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HEATS 发表于 2010-9-12 08:43:43

全自动洗衣机内桶模具设计和制造

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;全自动洗衣机的内桶是全自动洗衣机的核心零件。根据使用要求，该零件的主要设计性能如下：&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(1)由于衣物在桶内洗涤，故而桶内表面为镜面，不允许有卡挂尼龙袜的毛刺。&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(2)衣物在桶内洗涤和脱水，该桶在洗衣机内需高速旋转，故而要求壁厚均匀。&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(3)为加强桶的强度，桶四周设置14条筋肋。&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(4)周边有286个圆孔，用于脱水。&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(5)直径大，深度大，直径为416mm，深度为385mm。&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;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。&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;1&nbsp;内桶模具结构设计与成型过程&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;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：&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(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。&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(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。&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(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：&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;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。&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;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。&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;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。&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;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。&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;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。&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2&nbsp;内桶模具的制造工艺&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;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。&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;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：&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(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。&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(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。&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;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。&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;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。&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;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。&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;3&nbsp;模具的选材及热处理&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;模具材料选择是否合理，将极大地影响着模具的寿命与加工工艺性。根据这副模具结构、性能的不同要求，在选材上均作了合理的安排。&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;型腔部分的四滑块材料为45钢，由于模具尺寸较大，因而毛坯锻后必须正火处理，消除内应力，改善切削加工性能。粗加工后调质处理到hb240-270，以保证此有一定的强度与刚度。&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;产品要求镜面，因此型芯选用了当今模具业中较好材料：p20电渣重溶。该材料经过特殊工艺处理，可满足模具很高的光洁度要求，和加工工艺要求。&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;中二镶件选用p20材料，以保证加工镶件上纵横交错的筋和产品的成型面。此外，由于抽芯杆、抽芯块以及成型杆等零件在模具工作时，处于来回的往返运动，磨损大、承载大，因而采用了碳素工具钢t8a和t10a等。同时抽芯杆螺钉条、抽芯杆固定条的内圆锥面与抽芯杆及型芯之间是动配合，易失效，通常出现动作不顺畅，易停滞，配合表面拉毛等现象。为此考虑进行碳、氮、硼三元共渗，以提高表面耐磨性、抗咬合性、接触疲劳强度等综合性能。三元共渗深度可达0.1mm，同时共渗处理零件变形很小，尺寸稳定性较好，故热处理工序可安排在零件全部装配研合完成后进行。而对于抽芯杆的热处理工艺，为了获得较高硬度的表面层，以提高工件的耐磨性及疲劳强度，采取了局部表面淬火工艺，淬火时保证表面淬火到-定的深度。&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;模具实际使用后反馈回来的信息充分反映了热处理工艺的正确性和必要性。各动配合部件工作状态较好，运动顺畅，各动配合表面磨损很小。这些在一定程度上降低了模具的维修工件难度，也延长了模具的使用寿命。&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;4&nbsp;结束语&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;随着模具工业的发展，对模具设计和制造的要求愈来愈高。cad／cam在模具工业中得到广泛运用。在内桶塑模设计与制造中，cad／cam技术发挥其不可替代的优势。可从下面几点看出：&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(1)内桶注塑模有较为复杂的结构，cad技术运用，为模具设计提供科学的依据，避免了繁冗的计算绘图工作，并能更精确、合理地优化模具结构。利用caxa-me及pro／e等三维设计、制造软件，完成产品及型芯、型腔等模具零件的三维造型及数控编程。&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(2)重复性地绘图、修改图在cad技术中可方便处理。大大缩短设计研制周期，提高生产率。并优化结构可节省大量人力物力，具有显著的经济效益。
               

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