绝缘基座成型工艺及模具设计

刘睿

（陕西烽火电子股份有限公司， 陕西宝鸡，721006）

1.塑件工艺性分析

图1 塑件三维模型

图1为某型号电器开关内高压绝缘基座塑件，塑件材料为玻璃纤维增强酚醛（FX-501），这种材料属于热固性塑料，一般采用挤压成型，材料流动性极差，塑件壁厚差异较大，塑件最大厚度17.1mm,最薄壁厚0.7mm，塑件薄弱环节主要集中在零件中心位置，加之塑件结构及外观要求决定了塑件浇口位置的唯一性，由于该塑件与别的塑件有装配配合要求，塑件属外露件，因此对塑件外观、尺寸精度要求都很高，配合面不允许顶杆、浇口痕迹，内大面要求光滑平整。塑件内有多达二十多处含有铜质螺纹嵌件，其中四处螺纹嵌件高度28mm,对零件成型极为不利，属于典型高精度、外观要求、壁厚薄且难以成型塑件。

2.模具结构与工作工程

经过对绝缘基座塑件结构工艺性、成型工艺性分析，确定模具的整体结构如下图2所示：模具为两板式结构，即成型分为动模板和定模板，塑件成型采用中心直浇口进料，料柄采取后续铣削加工去除，分型面选在塑件上表面（即整个塑料件成型包含在动模板内），这样就不会在塑件四周产生合模缝而影响塑件整体外观，整个塑件成型包含在动模型腔内。由于塑件包含在动模型腔内部分壁厚较薄、外观要求高，不适宜放置顶杆，因此，为了方便放置顶杆，便于零件顶出，所有螺纹嵌件下端面放置顶杆，同时在塑件下表面平面部位设置顶杆，为了不影配装件与大面贴合度，要求塑件表面顶杆痕迹凹深0.1-0.15mm。

图2 模具结构

从模具结构图可以看出，模具只需要一次分型。在开模过程中，借助油压机力量，模具采用上、下模架同时使用卸模，在模具分型面打开的同时塑件也就随之被顶处。合模前，利用上卸模架复位杆压件15（顶固板）上表面实现顶杆复位。这样一个开模、合模周期就完成了。

3.模具设计要点

3.1 分型面的选择和排气系统的设计

从塑件形状和产品外观要求可看出，分型面只能选择在塑件上大面为一平面。整个塑件包含在动模板内，定模中心凸起部分成型塑件上表面所有沉孔、凹台。模具型腔内的排气靠模具本身分型面及动模型腔中心左右两侧镶块（12件）与动模板之间拼缝、动模型腔顶杆孔与顶杆间隙、动模型腔与圆型芯之间配合间隙等等都可以起到排气作用。此外，如图3所示，借助CAE分析软件Moldflow的分析结果，合理布置其余顶杆位置，既能平稳地顶出零件又起到较好排气效果。

3.2 模芯的设计

综合塑件的外观要求及结构工艺性、模具的结构和降低加工难度和成本等因素，定模模采用整体结构，整个定模选用国产预硬P20钢。由于动模结构复杂，采用镶拼结构，动模镶件件12（两件）、圆型芯件10（3件）及动模板均采用相同材料为国产预硬P20钢。由于塑件下表面有6处螺纹嵌件，因此螺纹嵌件旋入可以反复拆卸的螺纹镶件上，放入对应位置顶杆孔内，采用滑动配合，开模时随塑件一起被托处模具外，最后采用机外拆卸。螺纹镶件选用韧性好、不易断裂，适合反复拆卸的材料不锈钢2Cr13。

3.3 浇注系统的设计

图3

3.3.1 浇注系统的尺寸确定

由于塑件本身材料特殊性，流动性极差、成型模温高，因此模具采用一模一件，直浇口进料，直浇口小端直径Ф6.5，锥度8°，加之塑件外观不能有浇口痕迹，因此直浇口只能选择在上表面矩形沉台内，直浇道与模具大型腔直接连通，无需分流道板与动模板的连通。

3.3.2 模具的CAE分析

如图3所示，由于塑件投影面较大，壁厚差别较大，模具设计中浇注系统的流程比较长，填充时间相对会长一些，模具需要进行CAE分析验证，图3是借助CAE分析软件Moldflow的MPA模块与分析结果，验证模具浇注系统设计的合理与否。通过模流分析直观反映填充时间、成型缺陷如气旋、气泡、合料纹所在部位，为后续模具设计提供参考。

4.结束语

模具整体结构采用两板式，将浇注系统即直浇道直接开设在定模型腔板上，利用上、下卸模架，借助油压机二次合模力量，推动动模板上表面、顶固板平稳顶出塑件。该模具经生产实验证，模具动作平稳、可靠，塑件表面质量较好，塑件精度符合设计要求。但由于塑件结构复杂、金属嵌件较多，因此采用机外卸模，此乃该模具缺点。

[1] 李德群. 中国模具设计大典：第2卷，轻工模具设计. 南昌：江西科技出版社 2003.1

[2] 翁其金.塑料模塑成型技术[M].北京：机械工业出版社，2000

[3] 夏江梅.塑料成型模具与设备[M].北京：机械工业出版社，2005