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今天的主題還是蘋果：價(jià)值10萬設(shè)計(jì)費(fèi)！蘋果手機(jī)iphone護(hù)套雙色模具
這是一款手機(jī)護(hù)套，雙色模具設(shè)計(jì)要求：二種塑料（PC+TPE）；動(dòng)模垂直旋轉(zhuǎn)，射臺中心距490；單穴；飛邊高度小于0.05mm；在機(jī)械手和電子眼的配合下可進(jìn)行無人操作；模具壽命500萬次。
產(chǎn)品如下圖
產(chǎn)品分析：
此款為某品牌手機(jī)的外圈護(hù)套，由兩種塑料（PC+TPE)組成。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(diǎn)，所以外模要四面滑開，再看內(nèi)側(cè)，四周全部是內(nèi)扣的，必須全方位內(nèi)抽芯，也就是俗稱的“爆炸芯”。
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)典的結(jié)構(gòu)，我下面將有詳細(xì)的介紹。
現(xiàn)在問題是雙色模具，有二組動(dòng)模和二組定模，二組動(dòng)模的所有部件是完全一致的，要在雙色注塑機(jī)的轉(zhuǎn)盤上進(jìn)行180度旋轉(zhuǎn)，兩種不同的塑料分別射進(jìn)模腔，注射硬膠(PC)時(shí)動(dòng)模的頂出機(jī)構(gòu)和抽芯機(jī)構(gòu)不動(dòng)作，再注射軟膠（TPE)并開模后，對準(zhǔn)軟膠料筒的一側(cè)的動(dòng)模的抽芯機(jī)構(gòu)和頂出機(jī)構(gòu)才開始動(dòng)作，將完整的雙色制品頂出。由于動(dòng)模旋轉(zhuǎn)后，交換又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顯得令人困惑。
由于模具必須四周都要進(jìn)行“內(nèi)外同抽”，內(nèi)、外滑塊怎樣排列，軌道設(shè)置在哪里？這個(gè)問題同樣有被逼入墻角的感覺。
且不談模具滑塊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性，我們從雙色模具的基本原理來考慮，硬膠部分的成型和內(nèi)外同抽機(jī)構(gòu)是一定要設(shè)置在定模一側(cè)的，軟膠部分的成型機(jī)構(gòu)也要設(shè)置在定模。而且這個(gè)部分是由內(nèi)外同抽的機(jī)構(gòu)組成的凸起插入到動(dòng)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(gè)動(dòng)模的凹槽中。也就是說，二個(gè)定模上的由內(nèi)外同抽滑塊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(diǎn)是：這個(gè)凸起會(huì)分成上下二層，一層向外移動(dòng)，另一層向內(nèi)移動(dòng)，也就是俗稱的“內(nèi)外同抽”，合成的凸起的側(cè)面是一個(gè)統(tǒng)一的斜面，但是，傳統(tǒng)的滑塊必須要有滑動(dòng)軌道等必要的條件，怎樣設(shè)置軌道？這便成了本案例的核心問題。
我是這樣設(shè)置動(dòng)模部分的凹槽和定模部分凸起的。
動(dòng)模的凹槽是這樣的。
下面我們來探討定模部分的設(shè)計(jì)。
1.01定模內(nèi)外同抽的設(shè)計(jì)
基本機(jī)構(gòu)是這樣的
當(dāng)A板和定模底板分開35mm后撥塊撥動(dòng)內(nèi)滑塊，同時(shí)通過齒輪的傳動(dòng)，外滑塊向外移動(dòng)。如下圖
基本構(gòu)想是用上圖的撥塊（圖中玫瑰紅色）撥動(dòng)內(nèi)滑塊（圖中綠色），在內(nèi)滑塊內(nèi)滑的同時(shí)，通過齒輪的傳動(dòng)，使得外滑塊（圖中黃色）向外滑動(dòng)。這樣就可以實(shí)現(xiàn)制品軟膠部分與模具型面的分離。
同樣的方法，相應(yīng)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(jī)構(gòu)都是設(shè)置在定模一側(cè)的。動(dòng)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(yùn)動(dòng)軌道（圖中淡黃色）是很穩(wěn)固地設(shè)置在A板上的，然而與之相對應(yīng)的外滑塊的軌道著落在哪里？豈不是無本之木？
我利用內(nèi)滑塊的軌道上增加了一個(gè)凸起，兼起到了軸承的作用，見下圖。
軸的另外一端是利用鎖緊塊，上面做了一條半圓槽，起到軸承的作用，并設(shè)置了一個(gè)小的擋塊防止軸的軸向移動(dòng)。見下圖
我設(shè)計(jì)了一個(gè)內(nèi)置的軌道（單軌），有點(diǎn)像“工字鋼”，同時(shí)它又是齒輪軸的固定處。正可謂充分利用資源。因?yàn)辇X輪軸被限制移動(dòng)，只能轉(zhuǎn)
動(dòng)，所以內(nèi)置軌道等于被固定在定模板上了。
這樣一來，外滑塊就變得非常簡單。
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內(nèi)滑塊比較復(fù)雜，如下圖：
內(nèi)置軌道如下圖：
為了實(shí)現(xiàn)撥塊撥動(dòng)內(nèi)滑塊的動(dòng)作，A板與底板之間必須先分開一段距離（35mm），使得在二板分開的同時(shí)，撥塊向內(nèi)撥動(dòng)內(nèi)滑塊。這個(gè)動(dòng)作是靠設(shè)置在動(dòng)模上的尼龍膠釘來實(shí)現(xiàn)的，導(dǎo)向是靠設(shè)置在底板與A板間的附加小導(dǎo)柱來保證。
上圖中的齒輪擋塊是防止齒輪和齒輪軸離位而設(shè)置的。
雙物料（雙色）流道的設(shè)計(jì)
當(dāng)硬膠注塑完成后，開模后注射滿硬膠的動(dòng)模的抽芯部分和滑塊部分是沒有任何動(dòng)作的。主流道和橫流道都留在動(dòng)模部分，并跟隨動(dòng)模由雙色注塑機(jī)上的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過180度，再次合模時(shí)，軟膠部分的定模必須給硬膠的主流道留出一個(gè)位置，除非將硬膠部分的主流道取掉，但是這需要機(jī)械手多做一個(gè)動(dòng)作，大概要多花10秒鐘的時(shí)間。這是會(huì)大大影響生產(chǎn)效率的。
軟膠部分的澆口怎樣設(shè)置？其實(shí)這個(gè)問題也是這個(gè)案例最難的地方。
我設(shè)計(jì)了一個(gè)“同床異夢”的方法（比喻可能不恰當(dāng)）。軟膠部分的主流道是在硬膠部分主流道的基礎(chǔ)上，加上一個(gè)錐度半橢圓的空間作為軟膠的主流道，當(dāng)硬膠的主流道隨動(dòng)模一起轉(zhuǎn)到軟膠的定模并合模時(shí)，直接插入軟膠的澆口套的預(yù)留空間，由于軟膠的澆口套留出了一個(gè)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(gè)月牙形的空腔。軟膠可以順利地被射入軟膠部分的模腔。
硬膠的澆口套見下圖：
軟膠的澆口套如下圖：
二種澆口合在一起是這樣的。
其實(shí)，這個(gè)澆口套又是內(nèi)滑塊的逼緊塊，也是動(dòng)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(diǎn)，大家仔細(xì)看，二個(gè)澆口套與注塑機(jī)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(shí)道理很簡單，當(dāng)成型的硬膠的主流道插入軟膠的澆口套時(shí)會(huì)留出5mm空間，讓軟膠通過，進(jìn)入截面為月牙形的空腔。在這個(gè)澆口套里，成型的軟膠和硬膠的主流道各占半壁江山。真是軟硬通殺，左右逢源。
再來看橫流道的設(shè)置：
我設(shè)計(jì)的硬膠的橫流道是走下半圓的，這樣使得硬膠的流道合模時(shí)與軟膠的型腔形成一個(gè)上半圓的空間，正好是軟膠橫流道的空間。
這樣設(shè)計(jì)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。
定模冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
在這個(gè)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(shí)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(dòng)模的凹槽里的，熱量基本是集中在動(dòng)模的。
因?yàn)閮?nèi)外同抽滑塊的體積很小，無法安排水路，因此采用導(dǎo)熱系數(shù)較高的鈹銅來做內(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(dú)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。見上圖。
二組定模的位置安排
二組定模間的距離是由二個(gè)因素決定的，第一是雙色注塑機(jī)的二組平行的料筒的中心距，第二是在這個(gè)中心距的約束下，動(dòng)模的機(jī)構(gòu)可否正常地工作，這個(gè)問題我們在下面動(dòng)模設(shè)計(jì)部分會(huì)有詳細(xì)的介紹。暫時(shí)，我選擇的雙色注塑機(jī)的料筒中心距是480mm。
動(dòng)模部分的設(shè)計(jì)
矩形制品四周全部內(nèi)抽機(jī)構(gòu)俗稱“爆炸芯”，內(nèi)抽過程可用一句話來概括，一縮二抽三頂，什么意思呢？一般來說，四周全部內(nèi)抽機(jī)構(gòu)分三個(gè)部分，首先是中間部分可以縮下去，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(dòng)；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(shí)制品是跟著斜頂塊沿開模方向移動(dòng)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：
內(nèi)抽和斜頂出后是這樣的：
為了看得清楚些，上圖有點(diǎn)夸張，其實(shí)內(nèi)抽芯僅僅向內(nèi)移動(dòng)2.5mm?？s芯僅僅縮下30mm。這時(shí)制品的整圈倒扣與模具的型面已經(jīng)完全分離了。
內(nèi)滑塊的設(shè)計(jì)
內(nèi)滑塊1和2是對稱的，如下圖：
有一組獨(dú)立冷卻水，齒條和內(nèi)置軌道，這個(gè)內(nèi)置軌道較難加工，是熱處理后用火花機(jī)硬打出來的。
材料是用8407，硬度是HRC48度。
內(nèi)滑塊1在鎖模時(shí)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(dòng)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短油缸來拉動(dòng)的（行程2.5mm）。
有一個(gè)細(xì)節(jié)，為了齒輪軸的裝拆，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(shí)，用一根2.5mm的頂針捅出來就可以了。這個(gè)小槽的截面比軸的端面小，還可以有效防止軸的軸向移動(dòng)。
內(nèi)滑塊的設(shè)計(jì)二
另外一個(gè)方向的內(nèi)滑塊(內(nèi)滑塊3、4）是這樣設(shè)計(jì)的：
內(nèi)滑塊3本身帶有齒條，利用外滑塊的力，通過齒輪傳動(dòng)向內(nèi)移動(dòng)（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。
外滑塊3、4的設(shè)計(jì)
外滑塊如下圖：
反面是這樣的：
冷卻水的設(shè)置是這樣的：
動(dòng)模軌道的設(shè)計(jì)：
動(dòng)模軌道是動(dòng)模部分的重要部件，雖然形狀簡單，但是在設(shè)計(jì)上有較大的難度。
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(gè)方向的摩擦面，要求垂直度比較高。這是我的設(shè)計(jì)風(fēng)格，有很多人喜歡將動(dòng)模板做得很厚，開槽后再鑲硬片，我認(rèn)為這樣做不好，動(dòng)模板開深槽后變形量很難控制，這樣直接貼上去，又簡單又方便，而且動(dòng)模板絕對不會(huì)變形。
動(dòng)模軌道的定位，是靠滑動(dòng)導(dǎo)套和一組銷釘來實(shí)現(xiàn)的，方便可靠，并且用10毫米的螺絲固定，裝拆很方便。尼龍拉釘也是固定在動(dòng)模軌道上的。
摩擦片和齒輪軸座的設(shè)計(jì)
如下圖：
黃色的是摩擦片，其中外圍的4件是用Cr12MoV備制，硬度為HRC56.。中間二件兼有斜頂塊導(dǎo)向的作用，是用耐磨青銅備制。為了保證斜頂塊的穩(wěn)定，在動(dòng)模板的反面還有一層青銅做的摩擦片。在齒輪軸座的相應(yīng)位置用線切割做成穿孔，齒輪軸座直接放入，因?yàn)辇X輪軸座各個(gè)方向都有限制，所以不用安排螺釘。
斜頂塊的設(shè)計(jì)：
斜頂塊用8407備制，硬度HRC52度。滑座和摩擦片是用Cr12MoV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。
斜頂塊的斜頂?shù)慕嵌鹊倪x擇非常的重要，既要能夠?qū)⒅破返男兔娣蛛x，制品可順利取出，又不能與內(nèi)滑塊干涉，具體尺寸可以參考3D圖檔。
（來源：查鴻達(dá)）
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