空调横导风条注塑模具设计
时间：2023-06-17 22:05:03 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
冯鲜，秦盛康，吴阳
(无锡太湖学院智能装备工程学院，江苏无锡 214064)
空调是人们生活中常见的家用电器，空调内机出风口处有多个长条形的导风板，用于控制出风角度，横导风条作用于横向角度，是空调中重要的组成元件。空调横导风条为一般非规则整体结构，塑件壁厚相对均匀，整体在注塑要求的3～5 mm范围内，属于薄壳类结构的塑件。
横导风条塑件结构与尺寸如图1所示。塑件除上表面外，大部分尺寸要求不高，成型后可采用后期处理，未标注公差选择为MT5级[1]。为保证塑件可以顺利顶出，未标注的位置，脱模斜度取0.35°~1°左右，具体根据塑件的高度选择。材料选用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)。ABS为无定形工程塑料，成型收缩率低、韧性和强度适中、成型效果好，容易成型各种复杂的形状，广泛用于制造轴承、齿轮、泵叶轮、日用品等[2-3]。用UG三维建模，计算得出横导风条塑件的体积为60.65 cm3，质量为64.0 g。经过校核，选取理论注射量320 cm3，型号为HTF160 J/TJ-B的注塑机[4]。
图1 塑件结构图
塑件为长条形，两端和中间有肋板，并附有圆孔和卡扣，这些结构难以直接进行分模，因此需通过斜导柱滑块外抽芯机构辅助分型[5]。内侧中心凸起位置，且距离两侧距离较长，需要设计内抽芯机构成型[6]，因为孔两侧为平面，设计斜顶杆顶出，顶出的同时水平脱模孔位。
塑料件为大批量生产，模具装配图如图2所示。模具采用1 模2 腔结构[7]，主要由型芯固定板6、型腔固定板7、型芯27、型腔28、斜推杆30，33、斜导柱36以及滑块38组成。
图2 模具总体结构图
2.1 浇注系统设计
(1) 主流道设计。
主流道采用开放式热流道，取锥角为3°的圆锥形，长度为60 mm，小端和大端直径分别为d=3.5 mm，D=5 mm，流道表面粗糙度取0.8，浇口套凹坑球面半径Sr为16 mm[8-9]，如图3所示。注塑机喷嘴的接触球面的高度取h=3 mm，长度按定模板厚度设计。定位圈直径取100 mm的标准尺寸，用两个M6的螺钉固定。图4为分流道示意图。
图3 主流道示意图
图4 分流道示意图
(2) 浇口设计。
通过分析，确定了塑件的最佳浇口位置在塑件中间两端位置，如图5a所示。笔者采用潜水(顶针)进胶，浇口直径取0.8 mm，通过经验公式计算浇口的高度H=6 mm。由于塑件为外观品，塑件表面位置不能放置进胶口，最终浇口位置设计如图5b所示。这种进胶方式保证了塑件的外观质量，表面无浇口痕迹。
图5 浇口最佳位置分析及浇口方案图
2.2 分型面设计
为方便出模，分型面首先应选取在最大边缘位置，对于一些特殊结构，可以设计侧抽芯机构[10]。本次设计将分型面选择在动模板和定模板的分形处，如图6所示。由于塑件上下面结构明显差别，一侧外轮廓平整，可以靠型腔直接成型；
形状多且有卡扣和圆孔的一侧靠型芯配合侧抽芯机构成型。
图6 模具分型面的选择
3.1 型腔结构设计
型腔主要对塑件的外观面进行成型，塑件上表面光滑平整，表面质量要求高，型腔采取整体嵌入式结构，尺寸为500 mm×190 mm×43 mm，结构上包括流道、排气孔道以及设有12道冷却水道，如图7所示。整体嵌入式型腔结构互换性好，便于修模。
图7 型腔结构图
3.2 型芯结构设计
型芯在动模侧，主要对塑件的内侧形状进行成型，开模后会被塑件包裹，需要设计推杆位置。塑件内部结构复杂，存在肋板、卡扣及圆孔，型芯镶件不止一个[11-13]。型芯采取整体嵌入式结构，尺寸为500 mm×190 mm×52 mm，结构上包括流道、滑块运动的槽、斜推杆和斜导柱运动的槽孔、推杆孔、排气孔道以及设有12道冷却水道，结构如图8所示。
图8 型芯结构图
3.3 斜顶抽芯机构设计
塑件内部结构复杂，两侧及中间有肋板和卡扣，且开有圆孔，并垂直于脱模方向，难以通过开模直接成型，需采取侧向抽芯机构成型。两侧圆柱卡扣采用斜导柱抽芯机构成型，侧壁圆孔采用斜顶抽芯机构成型。这种类型的加工方式具有结构简单、生产率高、操作简单等优点[14]。抽芯距离为6 mm，角度设计为8°，结构如图9所示。
图9 斜推杆抽芯机构
3.4 模具脱模系统设计
塑件内侧不需要很高的表面光洁度，采用23根直顶推杆和拉料杆以及4根斜推杆等推出塑件，计算脱模力为198 N。图10为模具脱模系统示意图。
图10 模具脱模系统
模具注塑主要由合模、注射、保压、冷却、开模、制品取出等过程组成[6]。在开模力的作用下，动模座板(1)带动型芯固定板(6)向下运行，使分型面打开。斜导柱(36)抽离型芯固定板(6)后，滑块(38)运行至限位块(40)处，完成侧向抽芯。斜推杆座(29，32)推着斜推杆(30，33)沿着型芯(27)斜面运动，直至塑件脱模位置，完成内抽芯脱模。直至分型面完全打开，模具的开模过程完成。模具完全打开后推杆支撑板(22)与推杆固定板(21)带动推杆(18)顶动塑件，并利用流道钩针(20)将凝料拉出，凝料与塑件自动分离。
合模过程中，在弹簧(37)的作用下，滑块(38)和斜导柱(36)回位；
在弹簧(26)的作用下，推杆支撑板(22)、推杆固定板(21)、推杆(18)和斜推杆(30，33)回位，完成复位，进入下一注塑周期。
根据空调横导风条具有外表光滑内部结构相对复杂，具有多处卡扣和圆孔的特点，设计了一款复杂的侧抽芯注塑模具结构，模具分型面为制件最大轮廓处。设计了斜顶分型抽芯机构，设计成四个滑块斜导柱和四根斜顶杆组合式结构。通过CAE分析，确定了模具浇口位置[15-16]，模具采用潜水进胶，保证了塑件外观质量，表面无浇口痕迹。模具整体结构采用一模两腔结构。脱模时通过推杆、拉料杆和斜顶杆共同作用，完成脱模，合模时采用复位杆复位。模具交付使用后，运行安全稳定，空调横导风条外观质量和尺寸精度均达到了设计要求。
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