風(fēng)扇外殼注射模設(shè)計

劉海建

（廣東省高級技工學(xué)校，廣東 惠州 516100）

0 引言

圖1所示為某工業(yè)用風(fēng)扇后殼蓋，采用注射批量生產(chǎn)，塑件外形為貝殼狀非規(guī)則曲面，外形尺寸為277 mm×317 mm×96 mm，中間為圓環(huán)狀鏤空通風(fēng)散熱孔，圓環(huán)直徑呈規(guī)律向內(nèi)遞減。塑件上有3處特征對模具設(shè)計有影響：①側(cè)邊直壁T1處19 mm×9 mm的側(cè)孔；②T2處內(nèi)側(cè)4×φ8 mm帶加強(qiáng)筋的螺釘柱，且柱內(nèi)有倒扣；③T3處φ20 mm的側(cè)孔。從垂直方向上看，塑件有3個臺階，且周邊壁上有較多1 mm寬的加強(qiáng)筋。脫模時型腔側(cè)采用0.8°的拔模角，型芯側(cè)采用0.5°的拔模角；成型塑件的材料選用ABS，質(zhì)量要求為表面無黑點(diǎn)、流紋及潛在或顯示的裂紋，且翹曲變形不能超差。

圖1 塑 件

1 注射工藝分析

待成型塑件注射成型時，主要存在以下問題有待解決。

（1）澆注系統(tǒng)的設(shè)計，特別是澆口位置的開設(shè)和澆口數(shù)量，所開設(shè)的澆口須保證中間通風(fēng)孔格柵的強(qiáng)度，無裂紋和潛在熔接痕產(chǎn)生，這些缺陷容易導(dǎo)致格柵部分首先斷裂而使塑件報廢。同時注射時型腔內(nèi)壓力應(yīng)低于綜合CAE模流分析，塑件澆口位置如圖2所示F處為最佳，采用潛伏式澆口，直徑為φ2 mm。

圖2 澆注系統(tǒng)設(shè)計

（2）翹曲問題。采用圖2所示的澆注方案，經(jīng)CAE保壓+流動+翹曲分析后，塑件翹曲最大變形量為1.28 mm，在可接受的范圍內(nèi)，且實際注射時，保壓設(shè)置還有較大的空間。

（3）脫模問題。由塑件結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，影響塑件的脫模因素有：①螺釘柱位較深，且柱邊帶有加強(qiáng)筋，包緊力較大；②塑件在高度方向上的側(cè)壁呈階梯狀，深度較深，周長較長，包緊力較大，需要較大的推出力；③中間格柵部位孔位多，包緊力大，且格柵筋較纖細(xì)，推出時易發(fā)生變形；④T1、T3處側(cè)孔需要側(cè)邊先抽芯；⑤T2處螺釘柱位帶有倒扣，需要設(shè)計斜推脫模機(jī)構(gòu)以保證其順利脫模。解決方法：針對①、②、③包緊力較大，可采用多次推出方式，以保證塑件在推出時不變形；針對T1、T3處采用滑塊脫模機(jī)構(gòu)解決，對于T2處采用斜推組件機(jī)構(gòu)進(jìn)行脫模。

（4）成型塑件形狀復(fù)雜，模具零件加工難度大，成型零件采用鑲拼方式，以降低成型零件的加工難度。

2 模具設(shè)計方案

依據(jù)上述分析，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖3所示。

（1）成型零件設(shè)計。成型塑件的分型面設(shè)計見圖2，考慮T1、T2、T3處脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計的需要，型腔布局采用1模1腔結(jié)構(gòu)，以保證布局機(jī)構(gòu)的空間。成型塑件的零件采用鑲拼方式，即型腔板、型芯各設(shè)計1個主鑲件，分別鑲?cè)胄颓话骞潭ò濉⑿托竟潭ò鍍?nèi)，型腔板、型芯上較難加工的位置采用小鑲件鑲?cè)肫唇印Ｐ颓话灏ǖ牧慵行颓话彖偧?，型芯包括的零件有型腔板鑲件4、型芯鑲件5、小鑲件6、二次推桿8以及T1處滑塊33、斜推桿45頭部、螺釘柱鑲件48、T3處成型鑲件57等。

（2）澆注系統(tǒng)設(shè)計。塑件體積較大，所需注射的熔體較多，依據(jù)CAE澆口優(yōu)化結(jié)果選定澆口位置及澆口形式，注射時流道長度較長。一般注射模設(shè)計時流道盡可能短，采用冷熱流道相結(jié)合的澆注方式，熱流道噴嘴采用針閥式[1]，普通流道直徑為φ8 mm，拉料桿37對其進(jìn)行拉料。

（3）冷卻系統(tǒng)設(shè)計。采用隨形水路對塑件進(jìn)行冷卻，管道直徑為φ8 mm，管道與管道間距為16 mm，管道與型腔壁間距為16 mm，與型芯的間距為16～24 mm。型腔板鑲件4上開設(shè)8條水路，型芯鑲件5上開設(shè)2條水路。

（4）排氣系統(tǒng)設(shè)計。由于型芯鑲件較多，有足夠的排氣空隙，無須設(shè)計專門的排氣通路，為保證排氣暢通，型芯上各鑲件間的間隙控制在0.01～0.02 mm。

（5）側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計。抽芯機(jī)構(gòu)包含3種，分別為T1處雙斜導(dǎo)柱滑塊機(jī)構(gòu)、T2處斜推組件推出機(jī)構(gòu)、T3處單斜導(dǎo)柱滑塊機(jī)構(gòu)[2-4]。T1處雙斜導(dǎo)柱滑塊機(jī)構(gòu)主要零件包括斜導(dǎo)柱32、滑塊33、滑塊彈簧34、滑塊耐磨板35；T1處斜導(dǎo)柱32的傾斜角為18°，抽芯行程為8 mm。T2處斜推組件機(jī)構(gòu)零件包括斜推桿底座44、斜推桿45，斜推桿45的傾斜角為6°，側(cè)抽芯行程為7 mm。T3處單斜導(dǎo)柱滑塊機(jī)構(gòu)零件包括斜導(dǎo)柱53、鎖緊塊54、滑塊55、滑塊耐磨板56、成型鑲件57；T3處斜導(dǎo)柱53傾斜角為12°，抽芯行程為6 mm。

（6）導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)設(shè)計。模具主要由導(dǎo)柱26、導(dǎo)套27導(dǎo)向，為保證型腔板注射熔體時不偏移，在成型鑲件周圍設(shè)計了模板錐面定位耐磨板49，以保證塑件的成型精度。

（7）模架選用LKM-CI6070-A200B200C240標(biāo)準(zhǔn)模架。

（8）推出機(jī)構(gòu)設(shè)計。由于塑件的包緊力大，塑件的推出分二次完成[5]。第一次推出主要實現(xiàn)塑件側(cè)壁周邊、4×φ8 mm螺釘柱的推出，因螺釘柱的頂部存在倒扣，設(shè)計了T2處斜推組件機(jī)構(gòu)后再設(shè)計推管機(jī)構(gòu)推出4×φ8 mm螺釘柱。因推管機(jī)構(gòu)將會與T2處斜推機(jī)構(gòu)干涉，故φ8 mm螺釘柱的脫模依靠T2處斜推機(jī)構(gòu)強(qiáng)行推出。第二次推出主要為中央部位格柵的脫模及T2處斜推組件機(jī)構(gòu)對螺釘柱位倒扣的推出脫模。推出機(jī)構(gòu)由推桿固定板10和11、推板12、斜面推桿14、耐磨鎖片15、螺釘16、耐磨鎖鉤17、鎖鉤螺釘18、導(dǎo)正銷19、轉(zhuǎn)動銷20、轉(zhuǎn)動搖臂21、支座螺釘22、轉(zhuǎn)動銷支座23、搖臂鎖彈簧24、導(dǎo)向塊25等構(gòu)成。第一次推出由推出零件8、14、37、45、46完成，第二次推出由零件8、37、45完成。

圖3 模具結(jié)構(gòu)

為保證二次推出的順利進(jìn)行，推桿固定板10、11組合為第二次推出板，推板12為第一次推出板。為保證二次推出板的開啟與閉合，設(shè)計了第二次推出板開閉控制機(jī)構(gòu)，其組成零件包括耐磨鎖片15、螺釘16、耐磨鎖鉤17、鎖鉤螺釘18、導(dǎo)正銷19、轉(zhuǎn)動銷20、轉(zhuǎn)動搖臂21、支座螺釘22、轉(zhuǎn)動銷支座23、搖臂鎖彈簧24、導(dǎo)向塊25。耐磨鎖片15通過螺釘16安裝于推板12的槽內(nèi)，與耐磨鎖鉤17配對構(gòu)成鎖閉組件。耐磨鎖鉤17通過鎖鉤螺釘18安裝于轉(zhuǎn)動搖臂21底端；耐磨鎖鉤17右端開設(shè)彈性孔，其內(nèi)安裝導(dǎo)正銷19；導(dǎo)正銷19中間部分安裝于耐磨鎖鉤17的彈性孔內(nèi)，兩端與導(dǎo)向塊25的右端導(dǎo)向面接觸。轉(zhuǎn)動銷支座23通過支座螺釘22安裝于推桿固定板11上，其上設(shè)置轉(zhuǎn)動銷20的銷孔，為轉(zhuǎn)動搖臂21的轉(zhuǎn)動提供支點(diǎn)。轉(zhuǎn)動搖臂21通過轉(zhuǎn)動銷20安裝于轉(zhuǎn)動銷支座23上，上端開設(shè)有彈簧孔槽，下端安裝耐磨鎖鉤17。搖臂鎖彈簧24一端安裝于推桿固定板10的彈簧孔槽內(nèi)，一端安裝于轉(zhuǎn)動搖臂21上端孔槽內(nèi)，為轉(zhuǎn)動搖臂21提供動力；導(dǎo)向塊25通過螺釘與銷釘緊固安裝在墊塊上。

模具零件推出塑件時如圖4所示，其工作原理如下。

（1）開模后推出塑件時，在注塑機(jī)推桿43的推動下，推桿固定板10、11、推板12推動斜推桿45、二次推桿8、斜面推桿14向上推出以及二次推出控制組件中除導(dǎo)向塊25以外的其他零件一起向上運(yùn)動。此時導(dǎo)正銷19將沿導(dǎo)向塊25導(dǎo)向面上路徑a-b-c-d運(yùn)動，a點(diǎn)在搖臂鎖彈簧24的推壓下，耐磨鎖鉤17勾住耐磨鎖片15，推桿固定板10、11、推板12組成的組合推板被鎖閉在一起隨注塑機(jī)推桿向上運(yùn)動。當(dāng)導(dǎo)正銷19運(yùn)動到b點(diǎn)時，導(dǎo)向面上b-c段開始壓迫導(dǎo)正銷19，從而轉(zhuǎn)動搖臂21以轉(zhuǎn)動銷20為中心壓迫搖臂鎖彈簧24逆時針轉(zhuǎn)動。當(dāng)導(dǎo)正銷19越過c點(diǎn)后，耐磨鎖鉤17脫離耐磨鎖片15，推板12不能繼續(xù)跟隨推桿固定板11上行，斜面推桿14完成一次推出。隨后注塑機(jī)推桿43繼續(xù)推著推桿固定板11上行，直到推桿固定板10碰到動模板為止，推桿固定板10上的e點(diǎn)接觸動模板上的f點(diǎn)，此時導(dǎo)正銷19由c點(diǎn)運(yùn)動到d點(diǎn)，斜推桿45、二次推桿8推出行程為H，實現(xiàn)機(jī)構(gòu)的二次推出功能。

（2）復(fù)位時，在注塑機(jī)推桿43的帶動下，推桿固定板11將帶動推桿固定板10、推板12下行復(fù)位。復(fù)位結(jié)束時，推板12右端通過耐磨鎖鉤17的左端斜坡面迫使轉(zhuǎn)動搖臂21以轉(zhuǎn)動銷20為中心，壓迫搖臂鎖彈簧24逆時針轉(zhuǎn)動，直到耐磨鎖鉤17勾住耐磨鎖片15，鎖住推桿固定板11與推板12，模具閉合，等待下一次注射循環(huán)的開始。

圖4 二次推出板開閉控制機(jī)構(gòu)

3 模具工作過程

結(jié)合圖3和圖4所示，模具的工作過程如下。

（1）注射。模具閉合，注塑機(jī)通過澆口套30將熔體注入熱流道噴嘴50內(nèi)，熱流道噴嘴50的針閥閥門開啟，熔體注入型腔，保壓冷卻后等待開模。

（2）側(cè)抽芯。開模時，在注塑機(jī)滑塊的帶動下，動模部分后退，模具在P1分型面處打開，打開的同時，T1處斜導(dǎo)柱32驅(qū)動T1處滑塊33，T3處斜導(dǎo)柱53驅(qū)動T3處滑塊55同步完成T1、T3處的脫模抽芯。

（3）推出。推出時分二次，動模部分繼續(xù)后退，注塑機(jī)推桿推動推出機(jī)構(gòu)按前述脫模機(jī)構(gòu)工作原理動作，在P2分型面處打開后，將塑件從型芯鑲件上完全推出脫模。

（4）合模。合模時脫模機(jī)構(gòu)的二次推出機(jī)構(gòu)先復(fù)位，然后是側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)復(fù)位，最后模具在P1分型面處閉合，等待下一次注射循環(huán)。

4 結(jié)束語

風(fēng)扇外殼注射模設(shè)計有以下特點(diǎn)。

（1）采用冷熱流道相結(jié)合，控制了塑件翹曲變形等缺陷，結(jié)合運(yùn)用3種不同類型的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)了塑件各處側(cè)孔的脫模。運(yùn)用二次推出機(jī)構(gòu)，解決了塑件包緊脫模難的問題，實現(xiàn)了塑件的無變形推出，保證了塑件的注射成型質(zhì)量，為同類塑件的模具設(shè)計與制造提供參考。

（2）設(shè)計二次推出的順序開閉控制機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)設(shè)計簡單，可靠性好，實用性強(qiáng)。