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轿车精密塑料件成型模具的设计要素

   日期:2020-05-01     来源:www.360002.com    作者:二手网    浏览:308    评论:0    
核心提示:轿车的塑料零部件如线圈骨架、基座、保险丝盒、灯座、片式熔断器、中央配电盒、护套、推进架、簧片排组件及外罩等大都使用注入成

轿车的塑料零部件如线圈骨架、基座、保险丝盒、灯座、片式熔断器、中央配电盒、护套、推进架、簧片排组件及外罩等大都使用注入成型,由于这些塑料件本身具有较高的设计精度,使得对这些塑料件不可以使用常规的注入成型,而需要使用精密注入成型工艺技术。为了保证轿车精密塑料件的性能、水平与靠谱性,注入成型出水平较高、符合商品设计需要的塑料制品,需要对塑料材料、注塑设施与模具及注塑工艺不断进行改进。
  1影响精密注塑的主要原因
  判定精密注塑的依据是注塑制品的精度,即制品的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。要进行精密注塑需要有许多有关的条件,而最本质的是塑料材料、注塑模具、注塑工艺和注塑设施这四项基本原因。设计塑料制品时,应第一选定工程塑料材料,而能进行精密注塑的工程塑料又需要选用那些力学性能高、尺寸稳定、抗蠕变性能好、耐环境应力开裂的材料。第二应依据所选择的塑料材料、成品尺寸精度、件重、水平需要以及预想的模具结构选用适用的注塑机。在加工过程中,影响精密注塑制品的原因主要来自模具的精度、注塑收缩,以及制品的环境温度和湿度变化幅度等方面。
  在精密注塑中,模具是用以获得符合水平需要的精密塑料制品的重要之一,精密注塑用的模具应切实符合制品尺寸、精度及形状的需要。但即便模具的精度、尺寸一致,其模塑的塑料制品之实质尺寸也会因收缩量差异而不一致。因此,有效地控制塑料制品的收缩率在精密注塑技术中就显得十分要紧。
  模具设计得合适与否会直接影响塑料制品的收缩率,由于模具型腔尺寸是由塑料制品尺寸加上所估算的收缩率求得的,而收缩率则是由塑料生产商或工程塑料手册推荐的一个范围内的数值,它不仅与模具的浇口形式、浇口位置与分布有关,而且与工程塑料的结晶取向性(各向异性)、塑料制品的形状、尺寸、到浇口的距离及位置有关。影响塑料收缩率的主要有热收缩、相变收缩、取向收缩、压缩收缩与弹性回复等原因,而这些影响原因与精密注塑制品的成型条件或操作条件有关。因此,在设计模具时需要分析这些影响原因与注塑条件的关系及其表观原因,如注塑重压与模腔重压及充模速度、注入熔体温度与模具温度、模具结构及浇口形式与分布,以及浇口截面积、制品壁厚、塑料材料中增强填料的含量、塑料材料的结晶度与取向性等原因的影响。上述原因的影响也因塑料材料不一样、其它成型条件如温度、湿度、继续结晶化、成型后的内应力、注塑机的变化而不一样。
  由于注塑过程是把塑料从固态(粉料或粒料)向液态(熔体)又向固态(制品)转变的过程。从粒料到熔体,再由熔体到制品,中间要经过温度场、应力场、流场以及密度场等的用途,在这些场的共同功效下,不一样的塑料(热固性或热塑性、结晶性或非结晶性、增强型或非增强型等)具有不一样的聚合物结构形态和流变性能。凡是影响到上述场的原因必将会影响到塑料制品的物理力学性能、尺寸、形状、精度与外观水平。
  这样,工艺原因与聚合物的性能、结构形态和塑料制品之间的内在联系会通过塑料制品表现出来。剖析了解这些内在的联系,对合适地拟定注塑加工工艺、合适地设计并按图纸制造模具、乃至合适选择注塑加工设施都有要紧意义。精密注塑与一般注塑在注塑重压和注入速率上也有不同,精密注塑常使用高压或超高压注入、高速注入以获得较小的成型收缩率。综合上述各种起因,设计精密注塑模具时除分析一般模具的设计要点外,还须分析以下几个方面:①使用适当的模具尺寸公差;②防止产生成型收缩率误差;③防止发生注塑变形;④防止发生脱模变形;⑤使模具制造误差降至最小;⑥防止模具精度的误差;⑦维持模具精度。
  2防止产生成型收缩率误差
  由于收缩率会因注塑重压而发生变化,因此,对于单型腔模具,型腔内的模腔重压应尽可能一致;至于多型腔模具,型腔之间的模腔重压应相差很小。在单型腔多浇口或多型腔多浇口的状况下,需要以相同的注塑重压注入,使型腔重压一致。为此,需要确保使浇口位置均衡。为了使型腔内的模腔重压一致,使浇口入口处的重压维持一致。浇口处重压的均衡与流道中的流动阻力有关。所以,在浇口重压达到均衡之前,应先使流通均衡。
  由于熔体温度和模具温度对实质收缩率产生影响,因此在设计精密注塑模具型腔时,为了便于确定成型条件,需要注意型腔的排列。由于熔融塑料把热量带入模具,而模具的温度梯度分布一般是围绕在型腔的周围,呈以主流道为中心的同心圆形状。
  因此,流道均衡、型腔排列和以主流道为中心的同心圆状排列等设计措施,对减小各型腔之间的收缩率误差、扩大成型条件的允许范围以及减少本钱都是必要的。精密注塑模具的型腔排列方法应满足流道均衡和以主流道为中心排列两方面的需要,且需要使用以主流道为对称线的型腔排列方法,否则会造成各型腔的收缩率差异。
  由于模具温度对成型收缩率的影响很大,同时也直接影响注塑制品的力学性能,还会引起制品表面发花等各种成型缺陷,因此需要使摸具维持在规定的温度范围内,而且还要使模具温度不随时间变化而变化。多型腔模具的各型腔之间的温差也不得发生变化。为此,在模具设计中需要采取对模具加热或冷却的温度控制措施,且为了使模具各型腔间的温差尽可能缩小,需要注意温控-冷却回路的设计。在型腔、型芯温控回路中,主要有串联冷却与并联冷却两种连接方法。
  从热交换效率来看,冷却水的流动应呈紊流。但是在并联冷却回路中,成为分流的一条回路中的用户流量比在串联冷却回路中的用户流量小,这样可能会形成层流,而且实质进入每条回路中的用户流量也不肯定相同。由于进入各回路的冷却水温度相同,各型腔的温度也应相同,但实质上因各回路中的用户流量不一样,且每条回路的冷却能力也不相同,致使各模腔的温度也不可能一致。使用串联冷却回路的缺点是冷却水的流动阻力大,最前面的型腔入口处的冷却水温度同型腔入口处的冷却水温度有明显的差别。冷却水出入口的温差因用户流量的大小而变化。对于加工轿车塑料件的小型精密注塑模具而言,一般从减少模具本钱分析,使用串联冷却回路较适宜。假如所采用的模温调节控制仪(机)的性能能在2℃内控制冷却水的用户流量,则各型腔的温差也可维持在2℃范围内。
  模具型腔和型芯应有各自的冷却水回路系统。在冷却回路的设计上,由于从型腔和型芯上所摄取的热量不一样,回路结构的热阻力也不同,型腔与型芯入口处的水温会产生很大的温差。若使用同一系统,冷却回路设计也较困难。一般轿车塑料件用的小型注塑模具型芯都很小,使用冷却水系统有很大的困难。如有可能,可以使用被青铜材料制造型芯,对实心铍青铜型芯则可使用插入式冷却的办法。另外,在对注塑制品采取防止翘曲的对策时,也期望型腔与型芯之间维持肯定的温差。因此设汁型腔与型芯的冷却回路时应能分别进行温度的调节和控制。
  3模具精度的维持
  为了维持在注塑重压、锁模力下的模具精度,设计模具结构时需要分析对型腔零件进行磨削、研磨和抛光等加工的可行性。尽管型腔、型芯的加工已经达到高精度的需要,而且收缩率也同所预计的一样,但由于成型时的中心偏移,其所成型的制品内侧、外侧的有关尺寸都很难达到塑料零部件的设计需要。为了维持动、定模型腔在分型面上的尺寸精度,除去设置常规模具所常用的导柱、导套定中心外,还需要加装锥形定位销或楔形块等定位副,以确保定位精度准确、靠谱。
  制作精密注塑模具的材料要选择力学性能高、热蠕变小的优质合金工具钢,制作型腔、浇道的模具材料要选择经过严格热处置的硬度高、耐磨性好、耐腐蚀性强、抗热变形的材料,同时还要分析机械加工、电加工的难易性和经济性。为防止发生时效变化而改变模具的尺寸精度,需要在设计模具时规定减少模具材料热处置的残存奥氏体组织的回火处置或低温处置。
  对精密注塑模具的易损零件,尤其是型腔、型芯等易损件,要在设计时分析修理的可能性,以维持模具维修后仍具有较高精度。
  4结语
  精密注塑技术是轿车塑料零部件的主要和重要生产技术,而精密注塑模具的设计是这项生产技术的主要部分,合适地设计精密注塑模具是获得精密制品的基础和必要首要条件。通过合适地确定模具的尺寸与公差、采取防止注塑制品产生收缩率误差、注塑变形、脱模变形、溢边等,以及确保模具精度等技术措施,并使用正确的精密注塑工艺、适用的工程塑料材料和精密的注塑设施,使之达到匹配,对于提升轿车精密塑料件的水平、靠谱性和性能,减少生产本钱,提升生产效率具有十分要紧的意义。

 
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