轿车端子座注射模结构设计

■ 中航工业航宇救生装备有限公司 （湖北襄阳 441002） 文根保

■ 湖北航宇精工科技有限公司 （湖北襄阳 441002） 熊利军

为了避免注射模设计的失误，首先需要对注塑件形体进行六大要素分析，即形状与障碍体、变形与错位、型孔与型槽、运动与干涉、外观与缺陷及塑料与批量的分析，形体分析后再制订出注射模结构方案，最后进行注射模设计和论证。

1. 端子座形体分析

端子座形体上存在着凹坑障碍体要素、型孔要素、型槽要素和圆柱体要素。端子座二维图如图1a所示，端子座三维图如图1b所示。其中凹坑障碍体要素用表示，型孔要素用表示，型槽要素用表示，圆柱体要素用表示。

（1）障碍体要素 如图1 a的C-C局部剖面图所示，端子座上存在着4×2.1m m×2.5mm×0.7mm×44°×3.0mm的凹坑障碍体。

（2）型孔和型槽要素 端子座上存在着平行和垂直于开闭模方向的两种型孔和型槽要素，如图1a所示。

1）平行于开闭模方向型孔和型槽要素：端子座上存在着2.5mm×3.5mm的椭圆形孔、φ2.5m m型孔、3×2.4m m×2.4 m m×0.9 m m型槽、8×2.5mm×3.8mm型槽。

图1 端子座形体分析

2）垂直于开闭模方向的型孔和型槽要素：端子座上存在2×φ1.1mm侧向型孔。

3）垂直于开闭模方向的圆柱体要素：端子座上存在2×φ1.0mm×1.3mm侧向圆柱体。

2. 端子座注射模结构方案可行性分析

对注塑件进行形体分析后，即可进行注射模结构方案的可行性分析和论证，针对每项形体分析的要素，采用对应措施来解决形体要素所提出的问题。如图2所示，①②表示模具的前后水平抽芯，③④表示模具的左右水平抽芯，表示模具的镶嵌件。

（1）凹坑障碍体解决方案 4×2.1m m×2.5m m×0.7mm×44°×3.0mm障碍体阻挡了端子座脱模，必须采用抽芯机构才能化解障碍体对端子座脱模的阻挡作用。

（2）孔和型槽解决方案 对于平行和垂直于开闭模方向的两种型孔和型槽，有两种解决方案。

1）平行于开闭模方向型孔和型槽解决方案：端子座上2.5mm×3.5mm椭圆形孔、φ2.5m m型孔、3×2.4m m×2.4 m m×0.9 m m型槽及8×2.5mm×3.8mm型槽是平行于开闭模方向的型孔和型槽，在中模和动模上使用镶嵌件，中模和动模开启后，利用脱模机构的脱模运动实现端子座从镶嵌件上脱模。

2）垂直于开闭模方向型孔和型槽解决方案：端子座上2×φ1.1mm侧向型孔采用斜导柱滑块抽芯机构进行水平抽芯，消除成形侧向型孔的型芯对端子座脱模的阻挡作用。

（3）垂直于开闭模方向的圆柱体要素解决方案 端子座上2×φ1.0mm×1.3mm侧向圆柱体采用斜导柱滑块抽芯机构进行水平抽芯，消除侧向圆柱体对端子座脱模的阻挡作用。

3. 浇注系统的设计

图3a所示为端子座注射模浇注系统二维图，如图3b所示为端子座注射模浇注系统三维图。端子座是框条形塑料制品，如果只有一个点浇口，塑料熔体充满端子座会产生很大的降温，从而导致熔接痕处的强度变差，甚至使得熔体无法充满型腔。因此需采用四处点浇口的浇注系统，使塑料熔体的流程缩短，塑料熔体的温降减少，熔接痕处的强度降低减缓，并确保熔体充满型腔。为了进一步增强熔接痕处的强度，可在产生熔接痕处制作溢料槽，使低温、氧化及含有杂质的熔料前锋进入溢料槽，从而极大提高熔接痕处的强度。

图2 端子座注射模结构方案可行性分析

图3 端子座注射模浇注系统的设计

如图3a所示，塑料熔体从浇口套6中的主浇道5流入四处横向分浇道3和垂直分浇道2，再经四处点浇口流入模具型腔，冷却固化成形为端子座1。拉料杆4安装在定模上，定模与中模开启时，可将垂直分浇道2中的冷凝料拉出，清除浇道中的冷凝料后即可连续进行端子座的加工。

4. 冷却系统的设计

端子座材料为ABS塑料，模温宜取60～80℃。模温过高会造成塑件冷却慢，易变形粘模，脱模困难，成形周期长，甚至出现过热现象，所以模具应设置冷却系统。

（1）中模板的冷却 如图4a所示，冷却水从冷却水管接头3进入中模板2中的管路，再从冷却水管接头3流出。中模板2的N字形管路的竖直管路始端安装了螺塞1，防止冷却水的泄漏。

（2）中模型芯的冷却 如图4b所示，冷却水从冷却水管接头9进入中模板8的管路中，然后向下经过中模型芯5的管路，最后从冷却水管接头9流出。中模型芯5的管路始端安装了螺塞6，防止冷却水的泄漏。

（3）动模型芯的冷却 如图4c所示，冷却水从冷却水管接头11进入动模板10中的管路，然后向上经过动模型芯13的管路，最后从冷却水管接头11流出。动模型芯13的管路始端安装了螺塞15，防止冷却水的泄漏。

5. 抽芯机构的设计

由端子座的形体决定，注射模存在前后左右四处斜导柱滑块抽芯机构。端子座注射模的抽芯机构的复位状态如图5a所示，端子座注射模的抽芯机构的抽芯状态如图5b所示。

图4 端子座注射模冷却系统的设计

（1）斜导柱滑块抽芯机构的组成 由滑块3，楔紧块4、17，内六角螺钉6、9，斜导柱10、16，限位销18，弹簧19和止动螺钉20组成。

（2）斜导柱滑块抽芯机构的抽芯动作 此过程包括抽芯机构的复位动作和抽芯动作以及楔紧块锁紧滑块和限位机构限制滑块位置的动作。

1）抽芯机构的复位动作：注射模中模和动模闭合时，斜导柱10、16插入滑块3、15中的斜孔，拨动滑块3、15分别向右、向左做复位运动，滑块3、15的右、左移动压缩弹簧19进入限位销18的安装孔中，同时使楔紧块4、17抵紧滑块3、15的斜面，阻止滑块3、15在注射压力和保压力的作用下后退，避免因此导致的端子座13抽芯形体尺寸不符合图样要求。

2）抽芯机构的抽芯动作：注射模中模和动模开启时，斜导柱10、16从滑块3、15的斜孔中抽出，拨动滑块3、15分别向左、向右作抽芯运动，滑块3、15的左、右移动迫使限位销18在弹簧19的作用下进入滑块3、15的半球形窝并锁住滑块3、15，防止滑块3、15在抽芯运动的惯性作用下飞出动模板1及远离斜导柱10、16插入滑块3的斜孔位置。

图5 端子座注射模的抽芯机构的设计

6. 注射模设计

端子座注射模严格按照模具结构方案进行设计。端子座注射模的二维设计图如图6所示，端子座注射模的三维设计图如图7所示。

（1）分型面 模具设置分型面Ⅰ－Ⅰ，是因为端子座注射模需要脱去浇注系统的冷凝料；设置分型面Ⅱ－Ⅱ，是因为端子座注射模中模与动模打开后，通过脱模机构才能从动模型芯上顶脱端子座。

（2）端子座注射模型腔和型面的尺寸设计 端子座塑料ABS的收缩率为：0.4～0.7%，可取0.55%。ABS塑料受热后体积会膨胀，冷却时会收缩，所有中模和动模型芯、型腔、镶件及抽芯的尺寸，都需要在图样的基础上增加0.55%收缩率，冷却定型后才能使尺寸符合要求。

（3）端子座注射模定位和导向构件的设计 端子座注射模的定位和导向构件可确保中模、动模的定位和开闭模运动的平稳进行，可分成中模板、动模板、定模板和推动板的定位及导向构件。

1）中模板、动模板与定模板定位和导向构件：如图6所示，由四套导柱、定模导套42、中模导套41和动模导套40组成，导柱43安装在定模垫板1上，对定模板2、中模板3和动模板19进行定位，同时对定模、中模与动模的开启和闭合运动进行导向。

2）推动板的定位和导向构件：推板导柱44安装在安装板16上，并穿过推板导套45的孔，可确保推件板15及安装板16在脱模和复位过程中的运动平稳进行。

（4）模架 由于端子座注射模浇注系统具有较长的主浇道和垂直分浇道，为了能脱去浇道的冷凝料，需要采用三模板的模架。

1）模架的组成：模架由定模垫板1、定模板2、中模板3、定位垫圈4、定位衬套5、浇口套6、衬套7、底板14、推件板15、安装板16、推板圆柱17、模脚18、动模板19、动模导套40、中模导套41、定模导套42和导柱43组成。

2）定模、中模和动模的限位：为了便于浇道中的冷凝料脱模，同时防止中模板3脱离定模垫板1上四根导柱的支撑，必须限制定模板2的开启距离。注射模采用四根限位螺钉进行限位，当限位螺钉47的台阶圆柱端面接触到缓冲垫48时，中模板3便停止开启并悬挂在四根导柱上。

（5）脱模与回程复位机构 脱模机构和回程复位机构是确保端子座连续加工的重要机构。如果端子座不能从动模型腔脱离，就无法加工；如果脱模机构的顶杆脱模后不能回复到初始位置，就无法进行下一次的脱模运动。

1）脱模机构由推件板15、安装板16、推板圆柱17、顶杆35、弹簧36、推板导柱44和推板导套45组成。推件板15和安装板16通过内六角螺钉连接，顶杆35安装在安装板16的孔内，通过推件板15限位。中模和动模开启后，注射机的顶杆在推动推件板15和安装板16的同时压缩弹簧36，在多根顶杆的作用下将端子座32从动模型芯33上顶出。

2）回程复位机构由推件板15、安装板16、弹簧36和回程杆39组成。顶杆35顶脱端子座32后需恢复到初始位置以进行下一次脱模运动。最初依靠弹簧36的弹性恢复做复位运动，之后依靠闭模运动的中模板3推动回程杆39、推件板15和安装板16做精确复位运动。

图6 端子座注射模的二维设计

图7 端子座注射模的三维设计

7. 结语

通过对端子座的形体分析得到了影响注射模结构的因素，从而制订出了合理的注射模结构方案，设计出的注射模运动协调到位，成形加工顺利，符合图样和使用要求。若因设置四处点浇口产生了多处熔接痕，可在熔接痕处制作溢料槽来增加熔接痕强度。此方法总结了多年来注射模设计的实践经验，具有重要的研究价值。