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摘要：對排氣蓋塑件進行了結(jié)構(gòu)及工藝分析，確定了以塑件頂端作為分型面，選擇一模兩腔并進行型腔排位，確定了主流道和分流道口的形狀和尺寸，選擇了合適的導向與定位機構(gòu)并合理布局；選擇了模架、設計出合理的側(cè)抽芯機構(gòu)與頂出機構(gòu)等，并對設計的機構(gòu)進行校核。

關鍵詞：排氣蓋；注射模具；模具設計；側(cè)向抽芯

1產(chǎn)品工藝性分析

1.1塑件結(jié)構(gòu)分析

塑件為外徑70mm，高度50mm，壁厚4mm的圓筒狀，頂端與側(cè)面各有一個直徑22mm、10mm的通孔，給定塑件公差尺寸按SJ1372-788級精度。由UG軟件分析得單個塑件體積為51.71cm3。經(jīng)過計算及考慮到型腔對稱布置，選用一模兩腔，完成注射需要塑料體積總量為165.48cm3，按注射機最大注射量的80%來篩選注射機，選定SZ-250/100型號注射機。塑件整體結(jié)構(gòu)較為簡單，各個部分壁厚均勻。因此應該不會出現(xiàn)因塑料末端充滿型腔時過早固化而造成填充不足，或塑料前鋒不能較好融合而形成熔接縫等現(xiàn)象，塑件幾何形狀能夠滿足成型工藝要求[1]。

1.2塑件工藝分析

聚氯乙烯（PVC）呈白色或淺黃色粉末狀，一般需要添加增塑劑經(jīng)過改性后使用。該塑件需要具有一定的強度，選定材料為硬聚氯乙烯。純聚氯乙烯的密度為1.4g/cm3，硬聚氯乙烯的密度在1.35～1.45g/cm3之間，收縮率在0.1%～0.5%之間。熔體粘度大在成型過程中可能會出現(xiàn)流動性不佳的現(xiàn)象，在注射時要注意對壓力的控制，模具內(nèi)的流道橫截面積要盡量大，長度不宜過長。聚氯乙烯的粘流溫度為136℃，但在140℃時便會分解，因此要嚴格控制料溫，加入增塑劑降低粘流溫度或者同時加入穩(wěn)定劑以提高分解溫度，以便成型加工。

2模具結(jié)構(gòu)設計

2.1分型面的設計

1）由于塑件頂端有通孔，不宜采用點澆口且對外觀要求不高，因此選用模具結(jié)構(gòu)簡單的單分型面注射模具。在設計分型面時考慮到型芯、型腔加工難度，飛邊對塑件外觀的影響，塑料熔體的澆注及排氣等因素，經(jīng)過比較選定了以塑件頂端作為分型面。2）如圖1所示，以塑件頂端作為分型面。型腔大部分位于動模板一側(cè)，分型面處產(chǎn)生的飛邊會留在塑件頂端位置，相對容易清理修整。拼合縫對塑件外觀產(chǎn)生影響較小。由于側(cè)孔部分留在動模，因此在設計側(cè)抽芯機構(gòu)時，可以采用分型與側(cè)抽芯同時進行的方式，而不需要采用順序脫模等復雜機構(gòu)，使模具整體結(jié)構(gòu)得到簡化。綜合考慮模具零件加工難度，模具結(jié)構(gòu)復雜程度的影響，選定次分型方案。3）經(jīng)過計算及考慮到型腔對稱布置，選用一模兩腔。型腔布局采用左右對稱式排位，在保證各個型腔同時進料的同時，又能夠充分利用模具的有效面積，從而節(jié)省了模具費用。

2.2澆注系統(tǒng)的設計

1）主流道一般呈圓錐形，錐度一般在2°～4°。由于塑件材料熔體的流動性不佳，因此錐度取4°。內(nèi)壁粗糙度一般取Ra0.63μm。經(jīng)計算主流道最小直徑d為4.5mm，主流道長度L根據(jù)模具具體結(jié)構(gòu)進行設計，總長度應盡量保證L≤75mm。由于定模座板端面到分型面距離為75mm，澆口套球面深度與分流道直徑長度總和暫定10mm，因此主流道總長度為65mm。根據(jù)標準澆口套尺寸選擇，選用SB1265-20型號澆口套。2）在一模多腔模具中，分流道會對塑件的成型質(zhì)量產(chǎn)生很大影響，因此在設計分流道時應主要考慮減少流動阻力，減小容積，避免使熔體經(jīng)過分流道時產(chǎn)生較大壓力損失及溫度損失。從加工難度和熱量損失角度綜合考慮，U形截面具有各個方面的優(yōu)勢，因此選擇U形分流道。經(jīng)計算分流道的截面尺寸為4mm，由于硬PVC屬于高粘度塑料，計算得出的分流道直徑可擴大35%左右。因此分流道直徑取6mm。3）塑件為壁厚均勻的制件，可以只考慮澆口位置對塑件外觀的影響及是否利于排氣。如果將澆口放置在塑件底部會使主流道總長度過長，對熔體壓力、溫度造成影響且會產(chǎn)生原材料的浪費，因此將澆口設計在塑件的頂端位置。4）塑件頂端有中心孔，所以不能采用直接澆口，由于塑件材料為硬質(zhì)PVC，因此適用的澆口類型只有側(cè)澆口與護耳澆口。與護耳澆口相比，側(cè)澆口具有與成型制品易分離、加工方便等優(yōu)勢，因此選用側(cè)澆口比較合適。5）選取側(cè)澆口的尺寸時，需要根據(jù)塑件的大小進行適當調(diào)整。塑件質(zhì)量為72.39g，側(cè)澆口參數(shù)可按中等塑件大小來選用，由于塑件材料為硬質(zhì)PVC，流動性差，所以各參數(shù)按最大值來選用。澆口高度取1mm，寬度取3mm，長度取1mm。型腔采用嵌入式型腔，考慮在設計推出方式時會采用推管推出方式，如果采用整體式型芯可能會對推管產(chǎn)生干涉，因此采用組合式型芯。2.3推出機構(gòu)的設計1）塑件脫模時需要克服塑件與模具之間的阻力。阻力的大小取決于塑件的收縮率、壁厚、尺寸形狀、型腔粗糙度、塑件與型腔的接觸面積等。脫模力只有大于兩者造成的阻力時，塑件才能順利脫模，經(jīng)計算脫模力為140.27N。2）塑件為壁厚4mm的圓筒狀塑件，用于推出的支承面積較為有限。如果使用推桿推出機構(gòu)，可能會造成塑件變形甚至損壞或者出現(xiàn)使用較多推桿才能滿足推出條件的情況，因此適合的推出機構(gòu)有推管推出和推件板推出。由于塑件帶有中心孔，因此采用推管推出機構(gòu)比推件板推出機構(gòu)更為合適[2-4]。3）經(jīng)計算，側(cè)向型芯抽拔力為166N，側(cè)向型芯抽拔距為6.5mm，側(cè)型芯的結(jié)構(gòu)其左端為20°的斜面，與楔緊塊的斜面配合，右側(cè)安裝壓縮彈簧。在開模時型芯在彈簧的作用下向外側(cè)抽芯。合模時，楔緊塊斜面壓著側(cè)型芯斜面，使側(cè)型芯復位。側(cè)型芯彈簧選D=16mm、d=3mm、n=8的圓柱螺旋壓縮彈簧，經(jīng)過相關計算彈簧彈力為310.9N，其大于抽拔力，因此能夠滿足要求。4）在選用標準模架時，導向機構(gòu)的尺寸已經(jīng)給出。導柱的長度應能保證在導柱進入導套之后，型芯再進入型腔，避免各零件之間損壞。因此導柱應比型芯端面高出6～8mm。5）注射模具一般有四根導柱導套，分別位于模板的四個角上，其位置根據(jù)模架的選用已經(jīng)確定。應當注意的是，為防止模具安裝時出現(xiàn)裝錯方向的問題，其中一根導柱應采用不完全對稱的設計。

3模架的選擇

模架尺寸的大小一般與鑲塊的大小成正比關系，即鑲塊的尺寸決定了模架的尺寸。根據(jù)設計經(jīng)驗參數(shù)，鑲塊邊沿到模板邊沿之間的距離應不小于35mm,常取50mm以上；定模鑲塊底面到定模板頂端的距離不小于20mm，定模鑲塊厚度不能超過定模板厚度的2/3；動模鑲塊端面到動模板端面的距離不小于30mm；頂出行程應大于塑件高度10～20mm；墊塊厚度等于頂出行程與上下頂出板厚度的總和。根據(jù)鑲塊大小推算出定模板厚度約為50mm，動模板厚度約為75mm，墊塊厚度約為100mm。在標準模架尺寸表中進行選擇，A=50mm、B=80mm、C=100mm、L=355mm、lT=280mm、lt=300mm、lM=200mm、lm=335mm。

4校核計算

1）注射壓力、鎖模力校核。所選注射機的注射壓力需要大于塑料熔體成型壓力，即P注射機≥P熔體，查表得注射機的注射壓力P注射機=150MPa,聚氯乙烯的注射壓力P熔體≤150MPa，因此注射機的注射壓力能夠滿足要求。計算模具所需的鎖模力得：F1=PA=40MPa×7175mm2=287kN，查表得所選注射機的額定鎖模力F2=1200kN>287kN=F1，因此鎖模力能夠滿足要求。2）頂出行程、開幕行程的校核。頂出塑件所需的頂出行程為：H1=L+5～10mm=50mm+10mm=60mm，查表得所選注射機的頂出行程為：H2=90mm>60mm=H1，因此注射機的頂出行程能滿足要求。模具所選的開模行程為：H=H1+H2+(5～10)mm=60mm+118mm+10mm=188mm，查表得所選注射機的模板行程為：S=320mm>188mm=H，因此注射機的開模行程符合要求。

參考文獻：

[1]齊曉杰.塑料成型工藝與模具設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

[2]劉鐵山.注塑模頂出機構(gòu)智能化設計系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D].大連：大連理工大學，2003.

[3]于同敏，劉鐵山.注塑模脫模機構(gòu)智能化設計系統(tǒng)及關鍵技術研究[J].機械設計與制造，2004(2)：72-75.

[4]姜文博，孫海波.基于Pro/E的注塑模具優(yōu)化設計[J].南方農(nóng)機，2016，47(1)：59.

作者：楊玉霞 李艷鈺 雷勇 單位：濟源職業(yè)技術學院機電工程系