繆遇春

(東莞市技師學院,廣東東莞 523470)

在汽車復雜塑件注塑模設計中,塑件模腔的分型設計、限制性設計空間下脫模機構的結構設計及模具整體結構功能的實現等是模具結構設計的3個關鍵所在。當結構特征多且復雜的塑件存在多個脫模方向時,模具的結構設計應優(yōu)先從脫模機構的設計入手[1–3]。筆者針對某新款汽車左右對稱型空調出風口復雜塑件的成型要求,從脫模機構設計入手,設計了該復雜塑件兩板式兩次開模熱流道注塑模,以期對復雜塑件注塑模設計提供有益借鑒。

1 汽車空調出風口塑件

1.1 塑件外形

汽車空調出風口塑件為鏡像對稱成套塑件,分左、右兩個塑件,其形狀如圖1所示。單個塑件外形包圍尺寸為105 mm×80 mm×84 mm。塑件材料使用15%玻纖改性丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料,收縮率為0.52%～0.55%。

圖1 空調出風口塑件形狀

1.2 塑件特征

以右塑件為例,其結構特征構成如圖2所示。在右塑件上影響模具結構設計的特征有A～N共14處,分別為1個?8 mm圓孔A,4個四面槽B,6個加強筋C,1個矩形倒圓角孔D,7個方形曲面排列槽E,7個長條形曲面排列槽F,1個?10 mm圓孔G,1處三面槽H,2個矩形通孔I,2個內壁卡槽J,8個內壁加強筋K,1處尖角倒扣L,1處側面槽M和1個沙漏型扁孔N。上述特征的脫模方向影響到右塑件的整體脫模方式的選用,也影響到主分型面的選用及模具的整體結構形式。

圖2 產品特征分析

2 模腔分型

復雜塑件的模具設計,難在塑件模腔的分型設計[4–6],該塑件模具設計難點在于：需針對14種特征合理布置塑件的脫模方式后,再確定合理的主分型面,從而獲得模具的整體結構設計。解決的辦法是：對圖1中A~N特征的脫模方向按同向性進行分類后,再從多個脫模方向中遴選主開模方向來設置主分型面。

2.1 脫模方向分類

塑件脫模時,各特征對應的脫模方向如圖3所示,分別為：?8 mm圓孔A為FA向,四面槽B為FB向,加強筋C為FC向,矩形倒圓角孔D為FD向,方形曲面排列槽E為FE向,長條形曲面排列槽F為FF向,?10 mm圓孔G為FG向,三面槽H為FH向,矩形通孔I為FI向,內壁卡槽J為FJ向,內壁加強筋K為FK向,尖角倒扣L為FL向,側面槽M為FM向,沙漏型扁孔N為FN向和FN′向,FN向和FN′向為同一直線上兩個相反方向；FN向和FI向為同向,FB,FC,FD,FE,FF,FG,FH向和FJ向為同向,FK向和FN′向為同向,FL向和FM向分別為兩個獨立的方向。

圖3 脫模方向分布

對塑件的脫模方向按同向性進行分類,得到FA向、FB向、FK向、FL向、FM向和FN向共6個脫模方向,如圖3所示。

2.2 模腔布置及主分型面設置

如前所述,塑件共有6個脫模方向,如果從6個脫模方向中選取其中一個方向作為主開模方向,相應的模具結構將不同。考慮到塑件外觀面的成型要求、脫模機構設置的方便性及模具整體結構尺寸等因素[7–9],最終選用FA向作為模腔的主開模方向,如圖3d所示。在FA向主開模方向下,選用外觀面的最大外緣輪廓線作為主分型線,并依此設置主分型面PL。在此分型設置下,FB向、FK向、FL向、FM向、FN向共5個方向都為斜向脫模方向,塑件完全脫模前,必須先完成此5個斜向脫模方向上所有特征的抽芯脫模。

澆口的位置開設在如圖3c中所示的位置,一是便于脫模機構的設置[10–12],二是便于澆注系統(tǒng)的開設[13–15]。

2.3 成型件設置

成型件設置如圖4所示。在塑件脫模中,FA向特征的脫模通過主開模方向分型面PL面的打開而實現,5個斜向脫模方向(FB向、FK向、FL向、FM向、FN向)則必須設置5個斜向脫模機構來實現,結合圖3中所示分型,模具模腔使用如圖4所示的P1～P9共9個鑲件進行鑲拼組合而構成。P1,P2,P3,P4,P5鑲件分別對應于FN向、FK向、FB向、FM向、FL向特征的成型。P6,P7鑲件為直頂塊成型鑲件,P8鑲件為主型芯鑲件,P9鑲件為主型腔鑲件。

圖4 成型件設置

2.4 脫模機構設置

(1)機構設置及作用。

塑件的脫模由各成型鑲件與塑件的分離而實現,除P8,P9鑲件外,其余各成型鑲件必須設置相應的驅動機構驅動來實現其抽芯功能。針對圖4中的P1～P5鑲件的抽芯,設置如圖5所示的機構M1～M5進行驅動,分別對應為：機構M1用于驅動FN向抽芯的P1鑲件4；機構M2用于驅動FK向抽芯的P2鑲件13；機構M3用于驅動FB向抽芯的P3鑲件28；機構M4用于驅動FM向抽芯的P4鑲件14；機構M5用于驅動FL向抽芯的P5鑲件21。針對圖4中直頂塊成型鑲件P6,P7的頂出,設置常用的頂桿頂出頂塊機構M6,M7進行頂出。

圖5 機構組成

機構M6和M7用于P6和P7鑲件的頂出。

(2)機構結構及特點。

在基于成型和脫模功能的基礎上,考慮到模具整體結構簡化、機構可靠性及制造成本等,對上述M1～M7共7個機構進行了設計,各機構結構及特點分別如下：

① 機構 M1。

該機構為一種楔緊塊驅動定模中的斜滑塊抽芯機構,位于定模一側,用于FN向特征的抽芯脫模,其主要零件包括零件1～4,用于沙漏型扁孔N上端的抽芯脫模,P1鑲件4為該特征的成型件,其由中間驅動滑塊2通過T型導槽進行驅動,按FN向進行抽芯。中間驅動滑塊2的驅動有兩種方式可以選擇,一種是油缸驅動方式,另一種是斜楔鎖緊塊1驅動方式。使用油缸驅動的優(yōu)點是便于進行抽芯距離調整及外部干預控制,油缸可以直接安裝在定模板上,以減少模架模板數量,簡化模具,但其缺點是,若油缸的控制信號出錯,合?；蛘唛_模時,P1鑲件4將被損壞。為保證P1鑲件4在抽芯與復位時可靠動作,采用機械驅動方式即斜楔鎖緊塊1驅動方式最為可靠,在此方式驅動下,需要定模座板和定模板之間有一次打開,固定安裝在定模座板上的斜楔鎖緊塊1可以通過T型導槽驅動安裝在定模板上的中間驅動滑塊2向外滑動移動,從而驅動P1鑲件4可靠地抽芯。其復位過程與此相反。在此方式下,機構工作的可靠性提高到100%,同時,也能有效減小機構對模架模板尺寸的要求。

② 機構 M2。

該機構是一種油缸驅動動模中的斜滑塊抽芯機構,位于模具動模一側,用于FK向特征的抽芯脫模,其主要零件包括零件5～13,P2鑲件13的上端部分用于方形曲面排列槽E及沙漏型扁孔N下端部分的成型與抽芯脫模。P2鑲件13由斜面滑塊7通過T型導槽驅動,油缸9通過彎肘8驅動斜面滑塊7在滑塊墊板10上滑動移動。該機構的設計要點在于：一是用限位塊6對P2鑲件13的上行位置進行限位,通過修配調整P1鑲件4的方式來保證兩者的配合效果,P1鑲件4和P2鑲件13上必須設置耐磨板以防磨損；二是P2鑲件13除了通過油缸鎖緊外,為防止油缸9產生松退,還需設置插桿5進行鎖緊；三是油缸9采用內置方式安裝；四是斜面滑塊7的移動位置用前后兩個行程開關進行嚴格控制。

③ 機構 M3。

該機構為一種復合式斜滑塊抽芯機構,位于動模一側,用于FM向特征的抽芯脫模,機構的組成零件包括零件22～28,P3鑲件28用于成型FB向特征的脫模。P3鑲件28的驅動可以使用油缸進行驅動,但油缸用久后,其鎖緊可靠性變差,同時,使用油缸機構也會加大模具長、寬尺寸,因而,該機構的鎖緊及驅動使用斜面滑塊24來完成,斜面滑塊24與P3鑲件28之間使用T型導槽連結,斜面滑塊24由斜導柱26驅動,由鎖緊塊25鎖緊。P3鑲件28在閉模時使用兩個小插桿27進行鎖緊。

④ 機構 M4。

該機構為一種斜導柱驅動斜滑塊抽芯機構,位于動模一側,機構的組成零件包括零件14～18,該機構是對常用型斜導柱驅動斜滑塊機構的局部改進,改進的地方為：在P4鑲件14的尾部增加了一個輔助驅動彈簧17用于增強其抽芯驅動力和抽芯完畢時的定位限位。

⑤ 機構 M5。

該機構用于FL向特征的抽芯脫模,其組成零件包括零件19～21,P5鑲件21的頭部內設置有側面二次型針頂出機構,以防止P5鑲件21頂出時拉傷塑件側面。

⑥ 機構 M6和 M7。

機構M6,M7與機構M5一起用于塑件的脫模,由機構M6的P6鑲件、機構M7的P7鑲件和機構M5的P5鑲件21三者共同頂出而實現。

3 模具結構及工作原理

3.1 模具結構

模具結構如圖6所示,模具為兩板式熱流道模結構,左、右塑件須同模成型,模腔布局使用1模2腔鏡像對稱布局。模具分兩次開模,依次為K1→K2。在模具結構中,斜楔鎖緊塊1(見圖5)需要安裝在定模座板29上,中間驅動滑塊2安裝于定模板30上,模具通過K1面處的打開以保證斜楔鎖緊塊1能對中間驅動滑塊2進行驅動。K1面打開時,定模板30為活動模板,K1面、K2面的順序打開用順序控制器44控制。推板43使用2個對稱推板油缸42進行頂出。為防止熱嘴37磨損,其外圍須加裝熱嘴護套38。

每篇文獻的關鍵詞可以反映該文獻的核心內容，通過對已發(fā)表文獻的關鍵詞出現頻率的數量統(tǒng)計，可以歸納出一個領域的研究者所關心的主要內容和熱點問題，有利于把握研究方向和發(fā)展趨勢。利用可視化分析軟件統(tǒng)計得出的文獻關鍵詞頻率排名，如表6所示。

圖6 模具結構

3.2 機構在模具中的安裝

模具機構安裝如圖7a所示。

圖7 模具機構安裝及工作原理

機構M1安裝在模具定模一側,機構M2,M3,M4,M5安裝于動模一側。機構M5由推板43驅動,使用行程開關49,49’對其抽芯移動位置進行控制,且推板43使用推板導柱47導向,以確保頂出動作的平穩(wěn)性。機構M2的斜面滑塊7使用反鎖塊35、擋塊36構成的鎖緊機構進行鎖緊。

3.3 模具工作原理

模具工作原理如圖7b所示,模具工作原理為：

(1)閉模注塑。模具閉模狀態(tài)如圖7a所示。

(2)K1面打開。模具打開動模下行,定模板30與動模板31被順序控制器44及樹脂開閉器54鎖緊而不能打開,在橡膠柱52的彈性撐開下,模具首先在K1面處打開,打開過程中,機構M1完成抽芯動作。

(4)機構M2抽芯。K2面打開后,機構M2的油缸9動作,完成該機構的抽芯動作。

(5)頂出。機構M2抽芯動作完成后,推板油缸42動作,驅動推板43上的機構M5,M6和M7頂出,將塑件從P8鑲件46上頂出,塑件完全脫模。

(6)復位。復位時,其過程完全相反。

4 結論

(1)針對空調出風口復雜塑件的成型要求,采用先設置脫模機構,后設置主分型面的分型設計方法,獲得該復雜塑件的成型模腔；由模腔及脫模機構的結構組成,獲得塑件的模具整體結構,模具整體結構為一模兩腔熱流道兩板模具,模具分兩次開模打開。

(2)模具的定模一側設置的先抽芯脫模機構,優(yōu)先選用機械式驅動機構,熱嘴外圍加裝有耐磨護套。

(3)在脫模機構中,定模中的斜滑塊抽芯機構使用楔緊塊驅動能有效提高模具工作的可靠性；動模中的斜滑塊抽芯機構使用油缸驅動能有效縮減模具長、寬尺寸。