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摘要:利用UG軟件對豆漿機過濾器進行模具設計。針對豆漿機過濾器的結構進行了工藝性分析，塑件具有階梯圓桶形狀及表面存在大面積的側凹，模具采用了典型的哈弗模成型塑件外表面，完成側向分型抽芯。利用普通冷流道進行充填，一模兩腔結構形式，側澆口進料，澆注系統設在哈費塊上，與塑件相連。由于該模具的開模頂出行程較長，采用導柱導向及輔助定位機構，在成型塑件的行程上增加虎口輔助定位。其推出系統是模具設計的難點，由于塑件高度達203mm，如果采用常規模具設計頂出機構，只有開模行程為700mm的2000g注塑機才能滿足要求，該模具的頂出機構采用拉板結構，在開模的同時，可使塑件從凸模頂出，縮短了模具的開模行程，只要XS-ZY-500注射機滿足要求，避免采用大型注射設備，就能達到節能節材的效果。
關鍵詞:豆漿機過濾器;UG;哈弗模;水井式冷卻;拉板結構
1塑件的工藝性分析
注塑機型號為海天生產的XS-ZY-500型。豆漿機過濾器實體造型如圖1所示。該塑件材料為丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)，它無毒、無嗅、不透水，但略透水蒸氣，具有高耐磨性、力學強度及光澤性，流動性好，易于成型的特點。塑件外形尺寸比較大，最大直徑約為98.5mm，高度約為203mm，需和其它部件裝配在一起使用，其表面質量要求較高，內、外表面粗糙度為0.4μm。該塑件為1個筒形件，其結構對稱，形狀比較簡單，其側面周圍有4個孔，需要側向分型抽芯;塑件整體壁厚比較均勻，壁厚為2mm，局部固定金屬嵌件處的壁厚較大，為4mm;塑件外觀比較光滑，故模具成型件表面需要拋光，可以滿足生產要求;塑件尺寸精度沒有要求，故按照一般加工精度加工即可;由于塑件生產批量比較大，需要設計一模多腔結構，可以提高生產效率;結合塑件形狀及尺寸特點，該模具是一套典型的哈弗模具，即模具型腔由兩部分拼合而成，而這兩部分均為一半。在開模時由斜導柱帶動哈弗塊垂直于開模方向移動，完成側面周圍4個孔的側向分型抽芯。芯模由拉板在開模的同時實現頂出。
2模具結構設計
2.1分型面
分型面對模具的結構及成型具有至關重要的影響，分型面應選在塑件外形最大截面處，保證順利脫模，分型面的選擇首先要確保塑件的尺寸精度和表面質量要求，其次保證加工方便，不宜設在光滑外表面［9］。在注射成型時，為了保證良好的排氣，防止充不滿的現象。根據分型面的選擇原則，同時，為防止產生倒扣，該塑件分型面選在最底部，如圖2所示。
2.2澆注系統
塑件外形尺寸較大，成型數量較多，影響塑件的成型質量、模具成本、模具的搬運等問題，由于批量生產，結合注塑生產效率和模具結構復雜程度，采用一模兩腔結構形式，側澆口進料，澆注系統設在哈弗塊上，與塑件相連。利用UG軟件生成的澆注系統三維模型，如圖3所示。為了使流道凝料從主流道襯套中順利拔出，主流道設計成倒錐形，錐角為2°～4°。分流道截面設計成圓形，比表面積小，熱量損失小，效果最佳，但加工難度較大。根據ABS材料特性及經驗分流道直徑為6mm。為了簡化模具結構，降低成本，在滿足使用要求的前提下，澆口選擇矩形側澆口。冷料穴開設在主流道末端，儲藏冷料，選擇倒錐形冷料井。開模時，冷料穴的倒錐具有拉料作用，使主流道凝料脫出澆口套，并滯留在動模一側，然后通過脫模機構強制推出凝料。
2.3成型零件設計
由于成型塑件的尺寸比較大，如果成型零件作為1個整體，模具的成本和總體尺寸會增加;而且，模具損壞時更換也比較麻煩。因此，成型塑件的型芯和型腔均采用組合式結構，節省了貴重金屬，降低了模具成本。利用UG生成的凸、凹模分模如圖4所示，由圖4可知，定模型腔由兩部分組成，2個定模型芯，2個動模型芯及2個塑件。
2.4側向分型抽芯機構
由于本套模具采用哈弗模結構進行成型，其抽拔距較短，故其側向分型抽芯機構采用斜導柱抽芯機構，斜滑塊為圖4中的定模型腔(哈弗塊)，滑塊的定位機構由限位螺釘完成、滑塊鎖緊機構由定模板整體構成。
2.5導向機構
2.5.1導柱導向及輔助定位
在生產塑料產品時，常常采用大批量生產，由于磨損，導致導向機構的壽命較短，同時注塑出來的產品尺寸也會出現不穩定現象［12］。由于塑件高達203mm，采用導柱、導套導向機構已不能滿足要求，需增設輔助定位機構。一般模胚的定位中，只靠導柱、導套定位會使其壽命縮短，對于精密模具而言，增加輔助定位就顯得非常必要。增加輔助定位的方式很多，其中，最常用的方式就是在模仁的4個角加工1個凸臺，即虎口或者管位，其加工簡單方便而且使用很廣泛。還有1種方式就是在?？虻耐饷嬖黾佣ㄎ粔K，增加開合模過程中的精確定位，定位塊的類型較多，其中，最常見的類型有3種:豎型零度定位塊、豎型斜度定位塊和圓形斜度定位塊，其中，豎型零度定位塊最常用，使用最廣泛。由于塑件的尺寸精度要求一般，所以本套模具外定位不增加定位塊，只在成型塑件的行程上增加虎口輔助定位。
2.5.2撬模槽
由于豆漿機過濾器模具尺寸較大，僅靠人體的力量有時無法完成某些工作，對于汽車內飾件上的大模具更是如此。在修模時，為方便打開前后模，通常會在模胚上加工撬模槽，一般模胚寬度在400mm以上的模具均會加工撬模槽。
2.5.3鎖模塊
生產完成后，將加工完的新模具進行吊裝和搬運，進行試模，一般均會在模胚的2個對角上各增加1個鎖模塊，防止在吊裝過程中模具分離而發生不必要的事故。
2.6頂出脫模機構
該模具的最大特點是開模與頂出同步進行。由于塑件高度為203mm，若采用常規的注塑機頂出機構，需要700mm開模行程，只有2000g注射機才能滿足要求。若模具頂出機構采用拉板結構，如圖6所示。在開模的同時，為了實現塑件從凸模中脫出，縮短模具的開模行程，選擇XS－ZY－500注射機，避免采用大型注射設備，達到節能節材的效果。拉板結構如圖6所示，定模拉板固定在定模板上，動模拉板、壓塊和彈簧固定在動模板上，當模具開模時，定模拉板嵌入定模板凹槽內，沿凹槽滑動，動模板拉板上形成壓塊凹槽，壓塊可以在壓塊凹槽中移動。如圖6所示，彈簧一端頂在動模板上，另一端頂在動模拉板上。當定模拉板勾住壓塊，帶動動模板移動，如圖7、8所示，使動模板與動模座板分離，直至分開距離為142mm(限位螺釘限位距離為145mm);然后，動模拉板與壓塊2個斜面開始接觸，動模拉板沿斜面將壓塊壓入動模板內(壓塊底面開有彈簧孔，壓塊與彈簧整體嵌入動模板內，在彈簧作用下可以上下移動);最后，在注塑機開模機構的繼續運動過程中，定模拉板繼續運動，使動模拉板、定模拉板完全分開，此時，動、定模板也完全分離，動模板兼具推板的作用。此時，動、定模板完全分開，結合限位機構、尼龍開閉器等，其運動結構實現了模具的順利開模。依據冷卻水路設計原則，由于產品高度尺寸大，故成型產品的型芯細而長，采用傳統的冷卻方式效果差，且加工不便。而采用水井式冷卻方式，則較容易地解決了由于產品“瘦長”采用常規冷卻方式，而導致冷卻不均的問題［13－15］。成型塑件內壁的動、定模型芯采用水井式結構進行冷卻，為達到良好的冷卻效果，使塑件冷卻更均勻，動、定模鑲件材料采用熱傳導率高的鈹銅合金。由于滑塊尺寸較大，成型面積也較大，故需要對滑塊單獨進行設置冷卻水路。
3模具動作原理
如圖10所示。開模時，模板、動模板先打開，動模板和底板間由于尼龍棒的作用暫時關閉。此時，模板和底板開始打開，澆注系統凝料從澆口套中脫出，離開定模，定模拉板勾住動模壓塊。此時，固定在定模板上的小拉板勾住動模板上的壓塊，使動模板和底板分離，動模板兼具推板的作用，將產品從動模型芯上頂出。動模壓板壓動模塊于動模板內。最后由固定在底板上的大拉板將壓塊壓入動模板內，定模板和動模板繼續分離，最終將產品(澆注系統凝料)頂出。其完全開模過程如圖11所示。
4結論
(1)模具需要2個分型面將塑件脫模，利用拉板結構和尼龍開閉器共同控制，實現了順序開模、安全脫模。(2)模具不設頂出空間，利用拉板脫模機構，實現開模與頂出同時進行，大大地縮短了模具的開模行程，因此，較小型的注射機具有節能節材的作用。(3)在動模型芯上，加工1個寬度幾十微米的臺階，可以安裝金屬嵌件，簡單方便。
作者:王建玲 劉偉 王永瑛 單位:唐山學院 江蘇大學