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一模多件塑料产品的模具结构设计

2020-06-23 15:13

   塑料在我们生活中应用很广,大家只知道他的用途方便了我们的生活,但是这种便捷是建立在复杂的工艺生产步骤的基础上才能达到的,一个好的塑料产品再生产前是需要进行模具设计的,今天雨辰泵业小编就以一款四件塑料产品的塑料模具设计为例,较为详尽地讲述了运用CAD软件进行塑料产品模具结构设计的工艺和步骤。对一模多种工件的精密模具设计和制造有一定的借鉴意义。

  高级讲师、工程师叶朝桢

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  产品分析

  图1所示为一套四件小塑料盒产品的3D图,图2所示为一套两件的小花洒的3D图。材料都为ABS,收缩率为5‰。塑件的曲面过渡圆滑,表面质量要求较高。

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  图1小塑料盒产品的3D图

  1―小平盖2―小翻盖3―底壳4―面壳5、10―内扣位6―外壁7―圆柱座8、11―加强筋9―卡槽10―内扣位12―固定柱13―转动轴14―异形孔

  

  图2 小花洒的3D图

  小塑料盒的四个塑件产品中,小平盖的结构很简单,可在动、定模各成形一部分。盖底部有4个固定柱,在动模成形,并设计在顶杆上;小翻盖的结构相对复杂一些,曲面过渡圆角最小为R0.2mm,小翻盖的中间有一异形孔,须保证上表面的质量,孔四周不能有毛刺,小翻盖两端有转动轴,可在动、定模各成形一半;面壳结构比较复杂,两端设计有卡槽,须设计枕位成形。外壁壁画厚度仅为0.5mm,没有斜度,顶出困难。外壳内部设计有4个固定柱和3条加强筋,是塑料产品的常见结构。面壳内部还有两个内扣位,设计斜顶针装置成形顶出;底壳的结构也很复杂,表面上既有两通孔,也有不通的异形曲面,内壳设计有4个固定柱和多个加强筋,给加工带来很大困难。

  小花洒的结构更加复杂,花洒盖上有42个R0.3mm的小通孔。花洒本体的手柄处为中空结构,抽芯距离长,尺寸小,抽芯抽出的轨道角度为9°。花洒本体上还设计有两外形孔,外表面为内凹外形表面,也须设计斜滑块机构抽芯成形,是这套模具设计和制造的难点。如何避免在产品外表面留下明显的模具分模痕,须仔细斟酌。

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  模具结构分析

  四件小塑料盒产品和小花洒产品的尺寸都不大,从注塑、加工及经济角度综合考虑,一模设计出8件产品(小塑料盒每样1件,小花洒每样2件)。根据产品结构安排成形位置,产品对称分布,塑件的分型和摆放、注射模具结构尺寸和型芯尺寸如图3所示。浇口位置设计在8个塑件的中间处。设计采用侧浇口进料,浇口位置设计在产品外表面的边缘,注塑后自行脱落。模具采用标准模架,零件要求较高,模具型芯材料选用高性能的模具钢。产品排位及流道结构尺寸如图4所示。

  图3模具结构尺寸

  图4 产品排位及流道结构尺寸

  首先确定塑件的前、后模曲面。为便于模具出模,将光滑的外表面设计成前模。根据各个塑料产品的结构特点,对模具进行分模设计,前、后模和抽芯机构分模如图5所示。

  图5 前、后模合抽芯机构分模

  1—花洒内控抽芯滑块 2—花洒后模镶件 3—花洒外形左抽芯滑块 4—前模

  5—小盒子后模镶件 6—斜顶针 7 —后模 8—花洒外形右抽芯滑块

  1)小平盖塑件在前、后模各成形一部分,分型面在平板的下沿。盖底部有4个固定柱,在后模成形,并设计在顶杆上,方便顶出,同时保证塑件开模时留于后模。前、后模的成形结构如图6、图7所示。

  图6 小平盖前模

  图7 小平盖后模

  2)小翻盖的结构相对复杂,分型面为延伸曲面,两端的转动轴可在前、后模各成形一半,曲面过渡圆角最小为R0.2mm。成形中间的异形孔时,为保证上表面的质量,孔四周不能有毛刺,设计了前模碰穿后模的结构,在前模设计了异形孔凸台。前、后模的成形结构如图8、图9所示。

  图8 小翻盖前模

  图9 小翻盖后模

  3)面壳结构比较复杂,分型面为平面,但因面壳外表面有内凹部分,为保证前模型腔的成形质量,须将前模分型面向四周延展(见图10)。成形面壳前端的半方孔,须设计枕位(见图10、图11)。面壳外壁壁画厚度仅为0.5mm、深度4mm,没有斜度,顶出困难。设计后模镶件机构(见图12、图13),靠后模型腔与后模镶件成形面壳外壁。

  图10 面壳前模

  图11 面壳后模

  外壳内部设计有4个固定柱和3条加强筋等结构,是塑料产品的常见结构,都设计在后模镶件(见图13)上成形。

  图12 面壳后模结构

  图13 面壳后模镶件

  面壳内部还有两个内扣位,但抽芯的距离短,为简化模具结构,设计斜顶针装置成形顶出,如图14所示。 

 

  图14 面壳斜顶针

  4)底壳的分型面也为平面,但因面壳外表面也有内凹曲面部分(见图15),为保证前模型腔的成形质量,增加前后模的合模强度,将前模分型面向四周延展(见图16)。成形表面上两个大方形通孔时,为保证上表面的质量,孔四周不能有毛刺,设计了前模碰穿后模的结构,在前模设计了碰穿凸台(见图16)。

  图15 底壳后模

  图16 底壳前模

  底壳的外壁部分也设计后模镶件机构(见图17、图18),靠后模型腔与后模镶件成形底壳外壁。 

  图17 底壳后模结构

  底壳内部的4个固定柱和数条加强筋等结构,是塑料产品的常见结构,都设计在后模镶件上成形(见图18)。

  

  图18 底壳后模镶件

  5)小花洒面盖的结构比较简单,花洒盖上有42个R0.3mm的小通孔。分型面为平面。成形中间的小通孔时,为保证上表面的质量,孔四周不能有毛刺,设计了前模碰穿后模的结构,在前模设计了42个碰穿小圆凸台(见图19)。

  图19 小花洒面盖前模

  面盖的外壁壁厚只有0.5mm,深度为3mm,从成形和制造多方面考虑,设计后模镶件机构(见图20),靠后模型腔与后模镶件成形面盖的外壁。开模时,面盖留在后模,由后模镶件完成顶出动作。

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  图20 面盖后模51

  6)小花洒本体结构特殊,综合考虑各方面因素,一套模具设计成形两个小花洒本体产品和两个面盖。

  前模型腔成形本体手柄的外表面,分型面为曲面(见图21)。

  图21 小花1洒本体前模

  本体的手柄处为中空结构,抽芯距离长,尺寸小,抽芯轨道角度也不是常规水平结构,而是为9°的斜度。花洒本体上还设计有两外形孔,外表面为内凹外形表面,也须设计斜滑块机构抽芯成形。设计时,为尽量不影响产品的外观美观,滑块和前模的分型线设计在圆角过渡处,抽芯滑块成形塑件上的整个两侧外形曲面(见图22)。

  图22 小花洒本体后模

  1—左滑块 2—主型芯镶件 3—右滑块 4—小镶件 5—手柄抽芯滑块

  模具的两端和内部都设计有滑块机构,再加上手柄抽芯滑块机构,后模上共有6个抽芯滑块机构。和抽芯滑块相配合,前模型腔两端设计了不规则的枕位,后模型芯和抽芯滑块设计了滑动导轨,保证抽芯机构的可靠稳定运作(见图22)。

  整套模具的后模合模如图23所示。

  图23 后模合模

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  结语

  现代化生产中,经常会碰到这类零件众多、模具结构复杂且批量不大的小型塑料件生产。由于每个零件特殊各异,导致模具型腔曲面复杂,分型面千变万化,各类斜顶出机构、斜滑块机构以及多次顶出机构都集中在一套模具中。基于必须考虑经济效益的前提,为节约模具制造成本,必须将多个塑件合理规划在一套模具中。

  该套模具一次成形6种共8个小型塑件,设计者经验丰富,匠心独具,结构设计十分合理。结合现代化的加工手段,有效地保证了模具制造精度,一次试模成功,为该类模具设计和制造的典·2型案例。

  本文发表于《金属加工(冷加工)》2020年第6期第20~25页,作者:东莞市经济贸易学校 叶朝桢;东莞理工学院城市学院 吴广峰;东莞市高技能公共实训中心 吴光明。原标题:《 一模多件塑料产品的模具结构设计 》。

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发布时间:2019-11-01 00:00:00

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