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本帖最后由 般运工 于 2016-6-18 16:44 编辑
Carlos.Liu 1. 引言
本文以铁路信号壳体注塑模设计为例，重点介绍单腔细水口模具流道的设计、 推板模具的设计和加工方法、无顶针板模具设计的技巧、 深腔壳体塑件的加工方法， A 板厚度较大时的设计方法， 为同类模具设计制造提供了借鉴。
图 1 铁路信号壳体产品图
2. 制品分析
铁路信号壳体产品图如图 1 所示，塑件颜色为绿色， 材料 ABS， 产品尺寸为 170.5mm*52.45mm*100mm，，重量 115 克， 平均胶位厚度 3.0mm， 塑件用四个螺栓固定在铁路枕木旁边，收集列车信号。 对塑件的要求是，外观密封，防止雨水等赃物侵入，具备一定强度。塑件外表要求光滑，里面设计一个台阶，用来安放线路板，并用自攻螺钉紧固。ABS 是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物， A 代表丙烯腈， B 代表丁二烯， S 代表苯乙烯。 由于具有三种组成，而赋予了其很好的性能；丙烯腈赋予 ABS 树脂的化学稳定性、耐油性、一定的刚度和硬度；丁二烯使其韧性、冲击性和耐寒性有所提高；苯乙烯使其具有良好的介电性能，并呈现良好的加工性。ABS 具有优良的综合物理和机械性能，极好的低温抗冲击性能。尺寸稳定性。电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性、成品加工和机械加工较好。 ABS 树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。 ABS 树脂热变形温度低可燃，耐候性较差。熔融温度在 217~237℃，热分解温度在 250℃以上。
ABS 的流动性与注射温度和注射压力都有关系，其中注射压力稍敏感些。为此，在成型过程中可从注射压力人手，以降低其熔体粘度，提髙充模性能。 ABS 因组分的不同，吸水及粘附水的性能各异，其表面粘附水及吸水率在 0.2〜0.5%有时可达 0.3〜0.8%之间，为了得到较为理想的制品，在成型前作干燥处理，使含水量降至 0,1%以下。否则制件表面将会出现气泡、银丝等疵病。 无定形材料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑
件须长时间预热干燥 80-90 度,3 小时；宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为>270 度).对精度较高的塑件,模温宜取 50-60 度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取 60-80 度；如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法；如成形耐热级或阻燃级材料，生产 3-7 天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置；
3. 模具设计要点：
1)根据塑件的生产批量较小的特点，模具设计选择 1 出 1，塑件高度尺寸较大，如果进胶点选择在塑件底边缘，塑胶流程较长，会使注塑产生极大困难， 塑胶制品在边缘首先封闭，塑件的顶部是最后塑胶汇合的部位，顶部会因困气而产生塑件结合不牢固。 因而选择三板模的细水口进胶，对于单型腔模具，细水口流道无水平流道，无法设计流道拉料销，需要在浇口套的端面磨出倒扣拉住流道废料， 锥面角度一般取单边 14 度。
见图 6.
2)分型面的设计，显而易见，该产品的分型面为一个平面。前模仁整体加工，后模仁需要切割镶件。
3)根据塑件的尺寸大小，选择模胚型号为 2030，此模胚为非标模胚，尺寸参考标准模胚 LKM DDI2030 设计，由于塑件高度尺寸较大，模具 A 板设计为通框，采用通框可以降低深腔的加工难度，减小模胚厚度。 前模仁的固定采用在模仁的底面加凸台的方式，参见图 8 前模仁。
4)由于前模仁厚度较大，开模时， 前模各个模板打开后，导柱处于悬臂梁的受力状况，因而需要加大导柱的直径，改善导柱受力状况，故将 4 根导柱的直径加大到 30mm.
5)推板件 6 的设计， 四周单边角度 5 度， 用中走丝线切割加工。 在后模板设计 4 支导柱，为推板导向，导柱的头部设计戒指，为推板限位。
6)尼龙扣 11 的固定，凡带推板的模具， 尼龙扣都要固定在底板 7 上，在推板 6 上避空。
7)深腔壳体的模具，模具的冷却是很重要的。 模具的温度在很大程度上决定了冷却时间，模具的冷却系统需要均衡地带走每一穴的热量，使模具保持在容许的低温状态有利于缩短注塑周期。模具式样书规定的注塑周期为 35 秒，需要减小流道的容积，做好冷却水的平衡，才能缩短注塑周期。另外还需将型腔的温度差维持在规定的范围内，达到冷却速度平衡，成型性能良好，成型件尺寸稳定，防止变形，物理性能良好和无外观缺陷。使模具保持在适合于 ABS 注塑的温度，则可以改善成型性能。 定模的运水设计见图 5，动模的运水设计见模具图。
8)开模时，模具推板的顶出是通过拉板 9 的拉力来实现的，注塑机的顶出系统不需要动作。
9)无顶针板模具的设计要点:非标模胚设计时， 在必要时可以省去顶出系统的方铁、顶针板，凡是无顶针板的模具，一定是可以通过设计顶针板来顶出。无顶针板模具，需要分析开模力的传递。这种模具设计可以在注塑机器的容模厚度不足时， 解决问题，通常用来设计容器或者桶类模具。
10) 型腔深度较大，形状又是封闭的， CNC 加工难以加工到底，电火花加工开粗时要选择较大的电流，以缩短电火花加工时间。
图 1 铁路信号壳体动模图
图 2 铁路信号壳体定模图
图 3 铁路信号壳体剖面模图 图 4 铁路信号壳体剖面模图（续）
5.结束语
本套模具虽然没有复杂的模具结构，塑件看似结构简单，但是模具设计前需要仔细研读产品，做出易于加工的模具设计， 无顶针板的非标模胚，在实际中有很多的应用，需要加以总结。 通过试模后的生产表明，模具设计合理，完全达到了式样书的要求。 试模后需要改进的地方主要是流道的倒扣处是一个圆盘，机械手无法夹持，需要增加一段 20 长的流道，便于机械手夹持。
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2015.06.18
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