徐其航，申利凤

揭阳职业技术学院机电工程系（广东揭阳 522051)

1 引言

先进的模具结构、合理的成型工艺条件、优质的模具原材料和先进的注射成型设备是生产制造优质塑件的先决条件，注射模在制品成型中起着至关重要的作用。注射成型塑件成型的重要方法之一，是将原料经注塑机加热融化并经注塑机注入模具型腔，经冷却成型后脱模取出塑件[1]。

在塑料模具设计方面，专业技术人员进行大量的开发设计，积累了丰富的经验，获得了宝贵的财富。闫闵等对侧凹内孔凸盖注射模设计研究，采用了二次顶出脱模、双分型面分型的模具结构形式[2]。钟锋良等对侧孔侧凹较多，内壁倒扣的塑件进行注射模设计，采用多点进浇三板模具结构[3]。刘庆东设计了前后内模滑块等抽芯机构的注射模[4]。任长春等采用模内热转印注射工艺，设计了电脑外壳盖热流道注射模[5]。史柯等运用UG 和MoldFlow 软件进行三维造型、模拟分析与优化，并设计该塑件注射模[6～7]。李海林等基于CAE数值模拟技术优化模具浇注系统的设计，解决了塑料机器人多型腔异形件注射模设计的平衡流道问题[8]。汪佑思等采用扇形侧浇口，侧滑块抽芯强行脱模设计方案，设计了网孔状手机保护壳注射模[9]。何延辉开发了一套仪表外壳的注射模结构[10]。刘伟国采用“香蕉型”潜伏浇口来设计了装饰盖注射模结构[11]。

基于上述经验的基础上，电视遥控器外壳塑件采用环形浇口，可使圆周上各处流速均衡，熔体填充状态良好，易排出型腔中的空气，基本避免了熔接痕，成型塑件的质量好。在注射模设计过程中，塑件有四周均有侧凹时，成型该处侧凹时可以设计成可侧向移动的零件，称为活动型芯，在塑件脱模时先侧向抽出活动型芯，否则无法完成脱模过程，难于取出塑件。将活动型芯抽出的这种机构称为侧向抽芯机构。该塑件4个方向采用机动侧抽芯机构，是该副模具设计的显著特点。运用单分型面的两板式模架保证了该模具的运行可靠。

2 塑件工艺分析

电视遥控器外壳如图1 所示，材料为ABS。塑件外表面光滑，精度高，塑件为灰色，大批量生产。由于塑件有侧凹，须采用侧向抽芯机构，使用推杆推出机构。由于塑件表面要求较高，可以采用环形浇口，各处流速大致相等，熔体填充好，避免了熔接痕，成型塑件的质量好。ABS 材料，熔体具有较高黏度，采用较大注射压力，塑件对型芯的所产生的包紧力也大，故利用大的脱模斜度，使用机动侧抽芯机构保证了侧滑块的抽芯过程平稳可靠。

3 模具结构设计难点分析

该塑件模具结构设计时，主要有以下难点。

（1）塑件外侧表面光滑，表面精度高，因为采用的是直接浇口中的环形浇口，熔接痕可基本避免，并且浇口的残痕不影响塑件的外观。

（2）注射成型过程中，脱模机构完成将塑件从型腔中顶出及型芯脱出过程。

（3）电视遥控器外壳模具设计不同在于塑件4 个侧壁都有凹穴，而且重难点也在这里。活动型芯的所有结构所占的地方比较多，塑件所占比例较少，这样使模架尺寸会增大。

（4）该塑件大批量生产，设计为单型腔模具时，为了提高生产率，缩短成型周期，常采用水冷却，降低模具温度，减小塑件变形，提高生产效率。

图1 电视遥控器

4 模具结构设计

4.1 分型面的选定

注射成型生产电视遥控器。为保证塑件表面质量和外观的完整性，使用环形浇口浇注，可以使浇注点各处流速平衡，熔体流动性能好，易于排气，熔接痕少，成型塑件的适应能力强，结构坚固可靠。因为塑件和浇注系统凝料连在一起，单一分型面就能取出塑件和凝料。模具利用两板模结构。塑件为电视遥控器外壳，材料为ABS，收缩率取：1.005，塑件体积较大，大批量生产。由于该塑件四周都有侧凹，需要多个方向抽芯，故采用单型腔模具。分型面是指将模具型腔上下分离的面。分型面的选取原则：有助于塑件脱模、易保证塑件表面质量及尺寸精度、制造加工模具成型零件容易、便于侧向抽芯[12]。综合上述多种因素，电视遥控器分型面设计如图2所示。

4.2 浇注系统设计

注射模浇注系统起传递材料和保压的作用，浇注系统不仅直接影响到塑件的表面质量、尺寸大小、力学性能，还对填充模具难易程度和充模时的流动状态有非常重要的作用。该模具采用环形浇口，熔体流动状态好，熔接痕少，成型塑件好，缺点是耗料多，塑件与凝料在一起，需手工去除凝料。浇注系统如图3所示。

图2 电视遥控器分型面

图3 电视遥控器浇注系统

4.3 成型零件设计

组成模具型腔部分的零件统称为成型零部件。成型零部件的制造精度决定着塑件的表面质量，结构设计时要考虑节省贵重原材料、便于加工、后续塑件表面处理及装配等要素。分为整体结构式与镶拼结构式型腔。为保证塑件表面质量、精度要求，采用整体式模具结构形式，型芯安装固定在动模板上，随动模零件运动完成开合模具过程。成型零件结构如图4所示。

图4 成型零件

4.4 抽芯机构设计

电视遥控器外壳模具设计时，由于塑件四周均有侧凹。故需要多向抽芯，这是该模具设计的难点，也是使模具结构设计较困难的原因，因此采用生产率高且应用广泛的机动侧抽芯机构，能够较好的解决4侧抽芯的难题。其抽芯机构如图5所示。

图5 抽芯机构

4.5 推出及导向机构设计

注射成型塑件时，为了实现自动化生产制造，必须从模具型腔中将塑件推出，从型芯上脱下，为此需要设计脱模机构。该注射模采用顶杆推出机构，选用φ3mm顶杆。模具设计常采用现有标准模架，其中包括了导向机构，如图6所示。

图6 推出及导向机构

4.6 模架的选用

在保证模具结构合理前提下，尽量使用结构简单的模架，在该塑件模具设计时，选用TUABAS 公司的SA3540型模架。

5 模具结构及其工作过程

模具结构如图7所示，合模时，由导柱25和导套24进行导向，复位杆22驱动推出机构完成复位，斜导柱促使侧型芯滑块向内移动复位，然后由楔紧块锁紧。动模和定模合拢。定模板上的型腔板12和动模板上型芯16、侧向滑块14构成型腔部分，由注塑机锁模机构锁紧模具。注塑机料筒中原材料被加热融化成熔融液体，注射系统驱使塑料熔体完成注射充模过程，塑料熔体流经定模上的定位环9和浇口套8进入型腔，待熔体充满型腔后经保压、补塑和冷却定型后开模。

开模时，注塑机开合模机构带动动模后退，在模具分型面处打开，塑件包住型芯上随动模后退，浇注系统的凝料从浇口套中脱出。在此过程中，侧滑块14在斜导柱23的驱动下，沿着导滑槽向外滑动，完成侧向抽芯过程。打开至一定距离时，注塑机自带顶杆碰到模具推板垫板21，推出机构开始工作过程，推杆18将塑件和凝料从型芯推出，从模具中落下，完成一次注射成型过程。开模状态如图8所示。

6 结束语

电视遥控器外壳注射模采用两板模结构，单分型面模具结构，降低模具制造的难度，节约模具加工成本，提高注射成型效率、增强脱模的稳定性；其次采用环形进浇口浇注，使塑件制品各处流速一致，熔体流动好，型腔好，容易排出空气，熔接痕少，成型塑件的适应能力强，结构强度高。该塑件四周均有侧凹、凸台，需要四周同时采用侧滑块抽芯，是该模具设计的一个重点，采用四周均侧滑块抽芯机构降低整个模具的上模部分与下模部分连接复杂性，不用增加额外的连接机构，这样的连接结构比较牢固、严丝合缝。拉料杆自动拉断凝料，保证塑件的质量和表面光洁度。

从塑件的成型分析开始，完成电视遥控器外壳的CAD/CAM的全过程，完成了注射模设计，型芯和型腔主要零件的加工编程，该案例具有较强的实用性[13]，对生产具有指导意义。生产实践表明，该模具结构紧凑，运行可靠，成型出的塑件质量好。

图7 模具结构

图8 开模状态三维模型