偏心排位注塑模具设计
摘 要：根据视窗产品的需求方案，选用了匹配的注塑成型技术，着重从脱模系统、支撑结构等方面巧妙解决了注塑中心与模具几何中心偏离的问题，实现了注塑模具设计方案的顺利实施。
关键词：偏心排位;注塑模具;PC塑料;支撑结构
中图分类号：TP368.3;TQ320.52??????? 文献标识码：A
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.09.006
1 产品的工艺分析
视窗產品需要完全透明，有一定的强度和韧性要求，而且表面要没有明显的成型痕迹，尤其是正面板不能有任何瑕疵，产品需求10 000件，批量不太大。基于以上情况的考虑，采用注塑成型工艺，成型效率高，生产成本较低，而且产品表面质量好;采用PC（聚碳酸酯）塑料，透明度达到90%，刚硬而有韧性，具有高抗冲击性，高度的尺寸稳定性和范围很宽的熔融温度，完全可以保证产品的批量化生产。
2 模具设计
注塑成型工艺的顺利完成，需要配套的模具、塑料、工艺和成型设备，其中模具的设计与制造是非常重要的因素，视窗产品的模具设计过程和要点主要如下：
2.1 模具排位
视窗产品为扁平的浅壳体类零件，壁厚2 mm，基本均匀，总体尺寸186 mm×186 mm×7.5 mm，在产品背面有6个外径7 mm、内径3.5 mm的柱形孔，产品的工程图如图1所示。根据产品的批量需求少和注塑成型生产效率高的特点，综合模具的制造成本，把模具型腔布局为一模一腔，具体如图2所示。单型腔注塑模具的进浇形式一般为点浇口或者直浇口，但是对于表面质量要求严格、透明的视窗产品，都不适用。基于以上两个主要问题，进浇的形式定为扁平的侧浇口，会导致注塑中心和模架几何中心不重合的情况，对于这种情况造成的问题，可以通过结构的改进和优化来处理、克服，以保证设计方案的顺利实施。
2.2 浇注系统
根据一模一腔的模具型腔布局，以及产品透明和表面质量高的要求，视窗注塑模具选用侧浇口的方式，主流道衬套选用外径10 mm、总长50 mm的标准件，分流道采用半圆形截面、直径8 mm、长度14 mm的形式，浇口采用扁平的矩形结构，尺寸为1.2 mm×2.4 mm×0.8 mm（长×宽×高）。
2.3 脱模系统
视窗产品是全透明的产品，根据设计的经验，要使用推板结构的脱模结构，造成模具结构复杂、成本升高的后果;为了降低模具的造价，本方案采用传统顶针的推出形式，顶针的位置设定在产品边缘处，以降低顶针在产品表面留下的痕迹，具体位置如图2所示。由于一模一腔的模具型腔布局，再加上侧浇口进浇的形式，使得模具几何中心与注塑中心不重合，会导致顶针整体布局与脱出机构几何中心的偏移。为此，特提出以下两点要求：（1）注塑机顶出形式采用双顶杆顶出，以保证推板整体的受力平衡;（2）脱模机构与动模部分要有导柱、导套的导向机构，以保证顶出机构的运动顺畅、平衡，具体如图2所示。
2.4 支撑结构
对于本设计方案模具几何中心与注塑中心偏置的问题，在注射过程当中，
注射压力分布不均，主要集中在产品侧方，所以要设计支撑结构，以保证动模板有足够的强度来抵抗变形，一般有两种方法：（1）动模板和动模座板之间增加合适数量和直径的支撑柱;（2）在动模板与支撑块之间增加一块厚度合适的垫板。为方便制造和装配，本方案选用第二种增加垫板的方式，具体如图2所示。根据如下经验公式的计算，垫板材质为45#钢，厚度取为35 mm。同时，把成型柱子孔的成型零件做成镶件，方便加工和修模，也节省了材料，垫板结构也保证了镶件的顺利。
PS≤[τ]A
式中：P为所需最大注射压力（单位MPa）;S为产品在开模方向上的投影面积（单位mm2）;[τ]为45#钢的许有剪切应力（单位MPa）;A为垫板在开模方向上的剪切面积（单位mm2）。
2.5 模具总装图
根据产品的外形尺寸、型腔布局的特点，选用龙记标准模架，规格为3045，但是把动、定模板的位置进行了变换，具体情况如图2所示。动、定模板成型部分，在形状精度保证的条件下，使用镜面抛光的加工方式，能够保证视窗产品正反面表面质量，避免了加工刀纹的成型瑕疵。冷却水道采用8 mm的水孔，中心距30 mm。基于以上机构和结构零件的设计，模具能够顺利的开合，并且在脱模机构导柱、导套的配合下，顶出机构能够顺利的顶出产品，在复位杆的作用下也能够运动自如，不存在作用力不均匀的情况。经实际应用，目前模具结构稳定，生产的视窗产品平整、不变形，且表面质量光滑、透明度高，没有明显的表面瑕疵，保证了产品的正常生产。
参考文献：
[1] 林权，陈丽军，陈莲，等.基于Moldflow与Workbench的底座塑件推杆配置优化及偏心注塑模设计[J].工程塑料应用，2020，48（5）：103-108.
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[3] 李伟，白冉.基于Pro/E软件的多孔支撑架注塑模具设计[J].数字技术与应用，2015（4）：134.
基金项目：河南省重点研发与推广专项（科技攻关）202102210072
作者简介：李伟（1984-），河南商丘人，讲师，研究方向：智能制造领域。
