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塑料模具 |
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汽车汽油过滤器注塑模具设计 |
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作者：周铭杰 林细洲 来源：PT现代塑料 |
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１ 引言
在设计注射模时， 模具结构尤其脱模结构是否合理， 将直接影响模具的使用寿命、塑件的质量和生产效率。如何在保证塑件质量的前提下， 使模具结构简单、紧凑， 加工制造方便， 成为注射模设计中要解决的重要问题。本文以汽车汽油过滤器注射模为例， 重点阐述浇注系统冷凝料自动脱出机构、侧向分型抽芯机构和二级脱模机构在注射模结构中的应用。
２ 产品分析
图1 汽车汽油过滤器3D模型
图１为汽车汽油过滤器的３Ｄ模型，图２为塑件主要尺寸及分型面示意图。塑件主体是一个外径为φ４６ｍｍ 带凸缘的中腔壳体， 壳体顶部中有一个外径为 φ１５ｍｍ 中腔小壳体与两方反向的长短细管以及一弧形凸台相连成一体； 短细管口为进油口， 长细管口为出油口， 壳体内底面中心有两个外径分别为 φ１５ｍｍ和φ３６ｍｍ 的凸圆环， 主要固定海绵过滤芯（ 加粘结材料）。该塑件外观质量要求高， 形状复杂， 壁厚均匀； 材料为 ＰＰ， 流动性好， 收缩率较大。如模具结构合理，严格控制成型工艺条件可达到所要求的成型精度。
图２ 塑件主要尺寸及分型面示意图
３ 模具设计方案
塑件的特点，在确定模具设计方案时应注意以下几点：
底部中心位置，考虑外观要求浇口形式应选择针点浇 （１） 模具结构为 １ 模 １ 腔， 浇口位置选在大壳体 口。分型面选择主要考虑留模方式， 选择位置如图 ２所示， 开模后塑件留在动模的主型芯上， 有利于简化模具结构。
（２） 塑件带两个外凸细管， 使塑件无法直接脱出型腔， 需要两个哈夫块横向分型， 才使塑件脱离型腔。本模具采用了侧向分型机构实现哈夫块的横向分型，与哈夫块横向分型方向相垂直的方向， 需要侧向抽芯机构， 完成两细管的侧型芯的抽拔动作。因此， 本模具需要四个方向的分型与抽芯机构。
（３） 由于塑件内部有两凸圆环， 较大的包紧力， 为保证塑件推出时不变形， 需要采用二级脱模机构， 实现塑件脱离主型芯。
４ 模具结构
由于汽车汽油过滤器结构较复杂， 故确定模具结构必须设有浇注系统冷凝料自动脱出机构、侧向分型抽芯机构和二级脱模机构， 因此， 如图３ａ所示的汽车汽油过滤器注射模是一个多种机构综合应用的注射模。
４．１ 浇注系统冷凝料自动脱出机构
自动化生产要求模具的操作也能全部自动化， 塑件能实现自动化脱落， 浇注系统凝料也能自动脱落。除了热流道浇注系统外， 普通浇注系统注射模， 点浇口浇注系统， 在脱模时容易实现与塑件自动分离， 再从模具中自动脱出。因此， 点浇口浇注系统凝料自动脱出机构在生产中应用较广泛。
针点浇口凝料脱出和自动坠落结构形式有利用侧凹拉断针点浇口凝料、利用拉料杆拉断点浇口凝料和利用定模限位挡板拉断点浇口凝料。针对汽车汽油过滤器注射模１模１腔的结构形式， 选择利用定模限位挡板拉断点浇口凝料的结构形式， 如图３ｂ方案示意图所示。浇口套１８以 Ｈ８／ｆ８的间隙配合安装在定模座板中， 外侧有压缩弹簧， 当注射机喷嘴注射完毕离开浇口套后， 压缩弹簧的作用使浇口套与主流道分离（松动）。开模后定模限位挡板１５首先与定模座板 ２２分型， 主流道凝料从浇口套中脱出， 当限位螺钉１２起限位作用时， 此过程分型结束， 限位挡板１５与定模型腔镶块１６开始分型， 直至定距拉板４１限位。接着动定模的主分型面分型， 这时限位挡板１５将浇口凝料从定模型腔板拉出并在自重作用下自动脱落。
图 ３ 汽车汽油过滤器注射模结构图
ａ---注射模结构 ｂ-单型腔点浇口凝料自动推出示意图
１．定距钉 ２．动模座板 ３．垫块 ４．推板 ５．推杆固定板 ６．支承板 ７． 型芯固定板 ８、９． 导套 １０． 尼龙锁模器 １１． 导柱１２．限位螺钉 １３．型芯 １４．型腔固定板 １５．限位挡板 １６．定模型腔镶块 １７．定位圈 １８．浇口套 １９．压缩弹簧 ２０、２４、２７、３０、４０．螺钉 ２１．弹簧钢珠定位装置 ２２．定模座板 ２３．弯销 ２５．侧型芯滑块 ２６．推板导柱 ２８．限位销 ２９．弹簧 ３１．滑块３２．推板顶杆 ３３．楔形块 ３４．推杆 ３５．推件板 ３６．楔紧块３７．哈夫滑块 ３８．斜导柱 ３９．弹簧挡板定位装置 ４１．定距拉板
汽车汽油过滤器注射模选择了利用定模挡板拉断点浇口凝料的脱出和自动坠落方案， 不需要模具复杂结构， 就可以实现浇口凝料自动脱出， 因为操作人员不需把手伸到模具里面取出凝料， 不但降低了工人的劳动强度， 而且符合安全生产的原则。
４．２ 侧向分型与抽芯机构
注射模的侧抽芯方式有手动、机动及液压（ 或气动）三类。手动侧抽芯方式因劳动强度大， 并且工作效率低， 其应用日趋减少； 液压（ 或气动） 侧抽芯方式一般需要配置液压（ 或气动） 系统且占空间大， 结构较为复杂、成本比较高， 多应用于抽芯距离比较大、结构较为复杂、成本比较高， 多应用于抽芯距离比较大的场合； 机动侧抽芯方式因结构简单多样、工作稳定可靠且成本低而广泛应用。
机动侧抽芯方式是借助于注射机的开模力完成侧向分型与抽芯， 其形式有斜导柱、弯销、斜滑块、斜顶杆、斜导槽、齿轮齿条等分型抽芯机构， 其中斜导柱侧向分型抽芯机构结构简单， 制造方便， 动作可靠， 是应用最广泛的一种抽芯机构。但由于该机构的斜导柱倾斜角一般不适宜太大（一般小于２５°）， 其抽拔力和抽拔距都受到一定的限制。在抽拔力和抽拔距较大的情况下， 可以选择弯销侧向分型抽芯机构。本模具哈夫滑块分型采用了斜导柱侧向分型机构， 实现哈夫滑块与塑件脱离。而与哈夫块的分型方向垂直的两侧型芯较长，抽拔力和抽拔距都较大， 通过有关计算较长细管侧型芯的抽拔力为４６８１．４Ｎ， 斜导柱倾斜角为２３° 。因此， 采用弯销侧向分型抽芯机构， 实现两侧型芯与塑件脱离。
从图 ３ａ 可以看出， 斜导柱抽芯机构由斜导柱 ３８、哈夫滑块 ３７、楔紧块 ３６、弹簧钢珠定位装置 ２１ 等组成， 哈夫块分型是由固定在型芯固定板的斜导柱驱动完成。弯销侧抽芯机构由滑块与侧型芯组成一体的侧型芯滑块 ２５、弯销 ２３、弹簧挡板定位装置 ３９ 等所组成， 哈夫块分型由固定在定模的弯销驱动完成。
４．３ 二级脱模机构设计
注射模的二级脱模机构形式有单推板二级脱模机构和双推板二级脱模机构， 单推板脱模机构是指在推出机构只设置一组推板和推杆固定板， 而另一次推出则是靠一些特殊零件的运动来实现。双推板脱模机构是指在模具中设置两组推板， 分别带动一组推出零件实现塑件二次脱模的推出动作。根据汽车汽油过滤器的推出元件有推件板与 ４ 根小推杆的特点， 选择了单推板滑块式二级推出脱模机构， 如图 ３ａ 所示。这种结构的一级脱模靠一组推板和推杆固定板实现， 而另一级的推出则是利用滑块横向运动来实现， 滑块的横向运动是靠固定在动模板上的楔形块接触力实现。这种二级脱模机构， 因为只有一组推板和推杆固定板，在没有增加模厚的情况下， 实现二级脱模， 不但结构 紧凑， 加工方便， 而且运动平稳可靠， 因此在二级脱模机构中应用较广泛。
５ 模具工作过程
合模后经注射、保压、冷却后开模， 当注射机喷嘴注射完毕离开浇口套 １８ 后， 压缩弹簧 １９ 的作用使浇口套与主流道分离（松动）。Ⅰ－ Ⅰ处开始分型， 即限位挡板 １５ 与定模座板 ２２ 分型， 主流道凝料从浇口套中脱出， 当定距拉板 ４１ 起限位作用时， Ⅰ－ Ⅰ处分型结束； Ⅱ－ Ⅱ处分型开始， 即限位挡板 １５ 与定模型腔镶块 １６ 分离， 直至限位螺钉 １２ 限位。Ⅱ－ Ⅱ处分型结束， 拉料板将浇口凝料从定模型腔板拉出并在自重作用下自动脱落。接着Ⅲ－ Ⅲ处开始分型， （即动、定模的主分型面分型）， 使哈夫滑块 ３７ 和侧型芯滑块 ２５ 完成分型抽芯动作。分型结束后， 注射机顶出杆开始动作， 推板顶杆 ３２ 与 ４ 根推杆 ３４ 同时完成第一次推出， 塑件从型芯 １３ 脱下， 但塑件仍在推件板 ３５ 内， 与此同时， 楔形块 ３３ 与滑块 ３１ 接触， 使滑块向模具中心滑动， 推板顶杆 ３２ 后端落入滑块的孔中， 在接着分 模过程中， 推板顶杆 ３２ 不再具有推出作用， 而 ４ 根推杆３４仍继续推动塑件， 从而使塑件从推件板３５脱出， 完成第二次推出。合模时， 二级脱模机构、侧向分复位， 完成一个成型周期。型与抽芯机构和浇注系统冷凝料自动脱出机构分别
６ 结束语
机构生产效率高， 侧分型与抽芯机构安全可靠， 二级该模具经生产实践证明， 浇注系统凝料自动脱出脱模机构运转平稳， 推力均匀， 塑件推出不变形， 保证塑件的质量要求。
７ 参考文献
［１］ 王鹏驹． 塑料模具技术手册［Ｍ］． 北京： 机械工业出版， ２００５．
［２］ 申开智． 塑料成型模具［Ｍ］． 北京： 轻工工业出版社， ２００５．
［３］ 冯炳尧等． 模具设计与制造简明手册［Ｍ］． 上海： 上海科技出版社， １９８５．
［４］ 屈华昌． 塑料成型工艺与模具设计［Ｍ］． 北京： 高等教育出版社， ２００１．
［５］ 陈志刚， 朱志成． 塑料成型工艺及模具设计［Ｍ］． 北京： 机械工业出版社， １９９３．
［６］ 华南工学院． 塑料机械液压传动［Ｍ］． 北京： 轻工业出版社，１９８３．(end)
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(2/28/2009) |
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