本文为前沿数控技术特约模具专家查鸿达老师撰写。对一套复杂的模具做了全面的技术分析,融入了不少宝贵的实践经验,是难得的好文。
滑块1镶件的反面有一个定位台阶,精确地卡在滑块本体的长方形凹槽中,见图26.
在图26中能够正常的看到,滑块1镶件与滑块1本体是由4个M8的内六角螺丝固定,定位是靠滑块1镶件上的定位台阶卡在滑块1本体上的长方形凹槽来定位,水路是布置在滑块1镶件上的,由滑块本体上的水路引出,二者结合处设置了密封圈。滑块1的拨开是利用设置在定模框上的“T”形块和滑块1本体上的“T”形槽。由于“T”块和“T”形槽有一致的斜度,所以在注塑机打开模具时,“T”形块将滑块1向外拨开。
为了使得在注塑机合模时,“T”形块可以对准滑块1本体上的“T”形槽入口处,需要将滑块1停留在最后的位置,这是靠图10-20中的弹簧来实现的。弹簧布置在由型芯压板和滑块止位块之间的孔中,实际制作时,弹簧有10mm的预压缩量。假如这个弹簧失效,滑块就非常有可能回到内侧,特别是四个滑块中上面的一块,由于重量的关系会向下掉,这时,“T”形块就插不进“T”形槽,强行合模时会将模具压坏。
这个滑块止位块除了放置弹簧,向外顶住滑块外,还起到一个滑块向内止位的作用,见图27。
看起来这个滑块止位块顶住型芯压板的力与注塑机锁模的力比起来是微不足道的,其实不然,在滑块1镶件上有一些小凸台的面是与动模大型芯碰穿的,这些面假如磨损,产品上由这些小凸台产生的孔就会有飞边,在注塑机锁模时,仔仔细细地观察滑块的运动,是分为二个阶段的,注塑机锁模的动作有二个,第一部分称为“快速”锁模,第二个动作才是高压锁模,这样做才能够缩短注塑周期。
在“快速”锁模时,滑块向内的运动是有惯性的,假如没有设置这个滑块止位块,此时滑块1 镶件上的小凸台就会撞击动模大型芯,引起这些小凸台的快速损坏。现在有了这个滑块止位块,使得滑块由于惯性向内运动时,这些小凸台不会撞到动模大型芯,只是在注塑机高压锁模时,这些小凸台的表面才贴紧动模大型芯。这样,这些小凸台的表面是不会损坏的。这是模具设计中往往会被忽略的细节。
另外,在滑块镶件的二个插入由另外二个滑块形成的凹槽的接触的面,是有3°斜度的。见图28。
从图24能够正常的看到,由于这二个面有斜度,能够尽可能的防止这二个面的磨损。另外有个细节,“T”形槽的入口处的圆角要尽量大一些,以保证定模框上的“T”形块插入“T”形槽时不发生撞击,见图29。
前面讲到过,(看图3)在产品的一侧有一个弹性块,是成型在滑块3上的,见图30。
从图30中能够正常的看到,这2个成型产品的弹性块的部位,对注塑成型的弹性块有很大的包紧力,由于对应的动模大型芯的面是平面,对产品上的弹性块没有一点的拉力,所以成型的弹性块肯定是留在滑块3上的,俗称“粘滑块”。这样的一个问题的处理方法有很多种,现在我介绍一种简单的方法,见图31。
从图31中能够正常的看到,“T”形块的下端,对着滑块针的位置,我设计了一小段直面(长度20mm),在锁模时,这个直面是顶住滑块针的半球状的顶端的,滑块针的另外一端是在型腔里参与造型的,相当于一根顶针,当动、定模分开时,由于有这个小的直面,运动的前15mm,滑块针是保持原位不动的,而滑块本体和固定在滑块3本体上的滑块3镶件则向外滑动了3.88mm。
由于此时已经成型的产品还是套在动模大型芯上的,所以产品和滑块镶件之间已经分开3.88mm,产品上的弹性块部分由于被滑块针顶住,也和滑块镶件分开3.88mm。当注塑机继续打开,“T”形块上的小直面离开滑块针的半球状顶端后,由于弹簧的作用,滑块针就会弹出来,随滑块本体一起继续向外运动,见32。
这是一种最简单的滑块止推装置,在很多地方能借鉴运用。本例是个特殊情况,滑块针的一端有造型的,所以要有止转装置,见图33。
由于本套模具是4面大滑块的结构,这4个滑块在动模板上的滑动是由定模框上的4个“T”形块来拨开和拨进的,在注塑机的锁模力的作用下,滑块底部对动模板的压力是很大的。所以在动模板上必须设置摩擦片,与滑块的底面形成摩擦副。摩擦片的设计比较传统,见图35。
实际制作时摩擦片的表面与大型芯压板是一样高的,共同组成摩擦面,而且,摩擦片与大型芯压板的表面要比动模板的表面高0.2mm。我采用了Cr12作为摩擦片的材料,硬度为HRC60。
熟悉我设计风格的人都知道,对于滑块的“T”形滑动轨道,我不主张在模板上挖槽来实现,因为模板挖深槽会使得模板变形,而且浪费钢材。我建议用比较便宜又高耐磨的材料经过热处理后“贴”在动模板上。不过对于设计师来说,事先要考虑周全,对于已经淬火到HRC60的轨道,要增加什么螺丝孔之类的东西就很困难了。因为去掉4个大滑块的位置,动、定模的接触面仅仅是轨道的表面,所有功能性的机构和孔位都只能布置在这个小小的轨道面上。我们的角度来看这套模具的轨道上的布置,见图36。
从图36能够正常的看到,这个轨道的面上的功能性孔的布置是非常精彩的,一共有6种功能性的孔。一是5个M10的内六角螺丝孔,用来将轨道固定在动模板上。二是尼龙拉钉孔,布置在定模侧的尼龙拉钉是动模缩芯的动力来源。三是精定位孔,与布置在定模侧的凸起的圆锥形相配合,起到动、定模的整体精密定位。四是布置在精定位孔底部的定位销,它与导套同时起到轨道与动模板之间的定位作用。五是导套孔。六是复位杆挡圈孔,见图37。
顺便在这里插一句,这个复位杆头部的挡圈的作用很重要,当动模板与动模垫板在尼龙拉钉和4个大弹簧的作用下分开时,由于这个挡圈的作用,整个顶出系统也是一起跟进的,11根顶杆始终是顶住产品的,假如没这个动作,产品的底部就没有这11根顶杆顶住,成型的产品的底部的密密麻麻的的筋槽就会被动模大型芯扯变形甚至断裂。
通过以上的介绍,可见这个轨道的设计很有讲究,虽然是个简单的方块加一些孔,但是它体现了模具设计师对模具结构和模具的所有动作的认识深度。因为轨道的硬度是很硬的,在设计的时候肯定要考虑到所有的功能,一旦要改动,就比较麻烦。
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大家一定会感到奇怪,为什么本文的一开始不讲浇口的设计。而到了现在才介绍浇口的设计呢?
这是我的思路的问题,其实,本套模具的关键点不在浇口,浇口形式是没选的,肯定是三板模点浇口。为什么?首先,受到模具总厚度的限制,热流道是不合适的,而且,定模的形状精密又复杂,肯定是要做镶件的,热嘴的位置不好安排。
假如做大浇口,也是不妥当的,因为本产品的顶部的尺寸精度太高,大浇口会引起产品顶部的很大应力和密度的不均匀,会使得产品产生比较大的变形和翘曲,所以,我认为,唯一的方法是点浇口,既然是点浇口,那么进胶点的位置就很重要,虽然Moldex 3D公司提供了合理的模流分析方案,但是进胶点的位置在很大程度上受动模大型芯上的镶件的形式的影响,说简单点,进胶点不可以对着镶件的结合线,哪怕是最合理的位置是对着结合线的,也要适当移开。所以我首先考虑动模大型芯的设计。
另外,这套模具是一个厂家实际要做的模具,大家都知道这套模具比较难设计,我一拿到手也是大吃一惊,但是我知道,这套模具只要想通动模大型芯的结构,就一定能设计出来,所以我一开始就着手设计动模,因为写这本书是为了更好的提高年轻模具设计师的设计水平,所以我按我当时的思路和设计过程来写,请大家见谅。
经过与Moldex 3D公司朋友的商量,最后我选择了这样的浇口方案,见图38-1。
从图39能够正常的看到,这套模具是典型的三板模点浇口形式,采用的是简化型小水口模架。分型面定模框上布置有尼龙拉钉、精定位、限位螺丝、“T”形块等功能性零部件。在模具打开时是这样的,见图40。
从图41能够正常的看到,融熔的塑料由主流道射入,经横流道和点浇口进入模腔。融熔的塑料经过冷却后成为固态的塑料,除产品以外的部分,我们叫做浇口。我们除了需要将产品通过种种脱模机构自动取出外,浇口部分也要自动取出,才可以顺顺利利地进行下一次操作,实现自动化生产。
从图42看,定模打开的第一个动作是定模框与浇口刮板分开100mm。此时由于浇口拉针紧紧地拉住浇口,强制性地将产品和浇口扯断。定模继续打开12mm,此时浇口刮板强制性地将浇口从浇口拉针上刮下来,此时浇口是吸附在浇口刮板上的,一般有用压缩空气吹下来的,也有用弹块将浇口弹出来的,因为现在的注塑工厂都慢慢的朝自动化生产的模式发展,比较多的工厂采用机械手将浇口夹出来。
浇口被扯离产品和从浇口刮板上刮下来的过程中,二组限位螺丝的设计是很重要的,见图43。
从图10-45能够正常的看到定模大镶件的中间部分是原身留出来的,我是采用慢走丝线切割机加工后,再配合高速加工中心和火花机加工出来的,材料是用的738H,硬度为HRC38。二侧的6个凹缺口是没有用的,不过是为了方便线切割加工,加工后也没有必要补回去的。第一组镶件是由6件完全相同的小镶件组成,见图46。
这二组镶件分别放置在定模大镶件上用线切割加工出来的槽中,这些槽和小镶件的配合要非常精准。
由于镶在定模大镶件中的小镶件尺寸很小,很难安排冷却水路,我采用导热性能强的铍铜来做小镶件,靠小镶件底面接触的模框的冷却水路带走热量,我仅仅在定模大镶件上安排了冷却水路,见图48。
定模框是用来锁紧动模的4个滑块的,同时定模的功能性零件都布置在定模框上,是定模系统最重要的部分,见图49。
从图45能够正常的看到,定模框的功能性要求虽然比较多,要布置的零件也多,但是,总的来讲,定模框的设计是很简洁的,举例来讲,一个大镶件加8个小镶件,仅用4个M8的内六角螺丝就全部固定住了。前面讲过,8个小镶件很难安排水路,所以在定模框的底部安排了4组冷却水路,对定模镶件和8个小镶件进行相对有效的冷却,同时对4个点浇口也起到了直接的冷却效果,见图50。