前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的支架塑件平面度误差与模具设计研究，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
摘要：
以支架精密注塑件为载体，分析了塑件的平面度公差要求与塑件结构的特征。根据塑件脱模时的受力分析，采用动定模双向推出机构，使支架塑件不受双向拉力；同时应用模拟分析软件进行辅助设计，合理设置了浇口位置与浇注系统形式，保证了支架塑件高平面度公差精度的要求，实现了精密注塑件高精度、高效率的批量生产，取得了良好的应用效果。
关键词：
支架；精密注塑件；平面度；模具
精密注塑件对塑件的尺寸与表面精度具有较高的要求，通常ABS塑料材质的精密注塑件一般基本尺寸为25~50mm时，其尺寸公差范围为0.03~0.08mm；基本尺寸为50~75mm时，尺寸公差范围为0.04~0.10mm；表面精度一般≤0.8μm[1]。支架零件除了具较高的尺寸与表面精度之外，由于其使用功能的高要求，对支架零件上的两个小基准平面要求较高精度的平面度误差，针对支架塑件复杂的结构与高精度的要求，通过对其结构特征与受力分析，并以模拟分析软件辅助模具设计，保证了支架精密注塑件的精度。
1支架零件结构介绍
某型号塑料制品的支架零件模型如图1所示，该塑件是精密注塑件，正面与背面都具有不同尺寸的型腔成型结构，在长度方向的一侧有凹凸的筋板结构。其主要结构尺寸与精度要求如图2所示.支架塑件属于中小型的精密注塑件，塑件的最大外形尺寸53mm×32.8mm×14.3mm，平均壁厚1.25mm，未注尺寸公差按照GB/T14486—2008-MT2-A±设置[2]，即(53±0.15)mm、(32.8±0.12)mm、(14.3±0.09)mm等。支架零件上有两个小平面1、2，都有0.05mm平面度的精度要求，同时面1与面2的距离高度差为0.95mm。表面精度要求≤0.8μm，无明显毛刺与缺陷。根据精密注塑成型工艺与当前制造技术的水平，支架注塑件的尺寸精度容易确保，但是其较高的平面度误差有较大实现难度，同时塑件较复杂的结构与技术要求也为浇注系统等模具结构设计提高了难度。
2塑件平面度误差分析
支架零件上的面1和面2平面度误差值为0.05mm，这个精度公差值相对于其尺寸精度的等级来说要求较高，面1、面2的平面度误差是单一要素的形状公差，即面1和面2允许的误差变动量是相对于距离为公差值0.05mm的两个平行平面之间的区域内[3-4]，同时面1与面2间要求0.95mm的距离差值，即两个面的平面度误差又具有关联性。由于注塑成型工艺过程中塑料的收缩摩擦阻力等多种因素的作用，通常塑件的行位公差精度要求不高，所以支架零件的平面度误差是该零件成型的难点，也是模具结构设计的难点。
2.1塑件受力分析
由于支架塑件在其最大投影面的两侧都有成型型腔的结构（正面两个型腔，背面一个型腔），故塑件在脱模时，将受到相反方向的拉力（脱模阻力）。根据脱模阻力简化计算公式：[5]，式中：A为塑件与型芯包络接触的面积；p为塑件对型芯单位面积上的包紧力（支架塑件采用模内冷却，取1.0×107Pa）；α为拔模斜度（取0.5°）；μ为塑料对钢的摩擦系数（取0.2）[6]。分别计算三个型腔的脱模阻力（即模具型芯对塑件脱模时的摩擦阻力）为：F正1=Ap（µcosa-sina）=477.036×10-6×1×107×（0.2×cos0.5-sin0.5）≈912.407（N）F正2=Ap（µcosa-sina）=732.220×10-6×1×107×（0.2×cos0.5-sin0.5）≈1400.487（N）F背=Ap（µcosa-sina）=395.021×10-6×1×107×（0.2×cos0.5-sin0.5）≈755.540（N）支架塑件脱模时的受力情况如图3所示（塑件以剖视的结构简图表示），图中的F正1、F正2、F背分别表示支架塑件正面两个型腔和背面一个型腔所受的脱模摩擦阻力，A-A表示塑件分型面的位置。支架塑件在脱模时受相反方向的摩擦阻力作用下，面1、面2高精度的平面度误差值（0.05mm）是不能保证的，所以需要解决塑件脱模时的受力问题才能保证塑件的精度。
2.2塑件受力平衡机构设计
根据支架塑件脱模时的受力分析，只要塑件受力平衡，不受不同方向拉力的作用，则可保证支架塑件上平面度误差精度。由于在规定范围内拔模斜度的设计，通常塑件脱模阻力只考虑初始脱模时的摩擦阻力，同时由于拔模斜度、分型面、推杆间隙等模具自然间隙的条件，故脱模时的大气压力忽略不计[7-9]。根据注塑模具结构的特点，塑件背面型腔尺寸为15.1mm×7.7mm（如图2所示），在如此小的区域内布局平衡推出机构是很困难的，加之塑件注塑结束脱模时无法立即冷却到室温状态（塑件有余温，易变形）[10]，不易保证面1、面2的平面度公差精度。故将支架塑件F正1、F正2的脱模阻力设置于定模一侧，在塑件的背面一侧（定模）施加一个＞F正1+F正2的推力，图4中塑件A-A分型面的下方一侧全部设置于动模型腔内，使得塑件只受单向力作用下脱模时整体留于动模型腔内，保证0.05mm的平面度误差。塑件开模时的受力情况如图4所示。在模具的定模部分设计一个推力机构，对塑件提供F推1、F推2的开模推力，使得塑件只受单向力留于动模型腔内，其结构简图如图5所示。定模推力机构由矩形弹簧2提供推力，通过多个热流道喷嘴柱导向运动，复位杆5的端面与模具A-A分型面接触实现机构复位。
2.3塑件脱模受力分析
塑件通过模内冷却及开模的运动行程（总时间为25s），此过程中塑件会得到有效降温，便于塑件的固化定型。之后在动模推出塑件脱模时，塑件受单向力F'作用（如图6所示），F背背面型腔的脱模阻力755.540N比较小，通过在背面型腔周边布置推杆可平衡F背力，由于拔模斜度的设计塑件两个型腔的外壁与模具型腔接触力较小，通过推出力的均布使得塑件脱模时整体受单向力的作用，则易于保证塑件平面度的误差精度。
3模具结构设计
根据上述塑件受力分析与注塑成型工艺，支架塑件注塑模具结构以模拟分析软件进行了辅助设计，塑件的最佳浇口位置分析如图7所示。如图中所示最佳浇口位置在支架外形轮廓的凹形弯曲处，由于凹形弯曲处塑件残留浇口毛刺去除困难，故在模拟分析的基础上，将浇口位置设置于如图7所示的位置（浇口模拟分析次佳位置）。支架塑件注塑模具结构如图8所示，为提高生产效率采用两点式热流道系统，一模四腔的模具结构，采用潜伏式浇口。
4结论
通过支架塑件平面度误差的分析，根据塑件注塑工艺中的受力情况与平面度精度的关系，将包紧力大的一侧设置于模具定模，由定模推出塑件留于动模中，延长了塑件冷却时间，进一步保证了动模推出塑件的平面度精度[11-12]。针对精密注塑件与多向注塑受力分析，改变了注塑模具的惯性结构设计思路，保证了塑件高精度的行为公差，对类似注塑工艺生产具有一定的借鉴作用。
作者:袁小江