偏心排位注塑模具設計

摘 要：根據視窗產品的需求方案，選用了匹配的注塑成型技術，著重從脫模系統、支撐結構等方面巧妙解決了注塑中心與模具幾何中心偏離的問題，實現了注塑模具設計方案的順利實施。

關鍵詞：偏心排位;注塑模具;PC塑料;支撐結構

中圖分類號：TP368.3;TQ320.52??????? 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.09.006

1 產品的工藝分析

視窗產品需要完全透明，有一定的強度和韌性要求，而且表面要沒有明顯的成型痕跡，尤其是正面板不能有任何瑕疵，產品需求10 000件，批量不太大。基于以上情況的考慮，采用注塑成型工藝，成型效率高，生產成本較低，而且產品表面質量好;采用PC（聚碳酸酯）塑料，透明度達到90%，剛硬而有韌性，具有高抗沖擊性，高度的尺寸穩定性和范圍很寬的熔融溫度，完全可以保證產品的批量化生產。

2 模具設計

注塑成型工藝的順利完成，需要配套的模具、塑料、工藝和成型設備，其中模具的設計與制造是非常重要的因素，視窗產品的模具設計過程和要點主要如下：

2.1 模具排位

視窗產品為扁平的淺殼體類零件，壁厚2 mm，基本均勻，總體尺寸186 mm×186 mm×7.5 mm，在產品背面有6個外徑7 mm、內徑3.5 mm的柱形孔，產品的工程圖如圖1所示。根據產品的批量需求少和注塑成型生產效率高的特點，綜合模具的制造成本，把模具型腔布局為一模一腔，具體如圖2所示。單型腔注塑模具的進澆形式一般為點澆口或者直澆口，但是對于表面質量要求嚴格、透明的視窗產品，都不適用。基于以上兩個主要問題，進澆的形式定為扁平的側澆口，會導致注塑中心和模架幾何中心不重合的情況，對于這種情況造成的問題，可以通過結構的改進和優化來處理、克服，以保證設計方案的順利實施。

2.2 澆注系統

根據一模一腔的模具型腔布局，以及產品透明和表面質量高的要求，視窗注塑模具選用側澆口的方式，主流道襯套選用外徑10 mm、總長50 mm的標準件，分流道采用半圓形截面、直徑8 mm、長度14 mm的形式，澆口采用扁平的矩形結構，尺寸為1.2 mm×2.4 mm×0.8 mm（長×寬×高）。

2.3 脫模系統

視窗產品是全透明的產品，根據設計的經驗，要使用推板結構的脫模結構，造成模具結構復雜、成本升高的后果;為了降低模具的造價，本方案采用傳統頂針的推出形式，頂針的位置設定在產品邊緣處，以降低頂針在產品表面留下的痕跡，具體位置如圖2所示。由于一模一腔的模具型腔布局，再加上側澆口進澆的形式，使得模具幾何中心與注塑中心不重合，會導致頂針整體布局與脫出機構幾何中心的偏移。為此，特提出以下兩點要求：（1）注塑機頂出形式采用雙頂桿頂出，以保證推板整體的受力平衡;（2）脫模機構與動模部分要有導柱、導套的導向機構，以保證頂出機構的運動順暢、平衡，具體如圖2所示。

2.4 支撐結構

對于本設計方案模具幾何中心與注塑中心偏置的問題，在注射過程當中，

注射壓力分布不均，主要集中在產品側方，所以要設計支撐結構，以保證動模板有足夠的強度來抵抗變形，一般有兩種方法：（1）動模板和動模座板之間增加合適數量和直徑的支撐柱;（2）在動模板與支撐塊之間增加一塊厚度合適的墊板。為方便制造和裝配，本方案選用第二種增加墊板的方式，具體如圖2所示。根據如下經驗公式的計算，墊板材質為45#鋼，厚度取為35 mm。同時，把成型柱子孔的成型零件做成鑲件，方便加工和修模，也節省了材料，墊板結構也保證了鑲件的順利。

PS≤[τ]A

式中：P為所需最大注射壓力（單位MPa）;S為產品在開模方向上的投影面積（單位mm2）;[τ]為45#鋼的許有剪切應力（單位MPa）;A為墊板在開模方向上的剪切面積（單位mm2）。

2.5 模具總裝圖

根據產品的外形尺寸、型腔布局的特點，選用龍記標準模架，規格為3045，但是把動、定模板的位置進行了變換，具體情況如圖2所示。動、定模板成型部分，在形狀精度保證的條件下，使用鏡面拋光的加工方式，能夠保證視窗產品正反面表面質量，避免了加工刀紋的成型瑕疵。冷卻水道采用8 mm的水孔，中心距30 mm。基于以上機構和結構零件的設計，模具能夠順利的開合，并且在脫模機構導柱、導套的配合下，頂出機構能夠順利的頂出產品，在復位桿的作用下也能夠運動自如，不存在作用力不均勻的情況。經實際應用，目前模具結構穩定，生產的視窗產品平整、不變形，且表面質量光滑、透明度高，沒有明顯的表面瑕疵，保證了產品的正常生產。

參考文獻：

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基金項目：河南省重點研發與推廣專項（科技攻關）202102210072

作者簡介：李偉（1984-），河南商丘人，講師，研究方向：智能制造領域。