丁宏參 高業(yè)漢 劉賽科 李金岳

基金項目：寧波市重大科技任務(wù)攻關(guān)項目（2022Z010）

摘要：針對普通模具在熱壓注塑過程中采用不同尺寸的麻纖維板材時，需要額外開發(fā)新的熱壓注塑模具的情況，設(shè)計了具有掛針位置調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的熱壓注塑模具。對帶預(yù)夾緊結(jié)構(gòu)的熱壓注塑模具進行了成型工藝分析、模具結(jié)構(gòu)與工作過程介紹，闡述了具有掛針位置調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的熱壓注塑模具的技術(shù)要點，通過實際生產(chǎn)應(yīng)用確定了具有掛針位置調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的熱壓注塑模具設(shè)計的可行性，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：布針位置調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)；工藝分析；模具結(jié)構(gòu)

中圖分類號：U463? 收稿日期：2024-02-20

DOI：1019999/jcnki1004-0226202405022

1 前言

熱壓注塑模具上的掛針用于掛麻纖維板材，使得合模過程能夠順利進行。目前熱壓注塑模具中的掛針相對于模座是固定的，無法進行調(diào)節(jié)。因此，當(dāng)需要使用不同尺寸的麻纖維板材時，就需要重新開發(fā)新的熱壓注塑模具，從而導(dǎo)致模具成本增加。本文提出了一種改進的汽車飾件熱壓注塑模具設(shè)計，該設(shè)計包含可調(diào)節(jié)掛針位置的結(jié)構(gòu)。這一特性使得模具能夠根據(jù)不同尺寸的麻纖維板材進行掛針位置的調(diào)整，有效地提高生產(chǎn)效率，并降低了成本。

2 位置結(jié)構(gòu)成型工藝

掛針位置調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)包括模座和支撐板，支撐板的上端安裝有兩個掛針結(jié)構(gòu)?？梢詮囊韵聨讉€方面對掛針位置調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)進行工藝優(yōu)化：

a.模塊化設(shè)計。將模座和支撐板設(shè)計成模塊化結(jié)構(gòu)，使得不同模塊可以根據(jù)需要自由組合，以適應(yīng)不同尺寸的麻纖維板材。這樣不僅可以減少模具成本，還可以提高生產(chǎn)效率[1]。

b.優(yōu)化材料選擇。選擇具有良好機械性能和耐腐蝕性的材料，以確保模座和支撐板的穩(wěn)定性和使用壽命。同時，合理控制材料成本，以實現(xiàn)成本和性能的最佳平衡。

c.引入先進的加工工藝。采用先進的加工工藝，如數(shù)控加工、激光切割等，可以提高模座和支撐板的加工精度和表面質(zhì)量，從而提升掛針的定位精度和使用壽命[2]。

d.優(yōu)化裝配工藝。制定合理的裝配工藝流程，確保模座和支撐板在裝配過程中不會產(chǎn)生過大的應(yīng)力，以避免對結(jié)構(gòu)造成損傷。同時，采用合適的裝配工具和檢測設(shè)備，以確保裝配質(zhì)量和精度[3]。

3 模具結(jié)構(gòu)及工作過程

3.1 熱壓注塑模具結(jié)構(gòu)

在圖1～圖4中展示了一種用于汽車飾件的熱壓注塑模具，它具備可調(diào)節(jié)的掛針位置功能。這種模具結(jié)構(gòu)由模座1和其一側(cè)連接的支撐板2組成。在支撐板的頂端，安裝有兩個對稱的掛針結(jié)構(gòu)。每個掛針結(jié)構(gòu)都由氣缸3、固定座4、支撐座5、導(dǎo)向套6、滑動座7、轉(zhuǎn)動座8和掛針9組成。

氣缸固定于固定座的外端，而支撐座放置在固定座與支撐板之間。固定座與支撐座通過若干螺栓10與支撐板外端部相連，這些螺栓穿過固定座和支撐座并與支撐板螺紋連接。導(dǎo)向套的內(nèi)端穿過支撐座后安裝在支撐板上，其外端部插入支撐座并與之固定。轉(zhuǎn)動座和滑動座依次安裝在導(dǎo)向套內(nèi)，滑動座的外端與氣缸的活塞桿31相連。滑動座的內(nèi)端設(shè)置有多個均勻分布的第一螺紋孔71，而轉(zhuǎn)動座設(shè)有沉頭孔81。通過螺釘82將轉(zhuǎn)動座與滑動座的一個第一螺紋孔相連固定。

轉(zhuǎn)動座的內(nèi)端部設(shè)有若干第二螺紋孔83，掛針的外端與其中一個第二螺紋孔相連。掛針靠近內(nèi)端的外壁上設(shè)有環(huán)形卡槽91，用于麻纖維板材掛裝時與板材上的掛孔配合卡接。在掛針的內(nèi)端部的外壁，設(shè)有一個環(huán)形錐面92，其作用是與麻纖維板材上的掛孔內(nèi)壁相配合，以指導(dǎo)掛針內(nèi)端部穿過掛孔。

導(dǎo)向套的外端部的外壁上裝有一個環(huán)形凸邊61，而支撐座的外端部內(nèi)壁則設(shè)有一個環(huán)形臺階51。這個環(huán)形凸邊位于環(huán)形臺階上，使得導(dǎo)向套的外端部能夠被固定座壓緊在支撐座上。在支撐座的外端部，固定有兩個左右對稱的定位銷52，而固定座上則設(shè)有與每個定位銷相對應(yīng)的定位孔41。每個定位銷的外端部均插入到相應(yīng)的定位孔中。

滑動座被套設(shè)在氣缸的活塞桿外部，并且通過螺紋與活塞桿連接。在滑動座與活塞桿連接處的外側(cè)，安裝有一個直角形狀的限位塊72。限位塊的一端抵靠著滑動座外壁上的第一平面73，另一端則與活塞桿外壁上的第二平面32相抵靠。限位塊通過一端中的螺絲與滑動座螺紋連接，從而將其固定在位。

3.2 模具工作過程

在執(zhí)行位置調(diào)節(jié)操作時，氣缸的活塞桿外伸動作會驅(qū)動滑動座、轉(zhuǎn)動座和掛針朝模具內(nèi)部移動。一旦掛針抵達設(shè)定的位置，操作員就能輕松地將麻纖維板材掛到掛針上。隨后，熱壓注塑模具開始閉合，閉合完成后，氣缸的活塞桿收縮回去，帶動滑動座、轉(zhuǎn)動座和掛針向模具外部回位。掛針回位后，與麻纖維板材脫離，此時模具開始對麻纖維板材和塑料原料進行注塑。注塑過程結(jié)束后，在注塑機的作用下，模具打開，注塑完成的麻纖維板材和塑料原料便從模具中脫出。

若需更改麻纖維板材的尺寸并調(diào)整掛針位置，只需重新將掛針的外端部與另一個位置的第二螺紋孔相螺紋連接，或者通過螺釘與不同位置的第一螺紋孔相螺紋連接，即可實現(xiàn)掛針位置的簡便調(diào)節(jié)。

4 模具設(shè)計要點

參考3.1節(jié)熱壓注塑模具的結(jié)構(gòu)，下面給出模具設(shè)計要點：

a.此汽車飾件熱壓注塑模具設(shè)有可調(diào)節(jié)掛針位置的功能，由模座1和附著于模座一側(cè)的支撐板2構(gòu)成。在支撐板的頂端，安裝了兩個對稱排列的掛針裝置，每個掛針構(gòu)造在這種汽車飾件熱壓注塑模具中都包含氣缸3、固定座4、支撐座5、導(dǎo)向套6、滑動座7、轉(zhuǎn)動座8以及掛針9。氣缸固定于固定座的外側(cè)部分，而支撐座設(shè)置在固定座和支撐板之間。固定座與支撐座通過多個螺栓10連接，這些螺栓穿過固定座和支撐座，并與支撐板螺紋相接，從而固定在支撐板的外側(cè)。導(dǎo)向套的一端穿過支撐座后安裝在支撐板上，另一端插入支撐座內(nèi)并與之固定。轉(zhuǎn)動座和滑動座按順序內(nèi)外設(shè)置在導(dǎo)向套中。滑動座的外部與氣缸的活塞桿31連接，其內(nèi)部設(shè)計有多個均勻分布的第一螺紋孔71。轉(zhuǎn)動座內(nèi)設(shè)有沉頭孔81，通過螺釘82與一個第一螺紋孔相連接，從而將轉(zhuǎn)動座與滑動座固定。此外，轉(zhuǎn)動座的內(nèi)部還設(shè)計有多個第二螺紋孔83，用以將掛針的外端部與其中一個第二螺紋孔螺紋連接。

b.在掛針的內(nèi)側(cè)接近端部的外表面，配置了一個環(huán)形卡槽91。這個卡槽的設(shè)計目的是為了在掛接麻纖維板材時，與板材上的掛孔相匹配并實現(xiàn)固定。

c.在掛針的內(nèi)部端側(cè)的外圍，設(shè)有一個環(huán)狀的錐形面92。這個環(huán)形錐面的功能是與麻纖維板材上的掛孔內(nèi)側(cè)配合，起到引導(dǎo)作用，以便掛針的內(nèi)端順利穿過掛孔。

d.導(dǎo)向套的外端部分的外側(cè)邊緣上配備了一個環(huán)狀凸起61，而支撐座的外側(cè)端部的內(nèi)側(cè)則設(shè)有一個環(huán)形臺階51。這個環(huán)狀凸起位于環(huán)形臺階上，為導(dǎo)向套提供支撐。進一步地，導(dǎo)向套的外端部通過固定座緊密壓靠在支撐座上，確保其穩(wěn)固。

e.在支撐座的外端，安裝了兩個左右對稱的定位銷52。與這些定位銷相對應(yīng)，固定座上設(shè)有一系列的定位孔，每個定位銷的外端都精確地插入到相應(yīng)的定位孔41中，以確保正確的定位。

f.滑動座被設(shè)置在氣缸的活塞桿外圍，并通過螺紋與活塞桿相連。在滑動座與活塞桿的連接部位的外側(cè)，安裝了一個直角形狀的限位塊。這個限位塊的一端緊貼著滑動座外壁的第一平面73，另一端則緊靠著活塞桿外壁的第二平面。通過在限位塊一端設(shè)置的螺絲74，該限位塊與滑動座的螺紋連接部位固定。

5 結(jié)語

本文設(shè)計了具有掛針位置調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的熱壓注塑模具。首先從工藝的角度分析了位置調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的模座和支撐板成型優(yōu)化方向。然后分析了模具結(jié)構(gòu)與工作過程，介紹了個零件之間是如何裝配以及重要零件在模具中起到的作用。最后介紹了模具設(shè)計要點，以及具有掛針位置調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的熱壓注塑模具的設(shè)計關(guān)鍵點與特殊性。

本文從三個方面介紹了具有掛針位置調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的熱壓注塑模具，經(jīng)實際生產(chǎn)應(yīng)用，充分驗證了該適應(yīng)不同尺寸的麻纖維板材可行性，降低了生產(chǎn)成本提高了生產(chǎn)效率。

參考文獻：

[1]中國鍛壓協(xié)會汽車沖壓件制造技術(shù)[M]北京：機械工業(yè)出版社，2013

[2]鞏建林注塑模具隨形冷卻系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計及增材制造方法研究[D]蘭州：蘭州交通大學(xué)，2023

[3]方明月，張宇，王徹，等汽車儀表內(nèi)飾件注塑成型工藝的多目標(biāo)優(yōu)化[J]工程塑料應(yīng)用，2023，51（9）：83-89

作者簡介：

丁宏參，男，1979年生，工程師，研究方向為模具技術(shù)管理。