基于CAX的電腦機箱蓋板注射模設(shè)計＊

方迪成，鄧集華，蔣 燕

（1.汕頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東汕頭 515078；2.廣州市交通運輸職業(yè)學(xué)校，廣東廣州 510405）

1 塑件結(jié)構(gòu)與材料分析

圖1所示塑件為電腦機箱蓋板，外形尺寸為422.8×217.8×53.6mm，塑件平均壁厚約3.0mm，體 積 為2.9×105mm3。塑件精度等級要求為MT4，屬于高精度等級，其中面輪廓度尺寸公差要求為±0.5mm，成型后表面要求光滑，無縮印、飛邊、頂出痕，卡扣損傷，卡接力達到預(yù)定目標值，內(nèi)部無明顯缺陷。塑件材料為ABS。

圖1 電腦機箱蓋板

塑件外表面為A級精度，后期需涂裝，有9處倒勾：1處卡接處倒勾，里側(cè)倒勾量1.4mm，外側(cè)倒勾量1.2mm，倒勾脫?？梢酝ㄟ^里側(cè)斜頂加外側(cè)滑塊結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)抽芯，8處波子球頭式掏膠內(nèi)倒勾，倒勾量1.0mm。因塑件空間有限，無法采用常規(guī)斜頂抽芯方式來實現(xiàn)，可以設(shè)計一個活動鑲件與一根頂桿組合而成的兩塊頂桿板式二次頂出結(jié)構(gòu)實現(xiàn)脫模。

2 模流成型工藝分析

電腦機箱蓋板塑件的整體壁厚分布比較均勻，主體厚度為3.0mm，塑件任一位置厚度均勻一致，可以避免因壁厚過渡劇變而造成尺寸不穩(wěn)，也可避免表面明顯缺陷，0.6mm為塑件B面BOSS柱處的最小厚度。

通過MFI軟件對塑件最佳澆口位置分析，得到電腦機箱蓋板最佳澆口位置如圖2a所示，在塑件的偏中間位置。綜合考慮塑件A面質(zhì)量等級高，不允許有澆口痕跡，同時便于做抽芯結(jié)構(gòu)，設(shè)計如圖2b的3點潛伏式澆口的細水口轉(zhuǎn)大水口的冷流道澆注系統(tǒng)。主流道采用圓錐形，小端直徑為?5mm，大端直徑為?9.5mm；主分流道采用U形截面，尺寸為9×8.2mm；次分流道采用圓形截面，直徑為?10mm；澆口采用矩形截面，尺寸為1.2×4mm。

圖2 最佳澆口位置分析

依據(jù)設(shè)計的澆注系統(tǒng)方案，對可能影響電腦機箱蓋板表面質(zhì)量和尺寸的充填時間、流動前沿溫度、速度/壓力切換時的壓力、凍結(jié)層因子、熔接線、氣穴、鎖模力、縮痕、體積收縮率、冷卻回路雷諾數(shù)、變形等進行成型仿真分析，分析結(jié)果如圖3所示。仿真分析結(jié)果顯示擬采用的澆注方案可行。

圖3電腦機箱蓋板模流仿真分析

3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 分型面設(shè)計

針對電腦機箱蓋板的形狀結(jié)構(gòu)，采用圖4所示塑件外觀表面為分型面，一分為二，紅色為分型線，一模一腔結(jié)構(gòu)。模具采用三板式冷流道臥式模具結(jié)構(gòu)。

圖4 分型面

3.2 型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計

將電腦機箱蓋板沿A面輪廓分上下兩半，上半部分模腔作定模型腔；下半部分模腔作動模型芯，卡扣部分設(shè)計滑塊、斜頂?shù)瘸樾窘Y(jié)構(gòu)脫模，模具結(jié)構(gòu)如圖5所示。

（1）型腔結(jié)構(gòu)。模具型腔由定模板5、定模型腔6及唧咀20組成，如圖5c、圖6所示。其中定模型腔6成型塑件上半部分外表面膠位；定模型腔6固定在定模板5上，唧咀20穿過定模座板2及水口推板4到達定模板5背面，固定在定模座板2上。

圖5 電腦機箱蓋板注射模結(jié)構(gòu)

圖6 定模側(cè)模具結(jié)構(gòu)

（2）型芯結(jié)構(gòu)。模具型芯（圖7）由動模型芯9、鑲件10、43、滑塊24、斜頂30、鑲針42及直頂44組成，如圖5c所示。其中動模型芯9、鑲件10、43、鑲針42和直頂44成型塑件下半部分主體結(jié)構(gòu)膠位，滑塊24、斜頂30成型卡扣結(jié)構(gòu)部分。鑲件10、43及鑲針42固定在動模型芯9上，動模型芯9固定在動模板13上。

圖7 動模側(cè)模具結(jié)構(gòu)

3.3 導(dǎo)向與定位結(jié)構(gòu)設(shè)計

由于電腦機箱蓋板不是規(guī)則形狀塑件，表面質(zhì)量要求較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了保證塑件公差要求及確保準確合模和長期使用后模具方便維修，設(shè)計由導(dǎo)柱導(dǎo)套、邊鎖、原身5°虎口組成的定位與導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，如圖8所示。

圖8 導(dǎo)向與定位結(jié)構(gòu)

3.4 抽芯與頂出結(jié)構(gòu)設(shè)計

對于卡接處倒勾，應(yīng)用常規(guī)外側(cè)一個滑塊與里側(cè)一個斜頂來實現(xiàn)抽芯，如圖9所示?；瑝K抽芯結(jié)構(gòu)主要由螺絲18、斜導(dǎo)柱22、斜楔23、滑塊24、限位螺絲26、波子螺絲27及滑塊壓塊33組成；斜導(dǎo)柱22、斜楔23固定在定模板5上，限位螺絲26、波子螺絲27及滑塊壓塊33固定在動模板13上，滑塊24限制在動模板13及滑塊壓塊33之間移動，其原理是開模時利用斜導(dǎo)柱22的撥力及波子螺絲27的預(yù)壓力迫使滑塊24在動模板13及滑塊壓塊33之間移動來完成抽芯動作。圖9b所示斜頂抽芯結(jié)構(gòu)主要由螺絲18、斜頂導(dǎo)向塊29、斜頂30及斜頂座32組成；斜頂51穿過動模型芯9、動模板13及斜頂導(dǎo)向塊29安裝在斜頂座32的卡槽中，與模具的出模方向形成一定的傾斜角度，斜頂導(dǎo)向塊29固定在動模板13中，斜頂?shù)鬃?2固定在下頂桿板17上，其原理是頂出時下頂桿板17帶動斜頂座32推動斜頂30沿斜頂導(dǎo)向塊29移動，把頂桿板的沿模具軸線方向的單一直線運動轉(zhuǎn)化成斜頂?shù)难啬＞咻S線方向及與該方向垂直的橫向運動，斜頂?shù)臋M向運動則完成了側(cè)向抽芯。

圖9 滑塊及斜頂抽芯結(jié)構(gòu)

8處波子球頭式掏膠內(nèi)倒勾，倒勾量1.0mm，因塑件空間有限，無法采用常規(guī)斜頂抽芯方式來實現(xiàn)，可以設(shè)計由一個活動鑲件與一個根頂桿組合而成的兩塊頂桿板式二次頂出機構(gòu)來實現(xiàn)，如圖10所示。其原理就是在頂出時活動鑲件10在塑件內(nèi)倒勾的帶動下與塑件一起脫離動模型芯9，在完成頂出距離H1后，活動鑲件10在鑲件掛臺的限制下不再往上頂，模具繼續(xù)頂出，此時因塑件有向外翻的變形空間，所以波子球頭式掏膠內(nèi)倒勾在頂出力的作用下與活動鑲件10脫離，塑件也就不會因為強制脫模而導(dǎo)致?lián)p壞。

圖10 組合頂出抽芯及二次頂出結(jié)構(gòu)

兩塊頂桿板式二次頂出機構(gòu)（見圖11）主要由活動鑲件10、頂桿12、上頂桿板16、下頂桿板17及動模座板19組成，活動鑲件10放置在動模型芯9及動模板13之間并在動模型芯9之間移動，活動鑲件10底部由螺絲與頂桿12連接，頂桿12穿過動模板13、上頂桿板16及下頂桿板17，其杯頭置于下頂桿板17及動模座板19之間。如圖5、圖9、圖10所示，在注塑機的開模力的作用下，定動模5、6、9、13分開，滑塊24在斜導(dǎo)柱22及波子螺絲27的作用力向后移動，在限位螺絲26的限制下完成抽芯。接著注塑機的頂棍推動頂桿板16、17向上運動，在頂桿板16、17上的頂桿11、49開始向上運動，固定在頂桿板16、17上斜頂?shù)鬃?2推動斜頂30、頂桿45推動頂塊44也同時開始向上運動，復(fù)位桿46上的彈簧47在頂出力的作用下向上壓縮；與此同時在頂桿11、49、頂塊44及斜頂30的頂出力的作用下，塑件55開始脫離動模型芯9（注：此時活動鑲件10在塑件內(nèi)倒勾的帶動下與塑件55一起脫離動模型芯9，在完成頂出距離H1后，活動鑲件10在鑲件掛臺的限制下不再往上頂），模具繼續(xù)頂出，此時因塑件有向外翻的變形空間，所以波子球頭式掏膠內(nèi)倒勾在頂出力的作用下與活動鑲件10脫離，在限位塊31的限制下模具完成預(yù)定頂出距離H（斜頂30也在此過程中完成了抽芯動作），機械手將附著在頂桿11、49及頂塊44上的塑件55取出。

圖11 兩塊頂桿板式二次頂出機構(gòu)各關(guān)鍵部件

4 模具工作過程

開模時：注塑機開模力作用下，圖5、圖9、圖10中定動模5、6、9、13分開，滑塊24在斜導(dǎo)柱22及波子螺絲27的作用力向后移動，在限位螺絲26的限制下完成抽芯。接著注塑機的頂棍推動頂桿板16、17向上運動，在頂桿板16、17上的頂桿11、49開始向上運動，固定在頂桿板16、17上斜頂?shù)鬃?2推動斜頂30、頂桿45推動頂塊44也同時開始向上運動，復(fù)位桿46上的彈簧47在頂出力的作用下向上壓縮；與此同時在頂桿11、49、頂塊44及斜頂30的頂出力的作用下，塑件55開始脫離動模型芯9（注：此時活動鑲件10在塑件內(nèi)倒勾的帶動下與塑件55一起脫離動模型芯9，在完成頂出距離H1后，活動鑲件10在鑲件掛臺的限制下不再往上頂），模具繼續(xù)頂出，此時因塑件有向外翻的變形空間，所以波子球頭式掏膠內(nèi)倒勾在頂出力的作用下與活動鑲件10脫離，在限位塊31的限制下模具完成預(yù)定頂出距離H（斜頂30也在此過程中完成了抽芯動作），機械手將附著在頂桿11、49及頂塊44上的塑件55取出。

合模時：注塑機頂棍收回，壓縮的彈簧47回彈釋放，頂桿板16、17跟隨回位，帶動固定在頂桿板上的頂桿11、49、斜頂30、頂塊44、復(fù)位桿46部件回位（注：在頂桿板回到位時，其將頂桿12也壓回位，頂桿12同時帶動活動鑲件10回復(fù)到位）；在注塑機的合模力作用下，動模部分向回運動，滑塊24在斜導(dǎo)柱22的撥力下開始壓縮波子螺絲27前進回位；繼續(xù)合模，直到壓縮彈簧47回位，動模型芯9、滑塊24、頂塊44及動模板13上的平衡塊25開始與定模型腔6、定模板5端面接觸閉合，直到實現(xiàn)分型面閉合。

5 結(jié)論

該案例具有較強實用性，利用CAX軟件進行輔助注射模設(shè)計，重點解決了因塑件內(nèi)部空間有限無法采用常規(guī)斜頂抽芯方式來實現(xiàn)的問題，提高了設(shè)計效率，節(jié)省模具成本，突破了模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的局限性，對生產(chǎn)實際具有一定參考價值。