細長微孔塑件注射模設計

田仕興，韋 林

（貴州航天電器股份有限公司，貴州貴陽 550009）

1 引言

隨著公司影響力的不斷提高，公司業務范圍的擴大，公司的產品型號越來越多，產品結構也越來越復雜。對于模具設計者來說，這是機遇也是挑戰。模具設計人員必須通過的不斷學習進步，探索創新，開拓視野，積累經驗，才能為公司新產品實施提供堅實的后盾。本文通過對公司某型號薄壁細長、十字網格槽、細微孔塑件注射模設計進行具體介紹。

2 塑件工藝性分析

2.1 塑件材料分析

聚苯硫醚全稱為聚苯基硫醚，是分子主鏈中帶有苯硫基的熱塑性樹脂，是一種結晶性的聚合物，英文簡寫為PPS。具有機械強度高、耐高溫、耐腐蝕、耐輻射、耐化學藥品性、耐燃、熱穩定性好、電性能優良等優點,可在180℃～220℃溫度范圍使用。

該塑件材料為PPS A7-04，是以進口PPS樹脂與玻璃纖維、無機填充劑及各種潤滑劑進行強化制成的一種特種工程塑料，其機械性能和電性能十分優異。主要不足是韌性較差，沖擊強度較低，熔體粘度不夠穩定。PPS A7-04熔點高達285℃～300℃，成型溫度300℃～330℃，成型收縮率極小，僅有2.5‰，流動性能好，易于注射成型。但在澆注時，凝固快，收縮小，易分解，故應選用較高的注射壓力和注射速度，這對注射機的注射條件要求相對較高。

2.2 塑件結構分析

如圖1所示為公司某型號連接器固定板塑件圖，其材料為PPS A7-04。該基座屬于微小塑件，薄壁細長、十字窄槽及細微孔等。長60mm寬僅有4mm，厚度1.5mm，最薄處僅有0.5mm；豎直方向均布有29條寬0.3mm的細槽和30排直徑φ0.66mm的細微孔，另外橫向分布有寬1mm的兩個橫槽，與豎槽相交形成十字網格狀槽。

十字網格槽將塑件分成了許多微小的方塊，塊與塊之間僅靠0.5mm厚壁連接，這樣的結構，不僅給模具結構的選擇和模具的加工制造帶來了巨大的挑戰，大幅提高模具成本，還極易造成塑件翹曲變形的質量問題，且在注射成型過程中，由于受十字網格槽的切斷，材料流動受阻，成型困難。要保證注射成型件的質量，只有提高模具溫度和注射壓力，但如此，塑件成型質量和外觀將受到一定影響，也加劇了冷卻收縮的翹曲變形。通過查詢裝配及使用，了解到該固定板的十字網格槽，是為了堆膠和工作時排氣用，尺寸要求不高，故而按照最大尺寸取值設計模具，以減少槽對塑料流動性的影響，從而提高塑件成型質量和成型外觀。

3 模具結構設計方案

3.1 模架的選擇

根據該基座的實際情況，塑件有60mm長且十字網格槽和細小鑲針，為了便于模具的脫模和成型，選擇采用二次頂出模架。其工作過程為：定模板和動模板分模，塑件隨鑲針（或鑲件）留在推板內，然后利用拉桿（或拉板）帶動推板運動，運動距離采用限位釘限制，以使塑件與鑲針（或鑲件）分離，從而實現第一次脫模；然后由頂桿運動將塑件從推板中頂出，實現第二次脫模，塑件完全脫離模具，完成脫模。

3.2 分型面的選擇

分型面是否合理對于塑件質量、模具設計制造與使用性能都有著很大的影響，設計時應根據塑件的結構形狀、尺寸精度、澆注系統、排溢系統、脫模方法以及制造工藝等多種因素，全面考慮，合理選擇。其總的原則是保證塑件成型質量，便于塑件脫模和簡化模具結構，降低模具制造成本。

選擇分型面時一般應遵循以下：①分型面應選在塑料外形最大輪廓處；②便于塑料順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模板一側；③保證塑件的精度要求；④滿足塑件的外觀質量要求；⑤便于模具加工制造；⑥應合理安排塑件在型腔中的位置；⑦有利于排氣。

分析該塑件的外形及模具的可加工性，有兩種方案可供選擇。一種是將塑件型腔置于推板上，即從塑件上表面分型，如圖2所示；另一種是將塑件型腔全部置于定模板上，即從塑件下表面分型，如圖3所示。兩種方案對于塑件的成型質量及成型條件都沒有多大的影響，皆可進行生產。最大的區別在于推板鑲件的設計制造和脫模方式上。

圖1 固定板塑件圖

圖2 方案一

圖3 方案二

3.3 推板結構設計

推板是塑料模具脫模機構的重要構件，其作用是大面積的頂出塑件，達到鑲針和塑件分離的目的，對于結構形狀復雜的模具，常需要在推板上加工型腔或成型結構，為了便于加工，往往設計成鑲拼結構。對于第一種分型方案，推板鑲件的結構如圖4所示，根據其形狀可稱之為豎槽鑲針式，就是把成型豎直方向上的槽做成鑲針固定在動模板上，和圓孔鑲針采用一樣的固定方式和脫模方式；橫槽被豎槽切斷，采用數控慢走絲切割成型。合模時，圓孔鑲針對插在定模板上，達到成型通孔的目的，豎槽鑲針插入推板鑲件中并與其上的被分割成小塊的橫槽拼接，成型十字交叉槽。脫模時，推板隨一次頂出機構向上運動，動模板不動，使得圓孔鑲針和豎槽鑲針與推板分離，塑件留在推板型腔中，隨著模具的繼續運動，頂桿將塑件從型腔里頂出，完成脫模。

圖4 豎槽鑲拼式

第二種分型方案將型腔及十字網格槽全部設計在推板上，采用數控電火花放電加工一體加工成型，十字網格槽成型鑲件如圖5所示。成型鑲件固定在推板上，脫模過程中隨推板一起運動。脫模過程是：開模時，隨定模和動模的分離，塑件在鑲針和十字交叉槽的包緊作用下，脫離定模，留在推板上。隨后，頂出機構運動到一定位置時，鑲針被分離出塑件。此時，塑件包覆在十字網格槽成型鑲件上，隨著頂出機構的繼續運動，頂桿將塑件頂離鑲件脫離模具，從而完成脫模。

圖5 整體式鑲件

3.4 模具結構的確定

方案一中，十字豎槽采用的是鑲拼方式，推板鑲件可采用數控慢走絲直接切割成型，型腔表面精度好，易于加工，且加工工序少，在損壞后，易于更換。但豎槽鑲針太薄加之往復脫模的原因，需置于動模板上，其長度需39.46mm，而其厚度僅有0.4mm，故而在加工時極易變形，導致模具難以組裝。而且，由于豎槽的拼接，在較大的注射壓力下，對接位置極易形成毛刺，影響成型質量和外觀。

而在方案二中，將整體式鑲塊固定在推板上，橫槽和豎槽不存在鑲拼，故而可有效避免方案一中存在的問題。但是由于十字交叉槽的存在，頭部成型部分多細小沉腔，只能采用電火花加工，其放電電極可由數控慢走絲切割加工，解決加工問題。這會在一定程度上增加鑲件的制造難度和成本，且鑲件壞掉后，只能重新加工。但就整副模具而言，加工成本會極大地降低，減少豎槽鑲件的加工工序，避免其加工難度；而且鉗工易組裝，不必去校正每個槽的尺寸，不用因為加工誤差或加工毛刺導致無法裝配等一系列問題。

綜上分析，考慮兩種方案的優缺點，并結合車間的生產條件狀況，模具最終選擇采用第二種設計方案。

3.5 型腔布局及澆道設計

由于該基座比較微小細長，對注塑機的最大注射量及最大鎖模力要求不高，因此確定型腔的主要因素就是塑件的精度要求。根據生產經驗，型腔數與尺寸精度成反比，每增加一個型腔，塑件的尺寸精度將有所降低。為了充分保證塑件精度，并充分利用模板，最終確定型腔為一模兩腔，對稱排布在主澆道兩側。

考慮塑料的流動性，保征塑料流動順利、快、不紊亂。由型腔布局可知，該模具澆道可加工成通過冷料穴直達型腔，即加工直澆口進料；并可在另一端磨削氣槽，從而減少型腔內氣壓，提高十字交叉槽分割出的細小沉腔的成型質量和成型精度,降低塑件翹曲變形量。

3.6 注射成型工藝

模具冷卻是為了保證塑料的成型溫度的穩定，提高塑件質量。PPS熔點超過280℃，熱變形溫度超過260℃，并可在200℃下長期使用。注射成型時，模具溫度在60℃～80℃，注射噴嘴溫度290℃～300℃；注射壓力60～70MPa下進行。通過模具加工后試加工塑件，塑件成型良好，經過實測塑件，翹曲變形量僅有0.05mm，質量較高，實物圖如圖6所示。

圖6 塑件成型實物圖

4 結束語

該塑件是公司某型號新品連接器，塑件細長、十字網格槽、薄壁細孔結構，該塑件結構也是公司首次研制。其成型結構本身不復雜，但由于在細長的塑件上分布有十字網格細槽以及φ0.67mm的細微孔，增大了模具的加工難度，也增加了塑件的成型難度和翹曲變形質量風險。

本文通過對該塑件的分析和結構方案選擇，成功研制出了滿足使用要求的模具，積累了一定的經驗，對該類型結構塑件的模具設計制造具有一定的借鑒作用。