手機(jī)護(hù)套雙色模具

1、第2章手機(jī)護(hù)套雙色模具（爆炸式內(nèi)抽芯+內(nèi)外同抽芯）2.1產(chǎn)品分析和模具結(jié)構(gòu)的預(yù)測 這是一款手機(jī)護(hù)套，見圖2-1和2-2。圖2-1圖2-2 手機(jī)護(hù)套由二種塑料（PC+TPE)組成。圖2-2中深色的部分是TPE彈性體，由雙色注塑機(jī)成型。從設(shè)計(jì)模具的角度來看，這是一套非常困難的模具，結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，本人從事模具行業(yè)44年，這套模具應(yīng)該是最難的模具之一。 由于要求外形美觀光滑，分模線必須做在內(nèi)側(cè)圓弧切點(diǎn)，見圖2-3。圖2-3因?yàn)樗盟芰蠟镻C，俗稱防彈玻璃，不可能強(qiáng)脫模，所有外側(cè)面要向四面滑開。內(nèi)側(cè)四周全部是倒扣的，必須全方位內(nèi)抽芯，也就是俗稱的“爆炸芯”，而且還是雙色模具，難度之大，可想而知。 關(guān)于“

2、爆炸芯”的模具結(jié)構(gòu)，假如是普通的注塑模具，已經(jīng)有非常經(jīng)典的機(jī)構(gòu)，下面將有詳細(xì)的介紹。現(xiàn)在問題是這套模具是雙色模具，有二組動(dòng)模和二組定模，二組動(dòng)模的所有部件是完全一致的，要在雙色注塑機(jī)的轉(zhuǎn)盤上進(jìn)行180度旋轉(zhuǎn)，以便讓二種不同的塑料分別射進(jìn)模腔，注射硬膠(PC)時(shí)動(dòng)模的頂出機(jī)構(gòu)和抽芯機(jī)構(gòu)不動(dòng)作，再注射軟膠（TPE)并開模后，對(duì)準(zhǔn)軟膠料筒的一側(cè)的動(dòng)模的抽芯機(jī)構(gòu)和頂出機(jī)構(gòu)才開始動(dòng)作，將完整的由PC+TPE成型的制品頂出。由于動(dòng)模旋轉(zhuǎn)后，二組動(dòng)模交換位置，合模后的澆口必須在同一位置，所以軟膠和硬膠的澆口的處理有難度，見圖2-4。圖2-4由于模具必須四周都要進(jìn)行“內(nèi)外同抽”，所謂的“內(nèi)外同抽”，就是說，在

3、塑料制品的同一位置，內(nèi)壁倒扣，要內(nèi)抽芯，外側(cè)不能夠直接開模，要用滑塊向外抽芯。簡稱“內(nèi)外同抽”。內(nèi)、外滑塊怎樣排列，滑塊運(yùn)動(dòng)的軌道設(shè)置在哪里？這個(gè)問題同樣比較困難。 且不談模具滑塊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性，我們從雙色模具的基本原理來考慮，軟、硬膠結(jié)合部的硬膠部分的成型和內(nèi)外同抽機(jī)構(gòu)是一定要設(shè)置在定模一側(cè)的，軟膠部分的成型機(jī)構(gòu)也要設(shè)置在定模一側(cè)。而且這個(gè)部分是由內(nèi)外同抽的機(jī)構(gòu)組成的凸起插入到動(dòng)模的凹槽中。轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)180度后，這組凸起剛好插入到另外一個(gè)動(dòng)模的凹槽中。也就是說，二個(gè)定模上的由內(nèi)外同抽滑塊組成的凸起的外部形狀和尺寸是完全相同的。僅僅是成型軟膠和硬膠的型面不同而已。問題的難點(diǎn)是，這個(gè)凸起會(huì)分成上下二

4、層，一層向外移動(dòng)，另一層向內(nèi)移動(dòng)，也就是俗稱的“內(nèi)外同抽”，合成的凸起的側(cè)面是一個(gè)統(tǒng)一的斜面，但是，傳統(tǒng)的滑塊必須要有滑動(dòng)軌道等必要的條件，怎樣設(shè)置軌道？這便成了本案例的核心問題。 我是這樣設(shè)置動(dòng)模部分的凹槽和定模部分凸起的。見圖2-5和2-6。.圖2-5圖2-6動(dòng)模的凹槽是這樣的，見圖2-7和2-8。圖2-7圖2-82.2定模內(nèi)、外滑塊同時(shí)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)基本機(jī)構(gòu)是這樣的，見圖2-9。圖2-9從圖2-9中可以看到，當(dāng)A板和定模底板分開35mm后，固定在定模底板上的撥塊撥動(dòng)內(nèi)滑塊，同時(shí)通過齒輪的傳動(dòng)，外滑塊向外移動(dòng)。見圖2-10圖2-10基本構(gòu)想是用上圖的撥塊撥動(dòng)內(nèi)滑塊，在內(nèi)滑塊內(nèi)滑的同時(shí)，通過

5、齒輪的傳動(dòng)，使得外滑塊向外滑動(dòng)。這樣就可以實(shí)現(xiàn)制品軟膠部分與模具型面的分離。同樣的方法，相應(yīng)的制品的硬膠部分的缺口也可以用同樣的方法和模具的型面分離。所有的這些機(jī)構(gòu)都是設(shè)置在定模一側(cè)的。動(dòng)模的每一次旋轉(zhuǎn)，與定模間的配合都是吻合的。內(nèi)滑塊的運(yùn)動(dòng)軌道是很穩(wěn)固地設(shè)置在A板上的，然而與之相對(duì)應(yīng)的外滑塊的軌道著落在哪里？豈不是空中樓閣？我利用內(nèi)滑塊的軌道上增加了一個(gè)凸起，兼起到了軸承的作用，見圖2-11。圖2-11軸的另外一端是利用鎖緊塊，上面做了一條半圓槽，起到軸承的作用，并設(shè)置了一個(gè)小的擋塊防止軸的軸向移動(dòng)，見圖2-12。圖2-12我設(shè)計(jì)了一個(gè)內(nèi)置的軌道（單軌），有點(diǎn)象“工字鋼”，同時(shí)它又是齒輪軸的

6、固定處，正可謂充分利用資源。因?yàn)辇X輪軸被限制移動(dòng)，只能轉(zhuǎn)動(dòng)，所以內(nèi)置軌道等于被固定在定模板上了，見圖2-13和2-14。圖2-13圖2-14這樣一來，外滑塊就變得非常簡單，見2-15。圖2-15 內(nèi)滑塊比較復(fù)雜，見圖2-16。圖2-16為了實(shí)現(xiàn)撥塊撥動(dòng)內(nèi)滑塊的動(dòng)作，定模板與定模底板之間必須先分開一段距離（35mm），使得在二板分開的同時(shí)，撥塊向內(nèi)撥動(dòng)內(nèi)滑塊。這個(gè)動(dòng)作的動(dòng)力是靠設(shè)置在動(dòng)模上的尼龍膠釘拉動(dòng)定模板來實(shí)現(xiàn)的，導(dǎo)向是靠設(shè)置在底板與A板間的附加小導(dǎo)柱來保證，見圖2-17。圖2-172.3雙物料（雙色）流道的設(shè)計(jì)當(dāng)雙色注塑機(jī)將硬膠注射完成后，注射滿硬膠的動(dòng)模的抽芯部分和滑塊部分是沒有任何動(dòng)作

7、的，主流道和橫流道都留在動(dòng)模部分，并跟隨動(dòng)模由雙色注塑機(jī)上的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過180度，再次合模時(shí)，軟膠部分的定模必須給硬膠的主流道留出一個(gè)位置，除非將硬膠部分的主流道取掉，但是這需要機(jī)械手多做一個(gè)動(dòng)作，大概要多花3秒鐘的時(shí)間。這是會(huì)大大影響生產(chǎn)效率的。軟膠部分的澆口怎樣設(shè)置？其實(shí)這個(gè)問題也是這個(gè)案例的最難的地方。我設(shè)計(jì)了一個(gè)“同床異夢”的方法（比喻可能不恰當(dāng)）。軟膠部分的主流道是在硬膠部分主流道的基礎(chǔ)上，加上一個(gè)錐度半橢圓的空間作為軟膠的主流道，當(dāng)硬膠的主流道隨動(dòng)模一起轉(zhuǎn)到軟膠的定模并合模時(shí)，直接插入軟膠的澆口套的預(yù)留空間，由于軟膠的澆口套留出了一個(gè)半橢圓的空間，但是硬膠的主流道是圓錐體的，這就形成了

8、截面為一個(gè)月牙形的空腔。軟膠可以順利地沿著這個(gè)月牙形的空間被射入軟膠部分的模腔，見圖2-18。圖2-18硬膠的澆口套見圖圖2-19。圖2-19軟膠的澆口套見圖2-20。圖2-20二種澆口合在一起是這樣的，見圖2-21。圖2-21其實(shí)，這個(gè)二個(gè)澆口套又是內(nèi)滑塊的逼緊塊，也是動(dòng)模一側(cè)內(nèi)滑塊和所有斜頂塊的逼緊塊。二組定模包括所有定模零部件的尺寸是完全相同的，只是有一點(diǎn)，大家仔細(xì)看，二個(gè)澆口套與注塑機(jī)射頭接觸的球面的深度是不同的，硬膠的澆口套深了5mm，其實(shí)道理很簡單，當(dāng)成型的硬膠的主流道插入軟膠的澆口套時(shí)會(huì)留出5mm空間，讓軟膠通過，進(jìn)入截面為月牙形的空腔。在這個(gè)澆口套里，成型的軟膠和硬膠的主流道各

9、占半壁江山。再來看橫流道的設(shè)置，見圖2-22-1。圖2-22-1我設(shè)計(jì)的硬膠的橫流道是個(gè)半圓形的，走下半圓，這樣使得硬膠的流道充滿后在合模時(shí)與軟膠的橫流道的空腔形成一個(gè)上半圓的空間，正好是軟膠橫流道的空間。圖2-22-2是Moidex 3D的模流分析結(jié)果。圖2-22-2這樣設(shè)計(jì)的流道便于今后可以方便地將二種不同塑料的流道分開，以便合理利用。2.4定模冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在這個(gè)模具的定模部分，僅僅是流道有較多的熱量，特別是主流道，它的凝固時(shí)間的長短直接影響注塑周期。成型軟膠的部分雖然是在定模但是它是伸入到動(dòng)模的凹槽里的，熱量基本是集中在動(dòng)模的。因?yàn)閮?nèi)外同抽滑塊的體積很小，無法安排水路，因此采用導(dǎo)熱系數(shù)

10、較高的鈹銅來做內(nèi)滑塊，我僅僅在與內(nèi)滑塊貼緊的澆口套（兼逼緊塊）上做了獨(dú)立的冷卻水回路，主要的作用是冷卻主流道與橫流道，這樣可以縮短注塑周期。見前面圖2-19和圖2-20。用長水接頭直接接出來，見圖2-23。圖23二組定模間的距離是由二個(gè)因素決定的，第一是雙色注塑機(jī)的二組平行的料筒的中心距，第二是在這個(gè)中心距的約束下，動(dòng)、定模的各種機(jī)構(gòu)可否正常地工作，這個(gè)問題我們在下面動(dòng)模設(shè)計(jì)部分會(huì)有詳細(xì)的介紹?，F(xiàn)在我選擇的雙色注塑機(jī)的料筒中心距是480mm。2.5動(dòng)模部分的設(shè)計(jì)2.5.1矩形制品四周全部內(nèi)抽機(jī)構(gòu)的動(dòng)作原理矩形制品四周全部內(nèi)抽機(jī)構(gòu)是模具結(jié)構(gòu)中最繁復(fù)的結(jié)構(gòu)，最早先是有圓形的，用在塑料管接頭模具和塑

11、料管的熱擴(kuò)口模具，是由意大利人設(shè)計(jì)出來的，俗稱“爆炸芯”。本案例是個(gè)特殊的情況，是矩形的，而且是用在雙色模具中，而且又是內(nèi)外同抽，國內(nèi)外尚無先例，我因?yàn)橐郧坝凶鰣A形“爆炸芯”的經(jīng)驗(yàn)，這次設(shè)計(jì)這套模具也是循序漸進(jìn)的，花了20多天的時(shí)間才得以完成?！氨ㄐ尽眱?nèi)抽芯過程可用一句話來概括，一縮二抽三斜頂，什么意思呢？一般來說，“爆炸芯”內(nèi)抽機(jī)構(gòu)分三個(gè)部分，首先是中間部分先縮下去，以便讓出內(nèi)抽芯的空間，第二是內(nèi)抽芯部分，由于縮芯后中間有空位，矩形制品直邊部分的內(nèi)滑塊可以向內(nèi)移動(dòng)。第三是角部斜頂，由于四面直邊的倒扣已經(jīng)與內(nèi)抽后的內(nèi)滑塊上的型面分開，角部的斜頂塊可以沿45度方向斜頂出，這時(shí)制品是跟著斜頂塊沿

12、開模方向移動(dòng)的，直到制品上的倒扣與斜頂塊上的型面完全分離。拿掉外滑塊看，是這樣的，見圖2-24。圖2-24內(nèi)抽和斜頂出后是這樣的，見圖2-25。圖2-25內(nèi)抽芯僅僅向內(nèi)移動(dòng)2.5mm?？s芯僅僅縮下30mm。這時(shí)制品的整圈倒扣與模具的型面已經(jīng)完全分離了。2.02內(nèi)滑塊的設(shè)計(jì)內(nèi)滑塊1和2是對(duì)稱的，我們來看內(nèi)滑塊1，見圖2-26和圖2-27。圖2-26內(nèi)滑塊有一組獨(dú)立的冷卻水，齒條和內(nèi)置軌道，這個(gè)凹的“T”形槽的內(nèi)置軌道較難加工，是熱處理后用火花機(jī)硬打出來的，見圖2-27和2-28。圖2-27圖2-28制作內(nèi)滑塊的材料是用8407，硬度是HRC48度。內(nèi)滑塊1在鎖模時(shí)是向外撐緊的，是靠定模的澆口套來

13、逼緊。內(nèi)滑塊向內(nèi)滑的動(dòng)力是靠外滑塊通過齒輪、齒條來傳遞的。外滑塊是靠外置的方形的短程油缸來拉動(dòng)的（行程2.5mm），見圖2-29。圖2-29有一個(gè)細(xì)節(jié)，為了齒輪軸的裝拆方便，在內(nèi)滑塊的對(duì)著齒輪軸的地方開了一條3X3的小槽。要拆齒輪軸時(shí)，用一根2.5mm的頂針捅出來就可以了。這個(gè)小槽的截面比軸的端面小，還可以有效防止軸的軸向移動(dòng)，見圖2-30。 圖2-302.6內(nèi)滑塊3和4的設(shè)計(jì)二另外一個(gè)方向的內(nèi)滑塊(內(nèi)滑塊3、4）是這樣設(shè)計(jì)的，見圖2-31圖2-31從圖2-31可以看到，滑塊3的前端的下部，已經(jīng)給斜頂塊留出了空間。內(nèi)滑塊3本身帶有齒條，可以用線切割機(jī)直接加工出來。 利用外滑塊的力，通過齒輪傳動(dòng)

14、向內(nèi)移動(dòng)（2.5mm)。它被限制在外滑塊的凹槽內(nèi)，所以，不需要另外的軌道。見圖2-32。圖2-322.7外滑塊3、4的設(shè)計(jì)外滑塊的形狀比較復(fù)雜，見圖2-33。圖2-33反面是這樣的，見圖2-34。圖2-34外滑塊由于與內(nèi)滑塊有摩擦面，為避免拉毛，應(yīng)該選擇與內(nèi)滑塊不同的材料和硬度，我采用了738H，硬度為HRC3438。外滑塊3的冷卻水的設(shè)置是這樣的，見圖2-35圖2-352.8動(dòng)模軌道的設(shè)計(jì)動(dòng)模軌道是動(dòng)模部分的重要部件，雖然形狀簡單，但是在設(shè)計(jì)上有較大的難度，見圖2-36。圖2-36我采用有高硬度且比較便宜的材料Cr12MoV來做，硬度采用HRC52度，它有二個(gè)方向的摩擦面，要求垂直度比較高。

15、這是我的設(shè)計(jì)風(fēng)格，有很多人喜歡將動(dòng)模板做得很厚，開槽后再鑲硬片，我認(rèn)為這樣做不好，動(dòng)模板開深槽后會(huì)發(fā)生變形，變形量很難控制，這樣直接貼上去，又簡單又方便，而且動(dòng)模板絕對(duì)不會(huì)變形。動(dòng)模軌道的定位是靠滑動(dòng)導(dǎo)套和一組銷釘來實(shí)現(xiàn)的，方便可靠，并且用10mm的螺絲固定，裝拆很方便。尼龍拉釘也是固定在動(dòng)模軌道上的。動(dòng)模軌道反過來看是這樣的，見圖2-37。圖2-37動(dòng)模軌道在裝配方面的考慮有很多的功能，見圖2-38。圖2-381. 二個(gè)方向的滑塊軌道，見圖2-39。圖2-392. 參與組成與定模內(nèi)外同時(shí)抽滑塊的凸起的相應(yīng)的凹槽，見圖2-40。圖2-40尼龍拉釘、復(fù)位桿、定位銷和限位釘都是布置在動(dòng)模軌道上的，

16、見圖2-41。圖2-412.9摩擦片和齒輪軸座的設(shè)計(jì)摩擦片和齒輪軸座，形狀很簡單，但是在本套模具的設(shè)計(jì)中有非常重要的作用，見圖2-42。圖2-42黃色的是摩擦片，其中外圍的4件是用Cr12MoV備制，硬度為HRC56.。中間二件兼有斜頂塊導(dǎo)向的作用，是用耐磨的錫青銅備制。為了保證斜頂塊的穩(wěn)定，在動(dòng)模板的反面還有一層錫青銅做的摩擦片。 在齒輪軸座的相應(yīng)位置用線切割做成穿孔，齒輪軸座直接放入，因?yàn)辇X輪軸座各個(gè)方向都有限制，所以不用安排螺釘，見圖2-43。圖2-432.10斜頂塊的設(shè)計(jì)斜頂塊在本套模具中是關(guān)鍵的零件，要考慮很多方面的因素，頂出的角度和距離都很關(guān)鍵，斜頂塊在推板上的布置見圖2-44。圖

17、2-44 從圖2-44可以看到，整個(gè)頂出系統(tǒng)的動(dòng)力來源是靠布置在推板上的二個(gè)方形的伺服油缸提供的。斜頂塊被頂動(dòng)時(shí)，受到布置在動(dòng)模板上的雙層摩擦片的限制，見圖2-45和圖2-46。圖2-45圖2-46在圖2-45和圖2-46中可以看到，起導(dǎo)向作用的雙層摩擦片上的方孔是錯(cuò)位的，迫使斜頂塊形成一個(gè)角度，在水平的方向是45，在45的截面上的角度是5，斜頂塊被頂動(dòng)時(shí)，會(huì)沿滑座上的“T”型槽運(yùn)動(dòng)，在向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，在水平方向沿45運(yùn)動(dòng)，起到讓成型在斜頂塊上的倒扣，離開已經(jīng)成型的產(chǎn)品的內(nèi)測凹槽。 斜頂塊用8407備制，硬度HRC52度?；湍Σ疗怯肅r12MoV備制。硬度HRC58度。斜頂塊與內(nèi)滑塊、內(nèi)

18、縮塊的配合面都是密配的，要起封膠的作用。見圖2-47。圖2-47 斜頂塊的斜頂?shù)慕嵌鹊倪x擇非常的重要，既要能夠?qū)⒅破返男兔娣蛛x，制品可順利取出，又不能與內(nèi)滑塊干涉，（具體尺寸可以參考3D圖檔）見圖2-48。 圖2-48 本套模具的各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)已經(jīng)介紹完畢，模具的整體動(dòng)作靠文字和圖片是很難講清楚的，我用的3維軟件是Cimatron E10,我做了完整的爆炸圖，假如轉(zhuǎn)成別的軟件的格式就看不到了。小結(jié)：講心里話，這套模具的難度很大，假如沒有那個(gè)“雌雄同體”的靈感，整套方案是想不出來的，感謝主給了我靈感，使得這么艱難的工作得以完成。這套模具中有很多處看起來是奇思妙想，但又是切實(shí)可行的方法。零件的加工難度也不是很大，各位模具愛好者可以從本案例中發(fā)現(xiàn)，一套好的模具設(shè)計(jì)，除了整體方案的合理性和先進(jìn)性，往往取決于各個(gè)細(xì)節(jié)的