细小微孔相贯塑件注射模设计

唐 磷，田仕兴

（贵州航天电器股份有限公司，贵州贵阳 550009）

1 引言

微小相贯基座二次机加侧面缺口时存在毛刺去除效率低、质量差等问题，通过分析加工工艺及存在问题，研究改进，创新模具结构，避免塑件二次加工，一次注射成型，从而达到质量改进和效率提升的目的。

2 塑件材料及结构分析

该塑件材料为液晶高分子聚合物LCP E130i 黑色，具有优异的机械性能，蠕变几乎为零、线性膨胀率小、耐磨耐热耐腐蚀、电绝缘性能优良，耐气候性耐辐射；注射成型性能较好，粘度低、流动性好、注射压力小，适用于小型复杂薄壁塑件；但该材料成型温度290℃～310℃，对注塑机要求较高[1]。

塑件尺寸及形状如图1 所示，在高度方向两侧有0.6×0.5mm缺口，沿高度分中排列9个微小孔，塑件下部有长5.8mm 宽0.9mm 深1mm 沉腔。该塑件有两个成型难点，一是孔间最小壁厚仅有0.09mm，注射成型难度大，不易成型完全，表现为最薄处缺口，影响塑件使用要求，产生质量隐患；二是侧面缺口，该缺口与孔相贯，由于塑件过小，缺口更小，不管是注射成型还是二次机加，难度都较大。

图1 塑件图

3 塑件注射成型工艺性分析

塑件材料为液晶高分子聚合物LCP E130i黑色，该材料成型性好。本塑件最大难点在两侧缺口，需采用抽芯结构成型。由于缺口尺寸小且为通槽，侧槽成型型芯固定部分为通方腔，采用慢走丝线切割加工方腔，会在尖角处产生电极丝过渡R角，而R角会在注射成型过程中成型在塑件上，影响槽成型尺寸和成型质量，产生凸起毛刺，不易去除；又加之缺口与型芯相贯对接，成型难度大，对接精度要求高，否则，成型缺口型芯长，则会将孔成型型芯变形，影响塑件孔成型垂直度和塑件脱模；成型缺口型芯短，则会与孔型芯出现间隙，出现毛刺，表现为侧面缺口未贯通，深度不足。产品研发时，考虑到该注射成型难点，故而工艺要求侧面缺口二次机加工，以降低模具注射成型风险，满足产品研制。

4 成型工艺分析

原工艺采用注射成型后机加二次加工两侧缺口，缺口二次机加，注射模结构简单，加工成本低，易注射成型，生产周期短，满足研制要求[2]。但二次机加缺口后，缺口与孔相贯处毛刺严重，由于LCP材料高度规整的纤维链状结构，材料具有优异的机械强度和弹性模量，使得飞边毛刺不易去除，特别是相贯处，缺口小，只能用钻头沿孔切除，但链状结构粘合，毛刺受钻头旋转力翻出在缺口处，需要多次反复才可去除，加工效率低[3]；机加加工缺口过程中夹持塑件，由于塑件中间孔及沉腔，强度差，塑件极易在夹持处凹坑，且受机加加工刀痕及飞边毛刺去除影响，缺口处表面状态差，划伤严重，塑件质量差，机加二次加工缺口和去除毛刺后状态见图2所示。

图2 二次机加缺口处状态

由于该塑件无外壳，该基座为外观产品，随着质量要求越来越严格，用户对该处成型质量提出要求，必须控制刀痕和夹持痕，以提高塑件外观质量，降低塑件隐患。加之该塑件二次机加后，由于塑件小缺口小孔小，铣削毛刺只能采用手工去除，毛刺工只能采用多次反复通孔刮缺口去除，去除效率极其低下，严重制约塑件生产效率。该工艺方法无论是加工质量还是加工效率均不能满足现生产要求，必须创新改进。

5 模具结构设计

根据以上分析，一次成型最大的难点在两侧缺口处，要提升该塑件成型质量，提高加工效率，必须避免二次加工，即应做到一次成型[4]。

5.1 一次成型模具结构

由于塑件缺口小且塑件宽度只有1.3mm，侧抽芯单独成型0.6×0.5mm腔会在缺口底部两侧出现慢走丝切割R，影响槽尺寸，另外，侧抽芯尺寸过小，成型零件需要不断的往复运动，强度太低，模具寿命较低。

经过研究思考，并结合模具成型脱模过程模拟分析，考虑将塑件整个侧面含缺口槽做成整体侧抽成型，模具型腔为通槽，侧抽成型型腔在槽内往复运动，成型零件脱开塑件过程，该方法可行，并且可以考虑借用现有的侧抽芯通用模架。

5.2 模具设计

侧抽芯整体模架为单脱模具结构，没有二次顶出机构，由于该塑件过窄，孔数量少，且灌胶腔只能置于上模，采用单脱模具结构有一定风险，从而使得塑件无法脱离模具型腔[5]。按此设计思路，模具总装图如图3所示。

图3 模具结构总装图

故必须精密控制模具各个零部件，以保证塑件成型脱模。

（1）型腔设计。

塑件灌胶腔尺寸长5.8mm宽0.9mm深1mm，由于塑件整个型腔和灌胶腔成型位于上模，塑件粘上模风险大，故而必须严格控制成型型腔脱模斜度和表面粗糙度值。而型腔成型宽度只有1.3mm，成型侧壁的抽芯需要在槽内往复运动，故而型腔需采用慢走丝切割加工，以保证粗糙度值和加工尺寸精度；另外，成型腔对塑件包覆力大，塑件粘模大，需要增加脱模斜度，以保证塑件顺利随型芯脱出型腔。采用慢走丝加工，在腔底有电极丝过渡半径R，为了保证配合精度，保证塑件成型毛刺，设计时明确过渡R 尺寸要求，考虑到塑件使用及要求，取值R0.1mm。

为了保证型腔加工粗糙度值，采用慢走丝切割加工，尾部灌胶腔成型结构采用镶嵌结构，而其宽度仅有0.8mm，为保证强度，需加宽固定部分，以保证强度，防止损坏和加工应力释放变形。另外，为保证脱模，将成型深度1mm尺寸增加脱模斜度。

（2）型芯设计。

该塑件型芯间距微小，型芯直径小且有多个台阶，加工难度大，型芯加工直线度和变形量的控制，对塑件成型质量和毛刺影响很大，故而加工时要求严格按照尺寸加工。

塑件脱模过程为塑件随型芯脱出上模型腔，然后再通过脱件机构如顶杆和脱件板方式脱出型芯，完成塑件脱模。一般模具设计为了保证塑件脱模，常在型芯上增加倒锥斜度，以加强型芯粘料力，保证脱模，但该塑件由于两型芯与侧通槽相贯，模具合模成型时，型芯与槽成型部为紧密贴合，以保证成型飞边毛刺。

（3）侧抽芯设计。

侧抽芯是整副模具成功与否的关键，其成型侧壁与槽，加工难度大，而型腔斜度的存在，进一步加大了侧抽芯的设计与加工难度。图4所示为侧型芯，其成型塑件侧面与槽，槽与成型孔型芯配合成型，槽与孔的配合精度和位置度直接影响塑件的成型质量和成型毛刺。型腔斜度和其R角，使得设计时必须配合增加斜度和R 角，为了保证加工精度，要求孔与外形及外形斜度一同加工出，慢走丝加工凸筋留在尾部挂台两端面，保证不影响塑件运动与成型。（4）浇口设计。

图4 侧型芯

由于塑件大面需要标刻商标、型号、批次号等，且由于孔间间隙最小壁厚仅有0.09mm，注射不易成型，故而不采用点浇口进料。本次设计采用大面扇形浇口进料，考虑到塑件小且进料面形状规整，扇形浇口采用宽4mm深0.25mm设计，足够满足注射成型需要，保证进料速度，降低注射压力。

5.3 试模效果及分析

经过以上细节设计控制，模具加工成型后试模，塑件成型较好（见图5），孔间壁厚成型较好无缺陷，侧面通槽与孔相贯处成型较好，毛刺小，孔贯通无毛刺。但由于LCP材料高度一致的链状结构，扇形浇口较长，浇口毛刺不易一次削掉去除，且正面进料，塑件表面流痕较重，影响标刻，须改进浇口。

图5 注射成型后塑件成型效果

5.4 模具改进

通过将扇形浇道改为侧面直浇道进料，有效避免了上述问题。但由于侧面为整个侧抽型芯成型，而侧抽型芯在合模脱模过程中不断运动，对流道和浇口的开制影响较大，甚至无法开制。通过分析模拟，在侧型芯底部开制斜直浇口，流道开制在脱件板上，这样塑件脱模过程中，两侧型芯往外抽出，不会拉出浇口损伤塑件。

经过改进，塑件成型质量好，孔间距成型完整，大面外观一致无流痕，浇口宽度变窄后易去除，满足产品使用要求。

6 结论

通过对微小相贯塑件加工工艺分析，结合塑件结构及材料特性，创新模具成型工艺，提出了一次成型模具结构，解决了该塑件长期二次加工效率低下、质量较差等问题。