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1塑件結構分析
某汽車零件扇齒,材料為玻璃纖維增強聚酰胺66,平均收縮率為0.5%。該零件同時具有扇形斜齒輪和直齒輪,為了減少產品變形,內部設計了加強筋,此外,產品在3個方向有內凹結構。斜齒輪的成型與推出,以及側抽芯機構是該模具設計的難點。
2模具設計要點
2.1模塊總體結構
該模具為假三板模結構,需要3次分型,其中,動模板和定模板之間的C-C分型面為主分型面,它的作用是取出產品和澆注系統凝料。動模座板和動模板之間為A-A分型面,它是為動模滑塊機構而設計的。與一般模具不同,它在支撐板和動模板之間增加了B-B分型面,以保證產品斜齒輪部分能夠順利脫模。模架為非標準模架,為縮短模具開發周期,降低制造成本,可在龍記EAI-3535-A100-B100-C100-L340標準模架的基礎上進行改造,將定模一側的導柱安裝在撐板上,同時相應在動模板上增加導套與導柱配合。
2.2斜齒旋轉脫模機構
塑件斜齒部分的脫模是本模具設計的難點,斜齒輪要采用旋轉頂出機構才能順利脫模。完整斜齒輪的頂出一般依靠斜齒的扭力讓型腔旋轉,為了使轉動順暢,需在型腔外套裝軸承,只能適用于較小的齒輪。本塑件為非完整齒輪,內部結構復雜,因此型腔不能整體旋轉,同時如果僅依靠齒輪的扭力使型腔轉動,也容易破壞塑件。本模具設計了一個圓弧形滑塊,滑塊的側面加工成與斜齒輪相同螺旋角的螺旋面,斜齒輪成型塊通過銷釘和螺釘安裝在圓弧滑塊上。同時將動模板和動模型芯加工出1個半圓槽,槽的側面也是螺旋面,與圓弧滑塊配合,圓弧滑塊裝在支撐板上的T型槽內,在動模板和支撐板之間增加一個分型面,當動模板和支撐板分開時,圓弧滑塊隨支撐板一起移動,由于型芯螺旋面的約束作用,對圓弧滑塊產生一個扭力,使圓弧滑塊同時在支撐板的T型槽內旋轉,實現塑件斜齒部分的脫模。
2.3動模型芯鑲件
動模型芯比較復雜,為簡化其加工工藝,將塑件直徑14mm軸孔的成型部分設計成小型芯的形式,小型芯一般固定在主型芯上,因本模具型芯比較復雜,塑件對型芯包緊力較大,為分散脫模力,防止脫模時塑件變形,將小型芯固定在支撐板上,開模時該小型芯和斜齒輪成型塊一起首先與塑件脫開。小型芯設計成階梯形,與主型芯配合部分有1°的錐度,以減少小型芯與主型芯之間的摩擦,同時為了防止小型芯的旋轉,在其安裝端加工成一個平面。
2.4側抽芯機構
側向抽芯機構包含2個定模滑塊和1個動?;瑝K。由于產品有2個倒扣位置距離動模板較遠,如果采用動模滑塊成型,滑塊的高度尺寸會很大,開模時易產生較大的顛覆力矩,使滑塊運動不暢,容易卡死。因此距離動模較遠的2個倒扣位置使用定模滑塊成型。為了獲得滑塊運動的動力,需要增加一分型面,因此,定模滑塊結構復雜,加工難度大,成本高。圖4為2個定模滑塊,鎖緊塊和滑塊采用T型槽聯接,鎖緊塊通過螺釘固定在定模座板上,滑塊安裝在動模板上,動模座板和動模板分開時,鎖緊塊帶動滑塊實現抽芯動作。因此,鎖緊塊既負責滑塊的鎖緊,又提供滑塊動作需要的抽芯力。這種類型的抽芯結構,加工成本高,裝配不方便,但其承載力大,結構緊湊,動作可靠,在定?;瑝K中應用廣泛。設計時注意在開模的極限位置鎖緊塊不能脫離滑塊的T型槽。動?;瑝K為滑塊+斜導柱的結構形式。因定模板較厚,并且開模時定模板和定模座板要分開,所以將斜導柱安裝在楔緊塊上,依靠定模板壓緊。
2.5順序打開機構
由模具總體結構可以看出,模具有3個分型面,模具必須先打開A-A分型面,接著打開B-B分型面,最后打開C-C分型面。為了保證3個分型面的打開順序和打開距離,需要使用定距分型機構。在本模具中,保證分型面打開順序和距離的元件有彈簧、限位螺釘、尼龍開閉器限位螺釘和滑塊式順序開模機構組成?;瑝K式順序開模機構由拉鉤63、滑塊座64、小滑塊6及推塊66組成,需要2套,對角安裝在模具的外側。彈簧、限位螺釘以及尼龍開閉器各需要4個,對稱安裝在模具的內部。
2.6推出系統
推出系統主要由圓推桿、扁推桿、推管、中心銷、復位桿、推板、推板固定板等元件組成。因為支撐板和動模板之間有一個分型面,為防止支撐板和動模板分開時推出系統跟隨支撐板移動,采用比標準長度短25mm的復位桿,然后加工4個高度為25mm的錐臺,作為擋塊,使用M8內六角螺釘將擋塊安裝在4個復位桿的頭部,限制整個復位系統的后移。
3模具動作過程
經過合模、注塑、保壓、冷卻等階段,模具的開模過程如下。第1階段:注塑機合模系統拉動動模開模,在彈簧34的作用下,模具首先從A-A分型面分開,同時鎖緊塊50,59分別驅動側滑塊49,32運動,實現側向抽芯;澆口套與定模板分離,主流道凝料從澆口套內拉出。該分型面分開的距離為55mm,由定距螺釘9決定。當定距螺釘的頭部與定模板接觸后,定模板停止移動,A-A分型面分型結束。第2階段:定模板停止移動后,開模系統的拉力大于尼龍開閉器16和動模板圓孔之間的摩擦力時,B-B分型面分開,斜齒輪成型塊48和圓弧滑塊47在支撐板3的帶動下后移,同時因為型芯螺旋面的約束作用,在支撐板T型槽內旋轉,實現斜齒輪成型塊與塑件斜齒部分的分離,該分型面分開距離大于18.9mm后,斜齒輪成型塊與塑件斜齒部分完全脫開,該分型面最終分開的距離為25mm,由定距螺釘17決定。第3階段:在第2階段的后期,斜齒輪成型塊與塑件斜齒部分完全脫開后,外置定距分型機構中的小滑塊65即開始在推塊66的作用下滑動,并在B-B分型結束時與拉勾63脫開,C-C分型面開始打開,動模滑塊13開始在斜導14柱的作用下做抽芯動作,同時定模一側的型芯嵌件也逐漸與塑件分離。第4階段:完成開模動作后,頂出機構推動推板41、推板固定板40、推桿21、推管24,將塑件從動模型芯36及中心銷23推出,推出行程為55mm。將塑件取出后,注塑機合模,開始下一注塑循環過程。
4結論
模具具有2個定?;瑝K和1個動模滑塊,設計了1個可有限角度旋轉的成型塊來成型斜齒部分,為了保證產品能順利脫模,模具設置了3個分型面,采用外置式定距分型機構、尼龍開閉器和彈簧保證開模順序和距離。該模具已投入生產,實踐證明,雖然該模具結構復雜,并需嚴格控制開模順序,但運行可靠,產品質量符合要求。
作者:何延輝 舒長榮 單位:南京工業職業技術學院