1 塑料件結(jié)構(gòu)分析

　　圖1和圖2分別為汽車內(nèi)飾件鎖扣蓋的示意圖及產(chǎn)品圖。該塑料件是汽車儀表產(chǎn)品中的一個零部件，下部為4mm底板，上部有兩個突出三角形板，其上分別有兩個φ6mm和一個φ4mm圓柱側(cè)向伸出，兩個φ6mm圓柱上有兩凹槽。塑料件的成型材料為ABS，它具有強度高、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好、注塑時流動性好、易于成型的特點，其成型收縮率小，理論計算收縮率為0.6%，溢料值為0.04mm;比熱容較低，在模具中凝固速度快，模塑周期短;塑料件尺寸穩(wěn)定，表面質(zhì)量高。

　　2 模具結(jié)構(gòu)分析

　　該塑料件為小型制品，尺寸精度不高，比較適合于大批量模塑生產(chǎn)。為了提高生產(chǎn)效率，降低模具生產(chǎn)成本，設(shè)計采用一模4腔，模具結(jié)構(gòu)見圖3。此模具的設(shè)計要點在于兩凹槽的斜頂側(cè)向抽芯機構(gòu)和斜導(dǎo)柱滑塊抽芯機構(gòu)的設(shè)計。

　　圖3 注塑模具結(jié)構(gòu)圖

　　2.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計

　　主流道(圖4)是自注塑機噴嘴與模具主流道襯套接觸的部位起至分流為止的一段總流道，它是熔融塑料進入模具時最先經(jīng)過的部位。在臥式機上，主流道垂直于分型面，由于它與高溫塑料及噴嘴反復(fù)接觸，故設(shè)計成可拆卸的主流道襯套，主流道襯套應(yīng)帶凸緣，使之固定在定模上。為便于流道凝料的脫出，將主流道設(shè)計成圓錐形，其錐角為5°，內(nèi)壁表面粗糙度為0.8μm。主流道上部小端的直徑比注塑機噴嘴直徑大1mm，球面半徑比注塑機噴嘴的球面半徑大2mm，其作用是補償噴嘴與主流道的對中誤差，避免注塑機注塑時在噴嘴與主流道之間造成漏料或積存冷料使主流道無法脫模。

　　在本模具設(shè)計中，分流道的布置采用對稱平衡式。這種布置使各分流道的長度、截面形狀和尺寸都對應(yīng)相等，可實現(xiàn)均衡進料和同時充滿各型腔的目的。分流道直徑5-砌，分流道長度選取L1=65mm、L2=11.5mm。

　　圖4 主流道

　　澆口設(shè)置在底板處，如圖5所示，開模后，由推料板將澆口制品和凝料一起推出，在澆口部分剪斷。

　　a-流道分布;b-側(cè)澆口

　　圖5 流道的設(shè)計

　　2.2 抽芯機構(gòu)設(shè)計

　　當(dāng)塑料件上具有與開模方向不一致的孔或側(cè)壁有凹凸形狀時，必須首先將成型部分的型芯或型腔脫離塑料件才能使整個塑料件從模具中脫出。除了使用斜導(dǎo)柱滑塊抽芯外，斜頂是為解決平行于分型面的凹槽而發(fā)展的另一種側(cè)抽芯機構(gòu)，其基本原理與前者相似，它是將模具開閉的垂直運動轉(zhuǎn)化成水平運動。斜頂與滑塊最大的不同在于其動作的驅(qū)動力來自于推板的動作。

　　本設(shè)計中型腔的分布為一模4腔，且塑料件同時存在兩個平行的凹槽，因此在模具的中間存在雙內(nèi)抽芯。采用單一的斜導(dǎo)柱滑塊機構(gòu)不能完全實現(xiàn)側(cè)抽芯動作，所以在設(shè)計中采用斜頂和斜導(dǎo)柱滑塊相結(jié)合的側(cè)抽芯機構(gòu)，對模具內(nèi)側(cè)的塑料件凹槽采用斜頂側(cè)抽芯，靠近模具外側(cè)的凹槽采用斜導(dǎo)柱滑塊機構(gòu)來實現(xiàn)抽芯。這樣既解決了單獨使用斜導(dǎo)柱滑塊機構(gòu)難以完成內(nèi)側(cè)抽芯的問題，又避免了使用雙斜頂機構(gòu)所產(chǎn)生的裝配空間不夠的難題。

　　對于斜導(dǎo)柱滑塊機構(gòu)(圖6a)的設(shè)計，考慮到塑料件形狀及模具結(jié)構(gòu)特點，采用兩個滑塊機構(gòu)且分布于模具兩側(cè)，其中每個滑塊在開模時由固定在定模上的斜導(dǎo)柱驅(qū)動完成位于同一側(cè)兩個塑料件外側(cè)凹槽的抽芯動作。該側(cè)抽芯機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、成本低廉、便于加工裝配的特點。

　　a-斜導(dǎo)柱滑塊;b-斜頂桿

　　圖6 斜導(dǎo)柱滑塊抽芯機構(gòu)和斜頂桿抽芯機構(gòu)

　　對于斜頂桿機構(gòu)(圖6b)的設(shè)計，采用了4根斜頂桿分別來實現(xiàn)4個塑料件內(nèi)側(cè)凹槽的抽芯及塑料件的脫模。其工作過程是推板推動斜頂桿移動，使斜頂桿在動模板上沿著導(dǎo)軌產(chǎn)生縱向移動的同時作橫向移動，從而完成側(cè)抽芯動作。由于斜導(dǎo)柱滑塊的驅(qū)動力來自于固定在定?；騽幽５男睂?dǎo)柱，側(cè)抽芯時滑塊一般向模具外側(cè)運動。當(dāng)采用斜導(dǎo)柱滑塊機構(gòu)實現(xiàn)內(nèi)側(cè)抽芯時，必須在模具中間留有滑塊運動空間，這樣就增大了模具的尺寸，同時使模具的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，從而增加了模具的成本。采用斜頂桿側(cè)向抽芯簡化了模具結(jié)構(gòu)，降低了模具成本;而且斜頂桿在頂出塑料件時起到一定的作用，使得塑料件頂出時的受力更加均衡，可以減小塑料件的變形。斜頂動作必須由推板的驅(qū)動來完成，因此斜頂機構(gòu)的設(shè)計與推板行程有關(guān)，這也是斜頂機構(gòu)設(shè)計與斜導(dǎo)柱滑塊設(shè)計的最大不同點。斜頂機構(gòu)在頂出及退回時會在斜頂桿的側(cè)面上產(chǎn)生較大的應(yīng)力，從而使斜滑塊表面較容易損壞，降低塑料件的精度。因此，斜頂桿在選材和熱處理工藝等方面要考慮其使用性能的要求。

　　2.3冷卻系統(tǒng)設(shè)計

　　合理地設(shè)置冷卻系統(tǒng)可以防止塑料件脫模時變形，降低模具的溫度，縮短成型周期，提高生產(chǎn)效率，增大結(jié)晶性塑料的過冷度，以得到整體性能好表面光滑的塑料件。冷卻系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)做到冷卻系統(tǒng)內(nèi)流動介質(zhì)能充分吸收成型塑料件所傳導(dǎo)的熱量，使模具成型表面的溫度穩(wěn)定地保持在所需的溫度范圍內(nèi)。因此，在不與頂出系統(tǒng)和其它連接件發(fā)生干涉的情況下，盡量在型腔附近設(shè)置冷卻系統(tǒng)。根據(jù)塑料件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，冷卻水道可以采用直通式或回轉(zhuǎn)式。直通式水道結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，但冷卻效果一般;回轉(zhuǎn)式水道的路徑更加貼近于型腔輪廓，冷卻效果較好，但加工成本高，有時還必須采用分體式結(jié)構(gòu)。由于鎖扣蓋體積小，形狀簡單，因此為降低加工成本，本設(shè)計采用直通式冷卻水道。模具的熱量是由輻射傳熱、對流散熱、向模板的傳熱及其與注射噴嘴接觸的傳熱等多因素綜合作用所形成的。當(dāng)考慮冷卻介質(zhì)在管內(nèi)強制對流的散熱時，根據(jù)計算校核后，冷卻水道直徑為10mm，水道中心偏離型腔15mm。通過調(diào)節(jié)冷卻水的流量可以控制冷卻系統(tǒng)散發(fā)的熱量，從而調(diào)節(jié)模具型腔的溫度。圖7示出本模具采用直通單循環(huán)式結(jié)構(gòu)的冷卻系統(tǒng)。

　　圖7 模具冷卻水道結(jié)構(gòu)

　　3 模具工作原理

　　根據(jù)圖3所示模具結(jié)構(gòu)，模具閉合時，熔融的塑料經(jīng)過噴嘴注入模具型腔，注射成型完畢后，注塑機帶動動模板4以下部位向下移動，在動模板4和定模板5之間分型，隨著動模板繼續(xù)向下移動，滑塊在斜導(dǎo)柱作用下實現(xiàn)側(cè)向抽芯;在拉料桿的作用下，塑料件留在動模一側(cè)，主澆道中余料慢慢拔出。待主澆道中余料完全拔出后，動模和定模繼續(xù)分離，一直到兩板之間具有足夠的空間以保證塑料件可以被完全取出。這時，注塑機和動模停止向下運動，注塑機中的推桿推動推板2向上運動，斜頂桿9在隨推板向上運動的同時還順著動模板中斜孔左右運動，實現(xiàn)了斜頂桿和塑料件的分離，同時使塑料件從動模中頂出。塑料件被取出后，推動推板的推桿復(fù)位，在復(fù)位桿和復(fù)位彈簧的作用下推板回到原位，斜頂桿也隨著回復(fù)到原來的位置。模具開始閉合，動模板和定模板之間的距離越來越小，一直到完全閉合，完成了一個循環(huán)。