于智宏，丁鵬

河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校，河南新飛電器有限公司

摘　要:以冰箱風(fēng)道板塑件為例，介紹了該塑件注塑模具的設(shè)計(jì)過(guò)程。重點(diǎn)探討了注塑模具結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、斜頂抽芯機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)及熱流道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其要點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明：該模具結(jié)構(gòu)合理，塑件瑕疵較小，對(duì)大型塑件的注塑模具設(shè)計(jì)有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞:冰箱風(fēng)道板；注塑模具；成型工藝；熱流道；側(cè)向抽芯

隨著國(guó)內(nèi)家電制造業(yè)的日益成熟及新技術(shù)的不斷推出，消費(fèi)者對(duì)家電從外觀造型到顏色選配直至各種新技術(shù)功能的使用提出了更高的要求，風(fēng)冷冰箱的開(kāi)發(fā)即是迎合市場(chǎng)的需求而推出的高端制冷家電產(chǎn)品。隨著風(fēng)冷冰箱市場(chǎng)銷售量的進(jìn)一步擴(kuò)大，其產(chǎn)量也相對(duì)提高。風(fēng)道板作為風(fēng)冷冰箱中組成風(fēng)道的重要零部件，既要承擔(dān)風(fēng)道功能，又要滿足外觀質(zhì)量的要求。

1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

圖1風(fēng)道板塑件

圖1所示為冰箱風(fēng)道板塑件，材料為聚丙烯(PP)，其收縮率為1.6%。要求塑件表面光滑，充填完整，外觀清晰、不變形，無(wú)劃傷、頂白、氣印、料沫、飛邊毛刺等缺陷，無(wú)明顯熔接痕、收縮痕。

風(fēng)道板作為風(fēng)冷冰箱中組成風(fēng)道的主要零部件，其沿注塑開(kāi)模垂直方向上的最大平面尺寸為710mm×498mm，最大高度尺寸為100mm，厚度2mm。

風(fēng)道板需與其他風(fēng)道零件裝配配合，因此其塑件有諸多直孔、直筋、窄槽、定位柱、側(cè)向卡扣、側(cè)孔等，如圖2所示。

圖2風(fēng)道板塑件結(jié)構(gòu)

2成型工藝分析

風(fēng)道板沿注塑模具開(kāi)模方向上的投影面積較大，屬于注塑簿殼類大型覆蓋件。簿殼類覆蓋件的注塑成型存在兩個(gè)潛在風(fēng)險(xiǎn)：一是極易出現(xiàn)充注不完全等缺陷；二是出現(xiàn)不同程度的翹曲變形的概率相對(duì)較大，影響塑件質(zhì)量。要消除或降低上述風(fēng)險(xiǎn)，關(guān)鍵因素之一就是合理設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)。為使注射過(guò)程中的熔融料能夠順利充滿整個(gè)模具型腔，進(jìn)料方式及澆口的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。

在注塑成型過(guò)程中，PP材料的流動(dòng)比(指流道的長(zhǎng)度與厚度之比)參數(shù)對(duì)于進(jìn)澆點(diǎn)的選擇起著關(guān)鍵作用，PP的流動(dòng)比通常為220:1[3]，考慮到塑件上有多處平均厚度為0.8mm的深筋及各種凸臺(tái)、型孔，因此設(shè)計(jì)時(shí)確定實(shí)際流動(dòng)比約為180:1。如圖3所示，圓面代表以澆口為中心，根據(jù)實(shí)際流動(dòng)比180作為直徑畫出的6個(gè)圓，深色區(qū)域是塑件最大外形尺寸，即模具型腔的注塑投影面積。從圖3可以看出，選擇的6處進(jìn)澆口顯然能夠確保熔融料充滿模具型腔。

圖3充填效果對(duì)比圖

風(fēng)道板塑件如采用傳統(tǒng)的冷流道系統(tǒng)，則因流道過(guò)長(zhǎng)易使熔融料尚未充滿整個(gè)型腔而降溫冷凝，因此該模具設(shè)計(jì)采用熱流道成型技術(shù)。通過(guò)對(duì)6個(gè)進(jìn)澆點(diǎn)的溫度及可控噴嘴的調(diào)控實(shí)現(xiàn)塑件各處充模平衡。熔融料在模腔內(nèi)以均勻一致的狀態(tài)流入各型腔，形成品質(zhì)一致的注塑件，其脫模后殘余應(yīng)力低，塑件變形小。因此采用熱流道成型技術(shù)更適宜大型、薄壁、外觀質(zhì)量要求高的塑件加工。

綜上所述，為減少工藝缺陷，注塑模具澆注系統(tǒng)采用熱流道和6個(gè)進(jìn)澆口的形式。

3注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)對(duì)風(fēng)道板塑件進(jìn)行結(jié)構(gòu)和成型工藝分析，確定其注塑模具采用一模一腔和熱流道澆注系統(tǒng)。

3.1澆口

根據(jù)工藝分析需采用6個(gè)進(jìn)澆口，為降低模具成本，采用如圖4所示的排布方式。其中正面采用4個(gè)點(diǎn)澆口進(jìn)料，同時(shí)在側(cè)面設(shè)計(jì)2個(gè)側(cè)澆口進(jìn)料。為了使?jié)部谀夏茼樌麛嚅_(kāi)，進(jìn)料孔的最大直徑須不超過(guò)0.5mm。此設(shè)計(jì)方式不僅滿足注塑工藝充注要求，同時(shí)保證了塑件的外觀質(zhì)量要求。

圖4澆口分布

3.2側(cè)抽芯及頂出機(jī)構(gòu)

圖5中的零件1和2是將通常的直頂圓桿改為圓頂桿與頂塊組合式，以便于增大頂出塑件的接觸面積，提高頂出力和減少頂出痕跡。塑件上有六處側(cè)向卡扣及兩處側(cè)孔，其脫模方向與模具的開(kāi)模方向垂直，需要進(jìn)行側(cè)向抽芯才能順利脫模。根據(jù)其成型位置及形狀采用不同的結(jié)構(gòu)方式。六處側(cè)向卡扣采用組合式斜推塊結(jié)構(gòu)(圖5中零件4、5)。斜推塊4沿動(dòng)模型芯內(nèi)的斜面滑道槽移動(dòng)，其斜推桿5通過(guò)T型槽與斜推塊4連接，并由頂桿固定板鉸接固定。兩處側(cè)孔采用整體斜推桿(圖5中零件3)結(jié)構(gòu)。斜推桿3與動(dòng)模型芯上的滑道槽配合并直接與頂桿固定板鉸接固定。設(shè)計(jì)時(shí)需注意斜推塊4的傾斜角度，需要綜合考慮頂出距離、頂桿傾斜受力情況及相鄰?fù)茥U的相互干擾情況。開(kāi)模時(shí)，在頂桿固定板的作用下，斜推塊4及斜推桿3沿各自的滑道槽移動(dòng)完成側(cè)抽芯動(dòng)作。

圖5頂出部件

3.3導(dǎo)向及對(duì)中系統(tǒng)

模具設(shè)計(jì)有雙重導(dǎo)向定位結(jié)構(gòu)。除4個(gè)導(dǎo)柱外，動(dòng)模型芯與定模型腔同時(shí)采用錐面定位。在合模時(shí)，導(dǎo)柱為首次導(dǎo)向定位，但由于受導(dǎo)柱本身?xiàng)l件限制，其導(dǎo)向精度較差。到合模的最后階段定模腔通過(guò)與動(dòng)模芯進(jìn)行四面錐度配合達(dá)到精確定位。由于動(dòng)模芯與定模腔的錐度配合為四面定位，因此不僅保證了模具的對(duì)中精確定位，而且保證了各個(gè)零部件的精確工作狀態(tài)。

3.4動(dòng)、定模零件

為確保塑件外觀質(zhì)量，定模型腔采用整體式設(shè)計(jì)來(lái)成型塑件的外表面；為降低加工難度，動(dòng)模型芯采用整體鑲嵌式結(jié)構(gòu)，且動(dòng)模型芯部分型孔采用二次鑲嵌式。整體型腔材料采用進(jìn)口2738模具鋼(材質(zhì)為4Cr2MoNi)。動(dòng)模型芯采用國(guó)產(chǎn)P20(3Cr2Mo)材料。此種設(shè)計(jì)不僅保證了塑件的外觀質(zhì)量，而且最大程度地節(jié)約了成本，如圖6所示。

圖6動(dòng)模型芯和定模型腔的三維造型

3.5冷卻系統(tǒng)

由于模具尺寸較大，且塑件為殼類薄壁件，為獲得更好的冷卻效果，需要對(duì)水路的布置及流向進(jìn)行綜合考慮。其中定模型腔設(shè)計(jì)了9道循環(huán)水路，動(dòng)模型芯設(shè)計(jì)了7道循環(huán)水路。為使水道能更靠近塑件表面，動(dòng)模型芯采用由底部垂直進(jìn)入再由水平水道冷卻，最后由底部垂直回流。這些水路通過(guò)連接管路與并聯(lián)和串聯(lián)的冷卻回路相通。

3.6排氣系統(tǒng)

為了除去熔體進(jìn)入型腔而排出的空氣，設(shè)計(jì)了專用排氣槽。專用排氣槽設(shè)計(jì)在動(dòng)模芯的四周，尺寸為寬10mm，深0.05mm。另外塑件還通過(guò)頂桿、斜推塊、型孔鑲塊等在充模期間為型腔排氣。同時(shí)對(duì)需要加強(qiáng)的位置(筋)和其他易殘留空氣的區(qū)域，在其下方設(shè)計(jì)頂桿或?qū)Ｓ门艢庵?/p>

風(fēng)道板注塑模具結(jié)構(gòu)如圖7所示。

1-定模腔；2-支腿；3-前板；4-熱流道板；5-定位圈；6-推桿板；

7-推桿固定板；8-動(dòng)模芯固定板；9-斜推塊；10-直推桿；11-后板；

12-動(dòng)模芯；13-直推桿；14-水道；15-噴嘴；16-斜推桿

圖7注塑模具結(jié)構(gòu)

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)風(fēng)道板的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，探討了大型覆蓋注塑件的成型工藝要點(diǎn)，并提出了應(yīng)對(duì)方案；對(duì)澆注系統(tǒng)的選擇，進(jìn)澆口的布置方式等進(jìn)行了規(guī)劃，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了模具設(shè)計(jì)。目前，該模具已經(jīng)投入生產(chǎn)，并取得良好的效果，同時(shí)該設(shè)計(jì)方案對(duì)類似大型覆蓋注塑件的注塑模具設(shè)計(jì)具有一定的借鑒作用。