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关键词:注塑 流程 流道平衡 浇口冻结
中图分类号:TQ320 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)01(a)-0037-02
1 模具空运行
模具安装到匹配的机台后,需要进行空运行,验证模具机械动作是否正常、无异响。检查的内容包括(1)模具定位环与注塑机喷嘴配合是否正常,无缝隙。(2)冷却系统检查,模具各组水路的流量是否达到设计要求,并联水路的水流量,水压是否一致。(3)绞牙类模具传动部件是否安b动作正常,能按照正常绞牙方面转动。(4)点浇口模具检查流道脱料板的动作能否开模能正常弹开。(5)模具导柱与定位块是否合模正常,开模检查导柱,定位块没有擦伤或磨损。(6)抽芯装置/顶出装置是否动作正常,无卡死或者有异响。(7)型腔表面无碰伤。(8)辅助系统液压油缸/限位开关到位后信号能反馈到模具或者能够机台;热流道系统各区能按照设定温度加热;辅助吹气系统:阀针类模具浇口位置气阀是否能正常控制阀针开启,顶出动作需要辅助吹气的模具是否能在顶出时正常吹气[1]。只有模具空运行检查结果通过,才能进行下一步测试,否则需要调整模具或机台后重测试。
2 稳定性测试
通过调整注塑速度、保压压力、冷却时间等参数探索工艺参数范围,同时评估产品与模具,如:产品是否有披锋、拉伤、缩水、气泡、烧焦等。模具各步动作是否正常、是否漏水、是否有排气问题等。若有问题则需要进行模具调整后再次进行稳定性测试。
3 量具重复性与重复能力测试
此测试的目的是评估仪器重复性以及不同人员测量同一尺寸的重复性,只有仪器重复性以及人员重复性R&R结果小于20%,才能确保后面测量数据的准确定。
若R&R结果测试结果大于20%,则需要检查是仪器结果超标还是人员测试结果超标,若是仪器,则需要校准仪器后重测量;若是人员,则需要重新培训后重测量。
4 粘度测试
粘度测试的主要目的是确定最佳注塑速度范围。注塑速度越快,注塑时间越短,周期越快;反之,注塑速度越慢,注塑时间越长,周期越慢。注塑速度对材料熔体的粘度影响比较大,在一定的速度范围内,随着速度增加,速度跟粘度的变化时线性关系,粘度测试的目的是找出这种线性的对应关系。当速度过大,熔体变稀后,塑料材料性能将急剧下降,速度跟粘度不再是线性变化,不能使用此时速度来成型制品[2]。
5 流道平衡测试
流道平衡的主要目的是确认多型腔的模具各腔产品完成注塑时间的一致性。通常以平均不平衡度小于或等于5%,最大不平衡度小于或等于10%来判定流道平衡性。流道平衡测试,保压时间为零,每腔均缺料,按照最重1腔重量为90%产品单重进行测试。
流道平衡的主要影响因素。(1)流道以及流道拐角设计的尺寸。(2)入胶口尺寸。(3)带铰链的产品铰链尺寸。(4)热流道模具感温线安装高度。只有流道平衡,才能确保一整模产品中各腔都是饱模无披锋的,才能确保工艺方面能统一调整,对后续生产产品质量以及工艺范围影响很大。
6 浇口冻结
浇口冻结的主要目的是确定最佳的保压时间,同时确定最佳的产品单重。制品越饱满,制品的后收缩就越小。为确保产品外观饱满无缩水现场,需通过调整保压时间来补充物料压实制品内部。除了阀针式的浇口外,其他类型浇口的制品都是刚开始随着保压时间增加,整模产品重量增加;当保压时间增大到一定范围后,整模产品重量不再变化,此时浇口冻结。若浇口不能冻结,则浇口设计不合理影响产品的冷却、脱模、外观等。需要调整模具,但这种情况比较少见。
7 多型腔分析
多腔模具的产品,通过上面的基本测试确定工艺后运行1~2小时,收集样品测量数据,通过数据以及X-chart,R-chart图表分析来判定腔与腔之前的平衡性;对于新产品,也可以通过X-chart来确定公差。
8 DOX测试
当通过以上所有测试确定工艺进行MCA运行,有些项目数据结果跟预期的标准结果有差异时,需要通过DOX运行确定最佳工艺。即通常选出3~4个关键工艺参数,每次只变化一个工艺,通过排列组合的形式确定工艺组合。按照工艺组合中的每组工艺进行运行取样品测试尺寸,从尺寸与标准相符合性的角度确定出最佳工艺。
9 过程能力确认
过程能力运行确认,通常运行24 h,在24 h内按照均衡时间取出不少于30组的样品,通过样品测试,计算出CPK值,Cr值,Tz值来判定过程能力的可靠性。CPK越高,过程的稳定性、可靠性就越高。在日化包装行业,关键项目通常要求CPK>1.33。Cr也是过程可靠率的一个指标,通常
10 30天运行验证
通过以上测试预计验证,模具能投入批量生产后,还需要通过30天的运行验证模具内部的各运动部位的材质、结构、动作是否无异常。若模具设计或选材料有问题,则会出现丝筒磨损、油缸磨损或推板卡死、顶针断等问题,所以在日化行业通常还有通过30天的运行来才能验收模具。(如图1)
以产品为导向,按照确认流程进行确认,若达不到要求,则需要返回检查后重运行通过才可以到下一步,以上所有步骤中,只有比较简单的产品在MCA结果数据跟标准相符性比较佳,不需要进行DOX测试外,其他步骤均需要进行。以上是笔者10多年在日化包装注塑模具确认的经验总结。
参考文献
[1] 范鹏.海拉车灯注塑模具供应商选择与管理研究[D].吉林大学,2014.
关键词:Moldflow;注塑模具;毕业设计
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.14.259
0 引言
注塑模具是进行相关产品生产的主要装备,我国现代化注塑模具设计行业发展速度越来越快,塑胶产品在各个工业部门的应用价值越来越大。针对塑料产品来说,对模具要求是比较严格的,继续采取传统模具设计模式是不可行的。本文主要研究Moldflow在注塑模具毕业设计中的应用。
1 moldflow软件的基本介绍及优势
Autodesk Moldflow Products主要应用在模具设计过程中,可以起到优化制件的作用,进而完善设计方案和解决方案。Autodesk Moldflow Products内容主要有三个,第一个是 Autodesk Mold-flow Advisers,能够完成实体文件注塑成型研究工作;第二个是 Autodesk Moldflow Insight(AMI),能够完成塑料流动、产品收缩情况研究工作;第三个是Autodesk Mold-flow Communicator[1]。
moldflow软件在注塑模具毕业设计中的应用优势较大,主要包括五大优势:第一,该软件操作相对来说比较简单;第二,该软件具备计算机辅助设计操作工具和构件,且功能强大;第三,该软件拥有相对完整的塑料数据库和信息库,可以为用户提供精确而完整的信息和数据,利于设计者评估材料性能;第四,该软件分析功能是比较强的,仿真系统比较完善,利用该系统,设计者可以提前预知相关设计问题并及时解决;第五,该软件后期处理功能是比较强的,后处理工具完善,利于用户进行数据共享。
2 注塑模具设计的基本步骤
要想完成注塑模具设计,需要完成以下设计流程:掌握注塑塑件情况,明确塑件设计标准化要求、生产批量、体积以及质量等参数;结合注塑塑件情况科学选用注塑机,确定模具设计所需的结构和型号,全面掌握注塑模具设计的相关信息和参数;计算注塑模具设计中涉及的相关数据,不仅有模具零件工作尺寸、模具地板厚度,还有型腔壁厚度,另外还要确定冷却系统;进行模具结构合理化设计,设计塑件分型面、型腔排列、模具零件、抽芯机构、顶出机构,确定模具腔数、浇口位置、模具腔数等;确定模具整体尺寸,选购合适的模架;加强注塑机相关参数的校对;模具图表绘制;投产制造情况总结和审核[2]。
3 moldflow在注塑模具设计中的应用
Moldflow模块可以应用的模拟项目较多,不仅有流动性分析、浇口位置研究、冷却分析,还有翘曲分析以及应力分析等,通过应用moldflow软件,可以及时明确注塑设计以及成型中存在的问题。moldflow在注塑模具设计中的应用内容如下:
3.1 在塑料制品设计中的应用
通过在注塑模具设计中应用moldflow,可以起到改善塑料制品设计效果的作用。要想提升塑料产品最终质量,不仅要保证塑件壁厚度合理性和位置合理性,还要保证浇口数量以及流道设计合理性。通过应用moldflow软件,可以进行流动性情况分析,设计人员能在解决相关问题的基础上,优化最终的塑料制品。
第一,通过应用moldflow软件,可以针对成型工艺填充情况采取仿真措施,及时掌握熔融塑料实际流动情况和制件模穴注满情况,防止欠注、熔接线等问题出现,调整制件位置,改善制件结构[3]。
第二,针对注塑成型工艺保压情况,采取仿真措施,改善成型保压曲线,直观性地观察体积收缩情况以及分布情况,改善薄厚度,减少制件成本,避免塑料翘曲以及凹痕出现。
第三,利用moldflow进行流动模拟操作,使得设计者快速明确浇口位置以及相应的流道数量,提升设计者浇口选择可能性,提升产品美观度。
3.2 在模具结构设计中的应用
对于注塑成型,只有保证充填到位,才能保证塑件成功成型,而通过单向充填操作,能够提升塑件稳定性。通过应用moldflow仿真系统,可以完成注塑成型填充仿真工作,使得设计者全面掌握流动过程,不断优化模具设计,避免制件翘曲问题出现。
moldflow浇注系统功能强大,通过利用该系统,设计者能进行流道改善以及浇口配置情况优化。在整个模具结构设计中,浇注系统设计很重要,应用moldflow可进行流动情况分析,快速找出最佳浇口位置,设计出最优化的流道系统,使得相关零件同时有效浇注。
Moldflow冷却系统主要有冷却部件建模模块、系统分析模块以及热循环模块,能够及时制作冷却回路模型以及相关导管模型等。在创建出稳定变化缺陷之后,可以对冷却系统进行优化和改善,进而设计冷却回路,保证零件表面足够光滑。
另外,moldflow在注塑模具设计中应用后,能保证相关工艺参数合理制定,促进塑料熔体塑化,最终提升制品质量。在moldflow流动性分析下,设计者可以快速掌握注射压力、熔体温度、冷却时间等相关注塑参数,最终提升制品质量[4]。
4 结语
综上所述,大量注塑模具设计实践表明,CAE技术在塑胶产品生产和加工中的应用效果显著,尤其是在注塑模毕业设计中。当前主要的CAE软件比较多,其中Moldflow软件是最常见且效果最佳的CAE分析软件。
参考文献:
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关键词:注塑模具;冷却系统;研究进展
近年来,随着我国社会经济的快速,人们各个行业提出了新的要求,作为与人们生活相关的工业,对其需求逐渐呈现出多样化的特点,不仅要求其质量越来越轻,价格低廉,而且使用起来更为方便。塑料制品是我们日常生活中最为常见的材料之一,塑料制品的形成离不开成型技术,注塑模具冷却系统,不仅影响产品的生产周期,更重要的是,对于产品质量有着直接的关系。早在上世纪60年代,已经有诸多科技人员投入到了冷却新系统的设计当中,并取得了瞩目的成果,但是,由于社会的快速发展,传统的冷却技术已经远远不能满足目前的实际需要,开发先进的冷却技术已经成为当今的重要任务。
一、注塑模具冷却系统的设计
1、注塑模具冷却系统对塑件的影响
注塑模具对塑件的影响主要体现在成型周期、成型性能、尺寸精度以及力学性能四个方面:(1)成型周期。提高生产效率是缩短生产周期的主要方式,通常情况下,在对塑件进行注塑成型时,模内熔体的温度控制在200~300℃之间,当产素体出模时,温度通常控制在60~80℃以内,在此过程中,有5%左右的热量是通过模具进行传导的,然后再以对流方式,将热量散发到大气中,而大部分的热量是通过模具冷却系统中的冷却介质将其带走,在成型周期内,冷却的时间占到了50%~80%作用。由此可见,注塑模具冷却系统对于生产效率有着直接的影响。(2)成型性能。在进行注塑成型时,需要对各个阶段的温度进行严格的控制,只有在合理的温度下,才能保证塑件每一个部位保持受热均匀,最大限度减少塑件在注塑成型过程中产生的变形等其它问题的数量,从而提高塑件的质量,也就意味着成型的性能得以保证。(3)尺寸精度。如果塑件的材料为结晶型材料,此时,如果温度越高,那么塑件结晶能够得以充分进行,从而不易于发生尺寸变化。而如果塑件的材料为软体材料,那么温度越低,则越是能够保证塑件的尺寸精度。无论是何种材料,要想保证其尺寸精度,都必须凭借冷却系统,使其处于恒定的温度下。(4)力学性能。如果冷却系统温度设置合理,那么其内部的温度场就会得到有效的改善,在降低塑件内应力的同时,力学性能得以增强。
2、注塑模具冷却系统的设计原则
在进行冷却系统设计时,只有按照以下原则进行,才能保证塑件的注射成型成功:(1)管道直径。如果管道的直径过小,就会造成冷却介质堵塞在管道中,从而影响注塑成型。因此,在进行管道设计时,为了保证冷却介质处于流动状态,不堵塞在管道中,通常需要将管道的直径设置在8~25mm之间。此外,塑件在注塑成型过程中,必须要保证其受热均匀,因此,要多而密的对管道进行分布,管道接头处的直径必须与管道的直径保持一致。(2)管道位置。冷却系统主要是通过将模具中多余的热量带走,从而实现塑件的注射成型,因此,对管道的位置进行合理设计尤为重要。为保证模具的受热均匀,在进行管道设计时,要将冷却管道安置在模具温度最高的位置,如果局部存在热量集中的情况,可以对此处进行单独的加强冷却,并不会影响最终的成型效果。对冷却系统进行设置要在脱模机构之前进行,这样做的原因就是,会留出足够的时间用来对冷却回路进行布置;此外,需要格外注意冷却管道与型腔表面之间的距离,距离的长短应控制在管道直径的2~3倍;在熔接的过程中,会出现熔接痕,冷却管道应当远离熔接痕,这样做是因为熔接痕部位与其它的地方相比,温度较低,因此,为了保证塑件的注射成型质量,应当尽量远离此部位布置冷却管道。(3)冷却时间。对冷却时间产生影响的关键因素就是塑件壁的厚度,因此,为了保证塑件的注塑成型质量,缩短注塑时间,要尽可能采用壁厚均匀的塑件,此外,冷却管道的时间应该控制在1200mm~1500mm以内,时间不宜过长。(4)冷却介质。水自身拥有成本低廉、资源丰富等特点,而且其热导率以及热容量相比较其它冷却介质来说都比较大,综合考虑,冷却介质首选水,此外,要根据塑料熔体的实际情况和生产需要,将水进行合理使用,如对空气和油进行压缩等。
上述四项为关注重点,此外,在实际的设计的过程中,需要注意的环节还有很多,比如,要保证冷却管道的密封效果;保证冷却管道与其它部位不发生任何干涉;还比如模具材料、工艺条件等都是需要进行考虑的。
二、国际新型注塑模具冷却技术
1、CO2气体冷却技术
CO2气体冷却技术模具的制作采用的是多孔的金属材料,冷却介质的选择为低温的CO2气体(温度一般在-78℃),在气孔的作用下,CO2气体进入到模具内,从而达到冷却的作用。
CO2气体冷却技术优势:其一,在CO2气体冷却下,不需要设置脱模机构,在塑件脱模的时候,只需要将排气孔关闭即可,简化了模具的结构。其二,CO2气体冷却技术将模具划分成多个冷却区域,实施分区冷却,并在每个区域内均安装了热电偶,大大提高了冷却效率。其三,CO2气体凭借多个气孔进入到模具中,无论是渗透性还是流动性都非常好,即使是细微、复杂的部位也能够保证其冷却效果。
2、脉冲冷却技术
在生产的过程中,注塑模都会产生带有脉冲输入特点的热量,脉冲冷却技术正是利用了这一点,通过控制冷却液流量相应进行脉冲输入,来实现对注塑过程中温度的控制。脉冲冷却技术是通过对冷却液流量进行调整,以此来来调节模具温。同时,冷却管道中冷却液流量按照模温的高低进行相应的调整。
脉冲冷却技术优势:与传统的冷却技术相比,冷却液的温度较低并且恒定,这样模具与冷却液之间的温度差就得到了提高,从而冷却管道与模具介面之间的对流换热增强,大幅提高了冷却效率。
3、随形冷却技术
随形冷却技术是在模具型腔表面的一定距离设置冷却管道,当模具型腔结构产生变化的同时,冷却管道随之发生变化,并形成热包络区,从而局部热传导就被限制在两个相邻冷却管道之间,从而模腔表面温度进行有效控制。
随形冷却技术优势:其一,在随形冷却技术下,可以自由对冷却管道进行分布,可以以一定的距离依附于模具型腔表面,从而保证了冷却的均匀度。其二,随形冷却技术可以进行同时冷却,并且成型效率也比传统的冷却技术提高了30%左右。
三、注塑模具冷却系统的发展方向
首先,就目前来看,大部分的注塑模具冷却系统的设计主要依赖于有着多年设计经验的技术人员,不仅周期比较长,而且成本也较高,因此,今后,注塑模具冷却系统应当与社会发展同步,逐渐实现智能化。其次,将先进的制造方法引入到注塑模具冷却系统的设计过程中,比如快速成型、自由成型等技术,将各种技术的优点进行结合,从而将冷却系统中存在的问题逐一克服。第三,在实际的注塑成型过程中,难免遇到不可预知的因素对冷却效果产生影响,因此,需要加强理论研究,将理论与实际生产相结合,最大限度减小理论设想与实际生产的差距。
结语:
综上所述,就目前来看,虽然我国在注塑模具冷却系统方面取得了瞩目的成绩,但是还面临着诸多问题亟待解决,相信经过不断探索,在不久的将来,我国在注塑模具冷却系统方面的研究水平将会大大提高,不断克服其中的阻碍,并逐渐缩小与发达国家之间的差距。■
参考文献
[1]王玮.注塑模具冷却系统关键技术研究与开发[D].上海交通大学,2013.
[2]冯刚.田雅萍.张朝阁.注塑模具冷却系统的关键技术及研究进展[J].工程塑料应用,2014(9).
关键词:聚酰胺6;塑料斜齿轮;注塑模具;点浇口进料:旋转脱模
现阶段,塑料制备技术不断升级,表现出快速发展态势,有效提升了通用工程塑料的强度及其加工精度。在此大环境下,其得到了广泛的推广与普及,并在汽车、家电、建筑等各个行业获得了广泛应用。目前,塑料工业突飞猛进,主要得益于模具制造业的发展。塑料成型主要需依靠模具,这是大家都认可的事情,而制品的质量与产量主要由塑料成型过程中所使用的模具品质决定。其中,模具的流道结构、尺寸、熔体浇注方式、排气设置、分型面等都会在一定程度上对塑料制品的尺寸控制精度、外观、力学性能及其内部应力分布造成显著影响。在现代机械当中,齿轮的运用范围最广。相较于其他传动机构,齿轮具有紧凑结构,同时其运行过程具有良好可靠性、效率高,使用时间长,可有效确保恒定的传动比,适用速度范畴广阔。相较于直齿轮,斜齿轮中的齿轮和它的轴线存在一定偏差,两个轮的转向是相反的,传动平稳的冲击力不大,对高速传动更为适用。然而,轴向力较强。目前,塑料斜齿轮被大量用于钟表、设备仪器、玩具等多个应用领域。然而,因斜齿轮的形状比较独特,无法通过开模方式从模具中推出斜齿轮,所以应该进一步考虑采用旋转脱模结构。
1PA6性能分析
聚酰胺6(PA6)具有对疲劳、磨损、热度、油的耐受力好、坚韧、抗冲击强度高、良好的吸水性、抗霉菌等优势,为晶体结构材料,因此其熔点高,熔融温度范畴偏小,在处于熔融状态时其热稳定性小,当料温大于300℃时,滞留时间一旦达到了半小时,就特别容易发生分解作用;PA6比较容易吸湿,需要对其进行预热使其干燥后再进行后续成型过程,确保含水量不大于0.3%。PA6具有良好的流动性,溢边值0.02mm,为了有效避免出现流涎问题,应通过自锁型喷嘴注射螺杆式注射剂,同时为螺杆配置相应的止回环;PA6在成型阶段具有较高的成型收缩率,具有明显的取向性,容易出现凹痕、缩孔、变形等诸多问题,所以成型条件确保处于稳定状态。PA6融料冷却速度会给结晶、塑料性能及其结构产生十分显著的影响,因此在具体操作过程中务必要对模温实施合理管控,通常应将其控制在60~90℃的范围内,针对透明度好、伸长率高、柔软性能良好的薄壁塑件应当设置低模温,而针对耐磨性能优越、硬度高、且使用过程中不会出现明显变形的后壁塑件,应设置高模温;成型条件会严重影响到缩孔、塑料成型收缩、凹痕,在设置料筒温度的过程中务必要结合塑件形状、聚酰胺类型、注射机种别等进行设定,柱塞式注射机应当区高温,通常而言,料温应控制在300℃范围内,温度愈高表示收缩愈大,飞边的可能性也越大,非常适用于制备化工、耐磨零件、仪表、传动结构等。
2模具结构设计分析
2.1分型面设计
能否选出合适的分型面,会在一定程度上影响到模具制造、塑件质量及其使用性能,会对模具的结构种别产生决定性影响,同时这也是设计模具过程中的最关键一环。因此,在进行模具设计的过程中,务必要全面统筹制品的尺寸精度、推出方式、制造技术、结构方式等因素,基于此选出合适的分型面。图1为分型面位置及其结构的示意图,在这当中A-A表示的是分型面。如此,既能最大限度的将分型面给外观产生的影响降至最低,其所形成的溢料边易进行修整。同时,要把A-A面当成分型面,依靠齿轮内孔型芯带动,可以使塑件开模时保留动模,便于设计旋转型的脱模结构。此塑件是斜齿轮类型,所以脱模的流程值得相关人员重视。把A-A面当成分型面,在动模内留置大多数齿轮齿面,从而便于此问题得到一定处理。
2.2腔型布置
通常情况下,多型腔模的排列方式包括H形、直线、圆形、复合排列类型等多种形式,在设计过程中要尽可能的采取平衡式排列的方式,从而有助于建立起平衡式浇注系统,为塑件质量的稳定、统一作保障。同时,要尽可能的提高型腔排列的紧凑性,将模具尺寸控制在最小范围内。本设计结构为圆形的一模四腔结构,下图2为其排列方式。
2.3旋转脱模机构设计
旋转脱模机构为此次设计的关键所在,此脱模方式指的是塑件与型腔间分离时,塑件与型腔之间存在相对旋转运动。目前我们生活中应用的许多产品都是通过旋转脱模方式得到的,比方说螺钉的螺纹等。在设计旋转脱模装置的过程中,可通过以下两类策略实现,第一种是型腔保持静止状态而塑件进行旋转;第二种是塑件保持静止状态而型腔发生旋转。本设计采用的是第二类方案,实际脱模结构如图3所示。先打开分型面,因为受到包紧力作用,此时动模的小型芯将被塑件紧密包裹,此时塑件与动模一起脱模,动模的主型芯、小型芯以及塑件都不会旋转,值进行方向朝下的开模运动。在开模阶段,型腔会受到来自于斜齿轮塑件的圆周方向分力作用,使型腔出现旋转。为了能够使型腔发生旋转,需设置深沟球轴承结构,从而便于其发生转动。一旦模具开模,塑件将逐步由型腔内脱离,此时即可以推杆把塑件由动模小型芯上推出。相较于齿轮旋转脱模机构,此类轴承旋转脱模优势主要有:(1)防止出现相互干扰,让推出机构更为简洁;(2)模具结构更为简化,在确保功能不发生变更的基础上把齿轮机构改用一个轴承代替,不仅大大简化了模具结构,还节约了成本。然而此方案也有不足,因为动模小型芯一般只有很小的表面积,不能有效提供脱模所需的包紧力,此时塑件是否能够正常脱模将由动模小型芯包紧力所决定。为此,可考虑使用脱模剂,对型腔表层实施抛光处理,让其粗糙度达到Ral.4。
2.4浇注系统设计
浇注系统是指注塑模具中从主流道起始位置到型腔部位为止的塑料熔体进料通道,通常而言,可将其分为常规流道浇注系统以及无流道浇注系统两类。要想生产出品质优良的塑料制品,就必须设计出合理的、完善的浇注系统,从而让那些源于注射喷嘴的塑料溶体能够成功而又平稳的压实、冲模、保压。采取点浇口的浇口形式,如此能有利于确定浇注位置,浇口周围的变形问题不显著,多型腔易使浇注系统处于平衡状态。此外,选定浇口位置也是相当重要的一环,这将对塑件成型质量产生巨大的影响。在此过程中往往会采取Moldflow软件选定模具的浇口位置,实施浇口位置剖析,待网格划分完毕后实施全盘研究,如下图4所示。图4浇口位置模拟分析为充分符合自动化生产的需求,浇注系统应在塑件完成脱模后能够自动脱落并凝料。本设计中,应依托点浇口将塑件与浇注系统连接起来,使塑件在脱模阶段能够自动脱离模具[2]。如图5所示,是自动凝料脱出的机构示意图。在开模阶段,应该首先将A-A分型面打开,塑件开始脱离,由拉料杆拉住浇注系统的凝料,防止其脱离浇口套。之后将B-B分型面打开,使主流道中的凝料从浇口套中发生脱离,最终浇注系统的凝料彻底脱离模具并从A-A分型面敞开部位分离出去[3],从而实现浇注系统凝料脱离过程的自动化控制目标。
3结语
塑料斜齿轮是一种重要的机械传动零件,其有着无噪音、传动平稳、耐磨损等诸多优势,因此被广泛的运用到现代工业产品上。然而,在设计注塑模具结构的过程中,必须克服塑料斜齿轮成型之后的脱模这一难题。本文针对PA6塑料斜齿轮塑件实施一模四腔的注塑模具结构设计和研究,确保斜齿轮塑件能够成功的脱模。
参考文献:
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[3]曹宏深,赵仲治.塑料成型工艺与模具设计[M].北京:机械工业出版社,1992:39~129.
【关键词】型芯;效表;分中;切削深度
0 前言
台灯夹盖注塑模具型芯是整套模具的重要成型件,在模具制造当中起着至关重要的作用,其表面加工精度要求高,形状轮廓复杂,存在窄缝多,如果加工工艺的编排不合理,很难达到产品的生产要求,下面就该零的数控编程及数控机床加工的具体做法来探讨台灯夹盖注塑模具型芯的加工特点,如何采用程序的优化手段来提高模具型芯的加工质量,提高加工的效率和生产经济效益。本文所论述的重点是如何采有有效的工艺方案,去提高模具型芯的加工质量和经济效益。
1 台灯夹盖产品模型和模具型芯零件模型
2 工艺分析
从图1可以看到,台灯夹盖注塑模具型芯的毛坯尺寸为250×126×45.5,各表面已经磨至尺寸要求。
2.1 零件的几何特点
零件的冷却水路孔和螺丝孔已经在普通铣床孔加工完成,数控加工部位主要包括外轮廓、虎口槽、主流道孔、次流道和台灯夹盖的成型轮廓,各部分几何形状都可以用软件编程加工方法。因只需加工一面,所以采用工序集中原则一次装夹在数控机床加工。
2.2 装夹方案
由于零件的顶面需要加工,所示在装夹过程中不能直接用压板压在毛坯的上面,如图2工件装夹效果图所示,巧妙的运用该工件已经加工好的锁紧螺丝孔,通过该螺丝孔固定两个圆形的垫块在工件的底面,然后运用装夹压块压在圆形垫块上面,采用间接压紧的方面把工件装夹在数控加工中心的工作台上,最后的装夹效果如图2所示。
2.3 工件效表分中
为了保证加工的工件的周边能与数控加工中心的X、Y方向能平行,所以必要效表,由于该工件四周尺寸已经研磨到精料尺寸,其四周的平行、垂直度已经达到加工要求,所示效表只需要效四周面中的其中一个面即可,在效表的过程中压板属于假压紧状态,也就是在效表的过程中要用敲打的方式不断的修正工件的水平度,直到千分表在接触工件表面来回移动时,表针的摆动稳均匀到加工平行度的要求为止。(注意:在效完表后进行锁定压块后,必须要重新检一次,以防在锁紧螺丝的的过程出错)效完表后要对工件分中找基准,根据图1零件图所示,该工件的设计基准为毛坯的中心,工件的坐标系应设置在工件的中心,所以采用分中棒寻边分中的方法找出工件的中心坐标系。
2.4 数控加工切削用量的确定
合理的选择切削用量的原则是,粗加工时,一般以提高生产率为主,但也应考虑经济性和成本,半精加工和精加工时,应在保证加工质量的前提下,兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册并结合经验而定。
切削深度H。在机床、工件和刀具刚度允许情况下,H就等于加工余量,这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面精糙度,一般应留一定的余量进行精加工(注:数控机床的精加工余量可略小于普通机床)。
切削宽度D。一般D与刀具直径D成正比,与切削深度成反比。经济数控加工中,一般D的取值范围为:D=(0.6~0.9)d。粗加工时我选用直径16mm的立铣刀,其中D=0.8×16=12.8mm,取其整数D=12mm。
切削速度V。提高V与是提高生产率的一个措施,但V与刀具,而用度的关系比较密切。随着V的增大,刀具耐用度急剧下降,故V的选择主要取决于刀具耐用度。另外,切削速度与加工材料也有很大关系,例如用立铣刀铣削30CrNi2MoVa合金钢时,V可采用8mm/min左右;而用同样的立铣刀铣削45#时,V可选150mm/min。
2.5 数控加工工艺编排
台灯夹盖注塑模具型芯,材料为S136,属于镜面模具钢,热处理后HRC50左右 高的抛光性能、 耐腐蚀性能。
加工工艺编排分析:
1)粗加工:采用?20刀粒式飞刀进行开粗,切削深度H为2mm,切削宽度D为16mm,切削速度V为200mm/min,进刀方式采用斜下刀方式,加工余量为0.3mm进行开粗加工。
2)半精加工:采用?10硬质合金钢刀进行半精加工,切削深度H为0.3mm,切削宽度D为0.5mm,切削速度V为100mm/min,进刀方式采用工件外部下刀方式,加工余量为0.1mm进行半精加工。
3)精加工:采用R3硬质合金钢刀光刀,切削深度H为0.1,切削宽度D为0.2mm,切削速度V为100mm/min,采用45度角走刀方式,加工余量为0.02mm进行精加工。
3 结束
通过在我校生产台灯夹盖注塑模具的实践证明,用上述的工艺方法来加工台灯夹盖注塑模具型芯,缩短了加工时间,提高了成品率,工件能一次加工成功,通过利用精密测量仪对工件进行质量检验,其尺寸精度、位置精度和配合精度均符合设计要塑件产品生产要求,模具装配试制出来的产品表面光滑,达到产品的外观要求,此工艺方法也可推广到其他注塑模具型芯与型腔的数控加工中。
【参考文献】
[1]王永章,杜君文,程国全.数控技术[M].北京:高等教育出版社,2001.
在叠层式注塑模具的应用过程中,其需要进行背靠背的设置,在一定锁模力的基础上,进行注射剂的任意数量的叠层。受到叠层式注塑模具的中心主喷嘴及其分流板的影响,其流动通道会不断增大,从而影响了分型面的投影面积的增大。由于叠层的变化,影响了其流道,压力损失水平是非常大的,注射压力也比较大,从而影响其型腔的压力水平,锁模力的不断增加,需要进行锁模力的增加。在日常实践中,叠层式注塑磨具需要分两个层面进行塑件的顶出。在开模行程的校核过程中,需要进行液压、机械式锁模机构注射剂的应用,这里可以先忽略模具的厚度。在叠层式注塑磨具的应用过程中,需要进行抽芯距离的考虑,进行一定传动比的齿轮齿条的应用,保证这一系列的同步开模机构的应用,这也要明确叠层式注塑模具与塑件高度之间没有关系。在实践应用中,中心主喷嘴不能过长或者过短,如果模具闭合时,中心主喷嘴不要超出注射机喷嘴的机座距离。由于模具与中心主喷嘴的分型移动影响,需要保证开模环节中中心喷嘴的定模部分留置,避免中心主喷嘴头部的溢料的滴入。在叠层式注塑模具的应用中,可以进行普通流道浇注系统的应用,这里完全可以实现冷流道浇注系统及其热流道浇注系统的协调。在热流道浇注系统的应用中,进行注射压力的传递,从而提升塑件的成型质量,保证自动化生产工作的开展。
2外叠层式注塑模具发展及其应用情况
目前来说,国外叠层式注塑模具技术体系是比较成熟的。这可以看出国外的冷热道技术的发展应用速度,热流道叠层式注塑模具技术在国外被广泛的应用,发达国家在该技术上的水平是比较高的。这种旋转叠层式注塑模具技术提升了叠层式注塑模具的应用范围。注射机开模行程的缺点克服,来自于分配熔体的装置,克服了注射量的不足,实现了不同层次的热流道叠层式注塑模具的应用,更好的提升注塑模具的生产应用能力。叠层式注塑模具的应用,也得益于新型叠层式模具的开发利用,从而实现了其各种材料的协调性。新型叠层式模具的应用扮演着非常重要的地位,其功能也呈现多样化的特点,比如有多种颜色及其多种材料成型功能。旋转叠层式注塑模具是由中心模板、定模板、动模板等形成,模具打开时可以实现不同方向的旋转。相对于国外发达国家的叠层式注塑模具技术,我国的叠层式注塑模具技术体系是比较落后的。在生产应用中,进行热流道叠层式注塑模具的应用比例比较少。在设计环节及其应用环节,和国外的先进叠式模具技术存在较大的差距。为了尽快的适应国际化的市场竞争需要,我国必须进行叠层式注塑模具体系的健全,保证在国际市场中进行主动权的掌握,保证企业经济的可持续发展。在叠层式注塑磨具的应用过程中,我国的白酒杯盖双层注塑模具是比较出名的,其实现了塑件及其流道凝料的模内分离,其内部的各个层的分型面不断脱出,有利于模具结构的简化进行了分型距离的降低,有利于当下自动化生产工作的开展。这也需要进行塑件的留模可靠性及其主流道衬套的应用。有一种每层八个型腔的注塑模具,其四级主流道依次进行串联,进行摆杆同步分型的采用,其模具的结构具备简单化,运行起来比较可靠。其模具流道比较长,在充模过程中温降性大。还有一种直角进浇流道叠层式注塑磨具,这种模具进行了进浇口位置的改变,将其进浇口进行中心的布置,其与开模方向形成直角,这也需要进行直角式注射机的应用,进行热流道的延伸的改善,进行塑料熔体的分流板及其注射机喷嘴的距离改变,进行结构设计的优化。还有一种叠层式磨具,是浅盒形件顺序开模热流道式,这种模具具备两层型腔,非常有利于生产效率及其设备利用效率的提升,有利于生产成本的降低。碟支架热流道叠层模具进行了双层热流道结构的应用,进行齿轮、齿条等的应用,实现了模具的顺序开模及其塑件的顶出,其生产塑件的尺寸及其外观都满足工作的需要,从而促进生产效率的提升,从而保证其生产成本及其废品率的下降。这种应用模式非常有利于工艺参数的优化,能够针对塑料进行填充、保压及其冷却,有利于针对空调面板叠层式模具的成型,有利于进行动态化的模拟,更有利于成型工作的良好开展,有利于其工艺工作的良好开展。还有一种以Pro/EngineerWildfire软件为基础,通过模具专家系统EMX4.1调用和修改模架、热流道板及喷嘴,设计了一款球形摄像头内侧支架叠式热流道注塑模具,并从设计过程中遇到的问题提出了对叠式模具元件的标准化要求。在叠层式注塑模具的应用中,比如进行热流道叠层式注塑模具的应用,需要进行注射机能力的有效发挥,从而进行人力资源及其机器设备资源的节省,有利于进行生产效率的提升。目前来说,我国的叠层式注塑模具的设计环节及其加工环节的成本较高,这就需要做好相关的改进工作,从而进行模具成本的降低,从而提升其应用范围。这需要完善叠层式注塑模具的设计理论,缩短研发周期;延长一些核心元件(如加热元件、温控元件等)的使用寿命。这需要保证普通注射模型设备及其叠层式注塑模具的配套性,这也需要进行CAD/CAE/CAM技术的应用,保证设备的良好设计及其应用,保证分析环节及其加工环节的协调,实现模具结构的优化。这就离不开叠层式注塑模具的通用零件的标准化,提升其商品化。进行压力传递能力及其抗压力的提升。从而保证叠层式注塑模具各种应用能力的提升,实现厚壁塑件的良好生产工作。通过对不同工作工艺的协调,提升叠层式注塑成型工艺的效益,实现叠层式注塑成型工艺水平的提升。实现叠层式注塑成型的全自动化。随着相关技术的不断改进,叠层式注塑模具在塑料制品加工中的应用将会不断扩大,尤其是热流道叠层式注塑模具的经济性更能适应市场的需要,更能创造出巨大的经济效益,也符合我国装备制造业发展的要求,将来必有广阔的市场前景。
3结束语
关键词 CAD;CAE;注塑模
中图分类号TG7 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2014)122-0152-03
由于采用模具生产零部件,具有生产效率高、质量好、成本低等一系列优点,使得模具的使用范围日益广泛,已成为现代工业生产的重要工艺装备和发展方向。注塑模具作为模具的一种,随着塑料制品在国民经济各个领域的广泛使用,获得了飞跃的发展。而计算机技术的飞速发展,又使塑料模具技术得到了进一步的提高,彻底改变了手工作坊式的模具设计方法,在塑料模具设计中广泛的应用了CAD(计算机辅助设计)、CAE(计算机辅助分析)技术。
1注塑模具的CAD技术
1.1CAD软件的介绍
Pro/Engineer是一种基于参数化设计、特征建模的机械设计自动化(MDA)软件。该软件自1988年问世以来,发展至今,已经成为应用最为广泛的3D CAD/CAM设计软件。其集草图绘制、零件设计、装配设计、钣金设计、造型设计等诸多功能于一体,在三维设计中有着举足轻重的地位,其中,模具和组件模块在模具三维型腔设计和模座设计得到了充分的应用,大大提高了模具设计的效率。
1.2注塑模CAD设计实例
在Pro/ Engineer软件的基础上,以手机外壳喷漆架为例,简要介绍注塑模具的CAD设计。
创建零件模型:首先进入Pro/ Engineer软件界面,接着选择新建文件,再选择制造模块进入模具设计界面,然后绘制出零件的三维模型,见图1。
创建模具模型:首先选择模具模型装配参照模型把三维零件模型引入窗口,然后选择创建工件手动建立胚料,此时零件模型已在胚料中。
设置收缩率:由于塑料件是热胀冷缩,所以在设计时要留有一定的尺寸余量。
选择收缩按尺寸在对话框中输入0.005按√完成/返回,即可设置好收缩率。
设计分型面:设计分型面是为了将胚料分割成上下两个型腔,从而产生上模和下模。
选择分型面创建输入分型面名称,然后:
1)选择增加复制来完成参考零件的外表面的复制;
2)填补所复制表面上的所有靠破孔,使其成为一个不含孔洞的完整表面;
3)再利用拉伸、合并等功能形成一个完整的分型面,见图2。
以分型面将工件分割成上模体积和下模体积:
选择模具体积块分割单击完成再选取分型面单击确定,把工件分成上、下两个模腔。
设计浇注系统:对于小型模具,其浇注系统可由加工人员根据经验进行设计。
产生成型件:选择铸模创建即可完成。
开模模拟:选择模具进料孔定义间距定义移动选择参照和移动物输入移动距离,完成移动,从而完成整个模具的设计,见图3。
2注塑模具的CAE技术
2.1注塑模CAE软件介绍
在塑料模具制造业中,注塑模CAE是指利用计算机工程分析软件对注塑模的塑料注射过程模拟、仿真得到的结果进行分析,根据分析结果对塑料零件设计、模具浇注系统设计、冷却系统设计进行评价,从而优化设计。
作为专业的塑料成型计算机辅助工程分析软件开发公司,Moldflow在注塑成型分析与设计方面享誉全球,并开发出了Moldflow Plastics Insight(MPI),Moldflow Plastics Adviser(MPA),Moldflow Manufacturing(MMS)等诸多产品,其中MPI在注塑模中应用最为广泛,它是一个制件和模具设计分析的软件集成体,具有强大的分析、可视化功能及项目管理工具,其主要模块功能如下:
1)冷却分析模块MPI/Cool。该模块通过对冷却系统对流动过程影响的分析,实现对冷却管道布局和工作条件的优化,从而得到均匀冷却,成型周期缩短,产品成型后的内应力也得到相应减少;
2)流动分析模块MPI/Flow。该模块可以模拟注射时充模及保压环节,可预测热塑料材料的流动性,从而提高产品质量;
3)翘曲分析模块MPI/Wrap。该模块可使用户了解到注射成型过程中制品收缩和翘曲的原因,并且可预测变形发生的区域。从而优化设计,选择适当的材料和工艺条件;
4)结构应力分析模块MPI/Stress。该模块用来分析塑件产品在受外界载荷情况下的机械性能,有助于对塑料制品的强度和刚度进行优化;
5)模腔尺寸确定模块MPI/Shrink。该模块可通过聚合物的收缩数据和对流动模拟结果的分析来确定模腔的尺寸大小。使得模腔尺寸与产品尺寸相匹配,缩短模具投入生产时间,减少废品率,提高产品质量。
2.2注塑模CAE应用实例
本例以前面设计的手机外壳喷漆架为模型,利用MoldFlow模具CAE分析软件中的MPI模块,分析出该模型的最佳浇口位置,对该模具的设计有很好的参考价值。
分析模型的导入
首先将模型的三维造型保存为.STL文件,再打开MoldFlow软件,将该模型导入,见图4。
网格模型的建立:网格的划分和修改是MPI分析前处理中最为重要的,同时也最复杂。网格划分是否合理,将直接影响到产品的最终分析结果。
通过Mesh(网格)Generate Mesh(生成网格)命令自动生成网格模型,见图5。
网格模型生成后再通过Mesh(网格)Mesh Statistics(网格状态统计)命令查看网格生成的信息,其中给出了所生成的网格模型存在的缺陷,见图6。
根据给出的信息对缺陷进行手动修改,最终得到一个比较理想的网格模型,见图7。
分析类型和工艺过程参数的设定:
选择Analysis(分析)Set Analysis Sequence(设置分析顺序)Gate Location(最佳浇口位置)命令,设置好分析类型。而过程参数可以根据实际要求进行选择设定,本例使用默认设置。
分析计算:双击任务栏窗口中的Analysis Now!一项,解算器开始计算。
最终Best gate location(最佳浇口位置)以图像的形式给出了最佳浇口位置的区域。蓝色区域为最佳浇口位置,红色区域为最差区域。浇口设在蓝色区域可以保证注塑过程熔体流动的平衡性,见图8。
分析结果中还给出了推荐的最佳浇口位置在节点N6430附近,见图9。
当然,利用该软件还可以对模型的浇注、冷却、翘曲等情况进行分析,给模具设计提供参考。
3结论
随着计算机的不断普及,市场竞争的不断加强,CAD/CAE技术在模具设计中得到越来越广泛的应用,有利的改善了模具的设计质量,提高注塑模具的外观品质、尺寸精度,降低了成本,而且极大地提高了模具的生产效率。
参考文献
[1]张春吉,唐跃.CAD/ CAE在塑料模具设计中的应用.塑料科技,2004,2.
[2]王刚,单岩.Moldflow模具分析应用实例.清华大学出版社,2005.
关键词:玩具壳盖;CAE;流道平衡;角式结构;注塑模
在我国塑料玩具制品的生产领域中,注塑工艺具有技术成熟度高、产品成型质量好、结构稳定性强和熔融成型时塑料分子间粘合紧密等优点,市场上85%以上的玩具制品都是利用注塑工艺来生产的。但是不同厂家生产的塑料基材质量参差不齐,部分模具结构设计滞后,产品老化严重,这都影响了产品的进一步开发与创新。本文首先利用软件进行CAE分析,得出优化参数,然后设计模具结构并试模生产。
1塑件工艺分析
玩具壳盖的材料为PP,有20%Talc填充物,收缩率为0.5%,材料具有很好的流动性与自性[1],塑件最大处尺寸为131.2mm×21.7mm×13.9mm。卡通玩具壳盖产品内有2.0mm厚度的十字型加强筋,壁厚2.5mm,MT6,属于中级精度[2],自定设计未注圆角R,需保持外表面光滑、无痕,几何外形美观,产品允许有1°~3°的拔模斜度,超大批量生产。产品具体尺寸如图1所示。产品三维外观如图2所示。
2模具结构设计
根据玩具壳盖结构特点、尺寸及生产要求,将产品按顺序均布于模具中心,采用一模八腔、侧浇口结构。分型面主要从脱模考虑,选择在最大截面处,分型面与塑料熔体主流道面在同一个面上。选择此种结构目的是为了产品的加工中心部分不留浇口痕迹,因为产品表面需保持外表面光滑、无痕,几何外形美观。为了安装此模具,选用角式注塑机。角式注塑机是注塑机的注射方向和模具开、合模呈直角,角式注塑机占地面积比卧式注塑机小,放入模具内的嵌件不容易倾斜落下。根据塑件在模腔的排布,设计出动、定模型腔和动、定模座板以及模架型号,同时在模板上设计冷却系统,采用推杆推出机构和复位杆复位机构[3-4]。
3塑件
CAE分析流道平衡是指模具在一模多腔(Multi-Cavity)充填时,需要流道保证平衡,使塑料熔体同时填满每一个模腔,以保证各模腔成型塑件的质量一致性。通过采用平衡流道,可获得统一的产品填充时间,从而使得产品顶出时的体积收缩率相同,得到一致的体积收缩率,使得同一模具注塑的塑件质量相同。本文设计了人工平衡式浇注系统,需要运用CAE分析软件对产品进行最佳流道平衡模拟,以确定流道合适的尺寸,从而使流体平衡地流动到型腔。执行流道平衡分析结果,以确保对每个型腔都在施加相等压力的同时,所有流动路径内的压力均同时下降,填充好所有型腔。平衡的流道其剪切热可控,可在不采用高熔体温度的情况下,将应力等级降至最低,且流道材料体积相对于型腔体积最小,从而达到流道系统中可能的最高压力降,提高了塑件质量。最终模拟结果如图3所示。CAE流道平衡分析显示,流道平衡后的产品填充时间、顶出时的体积收缩率相同,获得了一致的体积收缩率,降低了同一模具注塑的塑件在质量上的差异。玩具壳盖材料为PP,成型产品结构特征为复杂壳体类零件,在成型过程中壁厚容易出现填充流速不均、部分型腔填充不满、补缩、缩痕、气穴和应力集中等缺陷,因此分析了产品的流动前沿温度、填充末端总体温度、气穴位置和回路冷却液温度等工艺参数。模拟结果显示:填充末端总体温度235.7,小于ABS材料最大允许温度240;填充过程流速均匀且充满型腔,无明显气穴、真空包和熔接痕,局部气穴可通过分型面和顶杆孔排气;冷却回路温度差在2以内,符合设计要求,且冷却回路热去除热效率较高[5]。
4模具工作过程
图4为卡通玩具壳盖模具结构,采用角式结构注塑机。模具工作过程如下:注塑机注塑、保压、补缩、冷却结束后开模,模具由分型面I处上下打开,塑件露出;待模具完全打开后,注塑机顶杆顶出,推动模具推出机构推板18向前移动,由安装在其中推杆16推出塑件浇注系统凝料,完成塑件及凝料的顶出动作;塑件脱模结束与再次合模前,由于注塑机顶杆先行撤回,安装在推出机构的复位杆3的压缩弹簧4展开,推动推杆固定板17和推板18向后运动,推杆16和拉料杆21安装在推杆固定板17和推板18之间,也随之运动,即推出机构完成先行复位,设计的支撑柱Ⅰ和支撑柱Ⅱ除了对型腔板起到支撑作用外,同时为32个推杆提供导向定位作用;合模时,注塑机动模座板1向上移动,导柱导向机构保证了模板的精确导向定位,型芯、型腔锥面块定位保证模具精准合模,注塑开始,进入下一个工作循环。最终卡通玩具壳盖产品如图5所示,外表面光滑无痕、填充饱满,几何外形美观,尺寸精度高。将该产品样品交予客户,客户进行了相应检测。检测结果显示样品合格,并进行了大批量生产。
5结论
本文通过分析塑件结构特征,设计了一模八腔的角式注塑模具结构。选用流道平衡浇注系统,并运用CAE模拟流道平衡成型过程,多次调试参数,优化了多腔模具各腔的填充温度、时间、压力以及回路冷却液温度、收缩率和气穴位置。卡通玩具壳盖整套模具设计合理,结构动作稳定可靠,在生产过程中,注塑效果良好,制品脱模顺利,最终产品的精度能够完全达到客户的要求。
作者:乔女 单位:陕西国防工业职业技术学院
参考文献:
[1]塑料模具技术手册编委会.塑料模具技术手册[M].北京:机械工业出版社,2005.
[2]程军.通用塑料手册[M].北京:国防工业出版社,2007.
[3]田福祥.先进注塑模设计评注[M].北京:机械工业社出版,2008.
关键词:吸尘器外壳 注射模具成型 计算机辅助设计
中图分类号:TB47 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)11(c)-0094-01
在现代社会中,吸尘器正成为人们生活中的产品,它的发展带动着一系列科技领域的崛起。随着吸尘器产品的不断成熟以及人们消费观念的转变,吸尘器的质量、功能以及外观成为商家竞争的焦点。而要保证竞争优势就必须重视吸尘器的结构设计和注塑模具成型。本文通过对吸尘器外壳用UG软件进行产品的三维造型,在对产品结构工艺分析的基础上,进行了分型面、浇注系统、侧抽芯机构、脱模机构、冷却系统等结构设计,用UG进行了模架的设计,设计过程中采用了计算机辅助模具设计,大大缩短了开发周期和生产成本。
1 塑件的结构工艺性分析
塑件为吸尘器外壳,产品壁厚均匀,厚度为1.6 mm,塑件唇部厚度为1 mm,塑件主体的脱模斜度为3°,塑件唇部的脱模较为1°,由于唇部的厚度较小易产生翘曲变形,使塑件间的配合可能造成一定的影响,而且此处容易产生气穴。为此在塑件的内壁上加上两条加强筋,以保证塑件的形状精度要求。塑件三维造型图如图1。
2 模具结构设计
2.1 分型面的选择
根据分型面的选择原则,以塑件下表面的边作为分型面,边界溢料会在分型面上,除去较为麻烦,但塑件可以顺利脱离凹、凸模。
2.2 浇注系统设计
由于本塑件作为电器表面外壳,表面要求光滑,无浇口痕,所以选择以点浇口的进料方式,采用从塑件顶部进料,模具结构比较简单,浇口加工方便,同时可以满足塑件的填充要求。从模流分析图中可见,采用顶部进料方式,所产生的排气穴主要集中在分型面上,有利于模具充填过程中的排气,有效保证塑件质量。浇口处有一小圆弧向下凹,这样浇口断裂时会在圆角处,这样塑件注射完成时,不用进行二次修正,分流道截面为梯形。
2.3 成型零件的结构设计
动、定模型芯采用嵌入定模板和动模板,小型芯直接在凸模上加工成型的结构形式,这种结构可以大大减少型芯和型腔的加工余量,而且在型芯和型腔的维修和更换非常的方便,相对于整体式结构大大延长了模具的使用寿命。由于型芯上的小凸台(用来成形塑件上的孔)的高度只有1.6mm,可以直接在型芯上加工,减少了型芯上的镶件数量,降低了型芯的复杂程度。
采用将成型零件镶入动、定模板后用内六角螺钉进行加固的形式。加工比较方便,型芯稳定性好,加工余量少。型腔采用凸肩式镶入定模板中,再用内六角螺钉加固。
2.4 顶出机构的设计
塑件为均匀薄壁件,而且塑件唇部较薄(1mm),可以选择顶杆推出机构或者推板推出机构。本设计采用镶件式推杆脱模机构,可以稳定地推出塑件,且推杆的位置有利于气体的排除,模具结构简单,有利于加工。
3 模具总体结构及工作原理
3.1 模具总体结构
模具总体结构如图2所示。
3.2 模具工作原理
熔融塑料从注射机喷嘴经由模具浇注系统注满型腔,开模,第一分型面打开,当移动一定距离时,螺钉拉住卸料版,主流道浇口从注塑机分离,模具继续移动,当到一定距离,小拉杆拉住定模板,点浇口分离,在机械力的作用下,动模板胀开锁模开关器继续移动,最后注塑机顶杆的作用下,顶杆、丝筒顶出塑件脱离定模。
4 结论
通过对吸尘器外壳用UG软件进行产品的三维造型,在对产品结构工艺分析的基础上,进行了分型面、浇注系统、脱模机构、冷却系统和侧抽芯机构等结构设计,用UG进行了模架的设计,设计过程中采用了计算机辅助模具设计,大大缩短了开发周期和生产成本,经生产实践验证,本模具结构合理,侧抽芯动作平稳可靠,塑件质量可以满足技术要求。
参考文献