细长微孔塑件注射模设计

田仕兴，韦 林

（贵州航天电器股份有限公司，贵州贵阳 550009）

1 引言

随着公司影响力的不断提高，公司业务范围的扩大，公司的产品型号越来越多，产品结构也越来越复杂。对于模具设计者来说，这是机遇也是挑战。模具设计人员必须通过的不断学习进步，探索创新，开拓视野，积累经验，才能为公司新产品实施提供坚实的后盾。本文通过对公司某型号薄壁细长、十字网格槽、细微孔塑件注射模设计进行具体介绍。

2 塑件工艺性分析

2.1 塑件材料分析

聚苯硫醚全称为聚苯基硫醚，是分子主链中带有苯硫基的热塑性树脂，是一种结晶性的聚合物，英文简写为PPS。具有机械强度高、耐高温、耐腐蚀、耐辐射、耐化学药品性、耐燃、热稳定性好、电性能优良等优点,可在180℃～220℃温度范围使用。

该塑件材料为PPS A7-04，是以进口PPS树脂与玻璃纤维、无机填充剂及各种润滑剂进行强化制成的一种特种工程塑料，其机械性能和电性能十分优异。主要不足是韧性较差，冲击强度较低，熔体粘度不够稳定。PPS A7-04熔点高达285℃～300℃，成型温度300℃～330℃，成型收缩率极小，仅有2.5‰，流动性能好，易于注射成型。但在浇注时，凝固快，收缩小，易分解，故应选用较高的注射压力和注射速度，这对注射机的注射条件要求相对较高。

2.2 塑件结构分析

如图1所示为公司某型号连接器固定板塑件图，其材料为PPS A7-04。该基座属于微小塑件，薄壁细长、十字窄槽及细微孔等。长60mm宽仅有4mm，厚度1.5mm，最薄处仅有0.5mm；竖直方向均布有29条宽0.3mm的细槽和30排直径φ0.66mm的细微孔，另外横向分布有宽1mm的两个横槽，与竖槽相交形成十字网格状槽。

十字网格槽将塑件分成了许多微小的方块，块与块之间仅靠0.5mm厚壁连接，这样的结构，不仅给模具结构的选择和模具的加工制造带来了巨大的挑战，大幅提高模具成本，还极易造成塑件翘曲变形的质量问题，且在注射成型过程中，由于受十字网格槽的切断，材料流动受阻，成型困难。要保证注射成型件的质量，只有提高模具温度和注射压力，但如此，塑件成型质量和外观将受到一定影响，也加剧了冷却收缩的翘曲变形。通过查询装配及使用，了解到该固定板的十字网格槽，是为了堆胶和工作时排气用，尺寸要求不高，故而按照最大尺寸取值设计模具，以减少槽对塑料流动性的影响，从而提高塑件成型质量和成型外观。

3 模具结构设计方案

3.1 模架的选择

根据该基座的实际情况，塑件有60mm长且十字网格槽和细小镶针，为了便于模具的脱模和成型，选择采用二次顶出模架。其工作过程为：定模板和动模板分模，塑件随镶针（或镶件）留在推板内，然后利用拉杆（或拉板）带动推板运动，运动距离采用限位钉限制，以使塑件与镶针（或镶件）分离，从而实现第一次脱模；然后由顶杆运动将塑件从推板中顶出，实现第二次脱模，塑件完全脱离模具，完成脱模。

3.2 分型面的选择

分型面是否合理对于塑件质量、模具设计制造与使用性能都有着很大的影响，设计时应根据塑件的结构形状、尺寸精度、浇注系统、排溢系统、脱模方法以及制造工艺等多种因素，全面考虑，合理选择。其总的原则是保证塑件成型质量，便于塑件脱模和简化模具结构，降低模具制造成本。

选择分型面时一般应遵循以下：①分型面应选在塑料外形最大轮廓处；②便于塑料顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模板一侧；③保证塑件的精度要求；④满足塑件的外观质量要求；⑤便于模具加工制造；⑥应合理安排塑件在型腔中的位置；⑦有利于排气。

分析该塑件的外形及模具的可加工性，有两种方案可供选择。一种是将塑件型腔置于推板上，即从塑件上表面分型，如图2所示；另一种是将塑件型腔全部置于定模板上，即从塑件下表面分型，如图3所示。两种方案对于塑件的成型质量及成型条件都没有多大的影响，皆可进行生产。最大的区别在于推板镶件的设计制造和脱模方式上。

图1 固定板塑件图

图2 方案一

图3 方案二

3.3 推板结构设计

推板是塑料模具脱模机构的重要构件，其作用是大面积的顶出塑件，达到镶针和塑件分离的目的，对于结构形状复杂的模具，常需要在推板上加工型腔或成型结构，为了便于加工，往往设计成镶拼结构。对于第一种分型方案，推板镶件的结构如图4所示，根据其形状可称之为竖槽镶针式，就是把成型竖直方向上的槽做成镶针固定在动模板上，和圆孔镶针采用一样的固定方式和脱模方式；横槽被竖槽切断，采用数控慢走丝切割成型。合模时，圆孔镶针对插在定模板上，达到成型通孔的目的，竖槽镶针插入推板镶件中并与其上的被分割成小块的横槽拼接，成型十字交叉槽。脱模时，推板随一次顶出机构向上运动，动模板不动，使得圆孔镶针和竖槽镶针与推板分离，塑件留在推板型腔中，随着模具的继续运动，顶杆将塑件从型腔里顶出，完成脱模。

图4 竖槽镶拼式

第二种分型方案将型腔及十字网格槽全部设计在推板上，采用数控电火花放电加工一体加工成型，十字网格槽成型镶件如图5所示。成型镶件固定在推板上，脱模过程中随推板一起运动。脱模过程是：开模时，随定模和动模的分离，塑件在镶针和十字交叉槽的包紧作用下，脱离定模，留在推板上。随后，顶出机构运动到一定位置时，镶针被分离出塑件。此时，塑件包覆在十字网格槽成型镶件上，随着顶出机构的继续运动，顶杆将塑件顶离镶件脱离模具，从而完成脱模。

图5 整体式镶件

3.4 模具结构的确定

方案一中，十字竖槽采用的是镶拼方式，推板镶件可采用数控慢走丝直接切割成型，型腔表面精度好，易于加工，且加工工序少，在损坏后，易于更换。但竖槽镶针太薄加之往复脱模的原因，需置于动模板上，其长度需39.46mm，而其厚度仅有0.4mm，故而在加工时极易变形，导致模具难以组装。而且，由于竖槽的拼接，在较大的注射压力下，对接位置极易形成毛刺，影响成型质量和外观。

而在方案二中，将整体式镶块固定在推板上，横槽和竖槽不存在镶拼，故而可有效避免方案一中存在的问题。但是由于十字交叉槽的存在，头部成型部分多细小沉腔，只能采用电火花加工，其放电电极可由数控慢走丝切割加工，解决加工问题。这会在一定程度上增加镶件的制造难度和成本，且镶件坏掉后，只能重新加工。但就整副模具而言，加工成本会极大地降低，减少竖槽镶件的加工工序，避免其加工难度；而且钳工易组装，不必去校正每个槽的尺寸，不用因为加工误差或加工毛刺导致无法装配等一系列问题。

综上分析，考虑两种方案的优缺点，并结合车间的生产条件状况，模具最终选择采用第二种设计方案。

3.5 型腔布局及浇道设计

由于该基座比较微小细长，对注塑机的最大注射量及最大锁模力要求不高，因此确定型腔的主要因素就是塑件的精度要求。根据生产经验，型腔数与尺寸精度成反比，每增加一个型腔，塑件的尺寸精度将有所降低。为了充分保证塑件精度，并充分利用模板，最终确定型腔为一模两腔，对称排布在主浇道两侧。

考虑塑料的流动性，保征塑料流动顺利、快、不紊乱。由型腔布局可知，该模具浇道可加工成通过冷料穴直达型腔，即加工直浇口进料；并可在另一端磨削气槽，从而减少型腔内气压，提高十字交叉槽分割出的细小沉腔的成型质量和成型精度,降低塑件翘曲变形量。

3.6 注射成型工艺

模具冷却是为了保证塑料的成型温度的稳定，提高塑件质量。PPS熔点超过280℃，热变形温度超过260℃，并可在200℃下长期使用。注射成型时，模具温度在60℃～80℃，注射喷嘴温度290℃～300℃；注射压力60～70MPa下进行。通过模具加工后试加工塑件，塑件成型良好，经过实测塑件，翘曲变形量仅有0.05mm，质量较高，实物图如图6所示。

图6 塑件成型实物图

4 结束语

该塑件是公司某型号新品连接器，塑件细长、十字网格槽、薄壁细孔结构，该塑件结构也是公司首次研制。其成型结构本身不复杂，但由于在细长的塑件上分布有十字网格细槽以及φ0.67mm的细微孔，增大了模具的加工难度，也增加了塑件的成型难度和翘曲变形质量风险。

本文通过对该塑件的分析和结构方案选择，成功研制出了满足使用要求的模具，积累了一定的经验，对该类型结构塑件的模具设计制造具有一定的借鉴作用。