饭煲外壳复杂抽芯热流道薄壁大型注塑模设计

饭煲外壳复杂抽芯热流道薄壁大型注塑模设计

邓旭文

佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 广东 佛山 528311

摘要：本文借鉴饭煲外壳的结构特点，设计出大型薄膜注塑模具，利用了热流道浇注系统，然后拉出机构，进而设计出复位杆加内置弹簧的温度控制系统，有效解决薄壁型腔填充状态不好、易变形以及定模斜滑块开模时不容易弹出、合模时容易出现与动模斜顶撞击的问题，让成型周期有效缩短，目前这种模具已经开始批量生产，其中塑件的精度已经达到相关设计要求。本文从制件结构和技术要求入手，讨论大型注塑模具结构设计，最后分析大型注塑模具工作原理，希望对相关研究具有帮助。

关键词：饭煲外壳；薄壁；大型注塑模具；热流道；温度控制系统

饭煲外壳主要为塑料材质，具有结构复杂、尺寸较大的特点，这种塑件的注塑模具在生产期间存在很多问题，比如塑件填充不足或者定模斜滑块开模期间不能自动弹出，在合模期间容易和动模斜顶撞击的问题，并且这种模具的成型周期较长。以下对模具的浇注系统、侧向抽芯机构以及温度控制系统、脱模系统进行分析，希望该成功经验可以为同行设计薄壁、大型、复杂的抽芯注塑模具提供参考。

1. 制件结构和技术要求

本次研究的塑件为某品牌饭煲外壳，使用450T注塑机，材料为PP耐热改性塑料，收缩率为0.5%，注塑周期大约45秒，该饭煲外壳零件主要是塑件材质，这种制件结构的特点和技术要求体现在以下几个方面：首先最大外形尺寸为370毫米×365毫米×312毫米，平均厚度3毫米，流长比160属于大型薄壁塑件。其次，结构复杂，在外侧面含有三处倒扣，并且这三处倒扣的面积较大，在内侧面同样有三处倒扣，塑件成型后具有脱模困难的特点。再次塑件属于外观零件，其表面质量有很高要求不得存在黑点、黑斑、熔接痕、气纹、流痕，也不得存在顶白、填充不良、浇口痕迹问题。最后塑件不得出现变形问题，要求尺寸精度达到Mt3（GBt1486-2008）标准。

2. 大型注塑模具结构设计

该模具利用热流道浇注系统，其中定模利用整体式结构，而动模为镶拼式结构，在模具结构的设计中，定模板与动模镶件都利用718模具钢，经过调制处理后，洛氏硬度为30。外侧倒扣利用定模斜滑块抽芯，内侧倒扣分别利用斜推杆以及斜导柱加滑块抽芯的方法，对于冷却系统来说，主要是利用了直通式冷却水管加隔片式冷却水井这种组合结构，模架结构为二板式非标模架，其外形最大尺寸为1000毫米×950毫米×1090毫米，总重量可达7.8吨，为大型模具。

（一）浇注系统设计

因为这种塑件属于薄壁塑件，使得熔体流动存在很大困难，因此模具利用热流道浇筑系统，相较于普通流道点浇口的三板模，这种浇筑系统可以有效改善熔体在型腔内部的流动性，在优化塑件成模质量方面具有一定优势，可以有效解决填充不足这一问题，还很大程度的简化了模具结构。与此同时热流道交口的位置不在外观面，可以保证塑件外部的美观性。此外，因为利用了单点式热流道，使得主流道中心偏离模具中心大约64毫米，也就是锁模力中心与涨型力中心偏离64毫米，这种偏离程度不会对大型模具产生任何影响。

（二）侧向抽芯机构设计

在该大型注塑件中，内外倒扣各有3处，其中侧向抽芯机构为该模具最复杂的机构，外侧倒扣三个部分中抽芯面积较大并且抽芯距离偏小，该模具利用定模斜滑块结构，成型的零件主要是斜滑块导向零件主要是导向块，限位零件为限位块。经过分析可以发现，以前这种模具斜滑块会出现无法自动弹出这种故障，究其原因在于斜滑块只能利用弹簧弹出，但是斜滑块自身体积较大，成型面积偏大，对成型塑件的包裹力较强，所以弹簧未能体现出刚性推力的作用，容易出现疲劳失效问题。所以在该模具的动模B板上设计出一个拉钩拉出机构，可以有效解决这种故障，主要是利用拉钩活动快弹簧板块，然后将其组合起来。在3处内侧倒扣中，根据塑件内部的形状以及抽芯距离，利用斜推杆以及动模斜导柱加滑块内侧抽芯的机构，分析最大倒扣深度达到8毫米，取安全距离3毫米，可实现斜推杆抽芯距离达到11毫米，斜推杆推出距离可达到110毫米。

（三）温度控制系统设计

为解决模具成型周期很长的问题，对冷却系统设计出14股冷却水道，其中7股为定模，3股为动模，三个斜滑块各一股，温度控制系统上的IN表示进水OUT代表出水。在冷却水道中，主要是直通式水管加隔片式水井组成，相较于以前的模具，动模和定模两侧分别加设4个冷却水井，让动模数量达到18个，定模数量达到12个。此外，3个定模斜滑块冷却水道的布置也发生变化。经过实验分析证实，整个模具冷却充分保证温度均衡在注射周期内，时间控制在35秒，可以缩短近5秒的时间，成型塑件不会出现变形问题，尺寸精度达到相关标准。

（四）脱模系统和先复位机构设计

开模的过程中，成型塑件会脱离定模斜滑块，从外侧向抽芯过渡，最后塑件利用支推杆以及支斜顶推出，共同向内侧抽芯。合模的过程中，因为定模斜滑块要利用动模地板推动复位，所以在动模B板接触斜滑块的过程中，斜顶与推杆没有完全复位的情况下，将导致斜顶与推杆撞击斜滑块，这就是出现模具型枪损坏的因素。为了解决该问题，本次模具设计中利用了复位杆加内置弹簧的机构，也就是推件固定板先复位机构，每个复位杆固定端安装一个25毫米×30毫米的弹簧，在开模后弹簧将复位杆推出5毫米合模的过程中，动模B板与定模A板接触前5毫米时，定模A板会先触动复位杆从而将推件固定板和推杆斜顶推杆复位，以此避免撞击斜滑块型腔。这种设计结构看似简单但效果良好，在模具投产后不会出现任何故障。该模具不会设计复位弹簧，这是由于塑件很大，一旦推出后斜顶会马上缩回，进而导致塑件拉回型芯，取件困难。

（五）导向定位系统设计

本次设计模具为大型注塑模具导向系统，包括动模壁板定模A板以及四支80毫米×550毫米的导柱和导套，另外有4支50毫米×350毫米的推件固定板导柱以及导套，以及2支斜顶的方形导向块。定位系统主要包括动模和定模4为定位值口，定模纸口面共涉及16块，耐磨块方便了配模和维修，有利于延长模具的寿命，并且可靠的导向定位系统也让模具的成型塑件精度得到提升。

3. 大型注塑模具工作原理

模具完成注射成型之后，注塑机位拉动模具的动模板，开模期间在拉钩和弹簧的作用下，三个斜滑块会同时向外侧抽芯，塑件完成外侧倒扣的脱模同时斜导柱作用于内滑块向模具内侧滑动抽芯完成塑件倒扣，脱模在动模完成开模工作后，注塑机顶棍通过模具底板上的4个顶棍孔推动，推件固定板和推件底板，进而推动推杆和支斜顶，将饭煲外壳推离动模型芯，斜顶在推出期间向内脱离塑件倒扣，推件推出距离达到110毫米，塑件脱模后注塑机会推动，动模和模期间动模毕侃先推动滑块，然后斜导柱推动内滑块复位，在动模B板和定模A板接触前5毫米。在复位弹簧和复位杆的作用下，让斜顶推回复位，在动模B版和定模A版充分接触后，全部零件复位模具开始下一次注射成型。

结束语：

综上所述，经过本次设计后，模具投产可以安全平稳的运行，将成型周期控制在35秒以内，并且塑件的尺寸与精度都得到提升，所以本次研究具有实际意义。

参考文献：

[1]赵连磊,兰凯鹏.基于Moldflow的铅芯外壳翘曲分析与优化[J].农业装备与车辆工程,2018,56(12):79-82.

[2]张维合,成永涛.饭煲外壳复杂抽芯热流道薄壁大型注塑模设计[J].现代塑料加工应用,2019,31(5):46-49.

[3]张凯.基于多元线性回归的注塑机液压系统工具变量与参数检验[J].合成树脂及塑料,2020,37(3):59-63.

[4]李丽兰,卢伟.基于LoRA技术的注塑机多点温度监测系统研究[J].合成树脂及塑料,2019,36(5):85-87.