透明塑料罩壳注射模设计

大成模具2021-11-22 10:03:04

1 引言

对透明塑料罩壳类的产品,生产中难以控制其外观质量,尤其是水纹﹑刮花﹑黑点等方面的缺陷,表现特别突出。要想使产品在注射成型工艺中获得较高的外观质量,必须在模具设计时充分考虑注射成型工艺中的各种影响因素,如塑料材料的流动性﹑浇口位置的选择﹑制件的脱模形式及模具的温度控制等。

2 产品结构特点分析

产品结构如图1所示,材料为透明的苯乙烯—丙烯腈共聚物,简称san或as,该材料的特点为:冲击强度好,有良好的耐热性﹑耐油性﹑耐化学腐蚀性,弹性模量高,因而广泛地用于制作耐油﹑耐热﹑耐化学药品的工业制品,以及仪表板﹑罩壳﹑接线盒和各种开关按扭等零件。材料的平均收缩率为0.4%,该产品作罩壳使用时,其尺寸精度要求较低,但表面外观质量要求较高。


图1 产品结构图

零件的表面为光面,外观要求无水纹﹑无刮花﹑无黑点﹑无飞边等缺陷。产品底部的最大直径为φ218mm,高度为179mm。在产品的上部有3个凹孔,可用3个手指将产品抓起。由于该材料在成型时易产生裂纹,因此成型后脱模时需要有较大的脱模斜度,其产品的脱模斜度为单边3.5°。对于这类结构的产品,设计时要根据其结构特点及注射成型的工艺性来选择合适的浇口位置。为了使塑料熔体能均匀地填充到模具的型腔中,并将型腔中的气体从分型面上开设的排气槽排出,不能从底部及周边采用侧浇口进料,只能将浇口选择在产品顶面的中心,从产品的顶部中心进料。为了使浇口对外观的影响较小,确定采用点浇口的结构形式进料。根据分型面选择的原则和要求,只能将分型面选在产品底部的平面上,模具采用1模1腔的结构。

3 模具的结构及工作过程

3.1 模具的结构设计

注射模结构装配图如图2所示。由于产品要求具有透明的特征,因而模具的脱模机构不能采用推杆顶出,以避免有推杆顶出的痕迹,影响产品的美观效果,故采用推板推出的脱模机构。顶板用内六角螺钉固定在复位杆上,并在复位杆上于动模板和推杆固定板之间增设压缩弹簧,以便开模后推板脱模机构能自动复位。为了使推板在推出和合模的过程中,其动作安全可靠,推板与动模型芯的配合必须采用锥面配合,其锥角为单边8°~10°。型芯成型的根部位置与推板配合的尖角处,至少要留有单边0.25~0.4mm的间隙,以避免在顶出过程中,因顶板的偏离造成尖部与型芯的碰伤,给以后的成型顶出带来困难。


1.定模座板2、4、20、22.导套3.脱浇道板5.定模板6.21.导柱7.隔水片8.拉钩9.推板10.动模板11.限位挡圈12.复位弹簧13.复位杆14.动模座板15.推杆固定板16.推板17.支撑块18.密封圈19.动模型芯镶件23.定位圈24.浇口套25.拉料杆26.拉杆27.限位螺钉28.支承柱

为了减小模具型腔表面的粗糙度值,对动模型芯,设计成镶件结构,用内六角螺钉固定在动模板上。采用抛光性能极好的进口镜面模具钢s136材料制作,热处理后其硬度可达到60~65hrc,抛光加工后可获得表面粗糙度为ra0.4μm,使成型后制件的表面能满足产品的光面要求。对定模型腔部分,为了保证模具有足够的强度,可与模板制成整体结构。但为了获得型腔表面粗糙度低的要求,必须选用优质的钢材,考虑到制造成本的经济性,在选用标准模架时,可要求定模板采用718或738材料,以使型腔在成型后获得产品良好的外观质量。

对于模具的温度控制系统,设计时动模型芯镶件采用了并排的隔片式循环冷却的结构形式。对于定模型腔部分,在定模板上采用了双层循环冷却的方式。在动模型芯镶件与动模板相结合的面上,必须安装“o”型橡胶密封圈,以防止冷却水渗入模腔,影响产品的成型质量。这种循环冷却的方式不仅使模具的结构简单,而且可使模具获得较好的冷却效果,从而既保证了产品的质量,又缩短了成型周期。

模具采用细水口标准模架,俗称“三板模”的模架结构,以实现全自动次序分模过程。分别在不同的分型面上取出浇注系统凝料和产品零件。

标准模架的型号为:3540-ddi-a板220-b板80-410-o。其浇注系统为点浇口自动脱模机构。为了在注射成型过程中使熔融塑料便于填充,在推板上沿型腔的周边需要均匀地开设几道排气槽,以排出型腔中的气体,同时减少气体在充模时对熔体的阻力,并防止成型过程中使产品产生气泡和疏松等缺陷。

浇口套的末端制作成锥面结构,以便在合模时,防止浇注系统中的熔料进入滑动配合面。此外,还可使开模顺畅,在滑动配合面上不产生磨损现象。

3.2 模具工作过程

模具合模后安装到卧式注射机上,在一定的注射压力的作用下,通过喷嘴将塑料熔体沿浇注系统均匀地注入模具的型腔中,并将型腔中的气体从推板9上所开设的排气槽中排出,完成注射过程。在循环冷却系统的作用下,熔体在型腔中冷却成型。塑件制品收缩在动模型芯镶件19上。

如图3所示,为模具开模及推出零件后的状态图。开模时,定模座板1固定在注射机的定模连接板上不动,动模向后移动时,通过拉钩8带动定模板5,而固定在定模座板上的分流道拉料杆25拉住浇道凝料,使模具从分型面ⅰ- ⅰ处分开,浇道凝料与塑件自动脱离。动模继续后移,在拉杆26和限位螺钉27的作用下,脱浇道板3与定模座板从分型面ⅱ- ⅱ处分开,使浇道凝料从分流道拉杆上和浇口套24中自动脱落,完成浇道凝料的自动分离过程。动模继续后移,拉开拉钩,使模具从分型面ⅲ- ⅲ处分开,塑件因成型收缩而留在动模型芯镶件上。


图3 模具开模及推出零件后的状态图

最后由注射机的液压系统带动顶杆推动模具的推杆垫板16和推杆固定板15,固定在推杆垫板和推杆固定板之间的复位杆13推动着用螺钉固定其上的推板9将塑件从动模型芯镶件上推出。

模具的闭合高度为:h0=565mm。

在分型面ⅰ处分开的距离为:h2=125mm。h2的确定须满足以下条件:h2=浇道凝料的长度+( 5~10)mm。

在分型面ⅱ处分开的距离为:h1=10mm。其目的是实现浇道凝料与拉料杆自动分离。

模具从分型面ⅲ处分开的距离为:h3=220mm。要保证塑件有足够能自动掉落的空间。

模具推板移动的距离为:h4=50mm。要保证塑件推离动模型芯镶件。

模具开模后的总高度为:h=h0+h1+h2+h3+h4=565+10+125+220+50=970(mm) 。模具开模后的总高度必须小于注射机上动﹑定模固定板间的最大开距。

试模过程中需要设置和调整合适的工艺参数,如注射压力﹑料筒各段的温度﹑喷嘴温度及模具温度等,以保证产品获得良好的质量。

4 结束语

该模具结构在设计时,根据产品的结构特点和表面质量的要求,合理地选择了点浇口的进料形式,避免了充模产生的水纹﹑气泡和疏松等缺陷。模具的脱模机构采用推板推出,以减少了推出过程中塑件产生的变形﹑刮花等缺陷,同时避免了推杆痕迹,符合透明产品对外观的质量要求。定模板型腔采用双层循环冷却方式,而动模型芯镶件采用并行隔片循环冷却方式使模具在成型过程中既保证产品质量,又缩短了成型周期,取得了较好的效果。该模具投入产品的批量生产以来,一直运行良好,为企业获得了可观的经济效率。


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