四通阀芯注射模具设计论文(1).doc

滤水器四通阀芯注射模具设计模具设计师技师考评论文广州市高级技工学校 葛秀达滤水器四通阀芯注射模具设计广州市高级技工学校 葛秀达【摘要】介绍了滤水器关键部件四通阀芯采用塑料替代实现高效批量生产的模具结构，详细介绍了该注射模具的设计过程和模具的工作方式。该模具1模1腔，采用了主流道衬套偏心结构，多滑块二次分型。产品需求随着人们对于家用健康水的需求不断提升，滤水器成为大多数家庭日常生活的一部分，需求持续递增。作为滤水器关键部件四通阀芯（见图1），其生产提出了大批量产的要求，由于过去多采用铜质或陶瓷阀芯，用翻砂铸造和机加工结合的工艺，存在成本高、效率低的问题。故考虑用塑料来替代，注射模具成型，能满足大批量生产的要求；但该产品结构复杂，图1四通阀芯产品实物图片工作条件要求较高，模具成型难度大，对材料选择和模具成型的结构设计提出较高要求。产品分析：该四通阀芯结构如图2：外型尺寸63.4X74.4X80.5,需成型大小直径不同、方向各异的分布在4个表面的4个孔，在产品最大截面垂直方向还存在一处倒扣，以及内表面一处2.5MM薄壁滤水间隔形成的通道，由于饮水机工作环境的特殊性，要求所选材料达到仿陶瓷效果，除产品内外表面均要求高光外，亦要求抗热、抗冷性能良好，接口外圆部位要求密封性好，力求光滑。材料选用了沙伯基础创新塑料（PC945) ，这种设计坚固、牢不可破的工程塑料一般用于汽车挡风玻璃、医疗器械、飞机内饰、防弹板材，抗水、抗热(高达125C)、抗冷(低达零下40C)、抗老化、抗紫外线、抗火焰，属于聚碳酸酯。 模具结构分析：1）分型面的选择：采用了双分型面结构，仔细分析该四通阀芯，不难发现该塑件呈盒状，顶部管状结构，在互相垂直的三个方向上有4个通孔，且孔1外圆柱有一处密封圈槽，形成倒扣，外形结构比较复杂。根据注射模具分型面的选择原则：分型面选择在制品最大截面处，则可以将分型面选择在，但会在孔1外表面以及阀芯表面留下合模线，既影响外观，又导致胶管与孔1外表面连接部分难于密封，容易漏水；如选择在，或者处，又会导致前模部分倒扣位置脱模困难，前模若采用哈夫（瓣合）结构，也会在孔1外圆柱表面和端面留下合模线，影响产品装配。要解决这一问题，最终考虑在处设置一个分型面，设置两个侧滑抽芯成型孔2、3、4，以及孔3、4外圆表面（避免出现合模线，影响装配）；同时，在处设置独立的哈夫结构，采用侧滑瓣合形式成型倒扣位，同时上、下外圆分别采用整体型腔结构成型，外圆表面不会出现合模线。为实现处哈夫结构侧滑，在孔1上平面处（见图3-B）再开设一个分型面，设置斜导柱带动哈夫结构侧滑块向两边打开，然后产品可从型腔中抽出，配合二次分型带动侧滑块完成孔2、3、4的抽芯，最后可用顶出机构从动模型芯上推出产品。2）模具型腔的确定：由于该产品结构复杂，需要多个方向侧滑块抽芯，故采用1模1腔。3）浇注系统的设计：根据该塑件结构特点，考虑模具结构要求，可以有2种方案：方案1采用点浇口设置在孔1上端面，由于塑件尺寸较大，高度较高，同时阀芯内部存在薄壁的间隔结构，故点浇口成型时易造成注射压力不足，产品成型困难；方案2采用直接浇口设置在的平面上，注射压力可满足成型的要求。该模具实际制造中采用方案2选用直接浇口，由于孔1的外圆柱处在产品中心，高度比较高，为节省模具材料，采用了主流道偏离模具中心的偏心结构，如图3-C所示。4）侧滑块抽芯结构的设计：如图3-B所示,一级滑块、主要成型产品（见图2）孔1外圆倒扣位置。二级滑块、主要成型产品（见图2）的孔2、孔3以及其外圆锥面，均采用斜导柱和弹簧辅助抽芯机构，同时为保证模具高使用寿命，滑块采用了738H，预调质硬度HB330-370；滑轨和楔紧块表面采用耐磨片（图3-B）镶件，选用9CrWMn，硬度HRC48-52；二级滑块成型孔4的内孔和外圆柱表面，采用了斜导柱抽芯机构，限位块限位。5）冷却水路的设计：对动、定模仁、主型芯以及滑块型芯分别采用了循环冷却回路设计和隔板式冷却回路设计。6）顶出机构的设计：如图3-B所示，采用了6根推杆和推管，为综合推出机构。7）模架的选用：为缩短模具设计和制造周期，降低模具成本，在设计过程中，根据模具双分型面特点，采用了龙记标准细水口模架，型号为EAI-3030-A60-B110-C100，为保证模具使用寿命，采用嵌入式模仁结构，模仁材料738H，预调质硬度HB330-370。模具的工作过程： 如图3-B示：模具开模，定模板11在塑件的拉动下与定模座板6在分型面打开，在定模座板斜导柱作用下滑块、向两侧打开，定模板11继续随塑件和动模部分打开直至限位拉杆18达极限位置，此时分型面打开，在定模板11上的斜导柱和弹簧一起作用打开二级滑块、，抽出塑件（图2）中孔2、3、4侧向型芯，同时将塑件从（图3-B）定模型芯9以及定模仁7型腔中抽离，当模具打开直至所有侧型芯、主流道和型腔中完全抽出，注射机顶杆顶出，作用在底针板16上,6根推杆和推管一起推出，塑件从动模仁上脱模，完成脱模过程。合模时，各斜导柱插入滑块孔中，带动滑块归位，各楔紧块锁紧滑块，分型面合拢。生产中的改进：实际生产中采用直接浇口注射压力较充分，产品成型效果好，但浇口去除困难，造成图2所示 的端面不平整，影响装配，故修改后采用主流道端面下沉至端面下方0.3MM，浇口去除后可避免影响装配。结束语：本设计针对滤水器关键部件四通阀芯，采用沙伯基础创新塑料（PC945)代替陶瓷和铸铜，陶瓷容易碎裂、铸铜材料成本高，成型周期长，过去采用陶瓷、铸铜，单件成型、后加工时间达到4个小时以上；大胆采用PC945材料注射成型方法，设计出实用模具后，单件产品成型周期只需要4050秒的时间，产品成型周期大幅度缩短，满足该产品大批量生产的要求，模具结构虽然比较复杂，但制造和装配并不困难，模具成本也不高，能充分满足原产品使用条件要求，同时，PC945价格比较便宜，它的选用大量节约了制造成本和材料成本，质量