旋轉差動式切斷側澆口注射模設計

黃克榮

（百家麗（中國）照明電器有限公司，江蘇儀征 211400）

1 引言

側澆口是塑料注射模中的一種常用進料形式，一般需要人工切斷澆口。為減少人力投入，降低注塑件成本，業(yè)內(nèi)人士進行了大量研究和實踐。張薔利用可注射橡膠材料較軟，彈性好，用較小的力即可拉斷澆口的特點，將流道系統(tǒng)設于滑塊上，利用滑塊的抽芯動作拉斷側澆口[1]。許思光介紹了在“帶流道推板注塑機”上使用的側澆口自動切斷注射模并借鑒此結構設計了在普通注塑機上用切刀切斷澆口的結構[2]；劉黛鵬、郭新玲對此結構進行了進一步的拓展和應用，開模時利用彈力推動特設沖裁部件做相向運動切斷澆口[3～4]。張文玉等對延遲頂出結構、預頂切斷結構、油缸帶動滑塊切斷這3種結構的優(yōu)缺點和適用場合進行了歸納總結[5]。吳朋余等應用預頂切斷結構，并提出需要在保壓階段液壓缸即開始驅(qū)動切刀切斷澆口[6]。易巍等應用預頂切斷結構并提出要求制品保壓結束后澆口仍然處于熔融狀態(tài)[7]。朱建榮運用油缸帶動滑塊切斷澆口的原理，在第二段保壓時氣缸帶運滑塊運動，在流道未完全冷卻時，由定模碟簧切斷澆口[8]，將原結構所需的2次分型簡化成1次分型。李代敘針對管件塑件設計了尖銳的澆口切刀，在塑件對型芯的包緊力與尖銳切刀推出力的共同作用下切斷側澆口[9]。縱觀以上成果，或切澆口后外觀質(zhì)量不良，或模具結構較復雜，或?qū)ψ⑺軝C性能有特殊要求，或?qū)ψ⑺芄に囘^程有特殊要求。本文根據(jù)塑料原料特性和塑件功能要求，在延遲頂出結構的基礎上[10～11]，設計了一種旋轉差動式結構切斷澆口[12]，模具結構簡單，澆口斷面質(zhì)量較好，塑件質(zhì)量好，對注塑機和注射成型工藝過程控制無任何特殊要求。

2 塑件結構及模具設計要求

圖1所示為三防燈卡扣中的連桿，為壁厚2mm帶孔平板連接兩旋轉軸結構。最大外形尺寸28.5×16.1×4.7mm，材料PA6+30GF。連桿與勾子通過旋轉軸A相連形成卡扣。

圖1 塑件結構

模具設計要求為：1模16腔，澆注系統(tǒng)采用4點熱流道轉冷流道側澆口的方式，自動切斷側澆口，自動分揀塑件和流道凝料，型腔材料W302，50～52HRC。因連桿和勾子采用自動化裝配，平面C及其相對面上不得設置推桿。該塑件生產(chǎn)批量大，要求塑件尺寸穩(wěn)定、變形小，切斷澆口穩(wěn)定可靠。

造成塑件翹曲變形的原因可分為：收縮不均、冷卻不均、取向效應等[13～14]。該塑件結構簡單、外形尺寸小，壁厚基本均勻，但玻纖含量較高，模具設計時要重點控制取向效應所引起的變形，并設計合理的冷卻系統(tǒng)以得到翹曲變形小的塑件。

3 模具設計

3.1 澆注系統(tǒng)設計

為得到具有一致性能的16腔塑件，以4個型腔為一組采用平衡的澆注系統(tǒng)布局，如圖2所示。

根據(jù)塑料類型選擇合適的熱噴嘴結構，因該結構所限，正對熱噴嘴的分流道采用梯形截面，其余采用圓形截面。正對熱噴嘴下方設置有冷料井，一級分流道末端設計加長冷料井，以便于自動分揀塑件和流道凝料。

為減小取向效應引起的變形，熔融塑料在型腔內(nèi)的流動應符合單一方向流原則，將澆口設在長邊的邊角處。為易于切斷澆口，設計較小的澆口，高度0.6mm，寬度1.2mm。為避免產(chǎn)生噴射流痕[15]，在塑件上正對澆口處設置了凹腔。

圖2 分流道的布置

3.2 切澆口方案設計

根據(jù)塑件的尺寸和變形要求，注射成型過程中需要穩(wěn)定的保壓，玻纖增強料的強度高、冷卻速度快，不宜采用預頂切斷結構。模具為1模16腔，也不宜采用較復雜的切澆口結構。決定采用延遲頂出結構，但需提高澆口切斷后的表面質(zhì)量，并需減小切斷澆口所需的力以避免該力對塑件造成不良影響。借鑒人工操作時，旋轉凝料切斷澆口所需的力最小，并且表面質(zhì)量較好這一經(jīng)驗，運用差動推桿，在推出過程中先旋轉塑件后切斷澆口。為利于塑件旋轉，澆口設在長邊上。

如圖3所示，每腔設置2支推桿K1和2支差動推桿K2，其中1支差動推桿K2的中心線與澆口中心線重合。差動推桿K2與推板在推出方向上有3mm間隙。差動推桿K3與推板在推出方向上有13mm間隙。推板首先帶動推桿K1推動并旋轉塑件。推動3mm，塑件已旋轉約16°。此時，切斷澆口所需的力已很小，該力不會對塑件造成任何不良影響。推板繼續(xù)帶動推桿K1和差動推桿K2一起推動塑件，切斷澆口，塑件墜落。推板運動13mm后，帶動差動推桿K3推出凝料。

切澆口方案設計要點：

（1）從分流道到塑件澆口段采用斜面過渡，靠近塑件部位，采用0.1mm的平直段，既方便保證各澆口的平衡，也能減小澆口殘留。

（2）一級分流道下方設有倒錐，末節(jié)分流道下方靠近澆口處設計了側凹，使得凝料在被推出前不發(fā)生任何移動，確保在差動推桿K2和差動推桿K3的差動過程中切斷澆口。如圖4所示。

圖3 旋轉差動式切斷澆口原理圖

圖4 側澆口平直段及分流道下倒錐和側凹

（3）在底板上接觸差動推桿K2支承面上設計了耐磨板，耐磨板材料SW718H，30～35HRC，避免推桿后退。

3.3 冷卻系統(tǒng)設計

為減小由于冷卻不均而引起的翹曲變形，以靠近塑件并均衡布置直徑φ8mm冷卻通道為原則，定模型腔板上設計了5組圖5所示的冷卻通道，動模型腔板上設計了2組圖6所示的冷卻通道。

圖5 定模型腔板冷卻通道

圖6 動模型腔板冷卻通道

因模溫高時，添加玻纖的塑料在玻纖取向和垂直取向的收縮差異小，翹曲變形小。模溫設為90℃。

3.4 模具結構

模具結構如圖7所示。為減小模具保養(yǎng)時的工作量，熱流道部分采用熱半模結構，熱半模與定模7裝配時由熱流道導向桿6導向、銷釘29定位。因模溫較高，推板導柱19不插入動模板26，以避免動模座板22和動模板26因熱膨脹差異對該導向副造成不良影響，墊塊25與動模座板22、動模板26之間分別由圓柱銷14、13定位，以提高動模板26和動模座板22之間的連接精度。

圖7 模具結構

4 結束語

采用延遲頂出這一最簡單的側澆口切斷結構，使塑件先于凝料墜落，實現(xiàn)了塑件和凝料的穩(wěn)定可靠分離。為克服延遲頂出結構切澆口質(zhì)量差的缺點，根據(jù)人工去玻纖填充料澆口的經(jīng)驗，通過合理設置差動推桿的差動距離，先旋轉塑件后切斷澆口；分流道下方設計了倒錐和側凹使凝料在切斷澆口過程中不發(fā)生任何移動；側澆口處設計了明顯的應力集中點；澆口殘留小，塑件外觀質(zhì)量較好。旋轉塑件還能消除切斷澆口力對塑件性能的影響，設計合理的澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，使塑件尺寸穩(wěn)定、變形小。經(jīng)實際生產(chǎn)驗證，收到了良好的效果。