一款高強(qiáng)度物架成型工藝分析與注射模具設(shè)計(jì)

張榜軍(中潛股份有限公司,廣東惠州 516223)

?

一款高強(qiáng)度物架成型工藝分析與注射模具設(shè)計(jì)

張榜軍
(中潛股份有限公司,廣東惠州 516223)

【摘 要】根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特征和環(huán)境使用要求,塑件選用PA6+30%玻璃纖維材質(zhì)的優(yōu)良特性,充分闡述了斜導(dǎo)柱與斜鑲塊成型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案及模具結(jié)構(gòu)科學(xué)設(shè)計(jì)和工作過(guò)程。模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但是由于塑件為曲面造型,致使成型零部件加工工藝復(fù)雜；活動(dòng)件與配合件,在長(zhǎng)期生產(chǎn)時(shí),可維修性及安全性系數(shù)高。滑塊與嵌件設(shè)計(jì)巧妙,長(zhǎng)時(shí)間使用磨損后,更換與維修方便,降低制造經(jīng)濟(jì)成本。

【關(guān)鍵詞】物架 外抽芯 曲面造型

1 塑件分析

圖1所示為一款高強(qiáng)度物架主體成型塑件，外廓尺寸為394× 167×77(mm)。主體為曲面造型，兩支腳端分別為外花鍵連接軸，且內(nèi)部有深孔φ8×25(mm)；平弧形中心處有橢圓形凹坑，內(nèi)設(shè)商標(biāo)與文字。材質(zhì)為PA6+30%玻璃纖維，具有較高的柔韌性、耐磨性、抗沖擊性，成型效果好，成型時(shí)間快，外表美觀，可滿(mǎn)足在各地區(qū)氣候情況下使用。由于該物架兩支腿有深孔，且端軸部花鍵成型，無(wú)論分型面怎樣進(jìn)行選擇，都必須采用側(cè)分型抽芯的成型設(shè)計(jì)方案。由于該模具結(jié)構(gòu)涉及曲面造型及側(cè)抽芯，加之產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸較大，表面為皮革紋，制造精度要求高，設(shè)計(jì)與制造難度系數(shù)相對(duì)加大。

2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 分型面選擇

為了塑件方便脫模，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，分型面選在塑件外形最大的輪廓處，縱向均分的方式，有利于側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，同時(shí)脫模方便。

表1 注射工藝參數(shù)

2.2 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)塑件特征與技術(shù)要求，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖2所示，為一模一腔，點(diǎn)澆口與多流道組合注射成型。總體結(jié)構(gòu)采用單分型面；除成型部件外，采用標(biāo)準(zhǔn)模架，斜導(dǎo)柱安裝在定模，滑塊安裝在動(dòng)模。

2.3 成型零件設(shè)計(jì)

塑件外表面型腔分別由動(dòng)模板型芯3與定模板型芯5組成，兩支腳端外花鍵連接軸及內(nèi)孔采用滑塊與嵌件組合成型。

2.4 斜導(dǎo)柱與側(cè)滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖1 塑件制品

圖2 模具總體結(jié)構(gòu)1.動(dòng)模座板 2.支撐板 3.動(dòng)模板型芯 4.導(dǎo)柱與導(dǎo)套 5.定模板型芯 6.定模座板 7.定位環(huán) 8.澆口套 9.斜導(dǎo)柱 10.側(cè)滑塊 11.定位柱12.推板 13.推桿固定板 14.冷卻水路 15.彈簧導(dǎo)柱 16.復(fù)位彈簧

(1)斜導(dǎo)柱端部采用半球形，材質(zhì)為T(mén)10，熱處理硬度為HRC≥55，表面粗糙度為Ra≤0.8μm。斜導(dǎo)柱與定模板型芯5采用過(guò)渡配合H7/m6。由于斜導(dǎo)柱在工作過(guò)程中主要用來(lái)驅(qū)動(dòng)側(cè)滑塊作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，側(cè)滑塊運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性由倒滑槽與側(cè)滑塊之間的配合精度來(lái)保證，而合模時(shí)滑塊的最終準(zhǔn)確位置由楔緊塊決定。側(cè)滑塊的斜導(dǎo)孔與斜導(dǎo)柱采用間隙配合H11/b11。經(jīng)實(shí)際計(jì)算確定斜導(dǎo)柱傾斜角為α=23。，斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)度L=216mm，斜導(dǎo)柱直徑為φ=16mm。

(2)本側(cè)滑塊為組合式，主要成型兩支腳。側(cè)滑塊采用T形槽與動(dòng)模板型芯3連接導(dǎo)滑，材質(zhì)為T(mén)10，熱處理硬度為HRC≥50。導(dǎo)滑槽設(shè)在動(dòng)模板型芯3上，為了防止加工和熱處理變形，采用調(diào)質(zhì)28～32HRC后銑削成形。導(dǎo)滑槽與側(cè)滑塊采用配合H8/f8，表面粗糙度為Ra≤0.8μm。楔緊位設(shè)置在定模板型芯5上，采用一體加工。塑件的兩支腿內(nèi)孔成型采用與滑塊嵌入圓導(dǎo)柱方式，該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆卸方便，節(jié)約成本等優(yōu)點(diǎn)。

2.5 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

采用點(diǎn)澆口方式，分流道設(shè)計(jì)在成型零部件的均分處，塑件的縱向內(nèi)側(cè)中心，分流道采用圓形截面形狀，直徑為φ8mm，具有阻力小，壓力損傷小冷卻速度最慢，流道中心冷凝慢等優(yōu)點(diǎn)。

2.6 冷卻水路設(shè)計(jì)

冷卻水路直徑為φ10mm，動(dòng)、定模成型部分分別采用三道繞行水路設(shè)計(jì)，動(dòng)模板型芯3與定模板型芯5設(shè)計(jì)冷卻水路，使用加強(qiáng)冷卻。

3 模具工作過(guò)程

塑件成型經(jīng)注射、保壓、冷卻后開(kāi)模，由I-I分型面打開(kāi)，澆注系統(tǒng)凝料與模具分離，動(dòng)模繼續(xù)向后進(jìn)行，此時(shí)兩斜導(dǎo)柱9帶動(dòng)兩側(cè)滑塊10向外運(yùn)動(dòng)，塑件兩支腿與滑塊分離，直至動(dòng)、定模完全分離后，手工取出塑件，完成脫模過(guò)程。合模時(shí)，動(dòng)模向定模方向運(yùn)動(dòng)，兩斜導(dǎo)柱9帶動(dòng)兩側(cè)滑塊10向模內(nèi)方向運(yùn)動(dòng)，各零部件復(fù)位，完成整個(gè)模壓過(guò)程，準(zhǔn)備完成下一塑件成型工序。

4 成型工藝要點(diǎn)

(1)塑件的主要原料配方設(shè)計(jì)，要求具有阻燃性能，那么熱穩(wěn)定性就要好，約在280℃左右不發(fā)生分解；再者與PA6的相容性要好，不發(fā)生析出現(xiàn)象；綜述要求，即本塑件原料配方設(shè)計(jì)：PA6(45～55%)；阻燃劑(10～13%)；十溴二苯醚(7～9%)；MCA(3～5%)；Sb2O3(4～6%)；玻璃纖維(30%)；其他助劑(適量)。

(2)注塑機(jī)要求是加工溫度高，注射壓力大，鎖模力強(qiáng)；螺桿的一次預(yù)塑能力應(yīng)大于制品的件重；料斗有加熱除濕裝置。

(3)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)工藝流程：PA6+30%玻璃纖維+各種助劑→混合→捏合→擠出→冷卻→切粒→干燥→加料→預(yù)塑→合模→注射→保壓→冷卻→開(kāi)模→取件修整→檢驗(yàn)→成品→入庫(kù)。

(4)注射工藝參數(shù)，如表1所示。

(5)產(chǎn)品后處理：塑件脫模后放置于工作平臺(tái)上會(huì)發(fā)生收縮或變形，而吸濕會(huì)引起膨脹，對(duì)產(chǎn)品的最終尺寸影響較大。因此，對(duì)本產(chǎn)品須實(shí)施后處理，將塑件放置于盛滿(mǎn)水的容器內(nèi)，溫度為80℃～90℃處理3h及以上，然后緩慢冷卻至室溫，最后將塑件擦拭干凈即可。另外，對(duì)塑件進(jìn)行后處理還能有效的消除塑件制品的內(nèi)應(yīng)力。

5 結(jié)語(yǔ)

由于塑件為曲面造型，在成型模腔造型時(shí)加工工藝較復(fù)雜，機(jī)器設(shè)備精度等級(jí)要求高，工藝參數(shù)設(shè)置復(fù)雜。模具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，選材經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，系統(tǒng)參數(shù)匹配程度高。滑塊與嵌件設(shè)計(jì)巧妙，長(zhǎng)時(shí)間使用磨損后，更換與維修方便，極大程度降低了制造經(jīng)濟(jì)成本。

參考文獻(xiàn):

[1]申開(kāi)智.塑料模具設(shè)計(jì)與制造[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.2.

[2]李德群,唐志玉.中國(guó)模具工程大典.第3卷 塑料與橡膠模具設(shè)計(jì)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2007.3.