儀表后罩模具(4面滑塊加動?？s芯)經(jīng)典詳解

1、儀表后罩模具（4面滑塊加動?？s芯）10.1產(chǎn)品分析 此產(chǎn)品為一企業(yè)委托設計的船用儀表后罩，產(chǎn)品形狀較為繁復，且尺寸精度要求很高。材料為PC+ABS,見圖10-1。圖10-1儀表后罩的內部見圖10-2。圖10-2在產(chǎn)品外側的壁上有彈性塊（產(chǎn)品的一部分），脫模時會粘滑塊，并且會扯變形，要考慮在滑塊上安排止推機構，見圖10-3。圖10-3產(chǎn)品頂部的裝配要求很高，要嚴格控制尺寸精度，見圖10-4。圖10-4從以上4幅圖可以看到，產(chǎn)品的尺寸精度要求很高，模具會用4面大滑塊的形式脫模，問題是產(chǎn)品對動模中間的大型芯的包緊力很大，需要很多頂桿來將產(chǎn)品頂出來，可是從產(chǎn)品內部看（圖10-2），可以安排頂桿的位置很

2、少。為了盡量減少注塑成型后的產(chǎn)品的內部應力，所以進膠點的選擇也很重要，該產(chǎn)品的模流分析由Moldex 3D公司提供。10.2模具總體結構和動作的構想首先，就產(chǎn)品的形狀特征來看，產(chǎn)品要靠眾多的小頂桿頂出來是不可能的，因為產(chǎn)品的4壁對動模芯的包緊力非常大，按常規(guī)僅僅靠小頂桿頂產(chǎn)品底部肯定會將產(chǎn)品頂破的。我設想在4個大滑塊打開以前，中間的模芯先縮下一段距離（20mm），讓產(chǎn)品內部底面的造型先脫出來，靠滑塊上的造型和成型在滑塊上的產(chǎn)品的底邊將產(chǎn)品勾住，模芯才會和產(chǎn)品分離，而且產(chǎn)品的中間還要有一些頂桿頂住產(chǎn)品，不然產(chǎn)品中間的筋槽會變形或者斷裂。模芯抽出一段距離（20mm）后，滑塊打開，然后，原來模芯后縮

3、時支撐住產(chǎn)品的頂桿再將產(chǎn)品頂出來。有二個在滑塊上成型的產(chǎn)品的一小部分稱為彈塊，會粘滑塊，這2個滑塊要安排止推機構。由于產(chǎn)品的高度尺寸較大，頂出產(chǎn)品的距離也大，所以模具的總高度也會很大，由于想采用點澆口進膠，所以模具是采用三板模的形式。更是增加了模具的總厚度，所以，設計這套模具的時候，在確保模具有足夠的剛性的前提下，盡量控制模具的總厚度，是設計過程中的重要考慮要素。注塑機打開模具時，定模框與動模板之間是暫時不打開的，滑塊當然也是保持在原位。承載4個滑塊的動模板與固定動模大型芯的動模墊板之間線分開20mm。見圖10-5圖10-5從圖10-5可以看到當動模板和動模墊板之間分開20mm時，滑塊是留在原

4、位的，動模大型芯隨動模墊板向后移動20mm。由于產(chǎn)品四周的造型都是在滑塊上的，而動模大型芯的四周都是光滑的平面，而且產(chǎn)品的中間有11根頂桿頂住。所以動模大型芯很輕松的向后移動20mm。使得產(chǎn)品內部頂部的形狀全部脫出來，而且產(chǎn)品的底部造型也不會變形，見圖10-6。圖10-6由于總結構是采用了簡化型小水口形式，所以導柱是在定模側的，而動模側的定位靠布置在軌道和動模板之間的雙節(jié)導套，因為動模板與動模墊板要先分開20mm，所以動模板與動模墊板之間布置了內置導柱和導套，見圖10-7。圖10-7 定?？蚺c動模板暫時不分開的力由二個部分組成，一是布置在定模框上的尼龍拉釘。二是活動的動模板與動模系統(tǒng)部相對于注

5、塑機動模板不動的部分有強力的彈簧，以后都有詳細的介紹。10.3動模芯的設計動模芯的設計是整個設計任務的開始。一般的設計師拿到這個產(chǎn)品，看到這么復雜，千頭萬緒，不知道從哪里下手。我構思這套模具就是從這個模芯開始的，模芯的設計難度很大，要造型這么多的筋筋槽槽，這個鑲件怎么鑲啊？動模大型芯分出來是這樣的，見圖10-8。圖10-8從圖10-8中可以看到，模芯的頂部布滿了深槽，而且這些槽的尺寸精度要求很高。假如做整體的模芯，應該是很困難的，經(jīng)過手工拋光的槽的側壁是很難做到精密的尺寸的。而且用火花機加工出來的槽的側壁有火花機蝕紋，要去掉是非常困難的，特別是槽的根部，所以，一般的考慮是做鑲件，到底怎么做鑲件

6、？通過幾種方案的對比，最終我采用了這樣的布置，見圖10-9。圖10-9從圖10-9中可以看到，我將鑲件分為二組，橫的方向一組，豎的方向一組。分下來的型芯本體見圖10-10。圖10-10從圖10-10可以看到，放鑲件的槽都是可以用線切割的方法加工出來的。那些成型槽的臺階面都可以用火花機加工出來，拋光的時候操作起來方便多了。鑲進去的第一組鑲件見圖10-11。圖10-11由于分為5件來做，用精密磨床和火花機可以很方便地加工出來，加工難度不大。第二組鑲件見圖10-12。圖10-12 從圖10-12可以看到，這第二組鑲件的加工也是沒有難度的,但是加工精度要求很高。動模大型芯的所有頂桿都是布置在這第二組鑲

7、件上的。另外，這二組鑲件被設計成為相互扣鎖的，見圖10-13。圖10-13這樣，在注塑時鑲件相互之間沒有移動的可能，當這二組鑲件被固定在型芯本體中時，就形成了一個堅固的整體，見圖10-14。圖10-14從圖10-14中可以看到，這么多鑲件，僅僅用了6個M6的螺絲，就全部固定住了，經(jīng)過長時間的生產(chǎn)后，證明這個鑲件的固定方法的設計是非常可靠的。給動模大型芯布置頂桿和水路，留下了足夠的空間。動模大型芯是固定在動模墊板上的，見圖10-15。圖10-15動模大型芯的中央有一個水塘，冷卻水由動模墊板導出，見圖10-16和圖10-17。圖10-16圖10-17從圖10-17中可以看到，為了避開中心線上的那根

8、頂桿，進、出水的位置是錯開的。進出水路與水塘的接通方式見圖10-18。圖10-1810.4動模大型芯與動模板的精確定位這套模具的所有滑塊和軌道，都是布置在動模板上的，注塑機打開時，為了實現(xiàn)動模大型芯的后縮，動模板一共要前移20mm。這個20mm的距離是由4個限位螺絲來實現(xiàn)的，見圖10-19。圖10-19由于動模大型芯是固定在動模墊板上的，所以，動模大型芯在每一次開模的過程中會與動模板分開和鎖緊一次。為了使動模大型芯減少磨損和精確定位，動模大型芯和動模板的結合處肯定是一組斜面，因為動模板的材料是50號，是不耐磨的，所以我在這里設計了一個耐磨的鑲件，稱它為“大型芯壓板”，見圖10-20。圖10-2

9、0這個型芯壓板是固定在動模板上的，見圖10-21。圖10-21這里有一個細節(jié)，為了增加動模大型芯的穩(wěn)定性，這個大型芯壓板的內側和外側都是有5°斜度的，見圖10-22。圖10-22從圖10-22可以看到，這個型芯壓板的內、外側都是5°斜面，一個是正5°，一個是負5度。型芯壓板是比動模板的大面高0.2mm的，這樣，在注塑機鎖模的時候，會緊緊地壓住動模大型芯。使得注塑機射膠時，動模大型芯不會被沖偏。在型芯壓板的四面有固定在滑塊底部的滑塊止位塊（撞塊），在型芯壓板和滑塊止位塊之間有彈簧，見圖10-23。圖10-2310.5滑塊1的設計滑塊1由滑塊1鑲件、滑塊1本體、滑塊1

10、止位塊和彈簧組成，見圖10-24。 圖10-24滑塊1鑲件是用738H制作，硬度為HRC42,外形見圖10-25。圖10-25滑塊1鑲件的反面有一個定位臺階，精確地卡在滑塊本體的長方形凹槽中，見圖10-26圖10-26在圖10-26中可以看到，滑塊1鑲件與滑塊1本體是由4個M8的內六角螺絲固定，定位是靠滑塊1鑲件上的定位臺階卡在滑塊1本體上的長方形凹槽來定位，水路是布置在滑塊1鑲件上的，由滑塊本體上的水路引出，二者結合處設置了密封圈。滑塊1的撥開是利用設置在定?？蛏系摹癟”形塊和滑塊1本體上的“T”形槽。由于“T”塊和“T”形槽有一致的斜度，所以在注塑機打開模具時，“T”形塊將滑塊1向外撥開。

11、為了使得在注塑機合模時，“T”形塊可以對準滑塊1本體上的“T”形槽入口處，需要將滑塊1停留在最后的位置，這是靠圖10-20中的彈簧來實現(xiàn)的。彈簧布置在由型芯壓板和滑塊止位塊之間的孔中，實際制作時，彈簧有10mm的預壓縮量。假如這個彈簧失效，滑塊就有可能回到內側，特別是四個滑塊中上面的一塊，由于重量的關系會向下掉，這時，“T”形塊就插不進“T”形槽，強行合模時會將模具壓壞。這個滑塊止位塊除了放置彈簧，向外頂住滑塊外，還起到一個滑塊向內止位的作用，見圖10-27。圖10-27看起來這個滑塊止位塊頂住型芯壓板的力與注塑機鎖模的力比起來是微不足道的，其實不然，在滑塊1鑲件上有一些小凸臺的面是與動模大型

12、芯碰穿的，這些面假如磨損，產(chǎn)品上由這些小凸臺產(chǎn)生的孔就會有飛邊，在注塑機鎖模時，仔細觀察滑塊的運動，是分為二個階段的，注塑機鎖模的動作有二個，第一部分稱為“快速”鎖模，第二個動作才是高壓鎖模，這樣可以縮短注塑周期。在“快速”鎖模時，滑塊向內的運動是有慣性的，假如沒有設置這個滑塊止位塊，此時滑塊1 鑲件上的小凸臺就會撞擊動模大型芯，引起這些小凸臺的快速損壞?，F(xiàn)在有了這個滑塊止位塊，使得滑塊由于慣性向內運動時，這些小凸臺不會撞到動模大型芯，只是在注塑機高壓鎖模時，這些小凸臺的表面才貼緊動模大型芯。這樣，這些小凸臺的表面是不會損壞的。這是模具設計中往往會被忽略的細節(jié)。另外，在滑塊鑲件的二個插入由另外

13、二個滑塊形成的凹槽的接觸的面，是有3°斜度的。見圖10-28。圖10=28從圖10-24可以看到，由于這二個面有斜度，可以避免這二個面的磨損。另外有個細節(jié)，“T”形槽的入口處的圓角要盡量大一些，以保證定?？蛏系摹癟”形塊插入“T”形槽時不發(fā)生撞擊，見圖10-29。圖10-20滑塊3的結構和做法與滑塊1是一模一樣的，不再贅述。10.6滑塊3的設計 前面講到過，（看圖10-3）在產(chǎn)品的一側有一個彈性塊，是成型在滑塊3上的，見圖10-30。圖10-30從圖10-30中可以看到，這2個成型產(chǎn)品的彈性塊的部位，對注塑成型的彈性塊有很大的包緊力，由于對應的動模大型芯的面是平面，對產(chǎn)品上的彈性塊沒

14、有任何的拉力，所以成型的彈性塊肯定是留在滑塊3上的，俗稱“粘滑塊”。這個問題的處理方法有很多種，現(xiàn)在我介紹一種簡單的方法，見圖10-31。圖10-31從圖10-31中可以看到，“T”形塊的下端，對著滑塊針的位置，我設計了一小段直面（長度20mm），在鎖模時，這個直面是頂住滑塊針的半球狀的頂端的，滑塊針的另外一端是在型腔里參與造型的，相當于一根頂針，當動、定模分開時，由于有這個小的直面，運動的前15mm,滑塊針是保持原位不動的，而滑塊本體和固定在滑塊3本體上的滑塊3鑲件則向外滑動了3.88mm，由于此時已經(jīng)成型的產(chǎn)品還是套在動模大型芯上的，所以產(chǎn)品和滑塊鑲件之間已經(jīng)分開3.88mm，產(chǎn)品上的彈性

15、塊部分由于被滑塊針頂住，也和滑塊鑲件分開3.88mm。當注塑機繼續(xù)打開，“T”形塊上的小直面離開滑塊針的半球狀頂端后，由于彈簧的作用，滑塊針就會彈出來，隨滑塊本體一起繼續(xù)向外運動，見圖10-32。圖10-32這是一種最簡單的滑塊止推裝置，在很多地方可以借鑒運用。本例是個特殊情況，滑塊針的一端有造型的，所以要有止轉裝置，見圖10-33。圖10-33在這個機構中，最巧妙的是在“T”形塊的底端開了一段小直面，見圖10-34。圖10-3410.7滑塊底部摩擦片的設計由于本套模具是4面大滑塊的結構，這4個滑塊在動模板上的滑動是由定?？蛏系?個“T”形塊來撥開和撥進的，在注塑機的鎖模力的作用下，滑塊底部對

16、動模板的壓力是很大的。所以在動模板上必須設置摩擦片，與滑塊的底面形成摩擦副。摩擦片的設計比較傳統(tǒng)，見圖10-35圖10-35 實際制作時摩擦片的表面與大型芯壓板是一樣高的，共同組成摩擦面，而且，摩擦片與大型芯壓板的表面要比動模板的表面高0.2mm。我采用了Cr12作為摩擦片的材料，硬度為HRC60。10.8動模滑塊軌道的設計熟悉我設計風格的人都知道，對于滑塊的“T”形滑動軌道，我不主張在模板上挖槽來實現(xiàn)，因為模板挖深槽會使得模板變形，而且浪費鋼材。我建議用比較便宜又高耐磨的材料經(jīng)過熱處理后“貼”在動模板上。不過對于設計師來說，事先要考慮周全，對于已經(jīng)淬火到HRC60的軌道，要增加什么螺絲孔之類

17、的東西就很困難了。因為去掉4個大滑塊的位置，動、定模的接觸面僅僅是軌道的表面，所有功能性的機構和孔位都只能布置在這個小小的軌道面上。我們來看這套模具的軌道上的布置，見圖10-36。圖10-36從圖10-36可以看到，這個軌道的面上的功能性孔的布置是非常精彩的，一共有6種功能性的孔。一是5個M10的內六角螺絲孔，用來將軌道固定在動模板上。二是尼龍拉釘孔，布置在定模側的尼龍拉釘是動模縮芯的動力來源。三是精定位孔，與布置在定模側的凸起的圓錐形相配合，起到動、定模的整體精密定位。四是布置在精定位孔底部的定位銷，它與導套同時起到軌道與動模板之間的定位作用。五是導套孔。六是復位桿擋圈孔，見圖10-37。圖

18、10-37 順便在這里插一句，這個復位桿頭部的擋圈的作用很重要，當動模板與動模墊板在尼龍拉釘和4個大彈簧的作用下分開時，由于這個擋圈的作用，整個頂出系統(tǒng)也是一起跟進的，11根頂桿始終是頂住產(chǎn)品的，假如沒有這個動作，產(chǎn)品的底部就沒有這11根頂桿頂住，成型的產(chǎn)品的底部的密密麻麻的的筋槽就會被動模大型芯扯變形甚至斷裂。通過以上的介紹，可見這個軌道的設計很有講究，雖然是個簡單的方塊加一些孔，但是它體現(xiàn)了模具設計師對模具結構和模具的所有動作的認識深度。因為軌道的硬度是很硬的，在設計的時候一定要考慮到所有的功能，一旦要改動，就比較麻煩。10.9澆口的設計大家一定會感到奇怪，為什么本文的一開始不講澆口的設計

19、。而到了現(xiàn)在才介紹澆口的設計呢？這是我的思路的問題，其實，本套模具的關鍵點不在澆口，澆口形式是沒有選擇的，肯定是三板模點澆口。為什么？首先，受到模具總厚度的限制，熱流道是不合適的，而且，定模的形狀精密又復雜，肯定是要做鑲件的，熱嘴的位置不好安排。假如做大澆口，也是不妥當?shù)模驗楸井a(chǎn)品的頂部的尺寸精度太高，大澆口會引起產(chǎn)品頂部的很大應力和密度的不均勻，會使得產(chǎn)品產(chǎn)生比較大的變形和翹曲，所以，我認為，唯一的方法是點澆口，既然是點澆口，那么進膠點的位置就非常重要，雖然Moldex 3D公司提供了合理的模流分析方案，但是進膠點的位置在很大程度上受動模大型芯上的鑲件的形式的影響，說簡單點，進膠點不可以對

20、著鑲件的結合線，哪怕是最合理的位置是對著結合線的，也要適當移開。所以我首先考慮動模大型芯的設計。另外，這套模具是一個廠家實際要做的模具，大家都知道這套模具比較難設計，我一拿到手也是大吃一驚，但是我知道，這套模具只要想通動模大型芯的結構，就一定可以設計出來，所以我一開始就著手設計動模，因為寫這本書是為了提高年輕模具設計師的設計水平，所以我按我當時的思路和設計過程來寫，請大家見諒。經(jīng)過與Moldex 3D公司朋友的商量，最后我選擇了這樣的澆口方案，見圖10-38-1。圖10-38-1模流分析結果見圖10-38-2。圖10-38-210.10定模的設計定模的外形見圖10-39。圖10-39從圖10-

21、39可以看到，這套模具是典型的三板模點澆口形式，采用的是簡化型小水口模架。分型面定模框上布置有尼龍拉釘、精定位、限位螺絲、“T”形塊等功能性零部件。在模具打開時是這樣的，見圖10-40。圖10-4010.10.1澆口脫落的基本原理 現(xiàn)在我來講講三板模中，定模的點澆口脫出來的基本原理，見圖10-41圖10-41從圖-41可以看到，融熔的塑料由主流道射入，經(jīng)橫流道和點澆口進入模腔。融熔的塑料經(jīng)過冷卻后成為固態(tài)的塑料，除產(chǎn)品以外的部分，我們稱之為澆口。我們除了需要將產(chǎn)品通過各種脫模機構自動取出外，澆口部分也要自動取出，才可以順利進行下一次操作，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。首先，產(chǎn)品和澆口的分離是靠澆口拉針扯斷的

22、，澆口拉針有倒扣，見圖10-42。圖10-42從圖10-42看，定模打開的第一個動作是定?？蚺c澆口刮板分開100mm。此時由于澆口拉針緊緊地拉住澆口，強制性地將產(chǎn)品和澆口扯斷。定模繼續(xù)打開12mm，此時澆口刮板強制性地將澆口從澆口拉針上刮下來，此時澆口是吸附在澆口刮板上的，一般有用壓縮空氣吹下來的，也有用彈塊將澆口彈出來的，因為現(xiàn)在的注塑工廠都慢慢的朝自動化生產(chǎn)的模式發(fā)展，比較多的工廠采用機械手將澆口夾出來。澆口被扯離產(chǎn)品和從澆口刮板上刮下來的過程中，二組限位螺絲的設計是非常重要的，見圖10-43。圖10-4310.10.2定模鑲件的設計定模鑲件由一個大鑲件和二組小鑲件組成，見圖10-44。圖10-44定模大鑲件的形狀不是很復雜，但是尺寸精度要求很高，外形見圖10-45。圖10-45從圖10-45可以看到定模大鑲件的中間部分是原身留出來的，我是采用慢走絲線切割機加工后，再配合高速加工中心和火花機加工出來的，材料是用的738H，硬度為HRC38。二側的6個凹缺口是沒有用的，不過是為了方便線切割加工，加工后也沒有必要補回去的。第一組鑲件是由6件完全相同的小鑲件組成，見圖10-46。圖10-46第二組鑲件是有2件小鑲件組成，見圖10-47。圖10-47這二組鑲件分別放置在定模大鑲件上用線切割加工出來的槽中，這些槽