超小型薄壁线圈架注射模设计

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超小型薄壁线圈架注射模设计
【摘要】通过对一种小型继电器产品中薄壁线圈架塑件成型材料及形状结构的分析,针对生产过程中线圈架塑件存在线轴壁厚不均、偏心、欠压变形等缺陷，造成继电器产品校正使用中存在高压击穿、性能参数不稳定的问题,设计完成与传统注射模结构相区别，将线圈架塑 件成型主型芯倒装于注射模定模部分，成型后靠注塑机开模动作，采用斜导柱延时开模结 构，将成型主型芯从线圈架塑件中脱出，而动模部分无塑件顶出系统的注射模新结构。
关键词：薄壁线圈架；注射模；型芯;延时开模；型腔
1    引言   
) D6 [1 s4 T% n/ ]9 ?# \) T; Y图1所示为我公司某小型继电器产品中薄壁线 圈架塑件,形状结构简单，尺寸精度要求高，线轴孔 径内壁尺寸杏2.4，外径尺寸少3.0，允许壁厚0.16〜0.28mm，塑件高度16.8mm，属于一种典型的细长型塑件。塑件成型材料为30%玻璃纤维增强尼龙PA66,材料主要工艺性能为:熔点大于
240冗，收缩率1.0%，吸水率1.3%。由于增强尼龙PA66材料在常温下吸湿性强，塑件尺寸稳定性差，生产中不易加工成型。
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2    存在问题及工艺分析
  \1 h# ^( p/ L$ w+ D: U9 B(1)存在问题。针对该线圈架塑件注射成型实际情况，以前设 计制造完成的传统注射模具结构如图2所示。

由于该线圈架塑件线轴孔壁厚太薄，尺寸仅为0.16〜 0.28mm，在采用传统注射模结构生产过程中，塑件成 型后存在线轴壁厚不均、偏心、欠压等缺陷；另外，在推件板顶出塑件脱模过程中，因塑件线轴对线圈成型主型芯的包紧力很大，在没有型腔(组合凹模)保护的情况下，导致线圈架塑件出现弯曲变形、损坏等缺陷， 最终塑件生产合格率低。
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(2)工艺分析。
由于增强尼龙PA66材料熔点大于240℃，所以注射模结构中需设计加热装置，确保生产成型时模具温度达到80℃〜120℃的要求。针对该线圈架塑件外形 尺寸偏小的特点，注射模新结构设计时不考虑设计加 热装置。但为了保证生产成型，在注塑机上、下固定 板上增加电加热板来保证模具温度达到要求。另外，针对常温下原材料吸湿性强的特性，生产 中需预先对原材料在80℃〜90℃温度下用烘箱预烘 12h以上,优选采用真空干燥法。设定塑件生产成型关键工艺参数为:机床注射温 度260℃〜290℃，注射压力80〜130MPa，保压压力40~ 50MPa，保压时间20〜50s，模具温度为80℃~ 120℃。
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3    改进方案及模具设计
    为了提高线圈架塑件生产合格率，对传统注射模 结构进行改进优化，创新设计完成了一种将线圈架成 型主型芯倒装在注射模定模部分，并设计新型斜导柱 与斜紧块对型腔(组合凹模)进行延时开模的结构。
    另外，为满足公司生产设备现状及原材料成型工艺要求：该线圈架塑件在立式15g注塑机上生产成型。结合注塑机床实际安装尺寸和该线圈架塑件外 形尺寸，该注射模新结构按一模两件成型设计，新结 构中不设计塑件顶出机构，使注射模外形减小，结构 更简单新颖，如图3所示。

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(1)    注射模延时开模结构设计特点。当注射模动、定模分型面打开时，保证在型腔3不 打开的情况下，先实现线圈架成型主型芯10从成型塑 件轴孔中拔出10〜13mm，该距离必须小于塑件轴孔长 度“如仰。然后安装在模具定模部分的新型斜导柱 12才能延时打开动模部分的型腔3,确保线圈架塑件 不发生变形，并最终留在型腔3的中心分型面位置，从 而解决生产中塑件粘到定模部分的成型主型芯10上， 或者粘到型腔3的任意一侧而无法脱模，造成塑件变 形损坏的弊病。
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(2)    注射模关键塑件斜导柱和斜紧块结构设计， 如图4所示。
    新型斜导柱12斜面部分设计斜度为15°，其垂直 面部分长度由两部分组成，其中固定在定模部分的长度为12圆，另外为实现延时打开型腔3后，注射模动模、定模部分必须先分开的距离13mm,也等于实现线圈架塑件成型主型芯10预先从成型线圈塑件轴孔中拔出的距离长度。

斜紧块13采用内镶双肩结构，以加强模具合模后注射成型时对型腔3的加紧支撑作用，确保型腔3两侧部分在成型线圈架塑件时，模具分型面贴合紧密不溢料，塑件不产生飞边毛刺;斜紧块13锁紧斜面角度设计为16°，该角度一般取值比斜导柱12斜面部分设计斜度15°大1°。

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(3) 注 射 模  关 键 部 件 型 腔 ( 组 合 凹 模 ) 结 构  设计，如 图 5 所 示。
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    型 腔 3    由 形 状 尺 寸相 同，相 互 对 称 的 两 部 分 组 成 。在 设 计 型 腔 3 两 部 分 实 际 分 开 距 离 时，应 保 证 模 具 生产 中 线 圈 塑 件 侧 板 外 形  全 部 从 型 腔 3两 侧 型 腔 中 脱 出，并且 保 证 塑 件 顶 出 脱 模 可 靠 方 便。由于该 线 圈 架 塑 件 侧 板 直 径 尺 寸 为 小 5.4mm，因 设 计 型 腔 3 两 部 分 的 模 具 分 型 面 打 开 最小距离为8mm，单 侧 分 开 距 离4mm。

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  (4)注 射 模 关 键 部 件 精 密 模 面 直 身 锁 机 构 设 计如图6所示。

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$ y  ?8 f1 K$ j& V    这 是一 种 新 型 注 射 模 具 动 模、定 模 精 密  定 位 机 构。 为 保 证 注 射 模 具 精 度，解 决 线 圈 架 塑 件 成 型 过 程 中 存 在 线 轴 孔 壁 厚不 均、偏 心、压 不 满 等 缺 陷，在 注 射 模 具 四 个 外 形 相 互 垂 直 大 面，在 动 模、定 模 分 型 面 位 置，设 计 增 加 精 密 模 面 直 身 锁 机 构 后，可 实 现 注 射 工 作 成 型 过 程 中 模 具 定 模 型 芯 与 动 模 组 合 凹 模 型 腔 的 精 密 定 位，保 证 塑 件 成 型 后 线 轴 壁 厚 均 匀,消 除 欠压 变 形 的 缺 陷。
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(5) 新结构注射模浇注系统、脱模系统设计。
    新模具设计采用标准4根导柱导套配合模架，模具浇注系统设计采用一模两件侧浇口进胶成型，动模部分拉料钉17将主浇道凝料从定模部分脱出，并限制 成型后两个线圈架塑件留在型腔3的中心分型面位置， 防止塑件粘型腔3而拉伤变形，最后手动取出塑件。

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4    模具工作过程
. i* S* e1 _( P0 n4 f     模具动、定模部分合模时，在限位螺钉16的作用 下，型腔3上的斜导柱孔准确定位套人斜导柱12,后 在2个斜导柱12作用下，型腔3两侧部分逐步合模，最 后靠斜紧块13作用将两侧部分分型面完全拼合紧密， 同时模具完成合模动作，注塑机开始注射成型塑件。
# x2 E3 w3 |$ B1 D2 G- X; V    模具开模时，动模部分在注塑机床带动下移动， 固定在定模部分的成型主型芯10保持不动。当模具 定模部分与动模部分分开13mm时，成型主型芯10从 线圈塑件轴孔中拔出长度也为13mm。此时型腔3因 斜导柱12延时到位而开始分模，当注塑成型好的线圈 架塑件从成型主型芯10及型腔3中完全脱出后，主流 道靠拉料钉17作用已从定模部分脱出,成型好的两个 线圈架塑件与主浇道一起留在模具中心位置,最后手 动取出一模两个塑件，模具一个成型动作周期完成。
1 |5 o0 r3 y( n# n. ~5    应用与推广
    注射模新结构投人生产使用后，消除了薄壁线圈 架塑件注射成型过程中线轴壁厚不均、偏心、脱模变形等问题，塑件质量、生产合格率大幅提高，彻底改变 了线圈架类塑件原来传统结构注射模的生产成型模 式，解决了一直困扰我公司生产中的瓶颈难题。
    目前，新结构模具已生产塑件30万件以上，而原 来传统结构模具寿命最大完成生产塑件5万件左右, 新结构模具寿命比原来提高了近5倍多。因此，该模 具结构在对提高薄壁线圈架塑件质量及注射模具寿 命方面效果明显，对小型继电器产品同类型薄壁线圈 架塑件生产有很好的借鉴推广作用。
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