穿戴扣带/扣盖装配塑件双层注塑模设计

张美芸

(江西科技学院人工智能学院，南昌 330000)

多层注塑模依据其多层层数有双层和多层结构之分[1-3]，相对而言，双层热流道注塑模的应用更为广泛。双层热流道注塑模是解决大型成套塑件大批量生产的一项重要技术，虽然从模具结构、强度及精度要求上高于普通单层冷/热流道注塑模，但其经济效益非常显著，主要体现为：(1)与常规的单层冷/热流道注塑模相比，双层热流道注塑模所需锁模力仅增加5%～15%，型腔数目可增加一倍，生产量可提高90%～95%，增效十分明显[4]；(2)能同模生产有配合要求的成套塑件，成套塑件各零件间可得到较好的装配配合精度[5-6]；(3)成本低，双层热流道注塑模可在普通的注塑机上进行注塑生产，不需额外增加设备投资成本[7-8]。笔者针对一种穿戴扣带/扣盖装配塑件的生产，设计了一副冷/热复合流道双层注塑模，提高了塑件的生产效率，且能有效保证该成套塑件中组成零件之间的装配配合精度。

1 穿戴扣带/扣盖装配塑件

穿戴扣带/扣盖装配塑件如图1所示。1套塑件由3个塑件组成，1个扣带塑件，2个扣盖塑件。图1中左图为扣带塑件，右图为扣盖塑件，成套装配时每个扣带的两端都配合安装1个扣盖。扣带外形尺寸为407 mm×76 mm×21 mm；扣盖为61 mm×41 mm×8 mm。两种塑件的成型件分型时，扣带使用PL1面进行分型，扣盖使用PL2面进行分型。扣带塑件需要设置脱模机构脱模的位置有：(1)中央位置Ø6 mm侧孔特征与脱模需要设置1个滑块机构；(2)中央平台需要使用推块顶出脱模；(3)两端的扣座特征需要从型腔侧进行顶出脱模。两种塑件的材料都选用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)，缩水率为0.52%～0.58%。为提高生产效率，成套塑件的成型采用冷/热流道双层注塑模成型。

图1 穿戴扣带/扣盖装配塑件

2 冷/热流道双层注塑模设计

2.1 冷/热流道双层模结构

在双层注塑模中，流道有冷流道、热流道及冷/热复合流道三种类型。该注塑模设计采用冷/热复合流道浇注系统进行浇注，双层注塑模的设计方案为：将两副常规子注塑模“背靠背”组合在一起，其浇注系统由冷流道和热流道复合构建而成。模架结构分为上动模、中间定模和下动模三个部分，如图2所示。

图2 双层模架

在模具中，上动模包括零件1～6及零件17～20；下动模包括零件8～16及零件5’；中间定模主要由中间定模板7构成，该板为一块组合板，由上、下两层分模板组合而成。上动模、下动模主要用于安装型芯镶件及顶出脱模机构，中间定模板7主要用于安装型腔镶件。上动模、下动模都设置有各自的顶出机构，上动模的推出板由上推板2、上盖板3组合构成，下动模的推出板由下推板11、下盖板10组合构成。上动模与中间定模板7的上层板在开模面P1面处闭合后，构成双层模的上层子模具，下动模与中间定模板7的下层板在开模面P2面处闭合后，构成双层模的下层子模具。上动模板6主要用于安装上层子模具的上型芯镶件；下动模板8主要用于安装下层子模具的下型芯镶件；中间定模板7的上层主要用于安装上层子模具的上型腔镶件，下层主要用于安装下层子模具的下型腔镶件；中间定模板7上镶装1个上型腔镶件和1个下型腔镶件后，构成双层模的中间定模。在注塑机上安装时，上动模固定安装在注塑机定模板上，下动模安装在注塑机动模板上，由注塑机动模板带动移动，中间定模板7由下动模通过齿条机构驱动移动，因而，模具能实现在开模面P1面、P2面两个面位置的打开与闭合，P1面、P2面打开的距离由定距拉杆17、定距拉杆16分别控制。上动模推板机构复位零件为零件17～20，下动模推板机构复位零件为零件13～16。模具能实现图1所示两个塑件成型的数量为：上、下层子模具分别布置有2个扣带塑件、4个扣盖塑件，即总共有4个扣带塑件、8个扣盖塑件。

2.2 中间定模结构

双层模的模具结构如图3a所示。

图3 模具结构及中间定模结构

在双层模的中间定模结构中，中间定模板7用于承载上、下层子模具的型腔成型镶件，上型腔镶件22和下型腔镶件23的形状一样，采用“背靠背”形式安装在中间定模板7上[9-11]。由于扣带塑件两端的扣座特征在定模型腔镶件上都需顶出脱模，两层子模具需要设置8个组成结构相同的定模顶针机构D1～D8对扣座特征进行顶出脱模；机构D1～D4用于上层模，D5～D8用于下层模。以机构D5的结构为例，其构成件主要包括零件26～31，机构D5用于驱动顶针28顶出，其推动力由小弹簧26提供。扣带塑件中央平台特征的脱模需要在两层子模具中各分别设置2个结构相同的定模浮顶推块机构(T1～T4)进行顶出脱模，其中，机构T1，T2用于上层模，机构T3，T4用于下层模。以机构T1为例，其主要构成零件包括浮动销24，推块25，当机构T1，T3背靠背安装时，机构T1的浮动销24与机构T3的浮动销24’之间放置一个微型弹簧，此微型弹簧在开模面P1，P2面打开时同时推动机构T1的浮动销24和推块25，以及T3的浮动销24’和推块25’同步顶出。P1，P2面的打开需要中间定模板7使用4个结构相同的齿条机构M1～M4进行驱动。以齿条机构M1为例，机构零件包括零件41～47，其动作原理为：当注塑机动模板驱动模具的下动模下行时，安装在下动模板8侧端上的下齿条41驱动齿轮44转动，齿轮44将被上齿条42反向驱动，从而迫使中间定模板7以下动模一半的速度下行，实现P1，P2面打开。机构M1～M4对称布置在模具的两侧，如图3b所示。上动模推板33使用推板油缸34，35顶出。下动模推板32的推出由注塑机顶杆顶出。

中间定模结构如图3b所示。在上层子模具中，扣带塑件的模腔分别为A1和A2模腔，扣盖塑件的模腔分别为B1～B4模腔。在下层子模具中，扣带塑件的模腔分别为A3和A4模腔，扣盖塑件的模腔分别为B5～B8模腔。A1，A2和B1～B4六个模腔设置在上型腔镶件22上，A3，A4和B5～B6六个模腔设置在下型腔镶件23上。中间定模板7用16条水路进行冷却，其运动由G1～G4四根模架导柱进行导向，以其中的G1导柱38为例，G1导柱38为双头导柱，其中间的导柱肩通过两端的导套压板37和39压紧安装在中间定模板7上，上动模板6和下动模板8上分别设置导套36和40与之滑动配合。由于扣带塑件的中央位置Ø6 mm侧孔特征侧向脱模的需要，两层子模具中需要设置4个滑块机构S1～S4进行侧抽芯脱模，4个机构结构相同。结合前述，对于塑件的顶出脱模，定模顶针机构布置分别为：A1模腔设置机构D1和D2，A2模腔设置机构D3和D4，A3模腔设置机构D5和D6，A4模腔设置机构D7和D8。定模浮顶推块机构布置为：A1模腔设置机构T1，A2模腔设置机构 T2，A3模腔设置机构 T3，A4模腔设置机构T4。滑块机构布置为：A1模腔设置机构S1，A2模腔设置机构 S2，A3模腔设置机构 S3，A4模腔设置机构S4。

2.3 下动模结构

下动模结构如图4所示。扣带模腔A3和A4以及扣盖模腔B5～B8六个模腔的型芯设置在下动模板8上，直接在下动模板8上铣削加工而获得。扣带模腔A3和A4共用“S”形冷流道RAX进行浇注，扣盖模腔B5～B8共用“H”形冷流道RBX进行浇注。A3和A4侧边分别设置滑块机构S3和机构S4，针对扣带塑件的Ø6 mm孔实施侧抽芯脱模。下动模板8使用10条水路进行冷却。

图4 下动模结构

2.4 上动模结构

上动模结构如图5所示。上动模结构与下动模结构基本相同[12-15]，扣带模腔A1和A2以及扣盖模腔B1～B4六个模腔的型芯设置在上动模板6上，直接在上动模板6上铣削加工而获得。扣带模腔A1和A2共用“S”形流道RAS进行浇注，扣盖模腔B1～B4共用“H”形流道RBS进行浇注。扣带模腔A1和A2侧边分别设置机构S1和S2对扣带塑件的Ø6 mm实施侧抽芯脱模。上动模板6上使用10条水路进行冷却。

图5 上动模结构

2.5 浇口

扣带模腔A1～A4和扣盖模腔B1～B8都使用单个潜伏式浇口浇注，A1～A4浇口截面为Ø1.2 mm，B1～B8浇口截面为Ø0.8 mm。

3 滑块机构设计

3.1 滑块机构

滑块机构如图6所示。在模具中，滑块机构S1～S4的结构相同，以S2机构为例，Ø6 mm孔特征的成型件圆柱镶件53镶装于滑块54上，滑块54由锁紧块55通过T型槽进行驱动，同时也由滑块弹簧52驱动。锁紧块55安装于中间定模板7上，其它构件都安装于对应的动模板上。

图6 滑块及顶针机构

3.2 顶出机构

如图6所示，针对扣带模腔A1～A4中扣带塑件的最终脱模，使用Ø10 mm顶针49顶出脱模；针对扣盖模腔B1～B8中扣盖塑件的最终脱模，使用Ø6 mm顶针50顶出脱模。

4 模具工作原理

模具工作原理如图7所示，其工作过程如下：

图7 模具工作原理

(1)注塑。注塑机通过喷嘴向热流道嘴56内注入熔融塑料，热流道嘴56的出口向3个流动通道注入熔融塑料，第1个是扣带模腔A1和A2的“S”形冷流道RAS，第2个是扣盖模腔B1～B4的“H”形冷流道RBS，第3个是下层模腔的二次冷主浇道RZ(二次冷主浇道RZ开设在浇口套57内)，通过二次冷主浇道RZ再向下层子模具的扣带模腔A3和A4的“S”形冷流道RAX及扣盖模腔B5～B8的“H”形冷流道RBX流道供料。注塑完毕，经保压、冷却，等待模具开模。

(2)开模。下层动模在注塑机动模板的驱动下，按开模方向下行，模具上层子模具的开模面P1和下层子模具的开模面P2同步打开。P2面打开时，二次冷主浇道RZ与上层模子模具的冷流道在主浇道入口J处分离。

(3)塑件脱模。下层子模具动模下行一定距离后，注塑机顶杆顶住下推板11使其保持不动，随着下层子模具动模的继续下行，下推板11推动下层子模具的顶针将扣带模腔A3和A4、以及扣盖模腔B5～B8的塑件从下动模板8上顶出。下层塑件脱模后，上层子模具动模的上推板2由推板油缸34和35同步驱动顶出，推动顶针将扣带模腔A1和A2、以及扣盖模腔B1～B4中的塑件从上动模板6上顶出。

(4)复位闭合。模具的闭合过程与开模过程相反。

5 结论

设计的双层注塑模能同步实现4个扣带和8个扣盖塑件的注射成型，生产效率提高了90%以上。模具由上、下层两层子模具“背靠背”组合而成，两层子模具的结构基本相同。在双层注塑模的浇注系统中，上层子模具的2条冷流道直接由热流道嘴供料，下层子模具的2条冷流道则由热流道嘴通过附加增设的1个二次主浇道进行供料。扣带塑件单腔设置了1个滑块抽芯机构、2个定模顶针机构及1个定模浮顶推块机构，实现了扣带塑件局部特征的脱模。模具的中间定模板通过双齿条齿轮机构进行驱动。下层子模具中的塑件由注塑机顶杆推动顶针顶出脱模，上层子模具中的塑件则由油缸推动顶针顶出脱模，最终实现所有塑件的完全脱模。