一模多件注射模具设计及制造

作者：江苏春兰机械制造有限公司 张晓陆

欢迎访问e展厅 展厅 1 塑料模具展厅 注塑模具, 吹塑模具, 挤出模具, 吸塑模具, 瓶胚模具, ... 摘要：本文以卡盒、支架、卡盖为例详细阐述了两板式侧浇口注射模具的结构设计要点与工作过程，通过采用典型的斜推结构、多弹簧顶出复位系统，使得模具的使用寿命和可靠性大大提高；经过在实践中不断优化加工工艺、控制加工精度和改进配模技术，从而大大缩短了配模时间和模具的制造周期，提高了劳动生产效率，降低了模具的制造成本。 关键词：斜推 设计 侧浇口 分型面 塑件工艺分析 该塑件如图1所示，材料为ABS，颜色为白色，重量分别为10g、7g与2.5g，最大壁厚为3mm,最小壁厚为1mm。产品成型后要求表面平整、光洁，无影响外观的缩印、熔接痕、银丝、分色、缺料、飞边、裂纹和变形等工艺缺陷。卡盒、支架、卡盖轮廓与上下盖在周向保证良好均匀间隙。塑件连接处适当加厚，以保证其装配牢固而可靠，但不得有任何干涉现象。尺寸精度按GB/T14486-MT5级执行，塑件内表面粗糙度为Ra1.6um，塑件外表面粗糙度为Ra0.8um。为了便于从注射模内取出塑件和保证塑件表面不被拉伤，将脱模斜度设为1°。在塑件的连接处采用适当的圆角过渡，避免塑件产生应力集中和裂纹。为了不影响产品外观，决定采用侧浇口进料。注射成型工艺条件为：收缩率为0.5%；射嘴温度：一段为190~220℃，二段为220~235℃，三段为205~220℃，四段为190~220℃，五段为180~195℃；注射压力为30~45MPa，注射时间为0.5~2s，保压时间2s，冷却时间15~20s，成型周期17.5~24s。 模具结构设计 分型面的选择及排气槽设计 考虑到动、定模芯的机加工工艺性与侧浇口、浇注系统位置的合理布置，设置如图2所示分型面，这样既不会影响塑件的尺寸精度及外观，避免产生飞边，同时又能使塑料完好地成型，有利于脱模，且使塑件完全留在动模，便于顶出塑件。排气槽设置的位置选在分流道末端及熔融塑料体的熔合线处，排气槽深度≤0.05mm，宽度为8mm，以防溢流，同时塑件还可通过分型面与动模芯和顶杆、定模芯、斜推的配合间隙进行排气，以确保整个塑件良好地排气。 浇注系统的设计 该模具采用1模3腔结构，塑件外表面不允许开设浇口，以免影响其外观，又考虑到取料时在塑件与浇注系统连接处易剪断，决定在背部外围曲面上采用具有直流道与分流道的侧浇口浇注系统。通过运用MoldFlow软件进行流动分析，得出如图4所示最佳的侧浇口数量与位置，合理的流道系统形状和排布位置，并对型腔尺寸、浇口尺寸、流道尺寸进行优化。在主流道和分流道末端设有冷料穴，以防浇口被熔融塑料前锋面上的冷料堵塞。为了使主流道凝料易于脱出主流道衬套，将主流道设计成锥度为4°的锥形，主流道衬套13小端直径为5mm，其球面半径为SR25mm，内表面粗糙度为Ra0.4um。为了易于顶出分流道中的凝料，决定采用改进梯形截面（其尺寸为：大端9mm，深6mm，根部圆角R3，斜度为6°）。为了使侧浇口凝料易于脱出，将侧浇口设计成锥度为10°的锥形，以便于整个塑件的脱模。 脱模机构设计 由于塑件背面有勾柱，为了便于脱模，决定采用1个斜推与1个顶块配合进行侧抽芯，斜推14倾斜角度为8°（如图3所示），其热处理硬度为HRC32-36，同时需进行表面氮化处理，与斜推顶块15配合部分及高度方向的尺寸配模前配作。同时，由于中间加强筋处易蓄模，故在侧盖中间设置顶杆9、18进行顶出。浇注系统的脱模是利用开模和勾料杆作用下将定模侧流道凝料拉出。整个脱模机构采用弹簧顶出复位系统，以确保顶出平稳、可靠。 模温调节系统设计 该模温调节系统主要根据动、定模芯的结构特点以及模具元件的分布来布置水道。为了避免冷却水道与相关的模具元件不发生干涉，而又不影响其冷却效果，决定动定模上分别采用如图4所示的一进一出的2路冷却水道，以增加其冷却效果。水道直径为Ф9mm，并在进水口与出水口处安装铜制3/4英寸冷却水嘴。 模具结构及工作过程 该模具属于两板模，模具最大外形尺寸为350×350×315，模架外购，选用HTF-220t注塑机。模具所有活动部分保证定位准确，动作平稳可靠，不得有歪斜和卡滞现象，固定零件不得有相对窜动。其结构如图4所示。 模具工作过程为：动、定模合模，熔融塑料经塑化、计量后注入模具密封型腔内，经保压、冷却后，开模。开模时，进行如图3所示的分型，定模芯10与动模套板6、动模芯7分开，同时斜推14也慢慢脱离塑件，此时，定模侧的流道凝料完全脱出，当到达设定开模行程400mm后，注塑机顶出油缸进，装在复位杆19上的4个φ30模具弹簧开始工作，顶出机构在弹簧的带动下将塑件从动模芯7中顶出，当运动到设定顶出行程35mm后取出动、定模侧的流道凝料和塑件。动、定模合模同时，注塑机顶出油缸退，顶出机构在注塑机顶杆的带动下依靠弹簧将大小顶杆9、18等复位，一个注射周期也随之完成。 注射模选材和热处理要求 在进行注射模具设计时，选材非常重要，如果模具材料选择的不恰当，很可能会影响模具的使用寿命和工作效率，因此，必须严格按照制造工艺合理选择模具材料。材料选择好后还必须制订严格的热处理方法和硬度，如果热处理不当，很可能导致模具寿命急剧下降，从而影响公司的正常生产。 加工工艺 定模芯的具体加工工艺为：备料（该材料为2738，预硬处理）-粗铣六面-磨基准-打孔攻丝-数控粗加工-数控精加工（定模芯周边角落处采用精雕加工）-精铣基准对角-除毛刺-粗抛光-精抛光。吸收以往的教训，在定模芯进行数控精加工前，应对工件进行去应力处理，以防止工件的变形与开裂。动模芯的具体加工工艺为：备料（该材料为P20，预硬处理）-粗铣六面-磨基准-打孔攻丝-数控粗加工-数控精加工-电火花加工-线切割加工-精铣基准对角-除毛刺-粗抛光-精抛光。斜推的具体工艺为：备料（该材料为P20，预硬处理）-粗铣-磨基准和线切割-精铣-表面氮化-（配模）。其它零部件的加工工艺按常规工艺进行即可。 配模工艺 在零部件装配过程时，必须先检查重点零部件的配合尺寸与形状（特别是需不需要倒角，这可能也有一些圆角牛鼻刀具在加工时产生的圆角），以免在装配时产生干涉。型芯在装配过程中显得非常重要，因为它在机械加工时底部留有0.2mm余量，以免发生其在装配过程中达不到尺寸要求，而斜推装配好后必须测量出各个斜推的实际安装尺寸，然后再进行线切割其底部形状，从而确保型芯装配到位。动模芯的装配采用基准角对角上用斜面定位，而不采用直面定位，因为那样不好测量模芯实际加工余量需去除多少，而且进行二次加工时难以控制加工精度，这次将余量完全留在前端锥度段上，配模时不仅去除锥度段上的余量方便，而且动、定模芯装配也很到位，避免错位的发生。动套板、定模芯装配时留有0.5mm的间隙，以方便检测动、定模芯是否完全装配到位，同时有利于排气。其它零部件的配模工艺按常规工艺进行即可。这样整个模具的实际配模时间比以前大大缩短，只需要1~2天的时间就可完全配好一副模具。经调试，该模具的工作过程都很顺畅。 模具组装技术要求 塑件尺寸精度的高低主要取决于模具的组装技术要求，为了生产出优质的注塑件，必须对模具的组装提出严格的要求。该模具的组装技术要求如下： （1）模具分型面与安装平面或支承面之间的平行度偏差，在200mm长度以内不大于0.05mm。 （2）模具安装在注射机上时，其分型面应保持良好的闭合状态。允许有不大于0.03mm的间隙（排气槽除外）。 （3）斜推、浇口系统零件的分型面不允许低于模板分型面，其高出不得大于0.1mm。 （4）导柱、导套在装配后，其轴线与模板平面的垂直度偏差，在200mm内不大于0.03mm。 （5）模具的各活动零部件装配后应灵活，在室温状态下用手施力时，各相互关联的活动零部件不应产生卡滞现象。 （6）顶杆允许高出成型表面不超过0.1mm，复位杆则应与定模的分型面接触为准，允许低于分型面不超过0.05mm。 （7）顶杆在顶杆固定板中应灵活转动，允许其轴向窜动量不大于0.05mm。 （8）模具上开设的排气槽应呈曲折状引出，其深度在0.1~0.15mm，严禁将排气槽从型腔直接引向操作者的一侧。 （9）流道转接处应光滑连接，镶拼处应密合，拔模斜度≥5°，表面粗糙度小于Ra≤0.4。 结束语 该一模多件注射模具结构设计合理，动作平稳、可靠，注射出的塑件尺寸精度高，表面平整、光洁，无任何影响外观的缩印、熔接痕、银丝、飞边和变形等工艺缺陷，达到了预期的生产效果。(end)

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