基于CAD/CAM的对讲机壳体注塑模具设计

郭秀艳，谢世坤，易荣喜，潘晓亮

基于CAD/CAM的对讲机壳体注塑模具设计

郭秀艳，*谢世坤，易荣喜，潘晓亮

（井冈山大学机电工程学院，江西，吉安 343009）

以对讲机外壳为例，介绍了CAD/CAM软件环境下模具结构的设计过程，分析了塑件结构及成型工艺性能，重点阐述内外联合侧向分型与抽芯机构的方法及模具运行原理，实践证明，CAD/CAM软件的应用可以控制成型过程及制造缺陷，缩短模具设计周期。

注塑模；CAD/CAM；对讲机；侧向分型与抽芯机构

1 塑件结构及成型工艺分析

1.1 塑件结构

图1所示为对讲机塑件，塑件总长度125 mm，宽度65 mm，壁厚3 mm左右，经计算得出塑件的曲面面积为321.13 mm²，体积为34.59 mm³。塑件面上带有4个螺杆孔、一个方孔、4个小圆孔及一个椭圆形孔，需要大小不等的型芯来成型；内侧带有两个勾抓结构，开模时需要两个内侧斜顶杆来成型；塑件顶部有10 mm的孔，此孔需要一个外侧滑块来成型，可以看出整体结构较为复杂。因塑件属于仪器仪表类，精度要求较高，初选3级精度，脱模斜度30′。

1.2 成型工艺

塑料材料为丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚物（ABS）。ABS具有极好的抗冲击性能，一定的耐磨性、耐寒性和电气性能，水、无机盐、酸、碱类对ABS几乎无影响，同时具有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，但ABS升温时粘度增高，所以需较高的成型压力，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。ABS的注射工艺参数：熔体温度180~230℃；模具温度50~80 ℃；注射压力70~120 MPa，保压压力50~70 MPa，成型周期40~70 s。

图1 对讲机结构

2 分型面选择及浇注系统设计

分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。分型面的形式与塑件的几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件浇口形式有关。制品成型的分型面不仅影响到制品的脱模困难程度及美观程度，还影响成型零件的加工工艺性，另外合适的分型面位置还有利于模具加工、排气、脱模、提高塑件的表面质量及方便工艺操作等。

分型面包括平直分型面、倾斜分型面、阶梯分型面等，根据塑件的整体结构特点，不难看出选择平直分型面，位于塑件外形最大轮廓处。

因塑件带有内侧和外侧抽芯，比较复杂，故选一模一腔结构。塑件表面要求不留痕迹，不影响外观，结合塑件为薄板状结构，为减少翘曲变形，采用多点浇口进料方式，点浇口亦能产生剪切压力增大塑料熔体的流动性，提高充型性能。

3 成型零部件设计

3.1 凹模型腔设计

凹模型腔是成型塑件外轮廓的部件，本设计中采用整体镶嵌式，凹模型腔结构[1-2]如图2所示。凹模上要留有螺杆孔，底部设计成台肩形式固定到定模板上，这种结构尺寸稳定性好，便于更换。

图2 凹模型腔结构

3.2 型芯设计

型芯是成型塑件内表面的塑件，该模具采取镶嵌式和组合式设计，型芯结构[3]如图3所示。各型芯之间不可靠的太近，4个固定螺杆孔的小型芯单独加工，用台肩压板式固定在定模部分，一个细小型芯成型螺杆孔下端部位，将其固定在动模推出机构上面，整体型芯采取台肩压板式将其固定在动模板上。

图3 型芯结构

3.3 侧型芯设计

该模具包含2个内侧型芯和1个外侧型芯，外侧型芯采用斜导柱侧向分型与抽芯，斜导柱倾斜的角度为15°,楔紧块的角度为17°，抽芯距离为3.92 mm，导柱离开滑块时的行程为20.10 mm，在此处设置定位销，方便滑块定位。具体如图4(a)所示。内侧型芯采用内侧滑杆方式抽芯，同时滑杆起到顶出塑件的作用，滑杆倾斜角度为7°，开模行程为40 mm，内侧抽芯装置如图4(b)所示。

图4 侧型芯结构

4 模具结构及工作过程

模具结构[4-5]如图5所示。模具工作过程为：开模时，在注射机开合模系统的带动下，首先在定模板和推件板相接平面分开，动模部分向下运动，此时侧滑块沿着斜导柱的方向向外滑出，开始侧向抽芯运动，当与弹簧顶销相碰时，停止运动，由弹簧顶销定位，侧向抽芯运动结束；继续开模，当注射机的顶杆与推出机构相碰时，顶杆推动推板，此时复位杆、顶杆推动推件板，推管推动塑件内壁，斜顶杆在固定座滑槽内向内运动，同时起到内侧抽芯和顶出的作用，联合运动将塑件顶出，拉料杆推出浇注系统凝料，取出塑件和浇注系统凝料，开模结束。合模时，注射机开合模系统带动动模向上运动，导柱进入导向孔起整个过程的导向定位作用，侧滑块沿着斜导柱方向划入，然后由定模板边部锁紧；推件板与定模板首先闭合；推件板停止运动，复位杆实现推出机构复位，这一过程中，斜顶杆向外移动，直至合模结束，斜顶杆恢复至原来状态。

1-动模座板；2-长角螺钉；3-支撑板；4-动模板；5-推件板；6-螺栓；7-定模板；8-定模座板；9-螺栓；10-凹模；11-导套；12-导柱；13-凸模；14-动模镶件；15-复位杆；16-推杆固定板；17-垫块；18-推板；19-限位螺钉；20-螺栓；21-固定座；22-斜顶杆；23-拉料杆；24-型芯；25-推管；26-顶杆；27-弹簧；28-定位销；29-侧滑块；30-斜导柱；31-螺栓；32-定模镶件；33-浇口套；34-定位环

5 结束语

CAD/CAM软件的应用推动了模具设计的快速发展，优化了模具结构参数设计，缩短模具结构设计周期。对于结构复杂的零件来说，采用内侧和外侧同时抽芯结构设计，简化了模具结构，经校核模具运行合理，各项工艺参数符合设计要求，这一设计对带有侧凸或侧凹的零件设计起到一定的帮助。

[1] 王秋成.机械CAD／CAM技术—UGNX5.0实用教程[M].北京:高等教育出版社,2010.

[2] 李锦标.精通AutoCAD注塑模具结构设计[M].北京:清华大学出版社,2008.

[3] 石世铫.注射模具设计与制造300问[M].北京:机械工业出版社,2010.

[4] 郭秀艳,马国金.圆形笔筒注射模设计[J].模具工业,2012,38(10)：47-50.

[5] 郭秀艳,马国金.基于Pro/E的挂钩座注塑模具设计[J].模具工业,2012,38(11):40-43.

Injection mould for an interphone shell based on CAD/CAM

GUO Xiu-yan,*XIE Shi-kun, YI Rong-xi, PAN Xiao-liang

(School of Mechatronics Engineering, Jinggangshan University, Ji’an, Jiangxi 343009, China)

Take injection mould design of interphone shell as an example by applying CAD/CAM, the structure and forming process of this interphone shell were analyzed. The internal side and external side core-pulling mechanism and the operation principle of this mould were emphasized especially. Practice proves that the forming process and manufacturing defect could be controlled depend on CAD/CAM software, as so as the mould design cycle could be shortened.

injection mould; CAD/CAM; interphone; core-pulling mechanism

TG241；TQ320

A

10.3969/j.issn.1674-8085.2014.02.016

1674-8085(2014)02-0076-03

2013-12-02；

2014-01-12

国家自然科学基金项目(51165010）；江西省科技支撑计划项目（20112BBE50002）

郭秀艳(1980-)，女，吉林长春人，讲师，博士生，主要从事材料成型工艺控制的教学和研究(E-mail: yezi1616@163.com)；

*谢世坤(1973-)，男，江西吉安人，教授，博士，硕士生导师，主要从事材料成型工艺控制的研究(E-mail: xskun@163.com)；

易荣喜(1976-)，男，江西吉安人，副教授，硕士，主要从事材料成型工艺控制的研究(E-mail:yirongxi@sina.com)

潘晓亮(1980-)，男，安徽蚌埠人，讲师，博士，主要从事材料成型工艺控制的研究(E-mail：Hero_pan03@163.com).