螺紋卡爪結(jié)構(gòu)件注射模設(shè)計

聶良見

（廣東華旃電子有限公司，廣東東莞 523846）

1 引言

汽車類連接器的外殼結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對模具設(shè)計的要求較高，典型的如螺紋卡爪式的外殼塑件在汽車連接器、工業(yè)電器、電氣/電子等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，已成為汽車連接器的重要零部件。在模具設(shè)計階段需要充分考慮塑件的結(jié)構(gòu)特點，如何實現(xiàn)多次動作有序開模、閉模是此類零件模具設(shè)計的難點和要點。

2 塑件結(jié)構(gòu)特點分析

2.1 塑件材料及特性

塑件材料選擇黑色聚酰胺PA66 FR370，是一款尼龍樹脂，典型的特性是韌性良好、具有很好的力學(xué)性能、優(yōu)良的耐磨性、自潤滑性，機(jī)械強(qiáng)度較高等特點。其收縮率為0.9%～1.6%，熔融溫度為250℃～290℃，成型模溫為70℃～90℃，注射壓力為80～120MPa。塑件的外觀質(zhì)量要求較高，不允許有熔接痕、縮水痕、飛邊、缺料和變形等影響外觀的工藝缺陷。塑件外形尺寸為78×31×31mm，如圖1所示，單重14g，平均壁厚2mm。

圖1 塑件結(jié)構(gòu)圖

2.2 分型面與頂出布局

在注射成型時，塑件能否順利脫模、抽芯的結(jié)構(gòu)及模具零件加工的難易程度取決于這些特征的分型面,合理選擇分型面，對于模具的成功與否非常重要,如圖2所示，主要分型結(jié)構(gòu)：定模、動模、左右滑塊，4支方頂桿3.0×15.0mm，如圖排布均勻，頂出平衡。

圖2 分型面與頂出布局圖

2.3 塑件模具設(shè)計難點

該塑件的3D造型如圖3所示，在塑件A處有左右凸輪各1個，B處是周圈螺紋，A和B處的特征一起采用對半的滑塊側(cè)抽芯處理。因為塑膠材料韌性良好，可用定模一次分型先脫開C處周圈溝槽和外圍，然后再用二次分型來強(qiáng)脫內(nèi)芯D處的周圈卡爪倒扣。該結(jié)構(gòu)件注射模設(shè)計的難點就是如何合理利用多次分型結(jié)構(gòu)的先后順序來處理A、B、C、D 4處特征，達(dá)到順利脫模的目的。

圖3 塑件3D造型圖

3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計

考慮塑件的生產(chǎn)批量、外形尺寸和注塑機(jī)臺注射容量等綜合因素，模具結(jié)構(gòu)按照一模兩腔進(jìn)行設(shè)計。由于塑件外表面不允許出現(xiàn)澆口痕跡，所以將進(jìn)澆口放在了內(nèi)壁的對角位置，設(shè)計了如圖4所示的對角潛伏式澆口（兩個進(jìn)膠口），可改善塑件框口的內(nèi)縮變形和熔接痕應(yīng)力。澆注系統(tǒng)采用三板模冷流道轉(zhuǎn)入動模潛伏式澆口的注射，分流道直徑為?5.0mm，潛澆口端面尺寸為?1.5×2.3mm。流道末端增加冷料井和中心頂桿，開模時一并頂出流道和塑件，強(qiáng)行拉斷澆口，從而完成塑件的自動分離。

圖4 澆注系統(tǒng)

3.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計

一般來說，模具溫度應(yīng)在塑件熱變形溫度以下才能達(dá)到迅速固化成型的目的，但模具的溫度即不能過高也不能過低，模溫過高會造成溢料，脫模困難，并使固化的時間延長，模溫過低則會影響熔料的流動性，增大塑件應(yīng)力，并可能出現(xiàn)熔接痕和缺料等缺陷。

所以，優(yōu)良的冷卻系統(tǒng)是關(guān)鍵，為了縮短生產(chǎn)周期及提高效率，采用循環(huán)式的冷卻水路，以保證進(jìn)水口和出口的溫度差在2℃～3℃以內(nèi)，在開模之前達(dá)到充分均勻的冷卻。如圖5所示，水路孔徑?8.0mm，在定模、動模和滑塊都開設(shè)了冷卻水路，銜接的地方需要加密封圈，模具的冷卻系統(tǒng)布局充分且平衡。

圖5 冷卻系統(tǒng)

4 模具整體結(jié)構(gòu)及其工作過程

模具結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 模具結(jié)構(gòu)圖

模架采用非標(biāo)準(zhǔn)模架FCI3040-A90-B130-C110，型腔布置為一模兩腔。模具共4次分型開模動作及工作過程如下：

（1）注射完成后，模具開始開模，定模流道板3和定模板4在彈簧21的作用下首先分型打開，帶動定模鑲件33脫開塑件的溝槽和外圈，定模板4和動模板5則靠尼龍鎖模器24的作用鎖住而未運(yùn)動。

（2）在限位螺釘20的作用下停止第一次分型后再繼續(xù)開始第二次分型，定模脫料板2和定模流道板3開模時帶動定模型芯22脫開周圈卡扣，同時使塑件與澆口拉斷脫開。

（3）第二次分型在限位螺釘31的作用下停止并開始第三次分型，定模座板1和定模脫料板2脫開，拉料銷32帶動水口，并使水口脫離。

（4）第四次分型是持續(xù)開模到螺栓拉桿34的限位行程時，定模板4和動模板5被強(qiáng)行拉開，同時定模斜導(dǎo)柱10帶開動模滑塊12，完成側(cè)抽芯動作。

（5）定模板4和動模板5開模到位后，頂桿板推動頂桿推出塑件脫離型芯時，機(jī)械手自動取出塑件。頂出機(jī)構(gòu)在復(fù)位彈簧27和復(fù)位桿25的作用下復(fù)位，然后注塑機(jī)驅(qū)動定模和動模開始合模，當(dāng)模具完全閉合后，又開始下一個循環(huán)的注射成型。

5 結(jié)論

該模具結(jié)構(gòu)偏難，首次運(yùn)用了4次分型的結(jié)構(gòu)，突破了周圈卡爪倒扣的脫模難點，布局充分且平衡的冷卻系統(tǒng)為高效率生產(chǎn)提供了保障，從塑件內(nèi)壁的對角位置潛伏進(jìn)膠，提升了塑件表面質(zhì)量和改善了內(nèi)框口的變形和熔結(jié)痕應(yīng)力，塑件頂出后采用機(jī)械手抓取來實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。

經(jīng)批量生產(chǎn)實踐，模具結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)行可靠，塑件的精度和表面質(zhì)量均達(dá)到技術(shù)要求，實現(xiàn)了高效率、低成本、自動化生產(chǎn)的目標(biāo)，獲得客戶的認(rèn)可。該典型案例可供從事此類模具設(shè)計和制造的人員借鑒。