手機護套雙色模具

1、第2章手機護套雙色模具（爆炸式內(nèi)抽芯 +內(nèi)外同抽芯）2.1產(chǎn)品分析和模具結(jié)構(gòu)的預測這是一款手機護套，見圖 2-1和2-2 o;第一涮撇 c/圖2-1c pc i rj第二次射膠后的牘/ 1g1r -*圖2-2手機護套由一種塑料（pc+tpe）組成。圖、2-2中深色的部分是tpe彈性體，由雙色注塑機成型。從設計模具的角度來看,這是一套非常困難的模具，結(jié)構(gòu)極為復雜，本人從事模具行業(yè)44這，這套模具應該是最難的模具之一。由于要求外形美觀光滑，分模線必須做在內(nèi)側(cè)圓弧切點，見圖 2-3。圖2-3因為所用塑料為 pc,俗稱防彈玻璃，不可能強脫模，所有外側(cè) 面要向四面滑開。內(nèi)側(cè)四周全部是倒扣的，必須全方位內(nèi)

2、抽芯， 也就是俗稱的“爆炸芯”,而且還是雙色模具，難度之大，可想 而知。關(guān)于“爆炸芯”的模具結(jié)構(gòu)，假如是普通的注塑模具，已經(jīng) 有非常經(jīng)典的機構(gòu)，下面將有詳細的介紹。現(xiàn)在問題是這套模具 是雙色模具，有二組動模和二組定模， 二組動模的所有部件是完 全一致的，要在雙色注塑機的轉(zhuǎn)盤上進行 180度旋轉(zhuǎn)，以便讓二 種不同的塑料分別射進模腔， 注射硬膠（pc）時動模的頂出機構(gòu)和抽芯機構(gòu)不動作，再注射軟膠（tpe）弁開模后，對準軟膠料筒的一側(cè)的動模的抽芯機構(gòu)和頂出機構(gòu)才開始動作，將完整的由pc+tpe成型的制品頂出。由于動模旋轉(zhuǎn)后，二組動模交換位置, 合模后的澆口必須在同一位置， 所以軟膠和硬膠的澆口的處理

3、有 難度，見圖2-4。圖2-4由于模具必須四周都要進行“內(nèi)外同抽”，所謂的“內(nèi)外同 抽”，就是說，在塑料制品的同一位置，內(nèi)壁倒扣，要內(nèi)抽芯， 外側(cè)不能夠直接開模，要用滑塊向外抽芯。簡稱“內(nèi)外同抽”,內(nèi)、外滑塊怎樣排列，滑塊運動的軌道設置在哪里？這個問題同 樣比較困難。且不談模具滑塊機構(gòu)的復雜性， 我們從雙色模具的基本原理 來考慮，軟、硬膠結(jié)合部的硬膠部分的成型和內(nèi)外同抽機構(gòu)是一 定要設置在定模一側(cè)的，軟膠部分的成型機構(gòu)也要設置在定模一側(cè)。而且這個部分是由內(nèi)外同抽的機構(gòu)組成的凸起插入到動模的凹槽中。轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)180度后，這組凸起剛好插入到另外一個動模 的凹槽中。也就是說，二個定模上的由內(nèi)外同抽滑塊

4、組成的凸起 的外部形狀和尺寸是完全相同的。 僅僅是成型軟膠和硬膠的型面 不同而已。問題的難點是，這個凸起會分成上下二層，一層向外移動，另一層向內(nèi)移動，也就是俗稱的“內(nèi)外同抽” ，合成的凸起的側(cè) 面是一個統(tǒng)一的斜面，但是，傳統(tǒng)的滑塊必須要有滑動軌道等必 要的條件，怎樣設置軌道？這便成了本案例的核心問題。我是這樣設置動模部分的凹槽和定模部分凸起的。見圖2-5和 2-6。定模突起部分圖2-5圖2-6動模的凹槽是這樣的，見圖 2-7和2-8圖2-7圖2-82.2 定模內(nèi)、外滑塊同時抽芯機構(gòu)的設計基本機構(gòu)是這樣的，見圖 2-9。圖2-9從圖2-9中可以看到，當a板和定模底板分開35mm后，固定在定模底板

5、上的撥塊撥動內(nèi)滑塊，同時通過齒輪的傳動，外滑塊向外移動。見圖2-10撥塊上移35mm內(nèi)滑塊內(nèi)移2 5mm外滑塊外移2, 5面圖 2-10基本構(gòu)想是用上圖的撥塊撥動內(nèi)滑塊，在內(nèi)滑塊內(nèi)滑的同時，通過齒輪的傳動，使得外滑塊向外滑動。這樣就可以實現(xiàn)制 品軟膠部分與模具型面的分離。 同樣的方法，相應的制品的硬膠 部分的缺口也可以用同樣的方法和模具的型面分離。所有的這些機構(gòu)都是設置在定模一側(cè)的。 動模的每一次旋轉(zhuǎn)，與定模間的配 合都是吻合的。內(nèi)滑塊的運動軌道是很穩(wěn)固地設置在a板上的，然而與之相對應的外滑塊的軌道著落在哪里？豈不是空中樓閣？我利用內(nèi)滑塊的軌道上增加了一個凸起，兼起到了軸承的作 用，見圖2-1

6、1 o滑塊外滑塊齒輪軸內(nèi)滑塊軌道內(nèi)滑塊的軌道上的凸起2-11由輪軸鎖塞塊小檔塊圖 2-12它又是齒輪軸的固定處，正可謂充分利用資源。因為齒輪軸被限常是利用鎖緊塊， 上面做了一條半圓槽，起到軸我設計了一個內(nèi)置的軌道（單軌），有點象“工字鋼承的作用，弁設置了一個小的擋塊防止軸的軸向移動，見圖2-12制移動，只能轉(zhuǎn)動，所以內(nèi)置軌道等于被固定在定模板上了，見圖 2-13 和 2-14放置齒輪軸的孔圖 2-13圖 2-14這樣一來，外滑塊就變得非常簡單，見2-15外滑塊圖 2-15外置軌道被撥的面內(nèi)置軌道齒茶型面圖 2-16撥動內(nèi)滑塊。這個動作的動力是靠設置在動模上的尼龍膠釘拉動須先分開一段距離35mm

7、),使得在二板分開的同時，撥塊向內(nèi)內(nèi)滑塊比較復雜，見圖 2-16為了實現(xiàn)撥塊撥動內(nèi)滑塊的動作，定模板與定模底板之間必定模板來實現(xiàn)的，導向是靠設置在底板與a板間的附加小導柱來保證，見圖2-17圖 2-172.3 雙物料（雙色）流道的設計當雙色注塑機將硬膠注射完成后， 注射滿硬膠的動模的抽芯 部分和滑塊部分是沒有任何動作的，主流道和橫流道都留在動模 部分，弁跟隨動模由雙色注塑機上的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過180度，再次合模時，軟膠部分的定模必須給硬膠的主流道留出一個位置，除非將硬膠部分的主流道取掉，但是這需要機械手多做一個動作， 大概 要多花3秒鐘的時間。這是會大大影響生產(chǎn)效率的。軟膠部分的澆口怎樣設置？其實這個

8、問題也是這個案例的 最難的地方。我設計了一個“同床異夢”的方法（比喻可能不恰當） 。軟 膠部分的主流道是在硬膠部分主流道的基礎上， 加上一個錐度半 橢圓的空間作為軟膠的主流道， 當硬膠的主流道隨動模一起轉(zhuǎn)到軟膠的定模弁合模時，直接插入軟膠的澆口套的預留空間，由于軟膠的澆口套留出了 一個半橢圓的空間， 但是硬膠的主流道是圓 錐體的，這就形成了截面為一個月牙形的空腔。 軟膠可以順利地 沿著這個月牙形的空間被射入軟膠部分的模腔，見圖2-18。圖 2-18硬膠的澆口套見圖圖2-19圖 2-19軟膠的澆口套見圖2-20軟股部分主流道r20 深 2圖 2-20二種澆口合在一起是這樣的，見圖2-21注射硬膠

9、時這里 留出5mm空間硬股主流道軟膠主流道圖 2-21其實，這個二個澆口套又是內(nèi)滑塊的逼緊塊，也是動模一側(cè)內(nèi)滑塊和所有斜頂塊的逼緊塊。二組定模包括所有定模零部件的尺寸是完全相同的，只是有一點，大家仔細看，二個澆口套與注塑機射頭接觸的球面的深度是不同的，硬膠的澆口套深了 5mm,其實道理很簡單，當成型的硬膠的主流道插入軟膠的澆口套時會 留出5mm空間，讓軟膠通過，進入截面為月牙形的空腔。在這 個澆口套里，成型的軟膠和硬膠的主流道各占半壁江山。再來看橫流道的設置，見圖 2-22-1。圖 2-22-1我設計的硬膠的橫流道是個半圓形的，走下半圓，這樣使得硬膠的流道充滿后在合模時與軟膠的橫流道的空腔形成

10、一個上 半圓的空間，正好是軟膠橫流道的空間。圖2-22-2是moidex 3d的模流分析結(jié)果。匏曲鬟形）方向位移xlu -2 mnn| 5j2si 4,s75-x922-3al廂9-2,416-1胸3-dl91d-0j57-0.5969i 國-am-2.065-.3.h1bmddex圖 2-22-2這樣設計的流道便于今后可以方便地將二種不同塑料的流道分開，以便合理利用。2.4 定模冷卻系統(tǒng)的設計在這個模具的定模部分，僅僅是流道有較多的熱量， 特別是 主流道，它的凝固時間的長短直接影響注塑周期。 成型軟膠的部 分雖然是在定模但是它是伸入到動模的凹槽里的， 熱量基本是集 中在動模的。因為內(nèi)外同抽滑

11、塊的體積很小，無法安排水路，因此采用導熱系數(shù)較高的鉞銅來做內(nèi)滑塊，我僅僅在與內(nèi)滑塊貼緊的澆口套（兼逼緊塊）上做了獨立的冷卻水回路， 主要的作用是冷卻主流道與橫流道，這樣可以縮短注塑周期。見前面圖2-19和圖2-20c用長水接頭直接接出來，見圖 2-23。圖23二組定模間的距離是由二個因素決定的，第一是雙色注塑機的二組平行的料筒的中心距，第二是在這個中心距的約束下， 動、 定模的各種機構(gòu)可否正常地工作，這個問題我們在下面動模設計 部分會有詳細的介紹?，F(xiàn)在我選擇的雙色注塑機的料筒中心距是480mm。2.5 動模部分的設計2.5.1 矩形制品四周全部內(nèi)抽機構(gòu)的動作原理矩形制品四周全部內(nèi)抽機構(gòu)是模具結(jié)

12、構(gòu)中最繁復的結(jié)構(gòu)，最早先是有圓形的，用在塑料管接頭模具和塑料管的熱擴口模具， 是由意大利人設計出來的，俗稱“爆炸芯”o本案例是個特殊的情況，是矩形的，而且是用在雙色模具中，而且又是內(nèi)外同抽， 國內(nèi)外尚無先例，我因為以前有做圓形“爆炸芯”的經(jīng)驗，這次 設計這套模具也是循序漸進的， 花了 20多天的時間才得以完成?！氨ㄐ尽眱?nèi)抽芯過程可用一句話來概括，一縮二抽三斜頂，什么意思呢？ 一般來說，“爆炸芯”內(nèi)抽機構(gòu)分三個部分，首先 是中間部分先縮下去，以便讓出內(nèi)抽芯的空間，第二是內(nèi)抽芯部 分，由于縮芯后中間有空位，矩形制品直邊部分的內(nèi)滑塊可以向 內(nèi)移動。第三是角部斜頂，由于四面直邊的倒扣已經(jīng)與內(nèi)抽后的

13、內(nèi)滑塊上的型面分開，角部的斜頂塊可以沿45度方向斜頂出，這時制品是跟著斜頂塊沿開模方向移動的，直到制品上的倒扣與斜頂塊上的型面完全分離。拿掉外滑塊看，是這樣的，見圖 2-24。圖 2-24內(nèi)抽和斜頂出后是這樣的，見圖2-25圖 2-25內(nèi)抽芯僅僅向內(nèi)移動2.5mm。縮芯僅僅縮下30mm。這時制 品的整圈倒扣與模具的型面已經(jīng)完全分離了。2.02內(nèi)滑塊的設計內(nèi)滑塊1和2是對稱的，我們來看內(nèi)滑塊1,見圖2-26和圖2-27齒輪小擋塊齒輪軸座內(nèi)置軌道圖 2-26圖 2-27 和 2-28齒條t”型槽內(nèi)滑塊有一組獨立的冷卻水，齒條和內(nèi)置軌道，這個凹的“t形槽的內(nèi)置軌道較難加工，是熱處理后用火花機硬打出來

14、的圖 2-27圖 2-28制作內(nèi)滑塊的材料是用 8407,硬度是hrc48度。內(nèi)滑塊1在鎖模時是向外撐緊的，是靠定模的澆口套來逼緊。內(nèi)滑塊向內(nèi)滑的動力是靠外滑塊通過齒輪、齒條來傳遞的。外滑塊是靠外置的方形的短程油缸來拉動的（行程2.5mm）, 見圖2-29圖 2-29有一個細節(jié)，為了齒輪軸的裝拆方便，在內(nèi)滑塊的對著齒輪 軸的地方開了一條 3x3的小槽。要拆齒輪軸時，用一根 2.5mm 的頂針捅出來就可以了。 這個小槽的截面比軸的端面小，還可以有效防止軸的軸向移動，見圖 2-300圖 2-302.6 內(nèi)滑塊3和4的設計二另外一個方向的內(nèi)滑塊（內(nèi)滑塊3、4）是這樣設計的，見圖2-31齒條分流道圖

15、2-31從圖2-31可以看到，滑塊3的前端的下部，已經(jīng)給斜頂塊留出了空間。內(nèi)滑塊3本身帶有齒條，可以用線切割機直接加工出來。利用外滑塊的力，通過齒輪傳動向內(nèi)移動 （2.5mm）。它被限制在外滑塊的凹槽內(nèi)，所以，不需要另外的軌道。見圖2-32o圖 2-322.7外滑塊3、4的設計外滑塊的形狀比較復雜，見圖 2-33圖 2-33反面是這樣的，見圖2-34圖 2-34外滑塊由于與內(nèi)滑塊有摩擦面，為避免拉毛，應該選擇與內(nèi)滑塊不同的材料和硬度，我采用了738h,硬度為hrc3438。外滑塊3的冷卻水的設置是這樣的，見圖 2-35圖 2-352.8動模軌道的設計動模軌道是動模部分的重要部件, 有較大的難度

16、，見圖2-36。雖然形狀簡單，但是在設計上圖 2-36我采用有高硬度且比較便宜的材料cr12mov來做，硬度采用hrc52度，它有二個方向的摩擦面，要求垂直度比較高。這是我的設計風格，有很多人喜歡將動模板做得很厚， 開槽后再鑲硬 片，我認為這樣做不好，動模板開深槽后會發(fā)生變形，變形量很 難控制，這樣直接貼上去，又簡單又方便，而且動模板絕對不會 變形。動模軌道的定位是靠滑動導套和一組銷釘來實現(xiàn)的，方便可靠，弁且用10mm的螺絲固定，裝拆很方便。 尼龍拉釘也是固定在動模軌道上的。動模軌道反過來看是這樣的，見圖2-37的摩擦面圖 2-372-38與定模凸的斜面內(nèi)六角螺靠導套和銷釘定位圖 2-38動模

17、軌道在裝配方面的考慮有很多的功能，見圖拉釘 / c 限位螺釘1.二個方向的滑塊軌道，見圖 2-39圖 2-392.參與組成與定模內(nèi)外同時抽滑塊的凸起的相應的凹槽，見圖2-40。圖 2-40尼龍拉釘、復位桿、定位銷和限位釘都是布置在動模軌道上的,見圖2-41。圖 2-412.9 摩擦片和齒輪軸座的設計摩擦片和齒輪軸座，形狀很簡單，但是在本套模具的設計中有非 常重要的作用，見圖2-42。圖 2-42黃色的是摩擦片，其中外圍的 4件是用cr12mov備制，硬度為hrc56.o中間二件兼有斜頂塊導向的作用，是用耐磨的錫青銅 備制。為了保證斜頂塊的穩(wěn)定， 在動模板的反面還有一層錫青銅 做的摩擦片。在齒輪

18、軸座的相應位置用線切割做成穿孔，齒輪軸座直接放 入，因為齒輪軸座各個方向都有限制，所以不用安排螺釘，見圖 2-43圖 2-432.10 斜頂塊的設計斜頂塊在本套模具中是關(guān)鍵的零件，要考慮很多方面的因 素，頂出的角度和距離都很關(guān)鍵，斜頂塊在推板上的布置見圖 2-44圖 2-44從圖2-44可以看到，整個頂出系統(tǒng)的動力來源是靠布置在推板上的二個方形的伺服油缸提供的。斜頂塊被頂動時，受到布置在動模板上的雙層摩擦片的限制，見圖 2-45和圖2-46 o圖 2-45斜頂塊滑座起導向作 用的雙層 摩擦片圖 2-46在圖2-45和圖2-46中可以看到，起導向作用的雙層摩擦片上的 方孔是錯位的，迫使斜頂塊形成一個角度，在水平的方向是45 ,在45的截面上的角度是5 ,斜頂塊被頂動時，會沿滑 座上的“ t”型槽運動，在向前運動的同時，在水平方向沿 45 運動，起到讓成型在斜頂塊上的倒扣， 離開已經(jīng)成型的產(chǎn)品的內(nèi) 測凹槽。斜頂塊用8407備制，硬度hrc52度?；湍Σ疗怯胏r12mov備制。硬度hrc58度。斜頂塊與內(nèi)滑塊、內(nèi)縮塊的配合面都是密配的，要起封膠的作用。見圖 2-47o圖 2-47斜頂塊的斜頂?shù)?/p>