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举例注塑件变形错位对模具方案的影响

【摘要】:由于该注塑件长度为135mm,壁厚仅1mm,故注塑件成型时不允许有错位,错位后会导致壁厚不均匀或出现填充不足等缺陷。为了解决注塑件的“错位”问题,动模型芯4在动模垫板10中的配合长度应为动模型芯4成型直径的1.2~1.5倍。通过形体分析得知,密封罩上存在着“障碍体”“错位”和“大批量”要素。密封罩注塑模的结构方案,如图3-14所示。为了避开密封罩外形“障碍体”对开模的影响,可采用上、下模对开的形式。

【例3-10】 长筒的形体分析如图3-10所示。材料:聚乙烯。由于该注塑长度为135mm,壁厚仅1mm,故注塑件成型时不允许有错位,错位后会导致壁厚不均匀或出现填充不足等缺陷。筒口处壁厚只有2mm,并制有外螺纹,这样即使采用推件板脱模也会产生变形。同时,还要求注塑件外观上无成型痕迹,因此,注塑模结构如图3-11所示。为了解决注塑件的“错位”问题,动模型芯4在动模垫板10中的配合长度应为动模型芯4成型直径的1.2~1.5倍。因为模具导柱与导套的配合间隙较大,不足以进行精确定位,故用定模型腔3的A端与B端以锥面形式进行无间隙的二次精确定位,以确保定模型腔3和动模型芯4不错位,同时也可保证定模型芯2与定模型腔3及动模型芯4的同轴度。定模型腔3是整体型腔,不存在着分型面,注塑件上自然也不会存在分型面的痕迹。浇口形式为点浇口,浇口的痕迹很小也不会影响到注塑件的外观。压缩空气通过注塑模进气阀6进入注塑件孔壁,消除了注塑件孔壁与动模型芯4之间的真空状态,再通过推件板9对注塑件的脱模,便可以成功解决注塑件脱模变形的问题。

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图3-10 长筒形体分析

978-7-111-45548-6-Chapter03-26.jpg—变形978-7-111-45548-6-Chapter03-27.jpg—错位978-7-111-45548-6-Chapter03-28.jpg—外观

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图3-11 长筒注塑模结构

1—脱料板 2—定模型芯 3—定模型腔 4—动模型芯 5—衬套 6—进气阀 7—冷却镶件 8—动模板 9—推件板 10—动模垫板

【例3-11】 套筒如图3-12所示,其外形为圆筒形,并要求保持壁厚的均匀性。为了确保注塑件内、外形的同轴度和壁厚的均匀性,成型注塑件内、外形的模具型腔和型芯不能产生错位。

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图3-12 套筒

在注塑模采用了滑块形式的对开模结构仍不能确保注塑件的质量时,可采用图3-13所示的套筒注塑模。注塑模的定模型芯1、2组成一体后与动模型芯6之间采用了锥形面a进行精确定位。为了防止注塑模左、右滑块的移动,还须采用带有锥形键c的压块4进行精确定位。圆锥形b是为了防止推件板与动模型芯6之间产生间隙后出现溢料现象。潜伏式浇口分别设置在两个滑块上,开模时滑块的移动可与浇注系统分离,然后由推件板将注塑件及浇注系的冷凝料推出动模型腔。

【例3-12】 该注塑件为与汽车换挡机构配套的密封罩,它的两端分别安装在换挡杆和转向柱上,要求它们之间配合紧密,以防止灰尘和油污的进入。通过形体分析得知,密封罩上存在着“障碍体”“错位”和“大批量”要素。“密封罩”材料为聚氯丁二烯,俗称氯丁橡胶,它是一种弹性体。密封罩注塑模的结构方案,如图3-14所示。为了避开密封罩外形“障碍体”对开模的影响,可采用上、下模对开的形式。由于密封罩的材料是弹性体,在密封罩外形敞开之后,可以从型芯的小端充入压缩气体,密封罩充气鼓起呈球形后即可抽出型芯实现脱模。

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图3-13 套筒注塑模

1、2—定模型芯 3—滑块 4—压块 5—顶管 6—动模型芯 a、b—圆锥形 c—锥形键

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图3-14 密封罩精密注塑模的结构分析

a)密封罩模具的结构分析 b)模具型芯

由于密封罩为特大批量,注塑模可采用一模六腔的布局。根据对模具的分析,确定了图3-15所示的模具整体结构方案。密封罩注塑模设计的特点主要在于:一方面,由于是多腔注射,浇注系统在设计时要保证塑料熔体能够同时均匀充满每个型腔,使得各型腔的注塑件质量均一稳定。另一方面,型芯的精确定位,除了使用模具原有的上、下模的导柱、导套定位和导向之外,为了保证型芯在工作过程中与上、下模的相对位置,采用了中间导柱14和中间导套15的二次定位,定位环10与型芯12小端的三次定位,以及上模板5、下模板2与型芯12的梯形键槽无间隙的精确定位系统,使脱模稳定方便,同时保证了零件2mm均匀壁厚的要求。再一方面,综合设计的浇注系统与型芯精确定位系统,使得这两个系统既能有效结合在一起又不致发生冲突,确保了注塑件的成型。因注塑件成型后包裹在型芯上,充入压缩空气使得密封罩鼓起呈球形后便可抽出型芯,因此该模具不需脱模装置。

模具工作过程如下:塑料熔体经浇口套9-1或浇口套9-2的喷嘴进入模具型腔,完成注射、保压和冷却成型凝固。模具开模时,注塑件会包裹在型芯12上,并与定位板16一起跟随机床动板向下运动脱模。因刚开模时注塑件温度较高,氯丁橡胶材质柔软,弹性较大。此时可迅速用气嘴从型芯小端充入压缩气体,注塑件充满气体会鼓起呈球形后,可强制拔下密封罩。注塑件取下后,下模板2、定位板16随机床向上抬起合模。左、右安装板13的腰形槽通过内六角圆柱头螺钉与注塑机定、动模板的T形槽相连接。值得注意的是:注塑模的六个型腔中,两侧四腔与中间两腔的分流道因流程不等,将会导致塑料熔体的流量不平衡而产生两侧四腔填充不足的现象,为克服这种缺陷可将两侧四腔浇口的深度根据试模的情况而加深。

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图3-15 密封罩精密注塑模

1—下安装板 2—下模板 3—导柱 4、8、17—内六角圆柱头螺钉 5—上模板 6—导套 7—上安装板 9、9-1—浇口套 10—定位环 11—紧定螺钉 12—型芯 13—左、右安装板 14—中间导柱 15—中间导套 16—定位板

【例3-13】 卡板座如图3-16所示。材料:PC/ABS合金。该注塑件中间具有较深的槽,如图3-16的A-A剖视图所示。其形如π字,呈凸凹状,两侧的形体较厚,中间的形体很薄。卡板座脱模后易产生向两边外侧张开的变形,如图3-17a所示。虽然可以通过在注塑件成型时延长冷却时间的措施来减缓变形,但这样就降低了生产效率,而且也无法确保注塑件的变形不超差。在无法采用模具相应结构来实现注塑件不变形的情况下,可以在注塑件脱模后使用辅助工具强制校正,使其满足形体要求。但是它的形状特点也决定了,无论采用什么样的模具结构都很难避免卡板座的翘曲变形。因为注塑件脱模之后,仍有余温,注塑件的收缩和变形仍会继续进行。

注塑件模外变形的校正过程,如图3-17所示。此过程会用到两根校正圆柱棒1和一个圆环2,其中一根圆柱棒1上装有圆环2。将两根圆柱棒分别插入卡板座上两个对称的孔中,再将圆环2套在另一根圆柱棒1上。将装有校正圆柱棒1和圆环2的卡板座放进具有室温的水中定形数分钟后,再取下圆柱棒1和圆环2,卡板座的翘曲变形便可得到校正。圆柱棒1的长度和圆环2的直径要经过试验后才能够确定,以防矫正量过大。

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图3-16 卡板座

a)卡板座零件图 b)卡板座三维图

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图3-17 卡板座的校正过程

a)卡板座的翘曲变形 b)卡板座的校正 c)卡板座校正后

1—圆柱棒 2—圆环

注塑件的变形是由多方面因素造成的,可能是因为所取的分型面上存在着“障碍体”,可能是因为浇注系统的选择不合理,也可能是因为抽芯机构和脱模机构的设计不合理,还可能是因为注塑工艺或工艺参数的设置不当。具体情况应具体分析,最后才能作出判断。对于“错位”要素来说,主要会因为定位或导向出现了误差和磨损而产生,其主要应运用在精密注塑模的结构上。