連體底座組合與分離式注射模設計

楊炯

（浙江臺州美多模具有限公司， 浙江 臺州 318000）

0 引 言

隨著全球氣溫的不斷升高和消費者生活質量的日益改善，空調已成為家庭必不可少的電器。隨著空調需求的增多以及市場競爭的日益激烈，創新成為當前空調企業和模具行業發展的主要推動力，這就需要在原有的模具結構基礎上進行不斷的優化，以提高塑件的生產效率及提高模具使用的靈活性，使模具可以根據產能靈活選擇注塑機生產，確保降低生產成本。

注射模中1模多腔的結構較常見，一般作為1副完整的模具進行設計和制造，但像空調連體底座這種結構復雜的大型塑件，設計為1模多腔的模具較少，現采用可分可合的1模2腔注射模成型該塑件，分時可作為1模1腔的2副模具單獨使用，合時可作為1模2腔的1副模具使用，根據生產線上的設備和產能需求靈活運用該模具。

1 塑件結構分析

1.1 塑件性能要求

連體底座質量為1.6 kg，外形尺寸約為818 mm×265 mm×256 mm，塑件需具備良好的強度和剛性，材料采用PS或ABS塑料。塑件由風道、出風口、排水槽、排水口、電控盒位、導風板支架及掛墻扣等組成，結構復雜，如圖1所示。

圖1 塑件結構

連體底座在空調中至關重要，所有空調零配件都依附其上，因此要求其變形小、相關尺寸精度高，是集功能與支撐為一體的塑件，連體底座主要有2點作用。

（1）功能性作用。塑件幾何公差要求較高，如風道部位，因空調產生的風快速從風道流過，弧度形狀差異大時影響風的方向。成型塑件時哈夫分型線精度要求高，否則風高速經過風道時會使空調噪音增大，導致空調不合格；另風道還有排水作用，空調在冷熱交替時會產生凝露，長時間使用時產生的積水需要排出，因此設有排水槽，匯合至排水口引出空調外。

（2）主體支撐作用。空調中相關塑件都與之裝配，如面板、中框、導風板等，其他元器件都固定在此塑件上，如電機、控制開關等，空調掛在墻上還需承載自身重力，因此對裝配尺寸的精度和塑件強度都有較高的要求。

1.2 塑件成型分析

排水口處是斜向下的脫模方向，采用隧道式滑塊成型；出風口是斜向上的脫模方向，采用向上斜滑塊成型；風道處排水槽筋倒扣采用定模斜推結構成型；中框支撐筋處采用大滑塊成型，如圖2（a）所示；塑件兩端電機安裝處，采用2個大滑塊成型，如圖2（b）所示。

圖2 成型滑塊布置

2 分離式1模1腔模具結構設計

2.1 澆注系統設計

塑件要求變形小及尺寸精度高，經模流分析采用5點熱流道注射壓力高，鎖模力超過客戶要求的注塑機壓力，出風口上方的外觀面出現多料、熔接痕等缺陷，變形超過要求的公差。采用7點熱流道時注射壓力和鎖模力達到要求，變形也滿足要求，但是出風口上方要設置3個熱噴嘴，導致定模鑲件強度變差，鑲件和熱流道冷卻水路設置困難，經評估成型周期達不到客戶的要求。現采用6點熱流道進行分析，結合5點和7點熱流道的優點，避免了它們的缺點，如圖3（a）所示。綜合考慮制造成本、鑲件強度、注塑機壓力等因素，最終采用6點45型針閥式熱流道，方便控制閥針順序，能夠保證成型塑件的尺寸精度及控制變形量，澆口布置如圖3（b）所示。

圖3 澆注系統

為減少成型塑件的變形量，閥針按順序打開：先打開閥針1、2、3，再打開閥針4，最后打開閥針5、6。

2.2 模具結構設計

模具為1模1腔結構時外形尺寸為1 300 mm×800 mm×990 mm，如圖4所示，模具局部三維結構如圖5所示。斜大滑塊1、隧道式大滑塊3均采用斜導柱驅動抽芯；2個隧道式小滑塊（1個是隧道式大滑塊3中的隧道式小滑塊，1個是排水口的隧道式小滑塊）利用隧道大滑塊3帶動其抽芯；定模大斜推塊4和1個小斜推塊采用氮氣彈簧在開模時同步驅動其抽芯；動模4個斜推結構中2個是用于導風板支撐孔的成型抽芯，2個是用于中框支撐筋卡扣的成型抽芯。

圖5 局部三維結構

模具設計時需考慮后期能組合生產，且模具外形尺寸不能超出注塑機的要求，首先考慮采用直身模模架，可以減小模具寬度尺寸。動、定模的定位圈采用非對稱倒角設計，保證后期組合時安裝順暢。模具推板推出采用機械式推出，在模具上700 mm×150 mm的位置和模具中心位置設計推出墊塊。模具要組合成1模2腔進行生產時，對模具的精度要求更高，組合時保證2副模具厚度誤差在0.03 mm以內，否則鎖模時2個型腔鎖模力無法平衡，導致成型塑件不合格。位置公差要保證在±0.02 mm，否則可拆卸的搭橋式熱流道系統會有漏料風險。保證2副模具分開獨立使用和組裝作為1副模具使用都能有效地安裝在注塑機上。斜大滑塊1冷卻系統從滑塊底部出水，在動模框側面開設水管槽用來安裝此滑塊的冷卻水管，以保證模具此側外觀平整，避免2副模具組合后冷卻零件干涉，為后期順利組合提供保障，如圖6所示。

圖6 斜大滑塊1冷卻系統

3 組合式1模2腔模具結構設計

3.1 組合式模具結構

上述1模1腔模具結構設計方案中考慮了組合后的相關結構特殊性，如操作側斜滑塊冷卻水管的排出設計，保證了模具操作側的整潔；動、定模的定位圈非對稱倒角設計，方便組合后安裝導向機構，保證了定位精度；直身模模架的設計，保證了組合后1模2腔模具的緊湊性。

組合后模具是在上述1模1腔的基礎上，用2副一樣的模具通過相關零件重新組合，形成1副能在1臺注塑機上生產的1模2腔模具結構，組合后是1副工字模，如圖7所示。模具結構中采用增加整體式定模座板1和整體式動模座板2作為主要承載板連接2副1模1腔的模具，組合后模具外形尺寸為1 300 mm×1 600 mm×1 210 mm。使用1模1腔模具的動模定位圈3和定模定位圈4定位，鎖定水平方向的X和Y兩個自由度，用2套無斜度的直身定位塊鎖定Z向作為旋轉軸的旋轉自由度，僅用4個零件即可約束所需約束的自由度。為增加組合模具的穩定性、強度和定位可靠性，在2副模具之間設計8組連接扣，使其在組合后相互牽引。組合后如何連接2副1模1腔模具的澆注系統是難點，因為熱流道有熱膨脹，定位控制不準確，可能會撐開、撐裂2副模具，熱流道內可能出現死角，部分塑料可能出現分解，影響塑件的成型質量。經分析后在熱流道分流板上增加搭橋板5連接2副模具的主噴嘴，采用平面方式對接，減少加工誤差和熱膨脹帶來的影響，同時搭橋板5上的流道孔要小于原1模1腔模具上主噴嘴的對接孔，防止熱膨脹位移后出現死角。組合后采用4個液壓缸驅動原模具的2套推出機構，液壓油路在整體式動模座板2中并聯設計，確保最后同時推動2個推板，并同時推出2個型腔成型的塑件。

圖7 組合后1模2腔模具結構

3.2 組合式模具結構設計要點

組合式模具屬大型模具，在拆卸和安裝過程中還要考慮各種便利性，因此要注意以下要點。

（1）單副模具以動、定模分開的形式分別安裝在整體式動、定模座板上。模具體積大，動、定模分開安裝時，半副模具質量仍然較重，為安裝安全先放平整體座板，再將2個動模裝在整體座板上，利用定位圈和定位塊鎖定位置，再安裝螺釘1，把動模反過來安裝螺釘2，定模也用同樣的方法安裝，如圖8所示。

圖8 固定結構

（2）為使成型塑件推出平衡，4個液壓缸的液壓油路設計要平衡，必要時可加裝液壓油路平衡器，并把液壓油路設計在模具內，使模具外觀更整潔。

（3）為分離或組裝使用的方便，1模1腔模具設計時不能在操作側及模架外側有任何零件外掛，以免無法組合生產。

（4）1模1腔模具的動、定模定位圈直徑誤差控制在一定范圍內，為提高定位精度，定位塊優先選用無斜度的直身定位塊。

4 結束語

成型空調掛機連體底座的模具外形尺寸大且結構復雜，設計了可分可合形式的模具結構，在生產中可根據訂單量或生產線上注塑機的實際情況和需求選擇組合式或分離式來使用模具。該模具設計方案解決了模具設計與制造中的技術難點，實現了模具定位可靠、拆裝方便、通用性強，在實際應用中具有成型周期短、生產靈活、成本低的優勢，該模具結構已獲專利。