保護(hù)蓋注射模設(shè)計(jì)與工藝研究
2014/12/1 9:17:47
保護(hù)蓋材料為PP,屬熱塑性塑料。從使用性能上看,該塑料具有優(yōu)良的耐腐蝕性和高頻絕緣性,化學(xué)穩(wěn)定性好,比重小,強(qiáng)度、剛度、硬度、耐熱性均優(yōu)于PE但軟化點(diǎn)低、易老化;從成形性能上看,吸濕性小,熔料的流動(dòng)性極好,溢邊值0.03mm左右,冷卻速度快,成形容易,成形收縮范圍大,收縮率約1.5%～3.5%,。該塑件表面要求無明顯收縮、水紋等現(xiàn)象,同時(shí)要求光滑平整、無氣泡、裂口、波紋等缺陷。
1 塑件的工藝性分析
對(duì)于薄殼塑件加工成形的質(zhì)量來說,主要表現(xiàn)在塑件的翹曲變形、表面縮痕、流痕等問題上,對(duì)于這些問題,合理地設(shè)置工藝參數(shù)起著決定性的作用。
在成形過程中,產(chǎn)生翹曲變形是由于塑件的不均勻收縮,而翹曲變形產(chǎn)生的原因可歸結(jié)為以下幾點(diǎn):
(1)澆口位置不合理。澆注口的位置在中間就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力不均勻。
(2)冷卻不均勻。模具本身溫度場(chǎng)的不均勻分布;塑件厚度方向的不均勻溫度分布。
(3)塑件收縮不均勻。塑件厚度變化的影響;冷卻系統(tǒng)的布置和參數(shù)影響;保壓壓力的差異(例如澆口處過度保壓,遠(yuǎn)離澆口處卻保壓不足)。
(4)分子定向不同。流動(dòng)方向和垂直于流動(dòng)方向的纖維配向性差異,造成不同的收縮率。
保護(hù)蓋,在澆注時(shí)應(yīng)控制成形溫度,料溫低趨向性明顯,尤其是低溫高壓時(shí)更明顯,模具溫度低于50℃以下塑件無光澤,易產(chǎn)生熔接痕、流痕,90℃以上時(shí)易發(fā)生翹曲變形;模具澆注系統(tǒng)應(yīng)細(xì)長,進(jìn)料口截面宜小,塑件壁厚應(yīng)均勻,避免缺口、尖角,以防止應(yīng)力集中。
1.1 塑件注塑工藝參數(shù)的確定
通過用注塑模CAE軟件MOLDFLOW對(duì)塑件進(jìn)行模流分析,PP的成形工藝參數(shù)可作如下選擇:
材料等級(jí):PP;
最大注塑壓力:100MPa;
模具溫度:80～90℃;
塑料熔化溫度:170～176℃;
注塑時(shí)間:2.12s;
注塑壓力:71MPa;
熔接痕:有;
氣縫:有;
鎖模力:6.98t;
注塑面積:269.32cm2;
循環(huán)周期:51.28s。
試模時(shí),可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整。
1.2 塑件的收縮率和尺寸
查模具設(shè)計(jì)手冊(cè)得PP的收縮率為:
Smax=3.5%,Smin=1.5%
平均收縮率為:Scp=(Smax+Smin)/2=2.5%
模具尺寸根據(jù)以下公式計(jì)算:L=l/(1-Scp)
式中:L為模具尺寸;l為塑件尺寸;Scp為平均收縮率。
1.3 尺寸計(jì)算
該塑件成形零件工作尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差來進(jìn)行計(jì)算。
塑件的尺寸精度主要取決于塑料的收縮率及模具的制造誤差。設(shè)計(jì)收縮率取2.5%,在聚丙烯的成形收縮率1.5%～3.5%范圍內(nèi)。
2 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 分型面的選擇
根據(jù)分型面的選擇原則,考慮塑件在模具中的成形位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法等多種因素的影響,選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循的原則是:便于塑件順利脫模,盡量使塑件開模時(shí)留在動(dòng)模一邊,便于模具加工制造,和對(duì)側(cè)向抽芯的影響等。
2.2 澆口流道設(shè)計(jì)
首先,考慮到產(chǎn)品的使用要求,成形塑件表面不能留有澆口痕跡;其次據(jù)產(chǎn)品材料PP的性能和成形特點(diǎn)、黏度與黏度對(duì)剪切力的敏感程度等因素,模具采用點(diǎn)澆口結(jié)構(gòu),在定模板上制作U型流道,澆口應(yīng)選小一些,取直徑0.6mm;另外,澆口與分流道的連接處用圓弧過渡,以便于熔體的流動(dòng)及填充。
澆道應(yīng)和注塑機(jī)的噴嘴在一條直線上,斷面為圓形,錐度為3°;分流道采用平衡式布置,U形斷面結(jié)構(gòu),流道設(shè)計(jì)的原則是盡可能短一些,以減少流道中的凝料及壓力損失,使塑料不會(huì)因降溫過多影響其注射成形。
2.3 頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
從塑件超長薄壁的易產(chǎn)生翹曲變形的特點(diǎn)來看,將塑件的6個(gè)與工作臺(tái)配合凸出塊設(shè)計(jì)在動(dòng)模部分,這樣在開模時(shí)凸出塊就會(huì)拉住塑件使其留在動(dòng)模,在頂出時(shí)用到它。在凸出塊下面設(shè)計(jì)頂桿,頂出時(shí)頂桿不直接頂在平面上,減少了塑件因頂出而造成的翹曲變形。
3 塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)
PP塑料的模具溫度為80～90℃。設(shè)定模具平均溫度為85℃,用22℃的水作為模具冷卻介質(zhì),其出口溫度為25℃,產(chǎn)量為(初算1套/min)10.35kg/h。除去總熱量:
Q=W1[Cp(T1-T2)+L]
式中:W1為單位時(shí)間注入模具的塑料重量;Cp為塑料比熱;T1為塑料注射溫度;T2為模具的表面溫度;L為塑料的溶化潛熱。
則帶走熱量Q所需冷卻水量:
W=Q/K(T3-T4)
式中:W為通過模具的冷卻水重量;K為熱傳導(dǎo)系數(shù);T3為出水溫度;T4為入水溫度本塑件在注塑成形時(shí)不要太高的模溫,因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng),設(shè)定模具平均工作溫度為85℃,成形時(shí)塑料熔體溫度要求在175℃左右。
該塑件屬于超長薄壁塑件,為了使塑件脫模時(shí)不變形,需設(shè)冷卻系統(tǒng)。在定模型腔也要設(shè)置冷卻水道進(jìn)行冷卻,冷卻水道孔徑采用直徑8mm鉆頭加工。4模具結(jié)構(gòu)及工作過程模具結(jié)構(gòu)?？紤]到塑件超長薄壁的易產(chǎn)生翹曲變形的特點(diǎn),在設(shè)計(jì)頂出時(shí),要考慮塑件的翹曲變形,盡可能將頂桿直徑設(shè)計(jì)得大一些,頂在塑件厚度最大的地方,6個(gè)凸出塊處的包緊力最大,可承受的頂出力也最大,所以選擇了6個(gè)凸出塊作為頂出點(diǎn),來減少塑件的翹曲變形。
模具工作過程:合模注射時(shí),塑料熔體從噴嘴通過分流道及澆口充滿型腔,開模時(shí)先從分型面分型,完成塑件從定模部分的脫出,并使塑件留在動(dòng)模部分,頂出機(jī)構(gòu)工作,將塑件從模具中脫出,完成一個(gè)工作周期。頂出機(jī)構(gòu)的復(fù)位采用復(fù)位桿來實(shí)現(xiàn),保證工作循環(huán)順利進(jìn)行。
5 結(jié)束語
模具經(jīng)過試模成功生產(chǎn)出塑件。模具運(yùn)行靈活、可靠,澆注系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、脫模機(jī)構(gòu)效果良好,保護(hù)蓋塑件精度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,外表面光潔,生產(chǎn)出的保護(hù)蓋塑件完全符合使用要求。
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