翟 林

(天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院,天津 300380)

1 塑件工藝特點(diǎn)

摩托車空氣凈化器碳罐殼底注塑成形件采用PA材料生產(chǎn),月產(chǎn)量達(dá)20000件。制品尺寸精度高,要求表面不能有劃痕。塑件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 碳罐殼底產(chǎn)品造型圖

此件為碳罐殼體的底部部件,密封性要求高,有兩處需側(cè)抽,其中一處水平抽出,另一處上揚(yáng)一定角度,增加一定困難,需解決的問題有以下幾點(diǎn):①上揚(yáng)一處角度的滑塊設(shè)計(jì)必須合理簡(jiǎn)單,開模順暢,加工方便;②本模具采用一模兩腔,一腔兩滑塊,總共四滑塊,整體布局難度較大,應(yīng)盡可能減小模具外形;③頂桿位置選擇應(yīng)充分考慮滑塊方向,避免發(fā)生干涉;④動(dòng)定模型芯采用預(yù)硬力P20模具鋼,保證加工性能及型腔低表面粗糙度的要求;⑤滑塊均采用內(nèi)套式結(jié)構(gòu)(滑塊中套滑塊),解決先后抽拔問題。

2 塑料的特點(diǎn)

聚酰胺PA為結(jié)晶塑料,熔點(diǎn)較高,熔融溫度范圍較窄,熔融狀態(tài)穩(wěn)定性差,料溫超過300℃,滯留時(shí)間超過30 s即易分解,較易吸濕,成形前應(yīng)預(yù)熱干燥,并防止再吸濕,含水量不得超過0.3%,吸濕后流動(dòng)性下降,易出現(xiàn)氣泡、銀絲等弊病;高精度塑件應(yīng)經(jīng)調(diào)濕處理,處理后發(fā)生尺寸脹大。流動(dòng)性極好,溢邊值一般為0.02mm,易溢料。干燥處理,由于PA6很容易吸收水分,因此加工前的干燥特別要注意。如材料是用防水材料包裝供應(yīng)的,則容器應(yīng)保持密閉。如果濕度大于0.2%,建議在80℃以上的熱空氣中干燥16 h。如材料已在空氣中暴露超過8 h,建議進(jìn)行105℃,8 h以上的真空烘干。熔化溫度:230～280℃,對(duì)于增強(qiáng)品種為250～280℃。由于模具溫度顯著地影響結(jié)晶度,而結(jié)晶度又影響著塑件的機(jī)械特性,對(duì)結(jié)構(gòu)部件來說結(jié)晶度很重要,因此建議模具溫度為80～90℃。對(duì)于薄壁的、流程較長(zhǎng)的塑件也建議施用較高的模具溫度。增大模具溫度可以提高塑件的強(qiáng)度和剛度,但卻降低了韌性。PA6的收縮率在1%～1.5%之間。加入玻璃纖維添加劑可使收縮率降低到0.3%。

3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 總體結(jié)構(gòu)方案

根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和具體要求,本模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案為一模兩腔,澆注系統(tǒng)采用側(cè)澆口,以制品最大截面處為分型面。制品位置以水平線對(duì)稱排布,使滑塊抽拔順暢,模具整體性良好,布局緊湊。型腔分布見圖2。動(dòng)定模型腔均采用鑲嵌式高鏡面模具鋼,保證制品表面粗糙度要求。型芯設(shè)定獨(dú)立水井式,使冷卻效果充分。

圖2 型腔分布圖

3.2 滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

此制件開模難點(diǎn)為抽拔方向與水平成25°(圖3)滑塊的開模方向必須與制品要求相吻合,設(shè)計(jì)者綜合加工因素,將滑塊軌道部分設(shè)計(jì)為獨(dú)立結(jié)構(gòu)、分體鑲嵌,為后續(xù)加工奠定了基礎(chǔ)。如圖4所示,滑道25°部分加工利用線切割設(shè)備可順利完成。充分利用數(shù)控銑床及線切割設(shè)備的各自特點(diǎn),將圖4滑道固定座加工成形。

圖3 制品圖

圖4 滑道固定座

帶25°夾角的滑塊(圖5),也同樣采用數(shù)控銑床、線切割設(shè)備依次加工到位。注意型腔加工應(yīng)先將滑塊研配后,一起加工成制品形狀?；瑝K與滑道固定座增設(shè)限位連接裝置,由于此滑塊為一組大滑塊套小滑塊結(jié)構(gòu),斜導(dǎo)柱必須在所有滑塊研配到位后,大滑塊套小滑塊一同加工到位。整體抽拔示意圖見圖6。

圖5 滑塊(25°)

圖6 滑塊對(duì)稱抽拔示意圖

4 制品MOLDFLOW分析

塑料射出成形是一項(xiàng)工業(yè)中重要的制程,制造出數(shù)以千萬計(jì)的產(chǎn)品。其過程所牽涉到的部門單位復(fù)雜眾多,具有對(duì)技術(shù)應(yīng)用依賴度高及地域不同所產(chǎn)生需求差異的特性。

在這樣的情形之下,塑件的成形仿真無疑提供了絕佳的附加價(jià)值。利用MOLDFLOW分析軟件,進(jìn)行制程前的仿真作業(yè),做到心中有數(shù)。

可對(duì)塑料的充填可行性、氣孔、熔接線和熔合線、充填模式、澆口位置、塑料成形仿真等進(jìn)行全方位驗(yàn)證,為該模具開發(fā)的準(zhǔn)確性提供了可靠保證。

(1)塑料進(jìn)入型腔后,流動(dòng)的方向、速度直接影響制件的質(zhì)量,因此首先進(jìn)行塑料在型腔內(nèi)的流動(dòng)分析,平均速度見圖7。

圖7 塑料在型腔內(nèi)的平均流動(dòng)速度

(2)熔接痕。塑件表面的一種線狀痕跡,系由注射或擠出中若干股流料在模具中分流匯合,熔料在界面處未完全熔合,彼此不能熔接為一體,造成的熔合印跡。熔接痕影響塑件的外觀質(zhì)量及力學(xué)性能。通過軟件分析檢查人員重點(diǎn)檢查該處,保證制品良好的性能。

(3)氣孔。注塑制品銀紋,包括表面氣泡和內(nèi)部氣孔。造成該缺陷的主要原因是氣體。杜絕氣孔的發(fā)生非常重要,為此,在兩處抽芯處滑塊可適當(dāng)放掉一部分空氣,避免制品缺陷發(fā)生。

(4)澆口分析。澆口是注塑成形模具的澆注系統(tǒng)中連接流道和型腔的熔體通道。注塑件的質(zhì)量在很大程度上取決于模具設(shè)計(jì),而澆口數(shù)量和位置是重要的模具結(jié)構(gòu)參數(shù)。因此,澆口設(shè)計(jì)對(duì)注塑件質(zhì)量的影響尤為重要。對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的注塑件,利用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法難以確定澆口的數(shù)量和位置。利用Moldfolw/MPI分析軟件,對(duì)塑料件注塑成形中澆口數(shù)量和位置進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)不同澆口位置進(jìn)行流動(dòng)模擬分析,預(yù)測(cè)可能存在的熔接痕位置和氣泡位置,確定最佳澆口數(shù)量和位置,從而為模具設(shè)計(jì)者進(jìn)行模具設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。

5 模具工作過程

注塑結(jié)束后,注塑機(jī)帶動(dòng)動(dòng)模開始后退,在Ⅰ-Ⅰ分型面處,依次分開。滑塊組在斜導(dǎo)柱作用下,沿與水平成25°方向抽拔(圖8)。

圖8 模具組立側(cè)視圖

斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度計(jì)算要考慮25°因素?；瑝K在滿足制品要求的情況下,滑行距離要盡量短,避免模具外形過大,造成模具成本浪費(fèi)?；瑝K組之間需設(shè)計(jì)定位裝置,以便模具合模時(shí),斜導(dǎo)柱準(zhǔn)確插入滑塊斜導(dǎo)柱孔中,確保正確合模。

6 結(jié)束語

經(jīng)生產(chǎn)試用,產(chǎn)品符合設(shè)計(jì)要求,模具使用靈活,自動(dòng)化程度高,極大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,還提高了生產(chǎn)效率。