隔離座形體要素分析與注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計

通過對隔離座進(jìn)行形體要素分析，找到了形體上存在的垂直開閉模方向的型孔、型槽及凸臺要素。對于成型型孔、型槽和凸臺的型芯，采用斜導(dǎo)柱滑塊抽芯機(jī)構(gòu)；對于平行開閉模方向的型槽要素，采用動模鑲嵌件結(jié)構(gòu)。隔離座在模具中有平臥和豎立擺放兩種形式，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行分析，確定采用豎立擺放形式。豎立擺放可設(shè)置3種位置的分型面，共有4種模具結(jié)構(gòu)方案，分析模具結(jié)構(gòu)方案并論證，找出優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)的最佳方案，確保能正確設(shè)計模具結(jié)構(gòu)。1

序言注塑模在結(jié)構(gòu)設(shè)計和造型前，先要進(jìn)行形體要素的可行性分析，之后再對模具的結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行分析與論證，通過分析對比多個模具結(jié)構(gòu)方案，找出優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)的最佳方案后，才能進(jìn)行模具的設(shè)計和造型。2

隔離座的形體要素分析隔離座形體要素分析如圖1所示，代表型槽要素，代表型孔要素，代表弓形高障礙體要素，代表凸臺障礙體要素，代表注塑件的型面有外觀要求。隔離座三維造型如圖2所示。隔離座材料為30%玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺-6（黑色）QYSS08－92，收縮率為1.5%～2.5%。圖1隔離座形體要素分析圖2隔離座造型由圖1可知，隔離座在注塑模中為豎立擺放的形式，隔離座在2×

R1mm象限點處設(shè)計分型面Ⅰ—Ⅰ。隔離座存在著垂直于開閉模方向的0.8mm×90°×0.8mm×φ3.2mm×（3－0.8）mm的型孔要素[1]，垂直于開閉模方向的兩處3.1mm×2.2mm×R2mm×12.6mm的型槽要素；平行于開閉模方向的12.6mm×（13.1－3）mm×6mm的型槽要素[2]；垂直于開閉模方向的12.1mm×8.1mm×5mm×（5－3）×45°×（14.1－6）mm的凸臺要素[3]；以及2×R1mm弓形高障礙體和外觀要求。3

隔離座注塑模結(jié)構(gòu)可行性方案分析隔離座在注塑模中有平臥和豎立兩種擺放形式，便存在著2種注塑模結(jié)構(gòu)方案，并隨著所選用的分型面位置的不同，產(chǎn)生不同的注塑模結(jié)構(gòu)方案。隔離座注塑模結(jié)構(gòu)方案可行性分析如圖3、圖4所示。圖3中，表示頂桿位置，⊥表示幾何體與開閉模方向垂直，//表示幾何體與開閉模方向平行，Ⅰ—Ⅰ、Ⅰ'—Ⅰ'和Ⅰ"—Ⅰ"分別表示不同位置的分型面。圖3隔離座注塑模結(jié)構(gòu)方案一（1）隔離座注塑模結(jié)構(gòu)方案一如圖3所示，隔離座在注塑模中為平臥擺放形式。由于0.8mm×90°×φ3.2mm×（3－0.8）mm的型孔和2×3.1mm×2.2mm×R2mm×12.6mm的型槽及12.1mm×8.1mm×5mm×(5－3)mm×45°×（14.1－6）mm的凸臺要素均平行于開閉模方向，所以型孔采用定模鑲嵌型芯，型槽和凸臺采用動模鑲嵌型芯，利用定、動模的開閉模進(jìn)行隔離座模型孔的注塑、型槽和凸臺型芯的成型及復(fù)位運動。對于垂直開閉模方向12.6mm×（13.1－3）mm×6mm的復(fù)雜型槽要素，可以采用斜導(dǎo)柱滑塊抽芯機(jī)構(gòu)實現(xiàn)隔離座復(fù)雜型槽注塑模成型的型芯抽芯和復(fù)位。該方案的頂桿處在隔離座的背面A，背面A將會產(chǎn)生頂桿脫模痕跡，影響外觀要求。2）隔離座注塑模結(jié)構(gòu)方案二如圖4所示，隔離座在注塑模中為豎立擺放形式。由于0.8mm×90°×φ3.2mm×（3－0.8）mm型孔、2×3.1mm×2.2mm×R2mm×12.6mm型槽和12.1mm×8.1mm×5mm×（5－3）mm×45°×（14.1－6）mm的凸臺要素均垂直于開閉模方向，所以可以分別采用斜導(dǎo)柱滑塊抽芯機(jī)構(gòu)實現(xiàn)型孔、型槽的成型和凸臺型芯的抽芯和復(fù)位。平行開閉模方向的12.6mm×（13.1－3）mm×6mm的復(fù)雜型槽要素，則可以采用動模鑲嵌型芯構(gòu)件，利用定、動模的開閉模進(jìn)行成型和復(fù)位。為了避讓如R1mm的弓形高障礙體要素，設(shè)計分型面Ⅰ—Ⅰ，并采用點澆口的澆注系統(tǒng)。該方案的頂桿處在隔離座的背面B。圖4隔離座注塑模結(jié)構(gòu)方案二、方案三和方案四（3）隔離座注塑模結(jié)構(gòu)方案三和方案四如圖4所示，方案三和方案四的隔離座在注塑模中均為豎立擺放形式。但分型面選取的位置不同，制訂注塑模的結(jié)構(gòu)方案也不同。方案二采用分型面Ⅰ—Ⅰ，方案三采用分型面Ⅰ'—Ⅰ'，方案四采用分型面Ⅰ"—Ⅰ"。方案三的分型面Ⅰ'—Ⅰ'在隔離座上端，隔離座成型面的絕大部分在動模部分。方案四的分型面Ⅰ"—Ⅰ"在隔離座下端，隔離座的絕大部分型面位于定模部分，此時斜導(dǎo)柱滑塊抽芯機(jī)構(gòu)的斜導(dǎo)柱應(yīng)該安裝在動模部分，滑塊和型芯應(yīng)該安裝在定模部分，重疊雙型槽的抽芯機(jī)構(gòu)的成型不易實現(xiàn)。（4）隔離座優(yōu)化注塑模的最佳結(jié)構(gòu)方案方案一以復(fù)雜型槽進(jìn)行抽芯，簡易的型孔、型槽和凸臺的型芯則采用定、動鑲嵌件成型，互為正交的型芯嵌件與復(fù)雜型槽斜導(dǎo)柱滑塊抽芯及復(fù)位運動同時進(jìn)行，容易產(chǎn)生運動干涉，為了避免兩種抽芯的運動的碰撞，采用了復(fù)雜的時差抽芯，加上頂桿痕跡處在有外觀要求的A面，顯然不符合使用要求。故方案一不可行。方案二采用鑲嵌件成型復(fù)雜型槽的型芯，鑲嵌件抽芯運動依靠頂桿的脫模運動完成。成型簡易的型孔、型槽和凸臺的型芯采用斜導(dǎo)柱滑塊抽芯機(jī)構(gòu)。由于模具開模運動先于脫模運動，使得斜導(dǎo)柱滑塊抽芯先于鑲嵌件的抽芯且斜導(dǎo)柱滑塊復(fù)位運動晚于鑲嵌件的復(fù)位。因此，方案二是可行方案。方案三的分型面Ⅰ'—Ⅰ'處在隔離座上端R的象限點處，隔離座成型面的絕大部分在動模部分。由于隔離座下端寬（16.4mm）、上端窄（11.8mm），隔離座無法脫模，所以為了使隔離座順利脫模，需在隔離座中心處的兩邊設(shè)置抽芯機(jī)構(gòu)。該模具需要有4處抽芯機(jī)構(gòu)。方案四的分型面Ⅰ"—Ⅰ"處在隔離座下端R的象限點處，隔離座成型面的絕大部分在定模部分，導(dǎo)致成型的型芯深度深，會影響定模板的剛性，需要加大模板的厚度。方案二、方案三和方案四均為可行性方案，比較三種方案，方案二需要2處抽芯，方案三要4處抽芯，方案四定模剛性差。因此，選用方案二最為可靠。4

注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計隔離座注塑模結(jié)構(gòu)由模架、定模部分、動模部分、成型件、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、抽芯機(jī)構(gòu)、脫隔離座和脫澆注系統(tǒng)的冷凝料機(jī)構(gòu)、回程機(jī)構(gòu)、限位和導(dǎo)向組件等組成。隔離座注塑模結(jié)構(gòu)二維設(shè)計如圖5所示，三維造型如圖6所示。圖5隔離座注塑模結(jié)構(gòu)二維設(shè)計a）俯視b）仰視圖6隔離座注塑模結(jié)構(gòu)三維造型1—動模板2—動模鑲件3—動模型芯4—型槽型芯5—凸臺型芯6—型槽型芯滑塊7、15—楔緊塊8、14—斜導(dǎo)柱9—定模板10—定模墊板11—定位圈12—定模型芯13—型孔型芯16—型孔型芯滑塊17—限位銷18、28、35—彈簧19、37、44—螺塞20、41—頂桿21—模腳22—安裝板23—推件板24—底板25—限位塊26—推板導(dǎo)柱27—拉料桿29、31—內(nèi)六角螺釘30—澆口套32—導(dǎo)套33—導(dǎo)柱34—回程桿36、42—冷卻水接頭38、43—O形密封圈39—定模鑲件40—隔離座（1）模架由動模板1，定模板9，定模墊板10，定位圈11，彈簧35，頂桿20、41，模腳21，安裝板22，推件板23，底板24，推板導(dǎo)柱26，拉料桿27，內(nèi)六角螺釘29、31，澆口套30，導(dǎo)套32，導(dǎo)柱33和回程桿34等組成。模架是整副模具零部件安裝及與注塑機(jī)連接的平臺。（2）定模部分由楔緊塊7、15，斜導(dǎo)柱8、14，定模板9，定模墊板10，定位圈11，定模型芯12，內(nèi)六角螺釘29、31和澆口套30等組成。（3）動模部分由動模板1，動模鑲件2，動模型芯3，型孔型芯13，限位銷17，彈簧18、28、35，螺塞19、37、44，頂桿20、41，模腳21，安裝板22，推件板23，底板24，推板導(dǎo)柱26，內(nèi)六角螺釘29、31，導(dǎo)套32，導(dǎo)柱33和回程桿34等組成。（4）成型件包括動模鑲件2、型槽型芯4、凸臺型芯5、定模型芯12和型孔型芯13等。由于塑料的熱脹冷縮，成型件的尺寸設(shè)計需要考慮塑料的收縮率。實際成型件的尺寸＝成型件圖樣尺寸＋成型件圖樣尺寸×2%。2%為30%玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺-6的平均收縮率。為了隔離座便于脫模，成型件平行脫模方向的型面必須制成1.5°～2°的脫模斜度。（5）冷卻系統(tǒng)包括定模板9與定模型芯12的冷卻系統(tǒng)以及動模板1與動模型芯3的冷卻系統(tǒng)。在注塑模成型加工過程中，熔融的塑料會將熱量傳遞到定模和動模部分。隨著不斷地連續(xù)加工，模具熱量的不斷積累會導(dǎo)致定模和動模的熱量飚升，最終過熱而失去其機(jī)械性能。1）定模冷卻系統(tǒng)由定模板9與定模型芯12中的冷卻水通道、螺塞37、O形密封圈38和冷卻水接頭36組成。冷卻水從冷卻水接頭36進(jìn)水口流入，經(jīng)過定模中的冷卻水通道，從冷卻水接頭36出水口流出，將熱量帶走，起到降低模溫的作用。

2）動模冷卻系統(tǒng)由動模板1與動模鑲件2中的冷卻水通道、螺塞44、O形密封圈43和冷卻水接頭42組成。冷卻水由冷卻水接頭42進(jìn)水口流入經(jīng)動模中的冷卻水通道，從冷卻水接頭42出水口流出，將熱量帶走，起到降低模溫的作用。

（6）回程機(jī)構(gòu)由安裝板22、推件板23、回程桿34和彈簧35組成。該機(jī)構(gòu)可以實現(xiàn)模具脫模和脫澆注系統(tǒng)冷凝料機(jī)構(gòu)的復(fù)位，有利于注塑加工自動循環(huán)進(jìn)行。

（7）限位構(gòu)件由限位銷17，彈簧18、28、35和螺塞19、37組成。

（8）導(dǎo)向構(gòu)件由4組導(dǎo)柱33和導(dǎo)套32組成。用于定、動模的定位與開閉模運動的導(dǎo)向?；爻虣C(jī)構(gòu)的脫模與回程運動的導(dǎo)向由推板導(dǎo)柱26保證。注塑模澆口套30的主澆道與注射機(jī)噴嘴的定位由定位圈11保證。正確設(shè)計和制造上述各個機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)、組件和零部件，才能確保合理設(shè)計出隔離座注塑模，最終確保隔離座成型加工的合格。5

隔離座注塑模抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計隔離座注塑模抽芯機(jī)構(gòu)（見圖7）由注塑模開閉模的主運動派生出抽芯和復(fù)位運動及抽芯機(jī)構(gòu)的限位動作，由注射機(jī)頂桿的頂出運動派生出隔離座和澆注系統(tǒng)冷凝料的脫模與回程運動。

1）隔離座注塑模閉模狀態(tài)如圖7a所示，當(dāng)定、動模閉合時，斜導(dǎo)柱8、14分別插入型槽型芯滑塊6和型孔型芯滑塊16的斜孔中，撥動型槽型芯滑塊6和型孔型芯滑塊16并且壓縮彈簧進(jìn)行復(fù)位運動。型槽型芯滑塊6和型孔型芯滑塊16底面的半球形凹坑迫使限位銷17壓縮彈簧18，使得限位銷17退回安裝孔中，解除了限位銷17對型槽型芯墊片4、型槽型芯5、型槽型芯滑塊6、型孔型芯滑塊16和型孔型芯13的限位。a）隔離座注塑模閉模狀態(tài)

b）隔離座注塑模開模狀態(tài)

c）隔離座與澆注系統(tǒng)冷凝料脫模狀態(tài)圖7隔離座注塑模抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計1—動模板2—動模鑲件3—動模型芯4—型槽型芯墊片5—型槽型芯6—型槽型芯滑塊7、15—楔緊塊8、14—斜導(dǎo)柱9—定模板10—定模墊板11—定位圈12—定模型芯13—型孔型芯16—型孔型芯滑塊17—限位銷18、26—彈簧19—螺塞20—頂桿21—模腳22—安裝板23—推件板24—底板25—推板導(dǎo)柱27—回程桿28—隔離座為了防止斜導(dǎo)柱8、14因剛性不足，在大的注射壓力和保壓力作用下，造成型槽型芯墊片4、型槽型芯5、型槽型芯滑塊6、型孔型芯13和型孔型芯滑塊16的退讓，進(jìn)而影響到隔離座28的寬度，導(dǎo)致型孔的尺寸不符合圖樣要求，可運用楔緊塊7、15的斜面分別楔緊型槽型芯滑塊6和型孔型芯滑塊16的斜面。當(dāng)隔離座28被頂出脫模，在注射機(jī)頂桿撤退后，脫模機(jī)構(gòu)和回程機(jī)構(gòu)在彈簧26的彈性恢復(fù)作用下開始復(fù)位。為了使防止彈簧26使用時間過長后出現(xiàn)疲勞失去彈性，導(dǎo)致脫模機(jī)構(gòu)和回程機(jī)構(gòu)無法恢復(fù)最終位置，可依靠閉模運動使定模板9推著回程桿27、安裝板22、推件板23和頂桿20精確復(fù)位。2）隔離座注塑模開模狀態(tài)如圖7b所示，當(dāng)定模開啟時，斜導(dǎo)柱8、14分別撥動型槽型芯滑塊6、型槽型芯5、型槽型芯墊片4、型孔型芯13和型孔型芯滑塊16產(chǎn)生抽芯運動。為了防止型槽型芯滑塊6和型孔型芯滑塊16在大的抽芯運動慣性作用下滑離動模板1，以及確保型槽型芯滑塊6和型孔型芯滑塊16在抽芯后斜孔的位置正好對準(zhǔn)斜導(dǎo)柱14，設(shè)置了螺塞19、彈簧18和限位銷17等限位組件。當(dāng)型槽型芯滑塊6和型孔型芯滑塊16底面的半球形凹坑抽芯至限位銷17位置上方時，在彈簧18的作用下限位銷17進(jìn)入半球形凹坑，鎖住型槽型芯滑塊6和型孔型芯滑塊16。3）隔離座與澆注系統(tǒng)冷凝料脫模狀態(tài)如圖7c所示，當(dāng)注射機(jī)頂桿頂著安裝板22、推件板23和頂桿20移動時，可將隔離座28頂出，脫離動模鑲件2和動模型芯3。同時，也可以將澆注系統(tǒng)的冷凝料頂脫模。6

注塑件與澆注系統(tǒng)冷凝料脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計解決了隔離座垂直開閉模方向的型孔、型槽和凸臺的抽芯，實現(xiàn)隔離座連續(xù)自動化加工，還必須要完成澆注系統(tǒng)冷凝料的脫模。注塑件與澆注系統(tǒng)冷凝料脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計如圖8所示。a）注塑模閉模狀態(tài)b）注塑模開模狀態(tài)c）隔離座與澆注系統(tǒng)冷凝料脫模狀態(tài)圖8注塑件與澆注系統(tǒng)冷凝料脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計1—動模板2—頂桿3—動模鑲件4—動模型芯5—隔離座6—定模板7—定模襯套8—定模型芯9—定模墊板10—定位圈11—澆口套12—內(nèi)六角螺釘13—拉料桿14—彈簧15—回程桿16—安裝板17—推件板18—底板1）注塑模閉模狀態(tài)如圖8a所示，當(dāng)定、動模閉合時，熔融塑料的料流通過注射機(jī)噴嘴進(jìn)入澆口套11的主流道，再進(jìn)入動模型芯4和定模型芯8之間的分流道與潛伏式點澆口，最后進(jìn)入模腔，通過澆注系統(tǒng)冷凝料冷卻成型隔離座5。當(dāng)注射機(jī)頂桿撤回后，彈簧14的彈力恢復(fù)，推動安裝板16、推件板17、頂桿2和拉料桿13復(fù)位，實現(xiàn)隔離座5的循環(huán)自動注塑加工。

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