶模具的設(shè)計(jì)改進(jìn)、材料選型和標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化做具體闡述。

2.產(chǎn)品分析

2.1 產(chǎn)品基本形狀：如圖2所示，外桶是全自動(dòng)洗衣機(jī)的重要組成部分，屬于內(nèi)部件，桶底有很多深筋和固定電機(jī)的螺釘柱；桶底與側(cè)壁相交處有氣室孔；側(cè)壁上伸出的長(zhǎng)管是溢水管；外桶的周圈有四個(gè)吊桿孔和增加吊環(huán)孔強(qiáng)度的很多縱橫支撐筋；外桶中間是深腔部分。

圖2 外桶基本形狀

2.2 產(chǎn)品裝配關(guān)系：外桶主要與洗衣機(jī)的內(nèi)桶料片、內(nèi)桶底、波輪、外桶蓋相裝配，如圖3所示。

圖3 外桶與其他部件裝配關(guān)系

2.3 產(chǎn)品優(yōu)化和改進(jìn)

(1)由于外桶易出現(xiàn)拉白、粘前模、筋位斷等問(wèn)題，為此對(duì)桶底筋位的斜度增加到單邊2°，所有筋根部導(dǎo)R1圓角，如圖4所示。

圖4 外桶加強(qiáng)筋位

(2)氣室孔處強(qiáng)脫結(jié)構(gòu)原來(lái)箍高0.5mm，角度不易強(qiáng)脫出模，經(jīng)常斷在模具中；根據(jù)實(shí)際情況后來(lái)改成如圖5形式，箍高0.3mm，全部圓角過(guò)度，對(duì)強(qiáng)脫容易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還保證了制品裝配軟管不易脫出，起到和之前一樣的效果。

圖5 外桶氣室孔

(3)降成本項(xiàng)目角度：對(duì)外桶本身而言，它不承受旋轉(zhuǎn)載荷，對(duì)桶的上部分要求低，對(duì)桶底要求高。由于現(xiàn)桶體的壁厚均勻，所以從降桶體的壁厚來(lái)降成本，參考先進(jìn)母本外桶已經(jīng)采用底部2.5，頂部1.5側(cè)壁漸變壁厚設(shè)計(jì)，試驗(yàn)證明強(qiáng)度依然合格。

3.模具基本結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

3.1 澆注系統(tǒng)：采用整體熱流道單點(diǎn)大水口以保證制品成型順利。此種進(jìn)膠方式保證了制品的填充均勻，大面無(wú)熔接痕，制品強(qiáng)度相對(duì)比較高。

圖6 外桶流動(dòng)分析

3.2 成型系統(tǒng)：此類模具前模鑲拼，一般只將桶底比較深的筋位鑲出以防止困氣，便于加工和拋光，避免后期粘前模筋斷。其他增加強(qiáng)度用筋位可不鑲拼，由于螺釘柱是用來(lái)固定電機(jī)的，強(qiáng)度高、壁厚較厚，難冷卻易出現(xiàn)粘料，也不方便加工和后期維修更換，故螺釘柱全部鑲拼；后模鑲拼一般分兩塊，側(cè)邊溢水管單獨(dú)鑲出，一為方便加工，二為此處溢水管屬于細(xì)長(zhǎng)件，防止打件變形或使用不當(dāng)碰傷后維修更換。此鑲塊一般壓在大桶鑲塊的下面，這樣就增加了細(xì)長(zhǎng)件鑲塊的定位，防止打偏致使鑲拼處出現(xiàn)飛邊，后部用擠緊塊擠緊方便拆裝。由于中間圓形大鑲塊比較高，為方便裝配采用蘑菇臺(tái)鎖緊定位，為了防止制品吸真空導(dǎo)致制品頂出變形，桶體鑲塊一般設(shè)計(jì)8個(gè)縫隙吹氣鑲塊，桶體四周四個(gè)，桶底四個(gè)；制品四周筋位采用油缸驅(qū)動(dòng)哈弗塊成型，并參與頂出產(chǎn)品，如圖7所示。

圖7 外桶成型系統(tǒng)

3.3 冷卻系統(tǒng)：外桶模具由于桶底筋位比較多而且又深、又有很多螺釘柱,壁厚比較厚，熱量相對(duì)集中，需要有較好的冷卻才能保證制品成型的工藝條件。同時(shí)，模具的快速冷卻也是該類模具提高生產(chǎn)效率的一個(gè)重要突破點(diǎn)。一般情況下前模都采用冷卻效果較好的直通水路，但是很多不規(guī)則的螺釘柱限制了直通水運(yùn)水方式，為加強(qiáng)冷卻桶底深筋也可采用點(diǎn)冷冷卻，保證冷卻均勻；螺釘柱是此模具冷卻的難點(diǎn)，為此所有螺釘柱全部采用鈹銅鑲芯單獨(dú)走水增強(qiáng)冷卻；后模主鑲塊用于成型深腔部分，桶體的冷卻采用直通水形式冷卻比較充分；產(chǎn)品四周側(cè)壁在哈弗塊上直通水冷卻；由于溢水管處鑲塊比較細(xì)長(zhǎng)，冷卻須充分，否則會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱變形，此處下點(diǎn)冷冷卻；另外，模具的熱流道澆口部位也要進(jìn)行單獨(dú)冷卻，以便于試模調(diào)整注塑工藝，如圖8所示。

圖8 外桶冷卻系統(tǒng)

3.4 抽芯系統(tǒng)：此類模具氣室孔有一個(gè)強(qiáng)脫倒扣位置，應(yīng)注意氣室孔處要插水管需要倒扣固定，因此會(huì)出現(xiàn)此結(jié)構(gòu)，倒扣要控制在0.3mm左右，太大脫斷柱子,太小無(wú)法起到固定水管作用。柱子需要兩塊鑲塊鑲拼便于加工、生產(chǎn)過(guò)程中柱子斷了方便取出和后期維修，此處采用油缸抽芯，油缸先把鑲芯抽出，有變形空間后強(qiáng)脫柱子，如圖9所示。

圖9 外桶抽芯系統(tǒng)

3.5 頂出系統(tǒng)：由于外桶產(chǎn)品中間部分為深腔，四周均勻分布筋位，桶底處很多深筋還有螺釘柱結(jié)構(gòu)，為了保證頂出平衡而且桶底深筋能很好的脫出。現(xiàn)采用哈弗塊帶動(dòng)周圍筋位一邊脫哈弗塊方向的倒扣，一邊參與頂出。其結(jié)構(gòu)為4個(gè)哈弗塊固定在前模板上參與成型和頂出，8根斜導(dǎo)柱導(dǎo)向2個(gè)油缸驅(qū)動(dòng)和兩個(gè)傳動(dòng)塊傳動(dòng)。其頂出過(guò)程如下:1）模具開(kāi)模前模部分和后模部分分開(kāi)，產(chǎn)品留在前模；2）油缸驅(qū)動(dòng)2個(gè)哈弗塊在斜導(dǎo)柱的導(dǎo)向下運(yùn)動(dòng)，由于相鄰的傳動(dòng)塊固定在有油缸驅(qū)動(dòng)的哈弗塊上，所以哈弗塊上的傳動(dòng)塊運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)另外2個(gè)哈弗塊一起同步運(yùn)動(dòng)。3）在行程開(kāi)關(guān)還有限位塊的作用下油缸帶動(dòng)哈弗塊頂出停止運(yùn)動(dòng)脫出倒扣并完成頂出。如圖10所示。

圖10 外桶頂出系統(tǒng)

4.模具設(shè)計(jì)改進(jìn)

4.1 加工工藝：如圖11所示，藍(lán)色筋位之前都是火花加工，加工時(shí)間長(zhǎng)成本高，現(xiàn)采用雕刻。前模多處深筋不方便加工拋光的做鑲拼處理。

圖11 外桶雕刻筋位置

4.2 澆注系統(tǒng)：原外桶的澆注系統(tǒng)為4點(diǎn)熱流道大水口進(jìn)膠，現(xiàn)優(yōu)化為單點(diǎn)熱流道縫隙進(jìn)膠，優(yōu)點(diǎn)一,由于產(chǎn)品的造型四周相對(duì)均勻，中間縫隙進(jìn)膠使填充更加均勻，制品的缺陷減少；優(yōu)點(diǎn)二，熱流道成本減少；優(yōu)點(diǎn)三，前模的熱流道減少后鑲塊的空間更大，水路的冷卻更加充分，成型周期減少，如圖12所示。

圖12 外桶澆注系統(tǒng)

4.3 冷卻系統(tǒng)：外桶的產(chǎn)品體積大,冷卻時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)周期影響大，如何保證模具均勻冷卻就成為縮短冷卻時(shí)間的關(guān)鍵。外桶主要是桶底難冷卻，為了提高效率進(jìn)行如下2點(diǎn)改進(jìn)：1）澆注系統(tǒng)原為4點(diǎn)大水口形式，現(xiàn)更改為單點(diǎn)大水口縫隙澆口形式。減少3 個(gè)熱流道炮筒有更多空間運(yùn)水提高冷卻效率。2）固定電機(jī)的螺釘柱子采用鈹銅單獨(dú)冷卻，如圖13所示。

圖13 外桶改進(jìn)后冷卻系統(tǒng)

4.4 鑲拼方案：原來(lái)后模鑲塊是由兩塊鑲拼組成，如圖14所示，原來(lái)此方案是為了增加一圈吹氣，后模桶體為兩路氣；后來(lái)經(jīng)過(guò)改進(jìn),現(xiàn)后模整體大鑲塊如前面提到的圖7，只在桶體中間偏上的部位加一路氣就能避免吸真空，避免了很多加工，裝配也比之前方便很多。

圖14 外桶鑲拼方案

5.選材及標(biāo)準(zhǔn)模架、鋼料優(yōu)化

5.1 針對(duì)筋位冷卻選擇鈹銅進(jìn)行冷卻，確保成型時(shí)間縮短及冷卻效果，選材以MM40、AMPCOLOY 83 為優(yōu)，熱傳導(dǎo)系數(shù)106W/m*K以上，如考慮環(huán)保，可選擇不含Be的銅合金，如AMPCOLOY 940等。

5.2 因一般模具為非標(biāo)定制，但對(duì)于此類模具針對(duì)模架、模具鋼按照產(chǎn)用洗衣機(jī)型號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)鋼料采用寄售備貨模式，可以縮短模具制造周期7天以上。

圖15 外桶選材及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

6.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品造型、模具結(jié)構(gòu)、加工工藝、模具選材、標(biāo)準(zhǔn)化等方面優(yōu)化，不僅提高模具生產(chǎn)制造的效率而且大大降低了模具成本。現(xiàn)此類外桶模具標(biāo)準(zhǔn)合格周期為75S，國(guó)內(nèi)先進(jìn)母本周期61S，經(jīng)改進(jìn)后試模周期縮短為60S，已達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)母本標(biāo)準(zhǔn)。單件周期降低20％。原外桶的澆注系統(tǒng)為4點(diǎn)熱流道大水口進(jìn)膠，現(xiàn)優(yōu)化為單點(diǎn)熱流道縫隙進(jìn)膠，使制品的填充更加均勻，制品的缺陷減少；也使熱流道成本每套減少約1萬(wàn)元。同時(shí)，對(duì)產(chǎn)品壁厚的部分位置減薄處理大大節(jié)省了產(chǎn)品克重,降低了材料成本。

模具設(shè)計(jì)的目的就是生產(chǎn)出滿足客戶需求的產(chǎn)品，模具的加工周期、制造成本、使用壽命，注塑的產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)周期等成為衡量模具是否有競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素，本文章從技術(shù)改進(jìn)、模具結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化進(jìn)行詳細(xì)闡述，對(duì)同類產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)有很好的借鑒意義。

[1] 賈潤(rùn)禮,程志遠(yuǎn)主編.實(shí)用注塑模設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 中國(guó)輕工業(yè)出版社, 2000.

[2] 王燕. 多腔多個(gè)方向抽芯的注塑模設(shè)計(jì)[J]. 塑料. 2000(04).

[3] 劉波,馮少華,李榮勛,李艷霞,楊智明,劉光燁.洗衣機(jī)雙連桶注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與CAE輔助分析[J]. 橡塑技術(shù)與裝備. 2001(09).

[4] 張六玲. 洗衣機(jī)脫水桶注射模設(shè)計(jì)[J]. 模具制造. 2002(03).

Optimization of Structural Design on the Outer Tub Mold of Automatic Washing Machine

XING Chao
(Hubei University of Technology, Hubei Province, Wuhan 430068, China)

Taking the automatic washing machine outer tub products as an example, the article analyzes the product characteristics and design scheme of the outer tub, mold casting system, forming system, cooling system, side action system, and ejecting system. And then provides solutions to solve the problems that often appear during mold manufacturing, which can guarantee the quality of the outer tub, shorten the production cycle time, and reducing the production cost of both mold and tub product.

washing machine outer tub; design, structure optimization; system

TB472

A

1009-5624-（2016）02-0037-05