根据全自动洗衣机内桶等设计性能要求,我们需要注意注塑模具的设计、制造、模具材质的选择及热处理等诸多方面。
1 内桶模具结构设计与成型过程
众所周知,注塑模具的结构是由注射机的形式和制件的复杂程度等因素决定的。产品内桶模具结构的特殊性,具体可有以下几点:
(1)内桶四周外侧均有加强筋肋分布,显然不可强制脱模。又由于内桶基本为圆柱状,故而型腔由多个滑块组成较适合。通常为四大滑块组成,将圆周360度均分为90度(直角),这种分割便于制造。模具成型时,型腔内的熔融塑料对模具型腔产生强大的压力。要求四大滑块设有可靠的定位和锁紧机构。所以该模具采用四滑块相邻分型平面定位,并用动、定模板上留有的斜面锁紧。这种机构为模具中广泛采用,方便可行,也便于生产中加工和模具装配。
(2)型腔的四滑块在工作时需同时推出,如果每一个滑块由一个动力源推动的话,那么很难保证四个动力源工作的同步性。故而采用了对称式的二个动力源,滑块之间用传动连接,由传动板传递动力,另在模具上增加三通机构,使推动四滑块的二油缸使用同一个油路,同时进油,同时回油。保证了结构的同步可靠性。此外,四滑块在推出过程中由8根斜导佐导向,并承担部分重力,进一步提高模具的运动可靠性。
(3)内桶内壁要求较高,为镜面,不可有毛刺出现。因此成型桶壁四周通孔的成型销钉不可放在四大滑块上,需从型芯内部抽芯。从型芯内部抽芯机构有多种,但从机械结构上讲可以分为以下二种:
①每个孔的独芯为独立体系,然而该内桶四周有286个孔需击穿,若采用此方案,则结构繁琐,稳定性差。并且若在型芯顶部的抽芯出现问题,则必须拆除根部到顶部的所有抽芯,才能维修,增加维修难度。因此不能采用此结构。
②从整体考虑,把每排孔看成一组,这样圆周上有22组,每组有13个成型杆(共286根成型杆)。并采用同一个动力源,这样大大提高了结构的可靠性,并使维修方便。该模具设计采用了第二种结构,抽芯选用了一个油压缸作为动力源,四周的成型用抽芯杆采用性能较好的矩形弹簧复位。为使模具厚度减小,中心位置采用了燕尾槽式的转向结构。
③内桶壁厚须均匀,故而在模具中型芯(凸模、)型腔(凹模)中心度要求很高。为保证此要求,在型芯固定板与型芯之间设了一个5°圆锥面相配合。
④浇注系统设计好坏对制品性能、外观和成型难易程度影响颇大。内桶形状基本为圆形制件。且桶底有个圆孔,根据内桶在洗衣机中装配要求,桶底圆孔下方安装法兰盘;桶底圆孔上方(即桶内底部)安装大波轮。为不影响产品间装配,特将浇口设在圆孔壁中部。综上所述,主流道设有20°圆锥面,以便流道冷凝料能顺利拔出。分型面上浇口采用轮辐式浇口。因为这种浇口适用内桶这样的圆形且中间带有孔的制品。这样可使进料均匀,在整个圆周上取得大致相同的流速,空气容易顺利排出。
⑤模具的成型动作过程当注射成型后,油压缸(ygc80x150-f)工作,拖动抽芯块后退,通过压条转向,带动抽芯柱后退。由于矩形弹簧的作用使四周各成型杆(共22组286根)缩进型芯内。紧接动模后退,使型芯脱离产品(因为产品外侧有14条筋肋)。此后二油缸(ygc63x100-f)工作,推动四滑块沿斜导柱滑动,当碰到行程开关时,二油缸停止进油,并带出产品。最后通过注塑机机械手取出产品。此后二油缸回油,使四滑块回位,模具合模,并锁紧,动模处油缸(ygc80x150-f)进油,推动抽芯块35和抽芯柱24,致使四周各成型杆顶出,并与四滑块击穿。此时模具就进入下一个循环。
2 内桶模具的制造工艺
型芯共286处侧芯孔采用卧式数控加工中心进行加工。侧孔共有三种尺寸12mm、8mm、7mm,均需与侧抽芯配合,加工精度要求高,加工顺序是:先在型芯斜面上用中心钻定孔中心位置,然后预钻底孔,再钻底孔后铰孔,为保证所有铰出孔尺寸统一,制作了一种专用塞规,随时检查孔径尺寸及粗糙度。
内抽芯组件是采用了22条同心扇形斜辐条形式,由型芯、抽芯杆螺钉条、抽芯杆固定条组成。抽芯杆由成型顶杆改制,确保全部击穿。安装抽芯杆螺钉条及抽芯杆固定条的外圆锥面要与型芯内锥面配合,内圆锥面又要与抽芯杆外锥面配合,加工工艺较困难,当时考虑两种方案:
(1)抽芯杆组件单独备料后,再用工装在数控机床上加工动配合圆锥面,然后由钳工组装修配所有22个抽芯杆组件。后用工装固定抽芯杆组件后与型芯同加工各抽芯杆的固定孔。
(2)所有抽芯杆组件当作一封闭圆锥环,配车加工内外圆锥面后,与型芯及抽芯杆组装后同加工各抽芯杆的固定孔,再线切割等分24段取出22个抽芯杆。综合上面两种方案的优缺点,采用了第二种方案,该种方案使抽芯杆组件的加工难度大大降底,最大限度地保证了动配合精度的顺利实现,用立车配车加工圆锥环,代替工装装夹,数控也降低了加工成本。现该模具在使用中抽芯杆组件抽芯用顶出动作顺畅稳定,各动配合面接触良好。
型腔镶件深窄筋的加工:采用先进的数控电火花加工,可将模具镶拼结构改为整体结构,从而简化结构,减少了模具制造的工件量。在该付模具中,凹模镶件上存在较多的窄筋,用电火花加工窄筋,在该付模具上得到了充分的应用。
在电火花加工中,为了避免电极损耗引起尺寸的变化,采用了电火花专用电极材料电解铜。从而保证了加工精度。在加工过程中为了侧面修光窄筋,控制加工深度,电火花机床特备有平动头等附件,并采用下冲油的方法,以助排屑。同时为了获得较小的表面粗糙度而又有较高的生产率,合理地转化电规准,根据实际情况选择粗精电加规准,并实行分级加工。加工后窄筋侧面粗糙度ra=2.5-0.63μm,较大程度地缩短了后续钳工抛光工时。
模具在加工过程中应统一、全面考虑。先确定整个模架的两侧面为基准面,再用数控铣加工出定模部分各主要斜锁紧面和凸芯固定孔,并在数控铣上加工出凸芯主要尺寸,同时要保证凸芯圆心的位置精度。四滑块要焊接成一体,同时加工,为确保其相互间精度,为模具的装配提供了有力保障。
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