黃 智

（中山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 中山 528400）

0 引言

隨著生活質(zhì)量的提升，消費(fèi)者對(duì)家用空調(diào)的要求也不斷提高，生產(chǎn)企業(yè)對(duì)空調(diào)主要零部件質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。其中家用空調(diào)的軸流風(fēng)輪支架是空調(diào)的關(guān)鍵部件，主要作用是固定軸流風(fēng)輪，收集空調(diào)工作時(shí)產(chǎn)生的冷凝水，并經(jīng)導(dǎo)管排出室外，同時(shí)將空調(diào)制冷所產(chǎn)生的冷空氣經(jīng)排風(fēng)口釋放。軸流風(fēng)輪支架質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，容易使空調(diào)產(chǎn)生噪音和漏水，因此成型軸流風(fēng)輪支架模具設(shè)計(jì)的質(zhì)量很重要。綜合考慮模具制造各方面因素的影響，現(xiàn)根據(jù)軸流風(fēng)輪支架進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，分別從滑塊結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、斜推組件結(jié)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)、頂出機(jī)構(gòu)、模具零件材料以及熱處理等方面對(duì)模具進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1 塑件結(jié)構(gòu)分析

圖1所示是某品牌家用空調(diào)分體機(jī)的軸流風(fēng)輪支架，材料為常見的工程塑料ABS，其收縮率為0.35%～0.75%，比重為1.05 g/mm3，成型溫度為210～280℃，模具溫度為25～70℃，注射壓力為10 000 kN。

圖1 軸流風(fēng)輪支架

塑件外形尺寸為700 mm×95 mm×70 mm，呈細(xì)長(zhǎng)形狀，中間是通孔，且該通孔尺寸較大，用于空氣流通，如果模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，則在注射時(shí)，成型的塑件容易變形，因此成型該塑件對(duì)模具的要求較高。

塑件背面上、下兩側(cè)各有一個(gè)小槽，主要用于收集冷凝水，并將冷凝水導(dǎo)流至底盤的接水盤中，該小槽不能正常脫模，須設(shè)計(jì)一個(gè)與水平分型面成18°的斜側(cè)抽芯。成型塑件時(shí)，2個(gè)側(cè)抽芯必須同步脫模，否則會(huì)引起成型的塑件開裂，導(dǎo)致空調(diào)漏水，模具開發(fā)失敗。塑件兩端各有一個(gè)通孔，該孔的主要作用是將收集的冷凝水經(jīng)過(guò)該孔流入接水盤，不能正常脫模，在模具上也必須以側(cè)抽芯的方式脫模。

因?yàn)樗芗虚g空心，上、下模型芯合模時(shí)要求碰穿，成型的塑件不能有飛邊，否則當(dāng)軸流風(fēng)輪在支架上高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，周圍的空氣經(jīng)過(guò)飛邊時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪音。塑件上有一個(gè)與兩端面平行的筋位，該筋位上有一個(gè)小孔，該孔與兩端的孔同軸，利用3個(gè)孔安裝導(dǎo)向條。模具成型的塑件不能變形，否則會(huì)導(dǎo)致3個(gè)孔不同軸，使導(dǎo)向條不能正常旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致室內(nèi)空調(diào)在工作時(shí)不能正確導(dǎo)風(fēng)，影響空調(diào)的性能。

注射成型時(shí)要求塑件表面光滑，無(wú)明顯的注射缺陷，進(jìn)料口、推桿痕及分型面處飛邊應(yīng)容易處理，處理飛邊時(shí)不能損傷塑件的外觀。塑件尺寸公差按GB/T 14486-93標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，內(nèi)外表面粗糙度為Ra3.0 μm，未標(biāo)注壁厚為2.5 mm，未標(biāo)注圓角為R1.0 mm。因?yàn)樗芗庑渭?xì)又長(zhǎng)，且有若干通孔，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，模具四周各有一個(gè)復(fù)雜的滑塊結(jié)構(gòu)，只能采用1模1腔結(jié)構(gòu)。根據(jù)塑件形狀，需在模具四周設(shè)計(jì)4個(gè)滑塊，4個(gè)滑塊都采用動(dòng)?；瑝K機(jī)構(gòu)，即斜導(dǎo)柱在定模，滑塊在動(dòng)模。

2 模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 滑塊結(jié)構(gòu)及材料

模具兩側(cè)抽芯的脫模距離分別為25 mm與18 mm，如圖2所示，滑塊運(yùn)行距離較短，使用斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)。2個(gè)滑塊結(jié)構(gòu)如圖3所示，滑塊橫截面尺寸不大，但較長(zhǎng)，同樣也使用斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)。

實(shí)際生產(chǎn)中，動(dòng)、定模開模時(shí)，滑塊在斜導(dǎo)柱的作用下向遠(yuǎn)離塑件成型位的方向運(yùn)動(dòng)，直到接觸限位柱后停止，滑塊脫離塑件?；瑝K的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)、定模運(yùn)動(dòng)同步進(jìn)行，可縮短成型周期?？紤]滑塊質(zhì)量，注射時(shí)應(yīng)將2個(gè)大滑塊分布在模具的左右兩側(cè)，由滑槽配做滑塊，避免滑塊的質(zhì)量對(duì)其運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響。

滑塊材料采用GS738，并對(duì)成型塑件的部位進(jìn)行碳氮共滲處理，碳氮共滲層具有耐腐蝕的作用，能防止高溫注射材料對(duì)其產(chǎn)生腐蝕。在滑塊的斜面安裝耐磨片，材料為40Cr，并熱處理至48～52 HRC，起耐壓、耐磨、潤(rùn)滑作用。

圖2 兩側(cè)滑塊的脫模距離

2.2 澆注系統(tǒng)

注射模設(shè)計(jì)中，澆注系統(tǒng)是熔融狀態(tài)的塑料從注塑機(jī)噴嘴到模具型腔的通道，一般由澆口、流道、進(jìn)料口、冷料穴等組成。根據(jù)塑件的實(shí)際形狀，為了保證型腔各部分的注射壓力均勻、充分，結(jié)合以前開發(fā)同類模具的經(jīng)驗(yàn)，該模具采用三板模結(jié)構(gòu)，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)5個(gè)進(jìn)澆點(diǎn)。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明，該進(jìn)澆方式能滿足注射成型要求，避免在成型塑件上產(chǎn)生收縮印、流痕、熔接痕等，也方便人工對(duì)塑件飛邊的修理。

2.3 斜推組件機(jī)構(gòu)

根據(jù)塑件的形狀，模具需設(shè)計(jì)6個(gè)斜推組件機(jī)構(gòu)才能正常脫模，斜推組件的脫模距離＜10 mm，其推出行程設(shè)計(jì)為150 mm，推出斜度為85°（150×cot85°=13.5 mm，大于斜推組件的脫模距離，能正常脫模）。

斜推組件材料采用FDAC，由斜推桿、T形塊、耐磨片構(gòu)成，如圖4所示。其中斜推桿通過(guò)螺釘與T形塊連接，并安裝在推桿固定板上。斜推桿是容易發(fā)生故障的零件，容易磨損、拉傷或斷裂，為了防止斜推桿上、下運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生磨損或斷裂，在動(dòng)模板上安裝斜推桿的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽的材料采用40Cr，熱處理硬度為48～52 HRC，起潤(rùn)滑作用。在推板上安裝耐磨片，材料為40Cr，熱處理硬度為48～52 HRC，可以保護(hù)斜推組件的滑動(dòng)位置不被磨損。當(dāng)動(dòng)模作推出運(yùn)動(dòng)時(shí)，斜推組件一邊做推出運(yùn)動(dòng)，一邊在導(dǎo)向槽的作用下，在推桿固定板的T形槽內(nèi)做水平運(yùn)動(dòng)，兩者的結(jié)合運(yùn)動(dòng)組成斜向脫模，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)時(shí)，滑塊已脫離塑件。為了方便維修斜推組件，在動(dòng)模座板、推板上開設(shè)通孔，如果斜推組件需要維修，只需從通孔處松開螺釘，取出滑塊即可，不需要拆開整副模具。

圖4 斜推組件機(jī)構(gòu)

2.4 冷卻系統(tǒng)

冷卻系統(tǒng)的作用是將模具溫度控制在一定的范圍內(nèi)，以使熔融的高分子材料在模具型腔中均勻冷卻，從而使塑件定型。冷卻系統(tǒng)在模具零件上的排布應(yīng)遵循一定的原則，應(yīng)保證模具各部分的溫度均勻，使塑件均勻、充分冷卻，同時(shí)又不能與推桿孔、斜推孔等發(fā)生連通現(xiàn)象，以免漏水。ABS的成型溫度在230℃左右，脫模溫度一般在60℃左右。模具溫度太高，塑件不能迅速冷卻定型，脫模時(shí)塑件容易產(chǎn)生變形，模具溫度太低，熔融的高分子材料在型腔中的流動(dòng)性較差，無(wú)法充滿型腔，所生產(chǎn)的塑件會(huì)出現(xiàn)缺料現(xiàn)象。

2.5 推出機(jī)構(gòu)

注射模一般用推桿或推塊將成型的塑件推出，推桿與推塊的區(qū)別是推塊的推出面積較大，可以防止頂白塑件。在設(shè)計(jì)推桿、推塊時(shí)，必須避開模具鑲件上的水道、斜推組件、鑲件等。塑件平滑的位置適當(dāng)減少推桿、推塊，在加強(qiáng)筋、拐角處、特別深的柱子旁適當(dāng)增加推桿、推塊。通過(guò)對(duì)該模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，模具可以用推桿推出塑件。

2.6 模具零件材料

模具選用龍記模架，定模板、動(dòng)模板、支承板、推板、推桿固定板等材料選用45#鋼，動(dòng)、定模中的大鑲件材料選用718；小鑲件材料選用GS2311；斜推組件材料選用FDAC，并經(jīng)碳氮共滲處理；滑塊材料選用738。為了延長(zhǎng)斜推組件、滑塊等活動(dòng)零件的使用壽命，在這些零件的活動(dòng)位置安裝耐磨片、導(dǎo)向塊等，材料為40Cr，并經(jīng)碳氮共滲處理，具有耐磨、潤(rùn)滑作用。

3 模具結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程

根據(jù)塑件的實(shí)際形狀，適合三板模模架，模架尺寸為1 110 mm×600 mm×785 mm，推出行程為150 mm，擬選用600T型注塑機(jī)。為了節(jié)省制造成本和減小模具零件的加工難度，定模和動(dòng)模均采用鑲件式，模具結(jié)構(gòu)如圖5所示。

模具工作過(guò)程：模具完全閉合后，注塑機(jī)開始注射熔料，注射完成后，在注塑機(jī)滑塊的作用下，動(dòng)模與定模分離。在包緊力的作用下，成型塑件粘在動(dòng)模型芯上；各滑塊在斜導(dǎo)柱的作用下，向遠(yuǎn)離模具中心的方向運(yùn)動(dòng)，直至完全脫離塑件。當(dāng)動(dòng)模運(yùn)動(dòng)到極限位置后，在注塑機(jī)頂桿的作用下，帶動(dòng)所有推桿、推塊和斜推組件一起做推出運(yùn)動(dòng)。斜推塊在T形槽的引導(dǎo)下，同時(shí)向遠(yuǎn)離塑件的方向運(yùn)動(dòng)，最后當(dāng)模具中的限位柱碰到動(dòng)模板時(shí)，推出機(jī)構(gòu)停止向定模運(yùn)動(dòng)，此時(shí)斜推組件已經(jīng)脫離塑件，推桿、推塊將塑件從動(dòng)模型芯上推出。然后推出機(jī)構(gòu)在注塑機(jī)滑塊的作用下開始復(fù)位，當(dāng)動(dòng)模中的推桿、滑塊、斜推組件等完全復(fù)位后，開始下一次注射生產(chǎn)。

圖5 模具結(jié)構(gòu)

4 結(jié)束語(yǔ)

軸流風(fēng)輪支架是壁掛式家用空調(diào)分體機(jī)的關(guān)鍵零部件，根據(jù)空調(diào)軸流風(fēng)輪支架的結(jié)構(gòu)性能和特點(diǎn)，模具采用三板模結(jié)構(gòu)，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)5點(diǎn)進(jìn)料，進(jìn)料方式為點(diǎn)澆口，模具的4個(gè)方向采用側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。生產(chǎn)實(shí)踐證明，模具結(jié)構(gòu)合理，生產(chǎn)效率高，塑件脫模順利，質(zhì)量穩(wěn)定，可為同類塑件的成型提供參考。