铰链护套精密注射模设计分析与制造

概要：通过对双侧铰链护套的分析，从精密注射模的设计要求出发，介绍了外形不规则复杂塑件分型面的框架选择和精定位的优化设计，阐述了保证精密塑件的功能、顶出顺畅和固定可靠的功能塑钩的设计技巧，说明了模具排气和均衡顶出系统的设计要点。模具投入生产后，塑件质量稳定，符合客户要求。

引 言

在精密注射成型过程中，影响塑件质量的因素包括塑件材料、注射工艺、注射模、注塑机等几个方面，其中注射模是实现精密注射成型的前提和保证，精密注射模的设计与制造不同于一般的注射成型，在设计精度、模具精确定位、封料设计、型芯固定、塑件排气和顶出系统、浇注系统与温控等方面提出了更高的要求。

塑件结构工艺分析

图1所示双侧铰链护套是汽车发动机线束用的 一款专用插座护套，材料为耐高温PA66，塑件共有8个功能塑钩，其中有5个1.8mm的小塑钩和3个 7.8mm的大塑钩，用于线束装配时安装端子，塑件两侧均带有铰链，在装配好端子后合上铰链，起到 二次保护作用，确保端子固定可靠、接触良好；除此之外，双侧铰链护套外侧还设计有外锁紧钩，用于塑件本身的固定(见图1(a))；塑件外形较复杂，塑件最小壁厚在铰链处，仅有0.45mm。综上所述，采用一般的注射成形设计将难以保证塑件质量，必须考虑精密注射成形的方法来进行模具设计与制造。

模具设计

分型面设计

精密注射模中，分型面设计是模具设计的第1步，其选择是否得当对塑件质量、模具使用和制造 有很大的影响，分型面是决定模具结构形式的重要因素。在设计分型面时首先要考虑两侧铰链非常薄的0．45mm的尺寸和转角 ，尽可能让这部分能整 体自然地过渡，如果在此处出现拼缝线，易使注射 成型的塑件在拼缝线处留下应力集中，在后续装配时发生脆断现象，同时也会对熔融塑料流动造成不必要的负面影响。其次要尽可能不影响或少影响 塑件外观，塑件的结构决定了分型面应从塑件的侧翼去选择(见图2(a))。最后从精密注射模的加工 工艺性考虑，分型面选择应使模具分割成便于加工 的部件，以减少加工制造的困难。针对上述情况， 设计时重点抓住图2(b)中12处为分型面的设计框架，其中第2、10、11处为圆弧，然后基于这些框架进行分型面设计。

根据分型面的框架设计图3（a）所示的分型面。 在精密注射模的设计中，精确定位是至关重要的， 一般注射模的导柱定位法(粗定位法)已远远不能 满足精密注射模的设计要求，精密注射模的精定位方法通常有在模架上设计2对或4对精定位块，这 种方法在大中型的精密注射模设计中常用，另一种 方法是在模具里面借用镶拼镶块、成型型芯、分型面等来进行精定位的设计，基于这样的优化设计考 虑，设计了如图3(b)所示的分型面，此分型面将6.32mm的尺寸设计为外斜6°的5.27mm的尺寸。外斜6°不会给外观带来新的影响，却可以起到精定位的作用效果。

功能塑钩的细节设计塑钩的设计要重点突出保证功能、顶出顺畅和固定可靠3个方面，为保证功能，设计时应考虑塑钩 处飞边的生成位置、生成方向及控制方法。设计8个功能塑钩时，在塑钩的分型处有意增加了一小平面(见图4(a))的封料设计，而不是直接按塑钩的轮 廓进行机械式设计，这样即使有飞边产生时，产生的是水平飞边(平行于主分模面)而不是竖直飞 边。水平飞边可通过增加型芯高度，减小注射成型压力等常规方法解决，而竖直飞边很难解决，设计时就应考虑预防避免。

顶出顺畅主要是基于塑件的塑钩孔之间有塑料隔层，尺寸窄而长，设计时要充分考虑使用脱模 斜度，以利于塑件的顶出，图4(b)所示型芯要在有 效的成型长度尺寸19.75mm和22.6mm内，在侧记号面1～6上设计加工0.5。的斜度，提出表面粗糙度 要求对记号面进行镜面抛光，且抛光方向与脱模方向一致。模具中所有型芯必须固定可靠，才能确保 正常工作的基本要求，图4(c)中为下模一小型芯，在设计推杆时，只设计宽度为1.8mm，而不是2.44mm的推杆，这样可保证2.44mm宽的另一小型芯固 定可靠，且1.8mm的推杆工作时也不会牵涉影响到2.4mm的小型芯。

大镶块设计

大镶块的设计主要包含上模固定火镶块(见图5(a))和型腔大镶块(见图5(b))，上模固定大镶块外形尺寸设计为48.0mm x 44.0mm x 19.75 mm，型腔 大镶块设计为48.0mm x 44.0mm x 19.5 mm，材料应选用耐磨性高、渗透性强的优质模具钢SKD61，热处 理硬度为45～55HRC。工作面上设计有斜度分型 面，两者靠外形在模框中定位，用2个M5mm的螺钉固定在上盖板上，型孔的设计均根据塑件决定。图5(c)为型腔大镶块的三维图，图5(d)为上模大镶块的装配效果三维图。

排气与顶出系统设计

塑料填充模具型腔成型塑件的过程中，除了型腔内原有的空气外，还有塑料受热或凝固而产生的低分子挥发气体，在精密注射设计中，考虑排气是十分必要的，根据护套结构特点，此设计中排气设计可通过分型面、镶拼间隙、塑件顶出等3种形式。 顶出系统设计时，要注意两点：①要有足够的顶出力顶出塑件；②顶出系统的排布一定要均衡。为此在每只塑件上设计了10种20根推杆顶出，如图7所示。图7(a)为推杆在模具中的具体位置，图7(b)为单独显现的均衡顶出布置图。

10种推杆的设计见图8。在图8的右排中的推杆f~j 5种推杆由于塑件结构限制使得顶出面积较 小且顶出距离相对较长，因而设计成阶梯式，目的 是为了满足推杆具有足够的强度和刚度，确保顶出 机构工作可靠，运动灵活，制造方便，配换容易。

在精密注射模中，顶出机构的推杆端面与型腔 平面的关系也有一定的要求，一般来说，推杆端面要高出型腔平面H=0.05～0.1 mm，具体见图9。

模具工作过程

模具结构见图10。注塑机合模工作后，熔融塑料通过注塑机喷嘴进入模具的浇口套35，并最终进入模具型腔，经保温保压冷却后，注塑机进行开 模。塑件与潜伏式浇口自动切断留在下模，拉料杆18一并作用同时让流道凝料留在下模，开模结束后，注塑机顶出系统开始工作，固定在推杆固定板19上的推杆17顶出塑件，拉料杆18同时顶出流道凝料，取出塑件和浇口废料，注塑机顶出杆退回，顶出系统在复位杆l6和复位弹簧12的共同作用下复位，模具一个工作回合结束。

1．定模座板 2．螺钉 3．圆柱销 4．定模固定板5．定模固定镶块6．型腔镶块7．动模固定镶块8．动模 固定板9．动模镶块10．动模垫板 11．垫块12．复位弹簧13．螺钉14．动模座板15．圆柱销 16．复位 杆 17．推杆 18．拉料杆 19．推杆固定板20．推板21．螺钉22．动模镶块23~32．动模镶块 33．导柱 34．导套35．浇口套 36~44．定模镶块

结束语

精密模具精度虽然与零部件的加工制造、标准件的使用和装配技术密切相关，但若在设计时没有提出恰当的技术需求，或者模具结构设计得不合 理，考虑得不周全，那么无论加工和装配技术多么高，模具精度仍然不能得到保证。在对塑件的功能、性能分析的基础上，把精密注射成型的重点融 合到设计中去，以分型面设计为起点，以提高型芯设计精度为根本，以排气、顶出系统为保障，进行精密注射模的设计，起到了很好的效果。