薄板上蓋模內(nèi)切注射模設(shè)計(jì)與制造

朱建榮

（蘇州天姆艾汽車(chē)部件有限公司，江蘇蘇州215000）

1 塑件分析

圖1所示塑件是熔斷器盒體上蓋，材料為PBT+GF20，收縮率1.5%，其顏色為黑色。盒蓋和盒體之間的密封要求防水，采用超聲波焊接，當(dāng)焊接設(shè)備加壓在需要焊接的2個(gè)接觸物體表面上，這時(shí)同時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)波，振動(dòng)波的頻率高達(dá)幾萬(wàn)次/s。超聲波換能器將電磁能轉(zhuǎn)化成超聲頻率的機(jī)械振動(dòng)能量，機(jī)械振動(dòng)能量傳遞到盒體和盒蓋上，使上、下蓋的焊接表面以每秒數(shù)萬(wàn)次的頻率以一定的振幅機(jī)械振動(dòng)，兩個(gè)塑件的接觸表面阻力大，會(huì)在接觸處產(chǎn)生高溫，塑料融化，通過(guò)塑料分子結(jié)構(gòu)連接，讓上、下盒蓋融合成一個(gè)整體。在超聲波停止后，繼續(xù)保持壓力，保壓一段時(shí)間，讓接觸面凝固成型，達(dá)到焊接的目的。這樣上、下蓋焊接強(qiáng)度與塑件本體強(qiáng)度接近。優(yōu)點(diǎn)：效率高，成本低；焊接面牢靠，美觀(guān)，無(wú)縫防水氣密好。

圖1中I處局部放大圖上可以看到A基準(zhǔn)平面度是0.3mm，對(duì)面筋的平面度是0.2mm，對(duì)于100×84mm的塑件來(lái)講要求是比較高的，在模具設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮各個(gè)細(xì)節(jié)，本文通過(guò)上蓋的設(shè)計(jì)與制造，介紹模具澆口選擇和模內(nèi)裁切設(shè)計(jì)思路，盡量減少塑件翹曲變形，達(dá)到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。

圖1 塑件圖

2 模具澆口選擇

澆口是注射模型腔的入口，在注塑機(jī)壓力作用下流經(jīng)主流道和分流道最后到澆口入型腔。注射模設(shè)計(jì)中，澆口選擇是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。澆口的形狀、數(shù)量和大小、進(jìn)膠點(diǎn)位置直接影響塑件的品質(zhì)。注射進(jìn)膠點(diǎn)位置將決定熱熔的樹(shù)脂流動(dòng)走向，直接影響到塑件是否會(huì)產(chǎn)生缺陷（熔接痕、燒焦、冷卻、纖維走向、收縮引起的翹曲變形等缺陷）。MoldFlow通過(guò)導(dǎo)入塑件添加水路，然后劃分和修復(fù)塑件網(wǎng)格，設(shè)置塑料粒子原材料和工藝參數(shù)通過(guò)自動(dòng)分析的找到最佳的澆口位置，為設(shè)計(jì)者提供借鑒，設(shè)計(jì)效率和塑件品質(zhì)都會(huì)大幅度提升。本塑件通過(guò)MoldFlow對(duì)4種澆口從流動(dòng)平衡、剪切速率、最大填充壓力和塑件變形進(jìn)行比較，最終選擇了單點(diǎn)大扇形澆口，如表1所示。

表1 澆口對(duì)比

3 模內(nèi)切機(jī)構(gòu)

將自動(dòng)化的起點(diǎn)由傳統(tǒng)成型加工往前推至模具端，即在模具制造端引進(jìn)自動(dòng)化概念，是塑件在模具打開(kāi)前已實(shí)現(xiàn)與澆口分離、二次壓縮成型等動(dòng)作，從而精簡(jiǎn)人力，穩(wěn)定提高品質(zhì)，降低整體運(yùn)營(yíng)成本。

注塑機(jī)在填充保壓完成后，模腔內(nèi)塑件未冷卻的情況下，將塑件與澆口自動(dòng)分離，實(shí)現(xiàn)模具注射成型自動(dòng)化。

主要應(yīng)用：模內(nèi)熱切技術(shù)廣泛應(yīng)用于搭接澆口，側(cè)進(jìn)膠澆口，潛伏式進(jìn)膠澆口，牛角進(jìn)膠澆口，環(huán)形澆口，扇形澆口等各種形式的進(jìn)膠澆口。本塑件采用機(jī)械機(jī)構(gòu)模內(nèi)切，信號(hào)直接和機(jī)臺(tái)關(guān)聯(lián)，無(wú)需增加新設(shè)備。下面把幾種裁切方式進(jìn)行對(duì)比。

3.1 單時(shí)序控制器

單時(shí)序控制器內(nèi)切機(jī)構(gòu)連接如圖2所示。

圖2 單時(shí)序控制器內(nèi)切機(jī)構(gòu)連接

液壓控制器優(yōu)點(diǎn)：使模內(nèi)熱切更穩(wěn)定、高效；具有溫控、壓力監(jiān)視、異常報(bào)警及異常停機(jī)功能；維保方便，省時(shí)省力。缺點(diǎn)：控制器價(jià)格高，油路發(fā)生故障維修困難。

3.2 模內(nèi)切機(jī)構(gòu)及模具結(jié)構(gòu)

模內(nèi)切機(jī)構(gòu)及模具結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 模內(nèi)切機(jī)構(gòu)及模具結(jié)構(gòu)

工作過(guò)程：合模具狀態(tài)下碟片彈簧13（型號(hào)SRBN16-B，共10片，單片承載10kg）在抽芯6的作用下處在流道截面最大處如圖4a所示，然后開(kāi)始注射，在注射保壓階段設(shè)置保壓二段，第一段有保壓壓力，第二段沒(méi)有壓力，在保壓第二段時(shí)注塑機(jī)給氣缸7一個(gè)信號(hào)，抽動(dòng)抽芯6，抽芯向右移動(dòng)，上刀口16在碟片彈簧組件作用下下移1.5mm，與下模鑲件18形成沖切刀口，兩工件之間間隙留有0.05mm，這樣可以延長(zhǎng)上下刀口的使用壽命。此時(shí)的流道還沒(méi)有完全冷卻，在100kg碟片彈簧力作用下切斷澆口，塑件和澆口分離如圖4b所示。接著模具繼續(xù)開(kāi)模頂出，塑件脫離模具后，注射同時(shí)給氣缸一個(gè)信號(hào)，氣缸推動(dòng)刀口復(fù)位桿19復(fù)位，模具合模，刀口復(fù)位桿19推動(dòng)上刀口16向上運(yùn)動(dòng)復(fù)位，完成一個(gè)系統(tǒng)周期。

圖4 開(kāi)模中狀態(tài)

模內(nèi)機(jī)械模機(jī)構(gòu)熱切穩(wěn)定、高效；故障容易排查；維保方便，省時(shí)省力，加工成本低。缺點(diǎn)；單模單方案，不可以設(shè)計(jì)多副模具共享使用。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)薄板上蓋澆口設(shè)計(jì)，提出了將自動(dòng)化理念前推至模具內(nèi)部，此模具已經(jīng)生產(chǎn)200多萬(wàn)模次，經(jīng)驗(yàn)證：模具動(dòng)作精準(zhǔn)可靠，比較實(shí)用。