多嵌件塑件成型工藝及注射模設(shè)計

王前永

（山東特種工業(yè)集團有限公司，山東淄博 255200）

1 塑件結(jié)構(gòu)分析

圖1 所示為多嵌件半殼襯套零件，該塑件為中空半圓球形狀，外徑φ43mm、內(nèi)徑φ33mm，高度25mm；頂端中心開有通孔，孔徑φ20mm。塑件基體材料為用聚苯乙烯（PS）樹脂，為保證塑件性能，基體內(nèi)均勻而緊密地嵌有800件規(guī)格為φ2×2mm的鋼質(zhì)嵌件。

圖1 半殼襯套

2 成型工藝性分析

對半殼襯套結(jié)構(gòu)進行分析，采用傳統(tǒng)注射成型工藝時，需提前把800個嵌件顆料裝入模具型腔內(nèi)固定，合模，通過高壓把高溫塑料熔體快速填滿密集的嵌件縫隙進行注射成型，開模后頂出制品。而傳統(tǒng)注射成型方法存在的問題是大量的嵌件顆粒在模具型腔內(nèi)固定難度大，模具腔內(nèi)的嵌件顆粒密度無法定量控制，導致嵌件在模具型腔內(nèi)分布不均勻，局部填充密實的嵌件顆料之間間隙過小，易造成塑料熔體流動不暢，無法填充滿模具型腔；同時塑料熔體填充不滿時，嵌件顆料易散落，生產(chǎn)過程中易出現(xiàn)清理不徹底，導致殘留嵌件顆料損傷模具。

3 成型工藝設(shè)計

多嵌件塑件注射成型，需要著重考慮嵌件數(shù)量的精確控制和嵌件在注射模腔內(nèi)的排布，要確保嵌件顆料在模具腔內(nèi)分布均勻、排列緊密，嵌件顆料之間要保留充足的間隙，便于塑料熔體填充。嵌件數(shù)量精確控制采用重量稱量方式，通過精密控制嵌件的總體重量，從而獲得精確的嵌件數(shù)量。為保證嵌件在模具型腔內(nèi)均勻分布，結(jié)合注射模設(shè)計，將模具結(jié)構(gòu)設(shè)計為分體結(jié)構(gòu)，單獨設(shè)計了用于裝填嵌件的模具型腔組件；并對裝填嵌件后的模具型腔組件采取震動的方式，將嵌件顆料均勻地緊固在模具型腔內(nèi)。注射成型工藝流程如下：

模具型腔組件裝配→模具型腔組件安裝到振動裝置上→嵌件精密稱量→定量嵌件裝入模具型腔組件的模腔內(nèi)→開啟震動機均勻緊固嵌件顆料→模具型腔組件裝入模具結(jié)構(gòu)件→在立式注塑機上注射成型→取出模具型腔組件→拆分模具型腔組件→取出帶有嵌件的塑件。

4 模具結(jié)構(gòu)

多嵌件塑件注射模結(jié)構(gòu)為分體式結(jié)構(gòu)，包括模具結(jié)構(gòu)件和模具型腔組件兩部分。

4.1 模具結(jié)構(gòu)件

模具結(jié)構(gòu)件包括：上模座板、下模座板、支柱、頂出組件（包括頂桿、回程桿和彈簧）；下模板（長方體形狀），上模板（其上方開設(shè)有“工”字型圓柱體形狀的流道)，隔熱板（其固定在上模板上方），導向組件（其分為導柱和導套），碰珠。

下模座板固定在設(shè)備上，中間部分上方固定安裝有頂出板。支柱（4 根），固定在下模座板的兩側(cè)以及在頂出板兩處中間位置。頂出組件包括頂桿、回程桿和彈簧，頂桿為4根細長的圓柱體，底端固定在頂出板上，回程桿（2根）固定在中間支柱的外此，回程桿下方各自安裝有一個彈簧。導向組件，其數(shù)量為4套，分為導柱和導套，導柱自上而下分別穿過澆口板、隔熱板、上模板與下模板，導套固定在導柱外側(cè)，位于上模板與下模板之間。下模板為長方體形狀，中間部位開設(shè)有用于安裝型腔組件的4 個圓柱形孔槽，下模板4 個角上開有4 個孔，回程桿和導向組件從中間位置穿過。上模板，其上方開設(shè)有“工”字型圓柱體形狀的流道，流道向下貫通到型腔組件內(nèi)，注嘴流下的熔融狀態(tài)的塑料沿“工”字型流道流向4個型腔中，上模板下方開設(shè)有與下模板相對應(yīng)位置的4個用于安裝型腔組件的定位沉孔，同時上模板上配做開設(shè)有4個定位孔，使得導向組件能夠穿過。料道板，其固定在上模板上方，隔熱板上方固定有上模座板，在隔熱板和上模座板中間位置開設(shè)有一個圓形孔，圓形孔內(nèi)安裝有注嘴。碰珠位于下模板內(nèi)部下方，在模具型腔組件和下模板之間。

4.2 模具型腔組件

模具型腔組件包括：上模、上芯套、上芯、下模、內(nèi)芯和螺栓。上模上端留有圓形孔，孔內(nèi)安裝有上芯，上芯與上模之間安裝有上芯套，上模下端開設(shè)有倒立的半圓球形狀的型腔，上模嵌套在下模上，內(nèi)芯呈倒立的半圓球形狀，固定在下模上，并通過螺栓固定，嵌件顆粒裝入到內(nèi)芯與上模之間的半圓球狀空隙中。

5 模具工作過程

生產(chǎn)前首先要裝配模具型腔組件，將上模與安裝有內(nèi)芯的下模扣合到一起，并插入上芯，形成模具型腔空間；通過漏斗將鋼質(zhì)嵌件倒入型腔空間內(nèi)，再將上芯套壓入上模與內(nèi)芯之間。將模具型腔組件安裝到震動機上進行震動，使上模、上芯、內(nèi)芯三者的上平面平齊，保證嵌件顆料均勻地緊固在模具型腔內(nèi)。

人工將模具型腔組件由震動機內(nèi)取出，并安裝到下模板的定位沉孔內(nèi)，回程桿回位，上模板壓緊上模；開啟立式注塑機，上模座板、隔熱板壓緊上模板，進行注射成型。塑件經(jīng)保溫后，自動進行退料，料道板與上模板脫開，由人工將料把取出；回程桿頂起，將上模板頂起；頂桿頂起，將模具型腔組件由下模板定位沉孔內(nèi)頂出，由人工將模具型腔組件取出，并將工件由模腔內(nèi)取出。頂桿回位，人工將震動好的模具型腔組件裝入下模板的定位沉孔，進行下一工作循環(huán)。

圖2 半殼襯套注射模

6 生產(chǎn)中應(yīng)注意問題

（1）由于嵌件較小，且數(shù)量眾多，要精確嵌件數(shù)量目前只能通過精密稱量方式實現(xiàn)。現(xiàn)采用定容稱量方式，先通過固定容器進行預稱量，再通過天平稱量實現(xiàn)重量微調(diào)，從而精確控制嵌件數(shù)量。

（2）半殼襯套尺寸較小，按普通方法設(shè)計流道系統(tǒng)，流道占用材料多于塑件占用材料，材料利用率低；采用熱流道技術(shù)，材料利用率可以提高到95%以上。

7 結(jié)束語

采用上述注射成型工藝生產(chǎn)的多嵌件塑件，不但塑件尺寸精度滿足要求，而且尺寸一致性較好，滿足了大批量生產(chǎn)的要求。模具結(jié)構(gòu)采用1 模4 腔設(shè)計，能夠一次注射成型4個半殼襯套，實現(xiàn)了高質(zhì)量注射成型生產(chǎn)。