挡泥板注射模具设计及制造
一、塑件工艺分析该塑件如图1所示，材料为ABS，颜色为灰色，每件重202g，长350mm，宽90mm，最大壁厚为 4.5mm，最小壁厚为1.5mm。
该产品成型后要求表面平整光洁，无影响外观的缩印、熔接痕、银丝、分色、缺料、飞边、裂纹和变形等工艺缺陷。挡泥板轮廓与轮胎在周向保证良好均匀间隙。塑件连接处适当加厚，以保证其装配牢固而可靠，但不得有任何干涉现象。
零件的尺寸精度按GB/T14486-MT5级执行，塑件内表面粗糙度为Ra1.6μm，塑件外表面粗糙度为Ra0.8μm。为了便于从注射模内取出塑件和保证塑件表面不被拉伤，将脱模斜度设为1.5°。在塑件的连接处采用适当的圆角过渡，避免塑件产生应力集中和裂纹。为了不影响产品外观，决定采用潜伏浇口进料。
注射成型工艺条件为：收缩率为0.5%。射嘴温度为：一段为200～220℃，二段为220～235℃，三段为205～220℃，四段为190～215℃，五段为180～195℃，注射压力为40～55Mpa，注射时间为3～8s，保压时间3s，冷却时间15～20s，成型周期19～31s。
二、模具结构设计
1.分型面的选择及排气槽设计
考虑到动、定模芯的机加工工艺性与潜伏浇口、浇注系统位置的合理布置，设置如图2所示分型面，这样既不会影响塑件的尺寸精度及外观，避免产生飞边，同时又能使塑料完好地成型，有利于脱模，且使塑件完全留在动模，便于顶出塑件。
排气槽设置的位置选在分流道末端及熔融塑料体的熔合线处，排气槽深度≤0.05mm，宽度为10mm，以防溢流，同时塑件还可通过分型面与动模芯和顶杆、定模芯的配合间隙进行排气，以确保整个塑件良好地排气。
2.浇注系统的设计
该模具采用 1 模 1 腔结构，塑件外表面不允许开设浇 口，以免影响其外观。又考虑到取料时，在塑件与浇注系统 连接处能自动剪断，因此决定在背部外围曲面上采用具有直 流道与分流道的潜伏浇口浇注系统。
通过运用MoldFlow软件进行流动分析，得出如图3所示的最佳潜伏浇口数量与位置，合理的流道系统形状和排布位置，并对型腔尺寸、浇口尺寸和流道尺寸进行优化。在主流道和分流道末端设有冷料穴，以防浇口被熔融塑料前锋面上的冷料堵塞。为了使主流道凝料易于脱出主流道衬套，将主流道设计成锥度为3°的锥形，主流道衬套(图3中19)小端直径为6mm，其球面半径为20mm，内表面 粗糙度为Ra0.4μm。为了易于顶出分流道中的凝料，决定采用改进梯形截面(其尺寸为：大端为13mm，深为8mm，根部圆角为 R5，斜度为 6°)。为了使潜伏浇口凝料易于脱出，将潜伏浇口设计成锥度为 15°的锥形，其中潜伏浇口小端直径为1.5mm，以便于开模时将潜伏浇口自动拉断。
3.脱模机构设计
由于该塑件采用潜伏浇口进料，就使得模具中心与产品中心不重合，两者之间相差15mm(如图3 所示)，这样就只能采用斜浇口套进料，为了便于脱模，决定采用勾料杆(图3中25) 进行反拉，使得浇注系统脱离浇口套。由于产品高度落差较大，因此在设计导柱(图3中5) 时一定要保证导柱先进导套(图3中4)后，动模型芯(图3中8、9和16)才进入定模芯。同时，产品采用异形可止转顶杆进行顶出。动模侧塑件是靠顶杆(图3中21) 和浇口杆(图3中29)顶出。整个脱模机构采用弹簧顶出复位系统，以确保顶出平稳和可靠。
4. 模温调节系统设计
该模温调节系统主要根据动、定模芯的结构特点以及模具元件的分布来布置水道。为了避免冷却水道与相关的模具元件发生干涉，而又不影响其冷却效果，决定采用如图 3 所示的一进一出冷却水道，其直径为 10mm，同时在动、动模芯的每路水道上设有 2～4 个翻水孔。为了防止漏水，在动模套板上开设密封槽，采用密封圈 (图 3 中 13) 进行密封。
5.模具结构及工作过程
该模具属于两板模，模具最大外形尺寸为550mm350mm×390mm，模架自制，选用WG-450t 注塑机。模具所有活动部分保证定位准确，动作平稳可靠，不得有歪斜和卡滞现象，固定零件不得有相对窜动。
模具工作过程为：动、定模合模，熔融塑料经塑化、计量后注入模具密封型腔内，经保压、冷却后开模。开模时，进行如图3所示的分型，定模芯(图3中10) 与动模套板(图3中28)、动模芯(图3中11) 分开，同时定模型芯(图3中14) 也慢慢脱离塑件，此时，定模侧的流道凝料完全脱出，当到达设定开模行程420mm后，注塑机顶出油缸进，装在复位杆(图3中15)上的4个45mm模具弹簧开始工作，顶出机构在弹簧的带动下将塑件从动模芯(图3中11)中顶出，当运动到设定顶出行程80mm后，取出动、定模侧的流道凝料和塑件。动、定模合模同时，注塑机顶出油缸退，顶出机构在注塑机顶杆的带动下依靠弹簧将勾料杆(图3中25)、顶杆(图3中21)和浇口杆(图3中29)等复位，一个注射周期也随之完成。
三、加工工艺
定模芯的具体加工工艺为：备料(该材料为P20，预硬处理) →粗铣六面→磨基准→打孔攻丝→数控粗加工→数控精加工(定模芯周边角落处采用精雕加工) →精铣基准对角→除毛刺→粗抛光→精抛光。吸收以往的教训，在定模芯进行数控精加工前，应对工件进行去应力处理，以防止工件的变形与开裂。
动模芯的具体加工工艺为：备料(该材料为 P20，预硬处理) →粗铣六面→磨基准→打孔攻丝→数控粗加工→数控精加工→电火花加工→线切割加工→精铣基准对角→除毛刺→粗抛光→精抛光。
型芯的具体工艺为：备料(该材料为 P20，预硬处理)→粗车→磨基准和精车→精铣→ (配模)。其他零部件的加工 工艺按常规工艺进行即可。
四、配模工艺
在零部件装配过程时，必须先检查重点零部件的配合尺寸与形状(特别是需不需要倒角，可能也有一些是圆角牛鼻刀具在加工时产生的圆角)，以免在装配时产生干涉。
型芯在装配过程中显得非常重要，因为它在机械加工时，底部留有0.2mm余量，以免发生其在装配过程中达不到尺寸要求。而型芯装配好后，必须测量出各个型芯的实际安装尺寸，然后再进行线切割，加工其底部形状，从而确保型芯装配到位。
动模芯的装配采用基准角对角上用斜面定位，而不采用直面定位，因为那样不好测量模芯实际加工余量需去除多少，而且进行二次加工时难以控制加工精度。因此将余量完全留在楔紧块前端的锥度段上，配模时不仅去除锥度段上的余量方便，而且动、定模芯装配也很到位，避免错位的发生。动套板、定模芯装配时留有0.5mm的间隙，以方便检测动、定模芯是否完全装配到位，同时有利于排气。其他零部件的配模工艺按常规工艺进行即可。
这样，整个模具的实际配模时间比以前大大缩短，只需要几天的时间就可完全配好一副模具。
五、模具组装技术要求
塑件尺寸精度的高低主要取决于模具的组装技术要求，为了生产出优质的注塑件，必须对模具的组装提出严格的要求，该模具的组装技术要求如下。
(1) 模具分型面与安装平面或支承面之间的平行度偏差，在200mm长度以内不大于0.05mm。
(2) 模具安装在注射机上时，其分型面应保持良好的闭合状态。允许有不大于0.03mm的间隙 (排气槽除外)。
(3) 成型镶块和浇口系统零件的分型面不允许低于模板分型面，其高出不得大于 0.1mm。
(4) 导柱和导套在装配后，其轴线与模板平面的垂直度偏差，在200mm 内不大于 0.03mm。
(5) 模具的各活动零部件装配后应灵活，在室温状态下用手施力时，各相互关联的活动零部件不应产生卡滞现象。
(6) 顶杆允许高出成型表面不超过0.1mm，复位杆则应与定模的分型面接触为准，允许低于分型面不超过 0.05mm。
(7) 推杆在推杆固定板中应灵活转动，允许其轴向窜动量不大于 0.05mm。
(8) 模具上开设的排气槽应呈曲折状引出，其深度在0.1mm～0.15mm，严禁将排气槽从型腔直接引向操作者的一侧。
(9) 流道转接处应光滑连接，镶拼处应密合，拔模斜度≥5°，表面粗糙度小于 Ra0.4μm。
六、结束语
经生产实践验证，该模具结构设计合理，动作平稳、可靠，注射出的塑件尺寸精度高，表面平整、光洁，无任何影响外观的缩印、熔接痕、银丝、飞边和变形等工艺缺陷，达到了满意的效果。
文章关键词： 模具 机械设计 加工工艺
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