隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，產(chǎn)品的更新?lián)Q代也越來(lái)越頻繁，與之相關(guān)的模具成型部分及相關(guān)機(jī)構(gòu)也會(huì)隨之發(fā)生變化，如何降低整套模具的開(kāi)發(fā)制造周期就顯得特別重要了。為了最大限度降低模具的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期，現(xiàn)在人們?cè)絹?lái)越重視模具的標(biāo)準(zhǔn)化工作，將同種類(lèi)型不同型號(hào)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)出企業(yè)內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)模架及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)件（包括標(biāo)準(zhǔn)流道設(shè)計(jì)），這樣我們?cè)谀＞咴O(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中只要把產(chǎn)品三維建模與分模完成后，直接將模芯、型芯等零件裝配到對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)模架中即可。這樣我們只要細(xì)化斜推、滑塊等機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)就可輕松完成整副模具的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作。由于模具在制造過(guò)程中涉及到的機(jī)加工與電加工的范圍比較廣，因此模具設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)要遵循易加工的原則，最大限度減少模具的加工周期。本文結(jié)合作者多年的注射模具設(shè)計(jì)與制造經(jīng)驗(yàn)，以壁掛空調(diào)器面板注射模具的設(shè)計(jì)為例，來(lái)對(duì)注射模具設(shè)計(jì)方法與技巧加以闡述。
該模具設(shè)計(jì)的依據(jù)是塑件圖紙和塑料制件樣品。對(duì)于塑件圖紙，要注意圖紙的技術(shù)要求，許多圖紙明確給出尺寸公差等級(jí)、未注圓角、產(chǎn)品壁厚等，這些在模具設(shè)計(jì)時(shí)必須加以注意；對(duì)于塑料制件樣品，重點(diǎn)是在樣件上提取有用的模具設(shè)計(jì)信息，避免在設(shè)計(jì)上走彎路，這些信息包括分型面的位置、澆口的位置和形式、頂桿的大小與分布、抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等等。該塑件材料為ABS，顏色為乳白色，按統(tǒng)一色板檢驗(yàn)。制件成型后要求表面平整光潔，無(wú)扭曲變形、裂紋、流痕、熔接痕等外觀缺陷，U面平直度≥1mm。尺寸公差按GB/T14486-MT5級(jí)執(zhí)行，壁厚為2.5mm，未注倒圓角為R0.5mm，外表面不允許設(shè)置澆口。設(shè)計(jì)人員要認(rèn)真消化圖紙，特別是尺寸的標(biāo)注是否準(zhǔn)確、齊全，有沒(méi)有未注脫模斜度、公差要求、裝配要求等等，熔接痕、縮孔等成型缺陷的允許程度，若存在這些方面的問(wèn)題，就得及時(shí)與客戶取得聯(lián)系，把存在的疑問(wèn)一一消除。該塑件采用proeWildfire軟件進(jìn)行三維建模，形狀如圖1所示,整個(gè)產(chǎn)品建模完成大概需0.5～1天時(shí)間，并且在三維造型過(guò)程中要特別注意校驗(yàn)整體與卡勾的裝配尺寸及相互配合產(chǎn)品的脫模斜度，以免在設(shè)計(jì)中產(chǎn)生不必要的失誤。
考慮到動(dòng)、定模芯的機(jī)加工工藝性與點(diǎn)澆口、澆注系統(tǒng)位置的合理布置，分型面的選擇如圖2所示，這樣既不會(huì)影響塑件的尺寸精度及外觀，避免產(chǎn)生飛邊，同時(shí)又能使塑料完好地成型，有利于脫模，且使塑件完全留在動(dòng)模，便于頂出塑件。排氣槽設(shè)置的位置選在分流道末端及熔融塑料體的熔合線處，排氣槽深度≤0.04mm，寬度為8mm，以防溢流，同時(shí)塑件還可通過(guò)分型面與動(dòng)模芯和頂桿、滑塊的配合間隙進(jìn)行排氣。
圖2、塑件分模設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
該模具采用1模1腔結(jié)構(gòu)，塑件外表面不允許開(kāi)設(shè)澆口，以免影響其外觀，又考慮到取料時(shí)在塑件與澆注系統(tǒng)連接處能自動(dòng)剪斷，決定在前后兩個(gè)小長(zhǎng)方形安裝面上采用具有直流道與分流道的點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng)。通過(guò)運(yùn)用MoldFlow軟件進(jìn)行流動(dòng)分析，得出如圖1所示最佳的點(diǎn)澆口數(shù)量與位置，合理的流道系統(tǒng)形狀和排布位置，并對(duì)型腔尺寸、澆口尺寸、流道尺寸進(jìn)行優(yōu)化。在主流道和分流道末端設(shè)有冷料穴，以防澆口被熔融塑料前鋒面上的冷料堵塞。為了使主流道凝料易于脫出主流道襯套，將主流道設(shè)計(jì)成錐度為3°的錐形，主流道襯套小端直徑為5mm，其球面半徑為SR20mm，內(nèi)表面粗糙度為Ra0.4um。為了易于頂出分流道中的凝料，決定采用改進(jìn)梯形截面（其尺寸為：大端12mm，深7mm，根部圓角R4，斜度為6°）。為了使分流道凝料易于脫出分流道，將分流道設(shè)計(jì)成錐度為4°的錐形，其中分流道小端直徑為1.5mm，以便于開(kāi)模時(shí)將分流道自動(dòng)拉斷。
確定模架
通過(guò)上述的設(shè)計(jì)步驟，塑件成型所需的水平面的投影大小基本得以確定，再考慮到動(dòng)定模芯、拉桿、復(fù)位桿、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等位置是否相互干涉，從而可估算出模具的水平面的投影尺寸。確定動(dòng)模套板和定模套板的厚度。模板的厚度主要取決于塑件的高度、模板的面積、以及冷卻水道排布等有關(guān)。強(qiáng)度和剛度計(jì)算是一種方法，但耗時(shí)較長(zhǎng)，我們主要依靠經(jīng)驗(yàn)確定。確定時(shí)要考慮模芯的固定深度和方位、相互之間的配比等。在本模具中，動(dòng)、定模套板的厚度分別為250mm、150mm。另外，模腳的高度需根據(jù)實(shí)際塑件的特點(diǎn)而定。若型腔較深，需加高墊塊以保證足夠的頂出距離，在此模腳高度為180mm，頂出距離為90mm。整個(gè)模架在proeWildfire2.0裝配模塊中進(jìn)行三維造型和裝配，將模架造好之后，再完善各個(gè)模板的尺寸與導(dǎo)柱、導(dǎo)套、復(fù)位桿、大小拉桿等在模架中的位置尺寸，最后確定該模具的最大外形尺寸為1420×710×692，模架采用三板式細(xì)水口結(jié)構(gòu)（如圖3所示，今后凡是該類(lèi)型的面板模具均可用該模架），按下料單定作，擬選用UBE-1300型注塑機(jī)。
脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于塑件上有和開(kāi)模方向不同的側(cè)向凸凹，故需確定其勾卡的側(cè)抽方式，如斜導(dǎo)柱、斜滑塊、斜頂、斜推、液壓油缸等。考慮到該面板模具抽芯距離不大、加工工藝和制造成本等因素，決定擬采用斜頂，但由于卡子之間的距離太近，若全部采用斜頂就會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象，故可采用7個(gè)斜頂、1個(gè)斜推進(jìn)行側(cè)抽芯,斜頂與斜推傾斜角度根據(jù)側(cè)抽芯距離而定。為了保證頂出平穩(wěn)可靠，決定采用雙油缸頂出復(fù)位系統(tǒng)，同時(shí)配有行程開(kāi)關(guān)進(jìn)行行程控制，通過(guò)頂桿、斜頂和斜推等將塑件從動(dòng)模芯中頂出，這樣，不僅工作效率高，而且有利于提高模具壽命。流道系統(tǒng)依靠拉模器和大小拉桿的限位作用進(jìn)行卸料。
其它模具零件的三維造型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在分模設(shè)計(jì)與模架設(shè)計(jì)完畢后，緊接著要進(jìn)行其它模具零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同樣在proeWildfire2.0裝配模塊中進(jìn)行剩余零部件的三維造型和裝配，由于零部件較多，在此不再詳述，但造型完畢后要注意進(jìn)行全局干涉檢查，若存在零部件間的干涉還得進(jìn)行修改。最后，進(jìn)行流道系統(tǒng)和頂桿孔的三維造型設(shè)計(jì)，流道按Moldflow軟件分析結(jié)果進(jìn)行三維設(shè)計(jì)即可，而頂桿孔的設(shè)計(jì)既要顧及易蓄模的地方，又要考慮到冷卻水道的布置問(wèn)題，其位置排布如圖4所示。
圖4 注射模裝配圖
1.定模座板 2.推板 3.推板導(dǎo)套 4.頂桿固定板 5.推板導(dǎo)柱
6.動(dòng)模套板 7.大拉桿 8.小拉桿 9.動(dòng)模芯 10、11.精定位 12.定模套板 13.定模芯 14.脫澆板 15.定模座板 16.導(dǎo)柱 17.導(dǎo)套 18.定位圈 19.澆口套 20.復(fù)位桿 21.大拉桿 22、23.拉桿導(dǎo)套 24.拉桿限位板 25.拉料釘 26.限位柱 27..支撐柱 28、32、36、37、40、44、49斜頂 29、33、41、45、50導(dǎo)軌 30、34、42、46、51導(dǎo)向塊 31、35、43、47、52耐磨塊 38、39. 剎緊塊 48.型芯 53.斜推
確定冷卻水道的分布形式
塑料充滿型腔后，應(yīng)通過(guò)冷卻使之定型，從而得到制品。冷卻水道的分布應(yīng)遵循一定的原則，總的來(lái)說(shuō)，應(yīng)保證塑件充分冷卻且收縮平衡，而又不與其它零部件、孔系發(fā)生連通現(xiàn)象，以免漏水。本例中水道縱向排布，直徑為
φ12mm，具體布置形式見(jiàn)圖1。冷卻系統(tǒng)設(shè)有翻水孔，以增加冷卻效果，同時(shí)采用O型密封圈密封，以免出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，而且快速管接頭不要露在模具外面，以免吊裝和放置模具時(shí)將其壓壞。
下料與繪制模具圖紙
在進(jìn)行注射模具設(shè)計(jì)時(shí)，選材非常重要，如果模具材料選擇的不恰當(dāng)，很可能會(huì)影響模具的使用壽命和工作效率，因此，必須嚴(yán)格按照制造工藝合理選擇模具材料,其料單如表1所示。模具設(shè)計(jì)構(gòu)思的過(guò)程，也就是模具圖紙的繪制過(guò)程。隨著CAD/CAM技術(shù)的迅速發(fā)展，無(wú)圖紙加工雖已日見(jiàn)普遍，但是在一般的實(shí)際加工過(guò)程中模具圖紙仍然是必不可少的，因?yàn)樗芙o操作工和鉗工等提供一些重要位置尺寸、裝配尺寸、技術(shù)要求、形位公差、粗糙度等，現(xiàn)僅將該模具的裝配圖（如圖4所示）展示給大家，僅供參考。
表1 面板三板模下料單 3
結(jié)語(yǔ)
本文結(jié)合自己多年的注射模設(shè)計(jì)與制造經(jīng)驗(yàn),以明確而簡(jiǎn)潔的設(shè)計(jì)思路詳細(xì)介紹了從零件三維建模、分模設(shè)計(jì)、模架三維裝配設(shè)計(jì)、模具零部件三維造型到模具裝配二維圖一整套注射模設(shè)計(jì)方法與技巧。通過(guò)掌握上面的設(shè)計(jì)方法與技巧,有利于提高模具設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)水平和工作效率,縮短新產(chǎn)品的模具開(kāi)發(fā)周期,從而為企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益.
