柜式空调器顶盖注射模具设计及制造
内容简介本文以柜式空调器顶盖为例详细阐述了三板式点浇口注射模具的结构设计要点与工作过程，通过采用典型的斜顶结构、多弹簧顶出复位系统，使得模具的使用寿命和可靠性大大提高
摘要：本文以柜式空调器顶盖为例详细阐述了三板式点浇口注射模具的结构设计要点与工作过程，通过采用典型的斜顶结构、多弹簧顶出复位系统，使得模具的使用寿命和可靠性大大提高；经过在实践中不断优化加工工艺、控制加工精度和改进配模技术，从而大大缩短了配模时间和模具的制造周期，提高了劳动生产效率，降低了模具的制造成本。
关键词：注射模；设计；配模；工艺；加工精度
1 塑件工艺分析
该塑件如图1所示，材料为ABS，颜色为乳白色，重425g，长500mm，宽为210mm，最大壁厚为2.8mm,最小壁厚为1mm。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。顶盖轮廓与空调器上面板及金件相配合，其间隙≤0.5mm，且在长度方向上要与上面板相称。勾卡与塑件连接处设有加强筋，以保证其装配牢固而可靠，但不得有任何干涉现象。塑件背部有2个勾卡，采用2个斜顶进行侧抽芯脱模。尺寸精度按GB/T14486-MT5级执行，塑件外表面粗糙度为Ra0.8um，内表面粗糙度为Ra1.6um。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°。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，决定采用点浇口进料。注射成型工艺条件为：收缩率为0.5%，射嘴温度：一段为210～230℃，二段为220～240℃，三段为200～225℃，四段为195～220℃，五段为185～195℃，注射压力为50～80Mpa，注射时间为15～18s，保压时间3s，冷却时间18～20s，成型周期36～40s。
图1柜式空调器顶盖塑件
2 模具结构设计
2.1 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点浇口、浇注系统位置的合理布置，将分型面选在A-A面上，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≤0.04mm，宽度为5mm，以防溢流，同时塑件还可通过分型面与动模芯和顶杆、斜顶的配合间隙进行排气。
2.2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，决定在后侧斜面上采用具有直流道与分流道的点浇口浇注系统。通过运用MoldFlow软件进行流动分析，得出如图2所示最佳的点浇口数量与位置，合理的流道系统形状和排布位置，并对型腔尺寸、浇口尺寸、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19小端直径为6mm，其球面半径为SR20mm，内表面粗糙度为Ra0.4um。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12mm，深7mm，根部圆角R4，斜度为6°）。为了使分流道凝料易于脱出分流道，将分流道设计成锥度为4°的锥形，其中分流道小端直径为1.3mm，以便于开模时将分流道自动拉断。
2.3 脱模机构设计
由于塑件背面有2个勾卡，为了便于脱模，决定采用2个斜顶进行侧抽芯，斜顶11倾斜角度为8°。同时，由于中间加强筋处易蓄模，故在加强筋处设置Ф8mm顶杆进行顶出。浇注系统的脱模是利用开模和大拉杆、小拉杆的行程差10mm（见图2），在拉料钉31作用下将定模侧流道凝料拉出。整个脱模机构采用弹簧顶出复位系统，以确保顶出平稳、可靠。) a+ 2.4 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不发生干涉，而又不影响其冷却效果，决定采用如图2所示的一进一出的冷却水道，其直径为Ф10mm，同时在动、定模芯的每路水道上设有2～5个翻水孔。为了防止漏水，在动、定模套板上开设密封槽，采用密封圈进行密封。
模具结构及工作过程
该模具属于三板模，模具最大外形尺寸为750×600×566，模架自制，选用HTF450t注塑机。模具所有活动部分保证定位准确，动作可靠，不得有歪斜和卡滞现象，固定零件不得有相对窜动。其结构如图2所示。2 U/ o. w) A6 J6 T- Z4 G2 p, s
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，由于拉模器47的作用先进行如图2所示位置的I次分型，定模套板14与脱浇板15分开，当小拉杆二34碰到定模套板14时，由于小拉杆一33的作用，使得定模座板16与脱浇板15分开，当大拉杆30的限位板38碰到定模套板14时，I次分型结束，II分型开始（此时，定模侧的流道凝了完全脱出），动、定模分开，到达设定开模行程600mm后，注塑机顶出油缸进，模具弹簧8开始工作，顶出机构在弹簧8的带动下将塑件从动模芯10中顶出，同时，塑件上的2个勾卡也从2个斜顶中脱出，动模侧的流道凝料也自动脱出，当运动到设定顶出行程40mm（见图2）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8将斜顶11和顶杆6、26等复位，一个注射周期也随之完成。
1 动模座板2 推板3 顶杆固定板4 复位杆5 斜顶导杆 6、26 顶杆7 支撑柱8 弹簧9 动模套板10 动模芯11 斜顶12、17、18、24、28、29、37、39、46内六角螺钉13 定模芯14 定模套板15 脱浇板16 定模座板19 主流道衬套20 定位圈21 导套22 导柱23 定模型芯25 推板导柱26 垫脚27 推板导套30 大拉杆31 拉料钉32、43 紧定螺钉33 小拉杆一34 小拉杆二35 拉杆导套一36 拉杆导套二38 限位板39 动模座板40 模脚42 限位柱 44 动模型芯45 推管47 拉模器
图2 柜式空调器顶盖注射模
3 加工工艺
定模芯的具体加工工艺为：备料（该材料为2738，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（定模芯两端角落处采用电火花加工）-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（中间槽采用精密雕刻加工、动模芯两端角落处、中间局部加强筋处等采用电火花加工）-线切割加工（加工中间2个斜顶槽）-精铣基准对角-除毛刺-粗抛光-精抛光。而动模芯中间槽不再采用电火花加工，因为电极材料成本、线切割和电火花加工费用过于昂贵，此次采用雕刻机进行雕刻，从而降低模具制造成本，减少了模具制造周期。
斜顶的具体工艺为：备料（该材料为P20，预硬处理）-粗铣六面-磨基准和上、下平面-线切割割外形-电火花加工-（配模）-线切割割底部形状。
其它零部件的加工工艺按常规工艺进行即可。
4 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，这可能也有一些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。斜顶在装配过程中显得非常重要，因为它在线切割割外形时底部留有1mm余量，以免发生斜顶在装配过程中达不到尺寸要求，而斜顶装配好后必须测量出各个斜顶的实际安装尺寸，然后再进行线切割其底部形状，从而确保斜顶装配到位。动、定模芯的装配采用直面定位，而不采用原先在基准角对角上用斜面定位，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，这次将余量完全留在定模芯前端锥度段上，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、定模套板装配时留有1mm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。其它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。经过试模，该模具一次试模成功，整个模具的工作过程都很顺畅。
5 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。该模具目前已投入批量生产，为企业带来了良好的经济效益。
我顶，我再顶。。。
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