显示器底座二次顶出注塑模具设计_王新蒙.pdf

第 卷第 期 年 月塑料工业 显示器底座二次顶出注塑模具设计王新蒙（唐山工业职业技术学院，河北 唐山）摘要：以某显示器底座热流道注塑模具设计为例，通过应用 模拟软件对该产品进行填充模拟，再根据分析结果进行项目评估与产品结构调整，并根据调整的产品再次模拟分析与确定其最终产品结构和切实可行的浇注系统方案，利用 三维软件完成该注塑模具结构开发设计，重点介绍了带推板的二次顶出结构、热流道系统及成型零件结构设计等。经生产实践验证，该注塑模具结构设计合理，布局紧凑，动作平稳可靠，所生产的塑料制品质量满足用户使用要求。关键词：热流道；浇注系统；工艺；注塑模具；填充时间中图分类号：.文献标识码：文章编号：（）：.开放科学（资源服务）标识码（）：（，）：，（），：；随着我国空调、冰箱、洗衣机、电脑等家电办公产品的快速发展，越来越多的家电办公产品使用在大家的工作和生活中。随着应用越来越普及，人们对家电办公产品的要求也越来越高，不仅要求产品功能智能化与简单实用，还要求产品外观时尚与质量优良，安装在家里不占太多空间而且还好看。而要获得优质的塑胶产品，就离不开热流道注塑成型技术，由于其不产生废料与节省成型时间等优势，已在家电办公产品外观件注塑模具中得到广泛的应用。在开发初期，通过使用 软件对其进行填充模拟分析，看看产品本身壁厚、筋条宽度等合不合理，若要问题再根据分析结果进行调整，直到产品填充模拟分析结果正常为止，然后就可以根据最终确定浇注系统方案进行新模设计开发。通过灵活运用 软件与 三维软件进行模具结构设计，不仅有利于减少前期试模费用，而且还有利于缩短模具与产品开发周期，提升企业整体模具设计水平。产品结构工艺性分析图 所示的塑料件为某显示器底座，模穴数为一模一穴，材料为 ，收缩率为.，注塑加工成型。该产品最大外形尺寸为 .，精度等级采用国标。该产品外观为咬花处理，其咬花规格为，产品外观设计拔模角度为，确保其出模时不被拉伤，保证其外观优良。如图 所示，产品初始设计主壁厚 为.，筋条宽度 为.，由于筋条较高，成型较困难，需通过 软件模拟分析来确定最终产品结构。由于产品筋条较深，脱模角度又不能太大，脱模角度大了，深筋小端尺寸就过小，就会出现短射缺胶现象，因此其四周必须采用推板、司筒、摇摆直顶与顶杆等进行二次顶出，防止产品顶出时出现顶白或顶穿等现象，同时为降低模内压力，确保较 河北省人社厅科研合作课题（）作者简介：王新蒙，女，年生，硕士研究生，副教授，主要从事模具设计与制造、机械制造及自动化专业的教学及科研工作。.塑 料 工 业 年 深筋条不出现短射现象，在深筋处尽量采用镶拼结构，并开设若干排气槽，排气槽深度为.，以加强排气，同时防止燃烧印与缺胶等注塑缺陷出现。图 显示器底座（单位：）（：）浇注系统方案确定根据该产品的结构特点与外形尺寸，决定在中间圆孔处采用一个潜伏浇口进胶，具体见图 所示。图 塑件浇注系统 但由于产品的筋条较深，容易出现缺胶，因此需借助 软件进行填充模拟来确定是否能充填完整。由图 可知，产品初始方案一设计主壁厚 为.，筋条宽度 为.，以此初始产品进行 填充模拟分析，发现产品出现短射现象（如图 所示），严重影响产品质量。为消除此缺胶注塑缺陷，降低模具型腔内成型压力，产品调整方案二设计主壁厚 调整为.，筋条宽度 调整为.，再次使用 软件进行填充模拟分析，结果发现该产品不仅填充时间由.减少到.，而且对应深筋处也没有出现短射现象，产品填充完整（如图 所示），能满足注塑生产需求，故就按调整后的产品进行模具结构设计，并注意加强深筋处的排气，提高该塑料制品的成型质量。图 方案一填充模拟分布 图 方案二填充模拟分布 模具结构设计该模具结构设计首先根据产品形状与外观要求等，确定其动、定模芯的分模面并抽取出动、定模芯，为详细结构设计作好准备。然后根据模流分析结果进行热流道浇注系统设计，确定热流道结构与进胶系统。接着进行相关成型零部件结构细节设计，确定推板顶出机构与摇摆直顶等详细零部件结构，随后进行冷却系统设计，确保整副模具冷却效果良好，降低塑料制品成型周期与生产成本。该底座注塑模具详细结构如图 所示，模穴数为一模一腔，进胶系统采用热流道针点进胶，产品周围一圈使用推板 进行顶出，中间所有 柱采用司筒 进行顶出，再根据水路与顶出平衡的要求合理布置如图 所示若干顶杆。在模具天地侧采用如图 所示两外置强制复位机构进行二次顶出与复位，并在推板内配备摇摆直顶，防止产品黏在动模芯 与推板 内不好取件。二次顶出机构中布置了两块顶杆固定板、与两块推板、，通过高低两种限第 卷第 期王新蒙：显示器底座二次顶出注塑模具设计位柱、与外置强制复位机构实行产品的二次顶出。同时在动、定模芯以及推板内设置冷却水路，以保证对该塑料制品的充分冷却。主视图侧视图俯视图 图动模座板；垫脚；下推板；下顶杆固定板；上推板；上顶杆固定板；、支撑柱；动模套板；导柱；动模芯；推板；导套；定模套板；定模芯；热流道板；隔热板；定模座板；陶瓷定位柱；定位圈；进料嘴；热流道加热板；垫圈；加热棒；定位销；热嘴；塑料制品；、动模型芯；零度定位块；锁模块；方顶杆；推板导柱；、推板导套；定位柱；定位柱套；保护杆；平衡块；推杆；摇摆直顶；直顶座；限位柱一；限位柱二；强制复位块一；强制复位块二；限位等高螺丝；接线盒；司筒；密封圈；隔水片；小导柱；、弹簧；复位杆；弹块；带避空止头螺丝。图 模具整体结构 .分型面设计分型面设计时，其形状注意取决于塑料制品的外形，但在分型面往外延伸时，最好是拉伸曲面，确保分型面尽量平缓，少出现陡峭的插破面，尽量设计成靠破面，这样既方便加工，又利于钳工配模，而且还有利于提高模具寿命。由于该显示器底座周边有较深裙边，需设计推板与推杆顶出机构进行顶出与复位，但如果在分模时按照传统的推板、司筒与摇摆直顶等同时一次顶出塑料件，则可能导致产品黏在推板上，因此将分型方案确定为先推板、司筒与摇摆直顶等同时一次顶出 后，再由司筒与摇摆直顶等二次顶出，以确保塑料件的顺利脱模，以及便于取件。在设计时，特别注意四个摇摆直顶是设计在推板上，且空间较小，只能采用 厚摇摆直顶进行顶出，从而将产品裙边顺利从推板中顶出。同时该产品深筋处采用镶拼结构，以方便排气与产品成型，避免烧焦或缺胶等注塑缺陷。分型时将产品设计出定模芯、动模芯、推板与动模镶件等零部件，最终完成的分模设计零部件如图 所示。塑 料 工 业 年 图 分模设计零件图 .热流道系统设计根据该塑料制品的重量与材料特性等要素，该注塑模具决定采用针点式热流道控制系统，热嘴直接连接冷流道料头，防止拉丝现象出现。由于进料口与模具中心发生了偏离，因此该热流道系统含有一块如图 所示的分流道板，并配有加热棒，以确保塑料流体在热流道系统中保持熔融状态，便于产品充填成型。图 热流道系统结构 图 热嘴头部结构（单位：）（：）为防止热量从模具上传入到注塑机模板上，在该模具上增加了隔热板，整付模具的热流道结构如图 所示。其浇口大小为.，热嘴配合段直径尺寸为 ，配合公差为 .，以防止漏胶影响正常生产。同时，为防止加热时热嘴伸长把定模芯挤坏，在热嘴头部留有.间隙（如图 所示），这样才能保证热嘴工作正常，提高该注塑模具与热流道寿命。.成型零件结构设计根据该塑料制品结构，定模芯采用整体式结构，推板和动模芯采用镶拼式结构，推板上布置 支摇摆直顶，动模芯中间采用五个镶件镶拼而成，其中定模芯材料选用，无需热处理，硬度为 ，动模芯与推板材料选用，无需热处理，硬度为 ，其结构如图 所示。图 定模芯结构（单位：）（：）定模芯采用一进一出的六条冷却水路，水路直径为，尽量确保定模侧产品冷却效果均匀，防止产品变形过大与熔接痕太明显。推板上设置两路一进一出的冷却水路，保证推板充分冷却，防止推板受热变形与卡死。由图 可知，推板内部一圈角度为，外围一圈角度为，特别注意内圈角度要大于外圈角度，且该推板配备 个推杆孔与 个小导柱孔进行导向顶出与精确复位，确保整个推板机构动作平稳可靠，不会出现卡滞现象，这样就能先整体把产品脱离动模芯，然后推板不动，继续由司筒与摇摆直顶顶出即可，通过二次顶出与推板机构来确保深筋产品不被顶白，从而确保产品外观质量。动模芯由于存在多处深筋，为加强冷却效果，在其上增加十个翻水孔（如图 所示），并用隔水片隔开，以确保动模芯得第 卷第 期王新蒙：显示器底座二次顶出注塑模具设计到有效冷却，减少产品的受热变形。同时，产品深筋处采用镶件拼接而成，动模芯中间镶件需开设若干个排气槽，防止筋条烧焦或缺胶。图 动模芯结构（单位：）（：）图 推板结构（单位：）（：）.冷却系统设计由于该产品要平放在桌面上，且要平稳可靠，故对产品的变形就有要求，即产品变形要满足国标 精度等级公差要求。为确保产品在调机时变形好调，就必须设计良好的水路来方便调整产品变形。根据该产品的结构特点，在定模侧设计六条一进一出的冷却水路，在动模侧设计八条一进一出的冷却水路，其中两条布置在推板上，其余六条布置在动模芯上，且动模芯布置了 个翻水孔，以加强深筋的冷却效果，这样就能确保整付模具冷却效果良好，产品的成型周期也就随之降低，既方便了工艺师调机，也能降低产品的制造成本，提升企业的市场竞争力。模具工作过程及生产实践验证根据该注塑模具外形尺寸、注塑机的注射重量、格林柱内距与最大模厚等参数，最终决定采用中国海天 注塑机进行注塑生产。实际生产时先将该注塑模具安装在注塑机上，并安装好相关冷却水管与接线开关，即可关闭注塑机安全门进行生产。动、定模合模后，塑料在注塑机内塑化成熔融流体后，在注塑机螺杆挤压下将熔融的流体由热流道压入到模具密闭型腔内，填充完成后进行保压补缩与冷却定型。开模时，动模套板 与定模套板 分开，当到达设定的开模行程 后，注塑机油缸带动其顶棍将上下推板、与顶杆固定板、一起顶出，当限位柱 碰到动模套板 底部即一次顶出 后，在外置强制复位块、与弹簧及弹块 作用下，下推板 与下固定板 不再继续顶出，即推板 停止动作，上推板 与上固定板 带动司筒、摇摆直顶 与顶杆 等继续二次顶出塑料制品，同时将浇口凝料与塑料制品自动拉断分开，对改该制品完成二次顶出，从而顶出塑料制品与取件装箱。在完成一次完整的注塑后，再次关闭注塑机安全门，经注塑机油缸带动脱模机构进行移动回退，并通过弹簧 与复位杆 同时作用，将上下推板全部复位，外置强制复位也回到原始位置，一个完整的注塑周期随之完成。经生产实践证明，通过 软件进行填充模拟分析所得的产品壁厚与进胶方案完全合理，且该注射模具使用推板、司筒、摇摆直顶与顶杆等进行二次顶出时，不仅模具动作平稳可靠，无任何卡滞与干涉现象，而且产品无顶白、短射等注塑缺陷，是解决该类深筋产品顶出困难的一个成功案例。实际注塑制品填充完整与外观质量优良，产品批量生产正常，能完全满足客户生产需求，对类似周圈深筋注塑制品的模具结构设计具有较高的参考价值，能防止产品顶白与取件困难等缺陷，减少后期试模次数与费用，提高一次试模成功率。结论）通过采用 软件对该产品的充填情况进行模拟分析与调整，优化其产品结构与尺寸，从而获得合理的浇注系统与成型优良的塑料制品，少走弯路，多入捷径，提升注塑模具设计师使用 技术塑 料 工 业 年 解决问题的能力。）该注塑模具使用推板、司筒、摇摆直顶与顶杆等进行二次顶出，是解决深筋产品顶出困难的一个成功案例，对类似注塑件产品的模具结构颇具借鉴作用。经生产实践验证，该底座注塑模具结构设计合理，具有推板的二次顶出机构动作平稳可靠，所生产底座塑料制品能完全满足整机装配使用要求，创造了良好的经济效益。参 考 文 献 蔡厚道，王训杰，黄雪梅 基于 的车载导航面板注塑模具设计 塑料工业，（）：，（）：张华龙，张二红，苏海洋，等 八次复合抽芯的进气歧管盖注塑模具设计 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