楊爐兵

(浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院,浙江寧波 315012)

攝像機(jī)后罩是攝像機(jī)上的一個(gè)罩殼塑件,主要用于保護(hù)攝像機(jī)尾端電路模塊組件。該塑件是典型的多附加子特征圓臺形殼體塑件,其外壁、內(nèi)壁都設(shè)計(jì)有多個(gè)附加子特征。在塑件的成型模具設(shè)計(jì)中,其外壁需要使用1個(gè)改進(jìn)型三瓣式定模哈夫滑塊機(jī)構(gòu)、3個(gè)定模先抽芯滑塊機(jī)構(gòu)及3個(gè)動模抽芯滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行成型和脫模；同時(shí),其內(nèi)壁也需要使用3種共5個(gè)頂出機(jī)構(gòu)進(jìn)行成型和脫模,才能實(shí)現(xiàn)塑件的自動化注塑生產(chǎn)。

1 攝像機(jī)后罩

攝像機(jī)后罩塑件結(jié)構(gòu)如圖1所示,其形狀為圓臺形狀,底端最大外徑為192 mm,高度為285 mm,平均壁厚為2.2 mm。塑件使用改性聚碳酸酯／丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(PC／ABS)合金,收縮率為0.56%～0.61%。

圖1 攝像機(jī)后罩塑件結(jié)構(gòu)

塑件的基礎(chǔ)本體為一個(gè)圓臺形殼體,其結(jié)構(gòu)特征有：(1)外壁的下端設(shè)置有一條圓環(huán)型環(huán)槽；(2)外壁上端設(shè)置有2個(gè)螺絲孔(K1向視圖所示)；(3)外壁上有4個(gè)區(qū)域設(shè)置有結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的子特征,這4個(gè)區(qū)域分別為K2向視圖所示的A1區(qū)域、A2區(qū)域,K3向視圖所示的A3區(qū)域、A4區(qū)域；(4)殼體的內(nèi)部頂端設(shè)置有3個(gè)拉勾特征。

2 模具方案

2.1 基本方案

塑件注塑成型模具的基本方案為：

(1)外壁需要使用多個(gè)側(cè)抽芯脫模機(jī)構(gòu),模腔布局采用單腔布局[1–3]。

(2)澆注系統(tǒng)如圖2a所示,澆注使用單點(diǎn)偏心式點(diǎn)澆口進(jìn)行澆注[4–6]。

(3)模腔冷卻管道布置如圖2b所示,采用6條?8 mm管道進(jìn)行冷卻,以盡可能對塑件進(jìn)行均衡冷卻[5–6]。管道的設(shè)置為：模腔頂部使用C1,C2管道冷卻,側(cè)面分別使用C3,C4,C5管道冷卻,內(nèi)壁使用C6管道冷卻；C6水路中增加了4個(gè)冷卻水井以加強(qiáng)冷卻。

圖2 澆注系統(tǒng)及冷卻管道布置

2.2 分型與脫模設(shè)計(jì)

由塑件的形狀可知,解決塑件外壁的脫模問題是模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵[7–10],外壁脫模的方便性取決于外壁分型的合理設(shè)置。結(jié)合塑件外壁上所設(shè)置的1個(gè)圓環(huán)曲線型環(huán)槽、2個(gè)螺孔及A1～A4四個(gè)區(qū)域特征,擬通過以下方式對塑件外壁進(jìn)行分型和脫模：

外壁脫模布置如圖3所示。

圖3 外壁脫模布置

(1)外壁整體分型與脫模。

外壁整體分型與脫模如圖3a所示,先使用型腔分型面P0將塑件的外部成型件分為外部頂端成型件和外壁成型件,而后再使用型芯分型面P9將外壁成型件與內(nèi)部成型件進(jìn)行分型,最后再對P0面和P9面之間的外壁成型件進(jìn)行分型。P0面和P9面之間的外壁成型件分型時(shí),整體上首先使用外壁主分型面P1將外壁成型件一分為二,分割成一組兩個(gè)一級哈夫成型滑塊；第一個(gè)一級哈夫成型滑塊按F2向進(jìn)行抽芯,第二個(gè)一級哈夫成型滑塊使用外壁次分型面P2進(jìn)行第二次分型,分割成一組兩個(gè)二級哈夫成型滑塊,該組兩個(gè)二級哈夫成型滑塊的抽芯方向分別為F3向和F4向。F3向?yàn)榈谝粋€(gè)二級哈夫成型滑塊的抽芯方向,F4向?yàn)榈诙€(gè)二級哈夫成型滑塊的抽芯方向。

(2)外壁局部區(qū)域分型與脫模。

對如圖3a所示的A1區(qū)域、A2區(qū)域使用外壁局部分型面P3～P6進(jìn)行局部分型,具體為：使用P3面便于矩形槽T5的脫模；使用P4面便于矩形淺凹孔T1、矩形深凹孔T2的脫模；使用P5面便于矩形淺凹孔T1’、矩形深凹孔T2’的脫模；使用P6面便于缺口T9和T10、圓弧底矩形槽T11的脫模。

需要指出的是,環(huán)槽T6分為6段進(jìn)行成型和脫模,在圖3a所示的一側(cè)外壁上分成三段,分別為圖3a中A2區(qū)域分圖中所示的a段、b段和c段；該三段中兩端的a段和c段分別由兩個(gè)二級哈夫成型滑塊成型并分別按F3向、F4向進(jìn)行抽芯脫模,中間的b段由P6面分型出的成型滑塊成型并按F1向進(jìn)行抽芯脫模。在圖3b所示的一側(cè)外壁上也分成三段,分別為d段、e段和f段；此三段分段中,兩端的d段、f段環(huán)槽分別再使用外壁局部分型面P7,P8進(jìn)行分型,獲得的成型件用于該兩端分段環(huán)槽分別按F4向、F3向抽芯脫模；e段由第一個(gè)一級哈夫成型滑塊直接抽芯脫模。

如圖3b所示,第一個(gè)一級哈夫成型滑塊用于塑件三個(gè)部分的抽芯脫模,分別為圖3b中半個(gè)外壁按F2向的抽芯脫模,此半個(gè)外壁上A3區(qū)域的2個(gè)矩形插孔T12和T13,以及A4區(qū)域的定位凸起T14、卡位方槽T15、卡緊凸起T16按F2向的抽芯脫模,以及此半個(gè)外壁上環(huán)槽T6中間段e段的抽芯脫模。

如圖3a所示,在A2區(qū)域中,斜邊T7由P2面分型分成兩半,其中一半與側(cè)通孔T8’、側(cè)凹槽T3一起由二級哈夫成型滑塊中的第一個(gè)二級哈夫成型滑塊進(jìn)行成型,并按F3向抽芯脫模；斜邊T7的另一半與側(cè)孔T8和側(cè)凹槽T4一起由二級哈夫成型滑塊中的第二個(gè)哈夫成型滑塊進(jìn)行成型,并按F4向抽芯脫模。

另外,塑件內(nèi)部頂端3個(gè)拉勾特征的脫模,使用3個(gè)斜頂即可實(shí)現(xiàn),此處不再展開。塑件外部頂端、內(nèi)壁的成型與脫模相對較為簡單,此處不再贅述。

2.3 成型件設(shè)計(jì)

結(jié)合上述分型與脫模設(shè)置,設(shè)計(jì)的成型滑塊結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 外壁成型滑塊

(1)外壁成型滑塊設(shè)計(jì)。

綜合前述分型設(shè)置,各分型面分型后獲得的零件為：由P1面分型得到一組兩個(gè)一級哈夫成型滑塊即S1滑塊和S1’滑塊,由P2面對第二個(gè)一級哈夫成型滑塊S1’滑塊進(jìn)行分型得到一組兩個(gè)二級哈夫成型滑塊S2滑塊和S2’滑塊,由P3面、P4面、P5面和P6面分別對S1’滑塊局部分型得到S3滑塊、S4滑塊、S5滑塊和S6滑塊,由P7面對一級哈夫滑塊S1滑塊進(jìn)行局部分型得到S7滑塊和S8滑塊。

因此,外壁各成型滑塊所對應(yīng)的作用分別為：

①S1滑塊對圖3b中塑件側(cè)面的1／2外壁、該1／2外壁上T6環(huán)槽的e段,以及T12～T16特征進(jìn)行成型和脫模,該滑塊按F2向抽芯。

②S2’滑塊對圖3a中塑件側(cè)面的1／4外壁、環(huán)槽T6的a段、側(cè)凹槽T3、斜面T7的一半和側(cè)通孔T8’進(jìn)行成型和脫模,該滑塊按F3向抽芯。

③S2滑塊對圖3a中塑件側(cè)面的1／4外壁、環(huán)槽T6的c段,側(cè)凹槽T4,斜面T7的另一半,側(cè)通孔T8進(jìn)行成型和脫模,該滑塊按F4向抽芯。

④S3滑塊對矩形槽T5進(jìn)行成型和脫模,該滑塊按F1向抽芯。

⑤S4滑塊對矩形淺凹孔T1、矩形深凹孔T2進(jìn)行成型和脫模,該滑塊按F3向抽芯。。

⑥S5滑塊對矩形淺凹孔T1’、矩形深凹孔T2’進(jìn)行成型和脫模,該滑塊按F4向抽芯。

⑦S6滑塊對缺口T9和T10、環(huán)槽T6的b段、圓弧底矩形槽T11進(jìn)行成型和脫模,該滑塊按F1向抽芯。

⑧S7滑塊對T6環(huán)槽的d段進(jìn)行成型和脫模,該滑塊按F3向抽芯。

⑨S8滑塊對T6環(huán)槽的f段進(jìn)行成型和脫模,該滑塊按F4向抽芯。

在滑塊中,S1滑塊、S2滑塊和S2’滑塊三個(gè)滑塊構(gòu)成復(fù)合型定模哈夫成型滑塊,此復(fù)合型定模哈夫成型滑塊為一種改進(jìn)型定模彈頂式哈夫成型滑塊,與S3滑塊、S4滑塊和S5滑塊一起安裝于模具定模一側(cè),S6滑塊、S7滑塊和S8滑塊安裝于模具動模一側(cè)。

(2)外部頂端成型件設(shè)計(jì)。

由P0面分型獲得的外部頂端成型件,即為模腔的型腔鑲件。

(3)內(nèi)部成型件設(shè)計(jì)。

內(nèi)部特征及內(nèi)部成型件如圖5所示。塑件內(nèi)部頂面上設(shè)置的3個(gè)拉勾為拉勾T17～T19,T20為弧形加強(qiáng)筋,如圖5a所示,由P9面分型獲得的內(nèi)部成型件如圖5b所示。塑件內(nèi)部的成型件包括推頂型芯、型芯、3根斜頂桿X1～X3和1根直頂桿X4。3根斜頂桿X1～X3對應(yīng)為拉勾T17～T19的成型件。推頂型芯由4根圓頂桿X5頂出。塑件從型芯上脫模由推頂型芯、3根斜頂桿X1～X3及1根直頂桿X4共5個(gè)頂出機(jī)構(gòu)同頂出來實(shí)現(xiàn)。

圖5 內(nèi)部特征及內(nèi)部成型件

3 模具結(jié)構(gòu)

(1)模具結(jié)構(gòu)。

模具結(jié)構(gòu)如圖6所示。模具模架選用一種簡化型三板模架,采用該模架基于以下考慮[11–13]：一是配合單點(diǎn)點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng)使用需要,因?yàn)辄c(diǎn)澆口須使用三板模架以實(shí)現(xiàn)澆注系統(tǒng)廢料與塑件的自動分離,以及廢料從模具上的自動脫落；二是S3滑塊、S4滑塊和S5滑塊三個(gè)定模先抽芯滑塊的驅(qū)動需要,這3個(gè)滑塊的抽芯動作需要在模腔主分型面(P9型芯分型面)打開前先完成抽芯[14–15]。

三板模分三次分型打開：Q1→Q2→Q3,Q3為主開模面(對應(yīng)于驅(qū)動模腔主分型面打開),Q3面打開前,Q1,Q2面必須打開,因?yàn)槟＞咭肣1,Q2面的打開來驅(qū)動S3滑塊、S4滑塊和S5滑塊完成先抽芯動作。

(2)機(jī)構(gòu)安裝。

S1～S8滑塊及其機(jī)構(gòu)在模架中的安裝布置如圖6所示。其中,S1滑塊、S2滑塊和S2’滑塊三個(gè)哈夫滑塊及其驅(qū)動機(jī)構(gòu)都安裝在定模板4內(nèi),如圖6b、圖6d所示。S3滑塊、S4滑塊和S5滑塊則安裝在型腔鑲件14內(nèi),其驅(qū)動機(jī)構(gòu)安裝在定模座板2上,如圖6b所示。S6滑塊、S7滑塊和S8滑塊安裝在動模板7上,其驅(qū)動機(jī)構(gòu)安裝在定模板4內(nèi),如圖6b、圖6c所示。圖5所示的5個(gè)頂出機(jī)構(gòu)安裝在動模板7上,如圖6b、圖6c所示。

圖6 模具結(jié)構(gòu)

(3)模具工作原理。

模具的工作分以下幾步來完成：

①注塑。模腔注塑,完成充填、保壓、冷卻等過程后,等待開模。

②Q1面打開。模具在注塑機(jī)動模板的驅(qū)動下下行,模具首先在Q1面處打開,此時(shí),對應(yīng)完成的動作有：澆口與模腔內(nèi)塑件斷離,S3滑塊、S4滑塊和S5滑塊開始抽芯。

③Q2面打開。動模繼續(xù)下行,Q2面打開,S3滑塊、S4滑塊和S5滑塊完成抽芯,流道廢料從模具中自動脫落。

④Q3面打開。動模繼續(xù)下行,Q3面打開,Q3面打開時(shí),型腔鑲件14內(nèi)的P0面打開,塑件與型腔鑲件14分離,留于型芯鑲件16上。S1滑塊、S2滑塊和S2’滑塊同步實(shí)施定模側(cè)的側(cè)抽芯動作；同步地,S6滑塊、S7滑塊和S8滑塊的斜導(dǎo)柱驅(qū)動各自的滑塊同步實(shí)施側(cè)抽芯動作。Q3面打開過程中,P9面打開,S6滑塊、S7滑塊和S8滑塊與型芯鑲件16分離。Q3面打開后,塑件外壁的脫模動作都已完成。

⑤ 頂出。動模繼續(xù)下行,注塑機(jī)頂桿頂住推板10,從而頂住5個(gè)頂出機(jī)構(gòu)將塑件從型芯鑲件16上頂出,塑件實(shí)現(xiàn)完全脫模。

⑥ 復(fù)位。在模具動?；赝蓑?qū)動下,按上述反向步驟依次完成復(fù)位,最后模具完全閉合,開始下一輪注塑。

4 結(jié)論

針對攝像機(jī)后罩塑件的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了其注塑模具：

(1)模具單腔布局,模腔采用單點(diǎn)偏心式點(diǎn)澆口澆注,環(huán)繞式平衡水路冷卻。使用3板模架結(jié)構(gòu),以驅(qū)動脫模機(jī)構(gòu)分步協(xié)同動作,保證塑件自動化生產(chǎn)。

(2)針對塑件外壁的脫模,將外壁的成型件由一級哈夫成型滑塊改進(jìn)為復(fù)合型定模哈夫成型滑塊,較為簡單地解決了塑件整體外壁的脫模困難問題。

(3)為實(shí)現(xiàn)塑件自動脫模,外壁的脫模使用了9個(gè)機(jī)構(gòu)來進(jìn)行輔助脫模；其中外壁的脫模機(jī)構(gòu)包括3個(gè)定模彈頂式復(fù)合型定模哈夫滑塊機(jī)構(gòu)、3個(gè)定模先抽芯滑塊機(jī)構(gòu)、3個(gè)斜導(dǎo)柱動模抽芯滑塊機(jī)構(gòu)。內(nèi)部脫模使用了3個(gè)斜頂機(jī)構(gòu)、1個(gè)直頂桿機(jī)構(gòu)及1個(gè)推頂型芯頂出機(jī)構(gòu)。