鍵頂成型工藝分析與注射模設計?

孟少明 聶慧萍 陳 晨

(①湖南化工職業技術學院，湖南株洲412004；②中航工業南方航空工業(集團)有限公司，湖南株洲412000)

1 鍵頂結構分析

鍵頂結構如圖1所示。整個產品呈月牙狀，正中間有1個大按鍵，兩邊均布有12個小按鍵，外圈最大直徑159 mm，內圈最小直徑136.5 mm。頂鍵正面在兩按鍵之間間隔分布著直徑為4.5 mm和1.6 mm的沉孔圓臺，頂鍵反面每個按鍵下面都有直徑為1.7 mm的腰圓孔，頂鍵中間位置開有一個長為26 mm高1.6 mm的橫向通孔，頂鍵的最大壁厚1.5 mm，最小壁厚1 mm，月牙形最大夾角120°。

根據鍵頂使用要求，要求產品按鍵表面光滑、美觀、無瑕疵。

2 排位結構設計

鍵頂零件考慮產品質量要求及結構特點，相連兩個按鍵之間連接部位很細小，初步確定為一模兩腔；由于按鍵底部有較大規則平面，因此，分型面設置在按鍵底部，鍵頂所有表面在型腔成型；澆口為點澆口，多點進料；分型面為雙分型面以及滑塊側抽芯機構的排位設計。型芯部位的小型芯采用成型推桿替代。模仁外形尺寸為200 mm×200 mm的正方形。

3 模具總體結構設計

模具總體結構如圖3所示。經與客戶溝通確認，排位結構圖2中型芯鑲件壓板2取消，型芯鑲件直接卡在型芯與頂模板中。模具采用龍記標準模架，定模三板結構，動模單板結構，最大尺寸350 mm×400 mm，模具高度372 mm。模具主要結構特征為點澆口進料；雙分型面開模；矩形斜導柱對側型芯進行抽芯與復位；塑件脫膜采用推桿與推管組合的推出機構；迷宮式循環冷卻水道對塑件進行冷卻成型。

3.1 型腔結構及冷水系統設計

型腔結構如圖4所示，材料為718H，采用定制半成品毛坯，外形尺寸為200 mm×200 mm×33 mm，四周倒圓角R13.5 mm，4個M10的螺紋孔用于與定模板的固定，為保證塑件的成型質量，采用直徑為8 mm的迷宮式冷卻水道，在中間位置加工2個直徑為16 mm的大水道，內加3 mm后厚隔水板，部分高出分型面結構造成型腔不好加工的地方，設置型腔鑲件。

3.2 型芯結構及冷水系統設計

型芯結構如圖5所示，材料為838H，采用定制半成品毛坯，外形尺寸為200 mm×200 mm×47 mm，分型面與底面高度43 mm，型芯頂面到底面的高度為46.96 mm，四周倒圓角R13.5 mm，4個M10的螺紋孔用于與動模板的固定，為保證塑件的成型質量，采用直徑為8mm的迷宮式冷卻水道，在中間位置加工2個直徑為16 mm的大水道，內加3 mm厚后隔水板，按側型芯尺寸結構圖加工2個側型芯的安裝與移動位置。

3.3 側型芯結構設計

側型芯結構如圖6所示。材料為718H，數量為2。采用定制半成品T字形毛坯，最大外形尺寸為126 mm×40 mm×30 mm。為了容易抽芯與復位，側型芯上加工出2°的錐度，為與20°角的斜導柱配合，斜導柱孔加工成80°。

3.4 斜導柱結構設計

斜導柱結構如圖7所示。材料為838H，數量為2，采用定制半成品毛坯，最大外形尺寸36.1 mm×20 mm×63 mm，斜導柱斜角為10°。為保證合模時側型芯能正確復位，特加工出22°反向斜面壓緊動模板凹槽，使側型芯回到原始位置，頂部加工M8的螺紋，用于跟定模板的連接。

3.5 澆注系統設計

澆注系統結構如圖8所示。為保證鍵頂零件的按鍵表面光滑、美觀以保證使用過程中觸摸感舒服，模具采用雙分型面開模，點澆口多點進料，熔融的塑料經主流道襯套進來，經開在定模板背面的分流道，再流經如圖8所示形狀的分流道，然后進入16個點澆口內，從而成型塑件。

3.6 推出機構設計

因鍵頂結構復雜，相連兩個按鍵之間的連接處非常細小，有些按鍵內凹孔也很細小，為保證塑件推出時不變形，不斷裂，采用推桿、推管聯合推出機構(推管內套小型芯)，位置如圖9所示，結構如圖3所示。一個成型塑件上，共采用直徑為2 mm推桿12根，直徑為4 mm推桿12根，直徑為1.2 mm推桿19根，外徑3 mm內徑1.5 mm推管8根，推管內套直徑1.4 mm小型芯8根。

4 模具工作原理分析

模具具體結構如圖3所示。為保證模具合模可靠，模具動、定模板不直接接觸，只型芯、型腔表面接觸，型芯9安裝到位后，比動模板22高出3.9 mm，型腔10安裝到位后比定模板11低1.9 mm，動模板22與定模板11之間間隙2 mm。

模具合模時，在復位桿8、復位彈簧5的作用下，保證推出機構回到原始位置，在斜導柱21的反斜面與動模板22的斜面配合下，使側型芯19回到原始位置。當融化的塑料經注塑機噴嘴進入主流道襯套，再分給處在第二分型面的分流道，然后再分給16個點澆口，充滿型腔后保壓冷卻。

模具開模時，在斜導柱21的作用下，帶動側型芯側抽，碰到限位螺釘20時，側型芯停止運動；因定模部分有導柱27和導套28配合，導柱27與動模部分間隙很大，無直接接觸，因此模具首先沿型芯9與型腔10之間的分型面開模，塑件抱緊在型芯9的突出型芯上，跟隨動模一起運動(點澆口很小，很容易使塑件一點澆口處澆注系統凝料分開)，當導柱27的掛臺碰到導套28的端面后，動、定模之間停止運動，當注塑機繼續往外打開，定模板11跟中間板12之間分開，當二次開模限位柱29的臺階碰到定模板11的沉孔端面，模具停止運動。此時主分型面打開120 mm，第二分型面打開114 mm，足夠方便地取出澆注系統凝料和成型的塑件。

當注塑機的頂桿通過動模座板1的頂桿孔，使推板3、推桿固定板4沿推出機構導柱6運動，帶動推桿7、推管24運動，從而使塑件與型芯9分離。如此重復，可完成塑件的批量生產。

5 結語

(1)模具采用雙分型面、點澆口多點進料澆注系統，能保證塑件外觀美觀。

(2)模具采用推桿、推管聯合推出機構，能保證塑件的脫模質量。

(3)模具在型芯、型腔處采用迷宮式循環冷卻水道，能有效地保證塑件的成型質量。

(4)模具采用矩形帶反向斜面的斜導柱，能有效地保證側型芯的抽芯與復位。

(5)模具采用開模導柱、導套和開模限位柱，實現了模具的順序開模。