典型牛角式澆口的模具設(shè)計(jì)

黃建釗

（東莞理工學(xué)院，廣東東莞523000）

典型牛角式澆口的模具設(shè)計(jì)

黃建釗

（東莞理工學(xué)院，廣東東莞523000）

以汽車上某個(gè)簡單零件的注塑模具為實(shí)例，詳細(xì)地介紹了注模中常用的牛角式澆口的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方面必須注意的事項(xiàng)，并介紹了模具斜頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和其它組成和各部分的功能，模具的結(jié)構(gòu)雖然不算復(fù)雜卻具有代表性，為設(shè)計(jì)類似的產(chǎn)品模具提供很好的參考。

注塑模具；牛角式澆口；模具斜頂

近些年來，隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用與工程塑料在強(qiáng)度和精度等方面的不斷提高，塑膠制品在日用品、手機(jī)、家用電器、電玩、消費(fèi)類電子外殼和汽車工業(yè)等各領(lǐng)域中的應(yīng)用極其廣泛。注塑模具是生產(chǎn)具有一定形狀和尺寸的各類塑膠產(chǎn)品的主要裝備，能夠成型形狀復(fù)雜、尺寸精確、帶有嵌件的塑件，具有高生產(chǎn)率，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，應(yīng)用廣泛，適合大批量生產(chǎn)［1］的特點(diǎn)。本文介紹一款汽車小零件的注塑模具設(shè)計(jì)，此小零件為一個(gè)扭動(dòng)開關(guān)，外觀和尺寸精度要求都比較高。上表面不能有進(jìn)膠點(diǎn)和批鋒之類的不良外觀，在底部有一組對(duì)稱的倒鉤，故此模具設(shè)計(jì)要符合這樣要求，進(jìn)膠點(diǎn)不能在表面上，倒鉤的位置采用斜頂抽芯結(jié)構(gòu)脫模。

1　產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析

此汽車小零件為一個(gè)扭動(dòng)開關(guān)，尺寸大小為Φ40 mm×19 mm，材料為PVC，收縮率為1.005，如圖1所示。上表面是外觀部分，所以不能在外表面設(shè)計(jì)進(jìn)膠口，也不能有合模線和批鋒等不良外觀。在底面部分有一對(duì)稱的倒勾，故這里要做斜頂機(jī)構(gòu)使其順利脫模。底面那一圈凹下去的位置設(shè)為進(jìn)膠位置，為了防止進(jìn)膠點(diǎn)凸出平面，故作了一圈凹面。產(chǎn)品上有四個(gè)貫穿的位置，中間有一根細(xì)長的小柱子凸出來。

圖1　產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

2　模具結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)塑膠產(chǎn)品大小和形狀要求，模具的排位按一模兩穴，模架采用我國標(biāo)準(zhǔn)大水口CI 2330 A80 B90 C100類型。因PVC是一種酸性塑料，有一定的腐蝕性，所以前、后模仁選用防腐性比較好的S136H鋼材。在前、后模仁四個(gè)角上分別加工出四對(duì)定位，前模仁凹，后模仁凸，作用是保證前后模仁的配合精度，使注塑出來的產(chǎn)品尺寸更加精確。在前模板上鑲了四個(gè)耐磨的回針碰塊，主要作用是延長這個(gè)位置經(jīng)常受回針碰撞的使用壽命，并且方便更換。產(chǎn)品底部的倒鉤位置，設(shè)計(jì)上用斜頂來成型比較方便，頂出系統(tǒng)頂出產(chǎn)品同時(shí)完成倒鉤的脫模動(dòng)作。產(chǎn)品底部的位置有一根細(xì)長的小柱子，這里容易生產(chǎn)困氣現(xiàn)象，后果是制品注不滿或產(chǎn)生氣紋，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。為解決這個(gè)問題，在其底部鑲一根后模仁鑲針幫助排氣。模具的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2　模具組裝結(jié)構(gòu)圖

圖中的各個(gè)零件起著重要的作用。當(dāng)模具注塑時(shí)，會(huì)向動(dòng)模方向產(chǎn)生注塑壓力，造成后模板變型，既降低了模具的使用壽命，又影響了注塑產(chǎn)品的形狀，所以在底板上裝有撐頭，防止后模板變型；模具底板上裝有垃圾釘，其作用是預(yù)防臟物掉進(jìn)頂針底板后造成頂針板不能完全回位，還可以調(diào)節(jié)頂針的高度；模具的頂板和底板各加裝了隔熱板，作用是保持模溫穩(wěn)定，有利產(chǎn)品的成型。

2.1澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

注塑模具澆注系統(tǒng)主要由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。主流道通常位于模具的中心，它將注射機(jī)噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入模具分流道和型腔，其形狀為圓錐形，便于熔體順利向前流進(jìn)，開模時(shí)主流道又能順利拉出來。由于主流道常與高溫塑料和注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，通常不直接開在前模板上，而是單獨(dú)使用澆口套（唧咀）［1］。唧咀作為標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)實(shí)際需要采用不同的規(guī)格。在頂板上裝有定位圈，作用是能保證模具的唧咀位置和注塑機(jī)的噴嘴位置的同心度。本模具按大水口進(jìn)膠方式，根據(jù)注塑產(chǎn)品的要求，進(jìn)膠點(diǎn)落在指定的位置，必須采用牛角式澆口方式，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)在塑件的內(nèi)表面隱蔽處，不影響制品外觀。制品成型后，在頂出時(shí)會(huì)與塑件自動(dòng)拉斷，因此，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化［4］，如圖3所示。

圖3　澆口進(jìn)膠形式

因其具有牛角似的圓滑曲線形錐體形狀，截面尺寸逐漸縮小，小端連接型腔底面的特點(diǎn)，加工起來比較困難，所以一般是采用標(biāo)準(zhǔn)件牛角澆口器。

牛角式澆口器的主要特點(diǎn)：（1）脫模時(shí)澆口與模具自動(dòng)分離；（2）澆口部分形成標(biāo)準(zhǔn)件，更換方便；（3）適合平面或薄壁型塑料件；（4）利用標(biāo)準(zhǔn)澆口器墊塊可以調(diào)節(jié)安裝高度。

牛角式澆口器安裝注意事項(xiàng)：（1）根據(jù)塑料的硬度不同，澆口的澆嘴與流道頂針之間要保持4～7個(gè)流道直徑的距離，以便澆口保證因自身附著力而留下足夠的脫模空間；（2）流道及澆嘴部分可根據(jù)模具情況再加工。

2.2斜頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

斜頂在模具設(shè)計(jì)中很常見，通常用來成形產(chǎn)品內(nèi)部倒鉤的機(jī)構(gòu)，適用于比較簡單的倒鉤情況。斜頂其實(shí)就是傾斜的頂針，一端是構(gòu)成產(chǎn)品的成型部分，另一端落在頂針板上，當(dāng)頂出機(jī)構(gòu)往前推時(shí)，帶動(dòng)斜頂往前面同時(shí)往產(chǎn)品脫模的方向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)脫模［2］。本產(chǎn)品倒鉤的位置用斜頂機(jī)構(gòu)完成脫模是相對(duì)比較簡單的，結(jié)構(gòu)如圖1如示。產(chǎn)品倒鉤位長1 mm，設(shè)計(jì)成脫模行程為3mm已經(jīng)足夠了，斜頂?shù)慕嵌仍O(shè)計(jì)為5°（一般小于10°）。在后模板上開有KO孔用來避空斜頂，并且方便斜頂?shù)陌惭b。在底部安裝有斜頂導(dǎo)塊，鋼料為耐磨的DF2，硬度為HRC58-60，斜頂穿過斜頂導(dǎo)塊，與其四面緊密配合，作用是保證斜頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。頂針板上要固定安裝有斜頂座，鋼料為DF2，作用是連接斜頂和頂針板，斜頂和斜頂座是以T槽的方式連接的，當(dāng)頂出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，斜頂?shù)撞吭谄渥蟻砘氐鼗瑒?dòng)，要注意的是斜頂座的長度要滿足斜頂在其來回運(yùn)動(dòng)的最大行程時(shí)不致于跑出來。這樣就實(shí)現(xiàn)斜頂?shù)膹?fù)位和脫模動(dòng)作了。

2.3頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

把注射成型后的塑件及澆注系統(tǒng)凝料從模具中脫出的機(jī)構(gòu)稱為頂出機(jī)構(gòu)［1］。考慮到塑膠產(chǎn)品的形狀特點(diǎn)，該模具已經(jīng)采用了斜頂?shù)脑O(shè)計(jì)，既可使產(chǎn)品倒鉤位置脫模，又起到了頂出產(chǎn)品的作用，故只需在產(chǎn)品的底面合適的平面上加兩個(gè)直徑3 mm的圓頂針，主流道的冷料穴下用一個(gè)直徑為5mm的圓頂針，產(chǎn)品和流道就能順利脫模了。要注意的是因?yàn)樾表數(shù)脑O(shè)計(jì)行程為3 mm，在斜頂?shù)慕嵌仍O(shè)計(jì)為5°的情況下，頂出機(jī)構(gòu)只需要向前運(yùn)動(dòng)40mm的距離就能讓斜頂足夠脫出3 mm的距離。在頂針面板上安裝兩個(gè)限位塊來限制頂出機(jī)構(gòu)頂出的距離。在模具的頂針板底板上安裝了頂針板復(fù)位件，復(fù)位件的底部有一個(gè)M16的螺紋孔，跟注塑機(jī)頂桿連接。當(dāng)頂桿往后退時(shí)，帶動(dòng)頂針板和頂針等一起往后退，實(shí)現(xiàn)了頂針板的復(fù)位。當(dāng)前模板上的回針碰塊和回針相碰并緊壓住時(shí)，頂板已經(jīng)完全的復(fù)位了。

通常模具的頂出機(jī)構(gòu)是有兩套或以上中托司，有斜頂或者模具較大時(shí)必須要有。中托司是由導(dǎo)柱（固定在模具底板上）和導(dǎo)套（固定在頂針板上）組成，起著頂針板導(dǎo)向的作用，保證頂出運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定。

2.4冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

熔融的塑料從注射機(jī)噴嘴進(jìn)入模具型腔里，通過保壓和冷卻固化，最后才能脫模得到所需的塑件。模具的冷卻系統(tǒng)一般采用冷卻水道。設(shè)計(jì)的基本原則是：（1）冷卻水道應(yīng)盡量多，截面尺寸應(yīng)盡量大；（2）冷卻水道離模具型腔表面的距離要適當(dāng)；（3）澆口處加強(qiáng)冷卻；（4）冷卻水道的出、入口溫差應(yīng)盡量小；（5）冷卻水道的布置應(yīng)避開塑件易產(chǎn)生熔接痕的部位［3］。本模具的水道設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4　模仁冷卻水道排布

冷卻水道直徑為8 mm，圍繞產(chǎn)品鉆孔，水道的接頭直接接上使用。

3　結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)了一款汽車小零件的模具，產(chǎn)品底部倒鉤位置采用斜頂結(jié)構(gòu)脫模，分型面為產(chǎn)品的底面上。模具的模架采用我國標(biāo)準(zhǔn)大水口CI 2330 A80 B90 C100類型。根據(jù)要求，產(chǎn)品的進(jìn)膠點(diǎn)落在指定的凹圓里。澆注系統(tǒng)只能采用牛角式澆口方式，分流道處用標(biāo)準(zhǔn)件牛角澆口器。產(chǎn)品出模時(shí)進(jìn)膠點(diǎn)自動(dòng)切斷，流道由冷料穴的頂針推出。后模仁上的產(chǎn)品由斜頂和兩個(gè)圓頂針推出。產(chǎn)品底部的圓柱膠位又細(xì)又長容易困氣，所以在柱底上采用鑲針的方法，使之有效排氣。

該模具現(xiàn)在已經(jīng)投入生產(chǎn)。經(jīng)實(shí)踐證明，這套模具結(jié)構(gòu)合理，應(yīng)用起來靈活可靠，注塑產(chǎn)品表面外觀良好，脫模順利。

［1］田光輝，林紅旗，梁秀山，等.模具設(shè)計(jì)與制造［M］.第2版.北京：北京大學(xué)出版社，2015：221-229，258.

［2］張維合.注塑模具設(shè)計(jì)實(shí)用教程［M］.第二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011，（11）：150－153

［3］黃雁，彭華太.塑料模具制造技術(shù)［M］.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2003:109-110.

［4］付宏生，劉京華.注塑制品與注塑模具設(shè)計(jì)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003，（7）：98－99.

TypicalHorns Gates Mold Design

HUANG Jian-zhao
（Dongguan University of Technology，Dongguan Guangdong 523000，China）

In a simple injection mold automobile parts as an example，describes in detail the structure of matter and design injection mold commonly used horns gatesmust be noted，and describes the structural design of the mold lifter and other the composition and functions of each part，the complex structure of themold，though not yet representative，provide a good reference for the design of similar productsmold.

injectionmold；horns gate；mold slant

TQ320.66

A

1672-545X（2016）06-0067-03

2016-03-28

黃建釗（1979-），男，廣東東莞人，本科，工程師，主要從事模具設(shè)計(jì)與教學(xué)研究。