雙色滅菌盒骨架注射模設(shè)計(jì)*

孟少明　聶慧萍　劉　容　陳　晨　李　卡

(①湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 株洲 412004；②中航工業(yè)南方航空工業(yè)(集團(tuán))有限公司，湖南 株洲 412000)

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雙色滅菌盒骨架注射模設(shè)計(jì)*

孟少明①聶慧萍②劉容①陳晨①李卡①

(①湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 株洲 412004；②中航工業(yè)南方航空工業(yè)(集團(tuán))有限公司，湖南 株洲 412000)

針對(duì)雙色滅菌盒骨架的尺寸與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定模具采用點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng)注射成型、推件板推桿聯(lián)合推出機(jī)構(gòu)、定制半成品模架以及T形導(dǎo)滑槽側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)。最后詳細(xì)闡述了該模具的結(jié)構(gòu)及工作原理，經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐表明，點(diǎn)澆口能滿足塑件的質(zhì)量要求，有利于塑件的填充。

雙色；骨架；模具設(shè)計(jì)

塑料是以單體為原料，通過(guò)加聚或縮聚反應(yīng)聚合而成的高分子化合物，一般呈透明狀。為使產(chǎn)品美觀，一般在塑料中加入著色劑，或等產(chǎn)品注塑成型后進(jìn)行彩印。在塑料中加著色劑，產(chǎn)品多呈單色或雙色，而對(duì)塑料制品進(jìn)行彩印，可使產(chǎn)品呈五顏六色。加著色劑的塑料制品，產(chǎn)品顏色不容易退化，但雙色以上的產(chǎn)品，使模具設(shè)計(jì)與制造的難度大、設(shè)備成本高；塑料制品彩印，產(chǎn)品顏色易退化，但對(duì)成型模具和設(shè)備無(wú)任何影響，因此，一般雙色以下的產(chǎn)品多采用添加著色劑進(jìn)行注射成型，多色產(chǎn)品則直接彩印。

本文以雙色滅菌盒為例，開(kāi)發(fā)滅菌盒骨架注射成型模具，實(shí)現(xiàn)了在普通注塑機(jī)上注塑成型雙色產(chǎn)品。

1　滅菌盒骨架結(jié)構(gòu)分析

雙色滅菌盒外形及主體結(jié)構(gòu)如圖1所示。滅菌盒骨架與把手嵌套在一起，二者材料都為PP，收縮率為1.018%，只是顏色不同。最大外形尺寸長(zhǎng)×寬×高為250 mm×195 mm×162 mm。四周壁厚3 mm，四周拔模斜角為1.5°，底部支撐筋壁厚1.5 mm。產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但安裝把手位置為一凹槽，凹槽部位壁厚為1.5 mm，底部均布有7排8個(gè)與6排7個(gè)的腰圓通孔，孔壁往下0.5 mm位置向上有15°的斜角，向下有10°的斜角且最上邊與最下邊棱邊處都有R0.5 mm的圓角。結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2　排位與分型設(shè)計(jì)

由于產(chǎn)品整體外形尺寸較大，模具采用一模一穴排位，結(jié)構(gòu)如圖3所示。根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特征，在把手安裝凹槽位置設(shè)置側(cè)型芯(4瓣對(duì)開(kāi)式)；為方便型腔的加工(滅菌盒底部支撐筋在型腔頂部)，在型腔頂部設(shè)置型腔鑲件，由于產(chǎn)品高度達(dá)162 mm，盡管四周有1.5°的拔模斜角，為保證產(chǎn)品的頂出質(zhì)量，在型芯鑲件頂部設(shè)置一推件板。

3　模具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

模具總體結(jié)構(gòu)如圖4所示。模具選用龍記標(biāo)準(zhǔn)模架，采用三板模、雙分型面、點(diǎn)澆口進(jìn)料、四瓣側(cè)抽芯對(duì)開(kāi)、推桿與推件板組合推出以及循環(huán)式冷卻系統(tǒng)組成的總體結(jié)構(gòu)，最大外形尺寸長(zhǎng)×寬×高為550 mm×500 mm×625 mm，流道分型面開(kāi)模距離為120 mm，最大推出距離40 mm(雖然產(chǎn)品高度有162 mm，但也有1.5°的脫模斜度，因此推出距離不需大于高度，推出40 mm后，可取出產(chǎn)品)。

3.1型芯及型芯冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

型芯結(jié)構(gòu)如圖5所示，采用LKM838H材料模具鋼材料，定制半成品毛坯。最大外形尺寸長(zhǎng)×寬×高為340 mm×300 mm×80 mm，為便于加工，四周倒圓角R17 mm。為保證與4個(gè)側(cè)型芯的配合精度，4個(gè)缺口處設(shè)置有4°的錐角。為實(shí)現(xiàn)型芯在動(dòng)模板上的固定，加工有4個(gè)M12的螺紋孔，為保證產(chǎn)品的質(zhì)量，經(jīng)moldflow軟件仿真，在型芯上加工如圖5所示φ10 mm的循環(huán)式冷卻水道。

3.2型芯鑲件及冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

型芯鑲件結(jié)構(gòu)如圖6所示。采用2083H模具鋼材料，定制半成品毛坯。最大外形尺寸長(zhǎng)×寬×高為251 mm×196 mm×190 mm，為便于加工，四周倒圓角R36 mm。為保證產(chǎn)品的脫模質(zhì)量，在型芯鑲件中再嵌套一塊推件板，推件板與型芯鑲件采用60°錐角配合?？紤]推件板與推出機(jī)構(gòu)的鏈接，在型芯鑲件中加工2個(gè)φ20 mm的推桿孔。為保證產(chǎn)品在型芯鑲件位置的冷卻效果，經(jīng)moldflow軟件仿真，在型芯鑲件設(shè)計(jì)如圖6中所示的冷卻水道。由于型芯鑲件高度較大，因此在高度方向設(shè)置6個(gè)φ30 mm冷卻孔，中間用隔水片隔開(kāi)，長(zhǎng)度方向橫穿2個(gè)φ10 mm的冷卻水道，分別聯(lián)通3個(gè)高度方向的冷卻孔。型芯鑲件的固定，采用4個(gè)M10 mm的螺釘?shù)跹b，因此，四角設(shè)有4個(gè)M10的螺紋孔。

3.3推件板及冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

推件板結(jié)構(gòu)如圖7所示，采用2083H模具鋼材料，定制半成品毛坯。最大外形尺寸長(zhǎng)×寬×高為235 mm×179 mm×30 mm，為便于加工，四周倒圓角R27 mm。為保證與型芯鑲件的配合質(zhì)量，結(jié)合面處采用60°錐角配合，為保證推件板與推桿的鏈接可靠，在推件板底部加工2個(gè)50 mm×50 mm的凹坑，深度5 mm，用于安放推桿與推件板的鏈接塊，再通過(guò)4個(gè)M6的螺釘把推桿、推件板以及推桿推件板連接塊連城一個(gè)整體。對(duì)于冷卻系統(tǒng)，考慮到推件板需要做推出動(dòng)作，也就是說(shuō)需要移動(dòng)，因此，設(shè)置如圖7中所示的循環(huán)式冷卻水道，直經(jīng)為φ6 mm。水從推桿墊板進(jìn)入，通過(guò)中空的推桿而進(jìn)入推件板。這樣，整個(gè)冷卻系統(tǒng)就可隨推件機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。

3.4型腔及型腔冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

型腔結(jié)構(gòu)如圖8所示，采用S136H模具鋼材料，定制半成品毛坯。最大外形尺寸長(zhǎng)×寬×高為340 mm×300 mm×160 mm，為便于加工，四周倒圓角R17 mm，與定模板的固定，采用4個(gè)M12的螺釘?shù)跹b。因產(chǎn)品高度尺寸較大，為保證產(chǎn)品在型腔位置的冷卻效果，經(jīng)moldflow軟件仿真，設(shè)置如圖8中所示的循環(huán)式冷卻水道，直徑為φ6 mm。

3.5型腔鑲件及冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

型腔結(jié)構(gòu)如圖9所示，采用S136H模具鋼材料，定制半成品毛坯。最大外形尺寸長(zhǎng)×寬×高為230 mm×180 mm×48 mm，為便于加工，掛臺(tái)四周倒圓角R20 mm，與型腔配合部位錐角6°，四周圓角R20 mm，成型滅菌盒底部腰圓孔的位置錐角為4°?？紤]到滅菌盒面積較大，型腔鑲件冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖9中所示，采用φ8 mm的循環(huán)式冷卻水道，高度方向的2個(gè)水道孔用于連接定模板的水路進(jìn)行運(yùn)水。

3.6側(cè)型芯及冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于產(chǎn)品安裝把手位置有一環(huán)形凹槽，因此，側(cè)型芯采用4瓣對(duì)開(kāi)式結(jié)構(gòu)，如圖10所示，大小側(cè)型芯各2塊。都采用2083H模具鋼材料，定制半成品毛坯。大側(cè)型芯最大外形尺寸長(zhǎng)×寬×高為280 mm×123 mm×60 mm，小側(cè)型芯最大外形尺寸長(zhǎng)×寬×高為210 mm×115 mm×60mm。為保證4瓣側(cè)型芯以及側(cè)型芯與型芯的配合精度，大側(cè)型芯錐角設(shè)置為102°，小側(cè)型芯錐角設(shè)置為78°，且側(cè)型芯與型芯的配合錐角設(shè)置為4°。考慮到側(cè)型芯抽芯距較小，只有1.5 mm，側(cè)心型采用12°斜角的T型導(dǎo)滑槽進(jìn)行側(cè)抽芯?？紤]側(cè)型高度為60 mm，為保證產(chǎn)品冷卻效果，在側(cè)型芯部位設(shè)計(jì)冷卻水道如圖10中所示，水道直徑為φ8 mm，水從側(cè)型芯的外部進(jìn)入及流出進(jìn)行循環(huán)。

3.7澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于產(chǎn)品尺寸較大而采用一模一穴結(jié)構(gòu)，因此，模具采用雙分型面點(diǎn)澆口進(jìn)料的澆注系統(tǒng)。因產(chǎn)品尺寸原因，經(jīng)moldflow軟件仿真，確定最佳進(jìn)料位置如圖11所示，采用4個(gè)點(diǎn)澆口進(jìn)料。分流道采用梯形截面形狀，錐角20°，寬帶為8 mm，深度為6 mm，過(guò)渡圓角R2 mm。

3.8模具工作原理分析

模具動(dòng)、定模合模，側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)復(fù)位，熔料經(jīng)塑化、計(jì)量后經(jīng)注塑機(jī)注入模具密封型腔內(nèi)，經(jīng)保壓、冷卻后開(kāi)模。開(kāi)模的瞬間，在側(cè)型芯鎖緊塊10的作用下，4個(gè)側(cè)型芯11通過(guò)傾斜12°的T型導(dǎo)滑槽作用，同時(shí)往外抽芯；同時(shí)，在橡膠32的作用下，中間板14與定模板12率先分開(kāi)，在拉料桿26的作用下，使?jié)沧⑾到y(tǒng)自動(dòng)與塑件在點(diǎn)澆口位置分開(kāi)；當(dāng)澆注系統(tǒng)開(kāi)模120 mm后，限位螺釘13碰到定模板12，之后主分型面打開(kāi)，塑件在包緊力的作用下，跟隨動(dòng)模一起運(yùn)動(dòng)；模具完全打開(kāi)時(shí)，注射機(jī)頂桿推動(dòng)頂出塊，頂出塊使推桿墊板2、推桿29、推件板(型芯鑲件)19運(yùn)動(dòng)而推出塑件，在機(jī)械手作用下取出工件，完成一次生產(chǎn)；再次合模時(shí)，在側(cè)型芯壓緊塊10的作用下使所有側(cè)型芯11往內(nèi)復(fù)位，在側(cè)型芯壓緊塊10下部斜面與動(dòng)模板8斜面的作用下，保證側(cè)型芯復(fù)位的準(zhǔn)確性，模具型芯9、型腔17通過(guò)鎖緊塊21、20來(lái)保證模具合模的準(zhǔn)確性(保證型芯、型腔自己間隙符合產(chǎn)品壁厚要求)，通過(guò)脫模機(jī)構(gòu)在復(fù)位桿24和復(fù)位彈簧33的作用回退。如此重復(fù)，可完成塑件的批量生產(chǎn)。

4　結(jié)語(yǔ)

(1)模具采用雙分型面、點(diǎn)澆口進(jìn)料澆注系統(tǒng)，能保證塑件外觀美觀。

(2)模具采用推桿、推桿推出機(jī)構(gòu)，能保證塑件的脫模質(zhì)量。

(3)模具在型芯、型芯鑲件、推件板、型腔、型腔鑲件以及側(cè)型芯多處采用循環(huán)式冷卻水道，能有效地保證塑件的成型質(zhì)量。

(4)借助于moldflow軟件，能確保冷卻水道及澆口位置處于最佳位置。

[1]孟少明,聶慧萍,陳晨.電動(dòng)玩具汽車(chē)附件注射模設(shè)計(jì)[J]. 制造技術(shù)與機(jī)床, 2014(5):31- 33.

[2]孟少明,聶慧萍,陳晨.32寸電視液晶顯示器后殼注塑模設(shè)計(jì)[J].中國(guó)塑料,2014(3):112-116.

[3]孟少明,聶慧萍,陳晨.滅菌器細(xì)小塑件組合注射模設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用，2014(4):51-54.

[4]孟少明,陳晨.HTC手機(jī)保護(hù)套注射模設(shè)計(jì)[J]. 塑料科技,2013(3):74-76.

[5]黃魯燕，汽車(chē)內(nèi)拉手雙色單模注塑成型技術(shù)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010(9)：118.

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Design of injection mold for two-tone sterilizer framework

MENG Shaoming①, NIE Huiping②, LIU Rong①, CHEN Chen①, LI Ka①

(①Hunan Chemical Vocational Technical College, Zhuzhou 412004, CHN;②Avic South Aviation Industry Limited Corporation, Zhuzhou 412000, CHN)

According to the size and structural characteristics of the two-tone sterilization box skeleton, determine the main structure of the mold using point gate injection molding, pushing plate handspike jointly launched agencies, customized semi-finished products mold and T-shaped guide chute side pumping core institutions. Finally, the structure and working principle of the die are described in detail. The production practice shows that the point gate can meet the quality requirements of the plastic parts, which is conducive to the filling of plastic parts.

two-tone; framework; mould design

孟少明，男，1981年生，講師，主要從事Pro/E模具設(shè)計(jì)等方面的教學(xué)和科研工作。

(編輯孫德茂)(2015-11-17)

160525

湖南省教育廳一般資助課題：雙色滅菌盒包膠注射成型技術(shù)的研究與模具開(kāi)發(fā)(15C0469)