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        快速熱循環(huán)注塑模具及工藝關(guān)鍵技術(shù)研究

        2016-12-23 18:56:07冀冠一
        科技創(chuàng)新與應用 2016年34期
        關(guān)鍵詞:優(yōu)化設(shè)計

        冀冠一

        摘 要:當前在國民經(jīng)濟的各個行業(yè)都涉及到注塑成型的塑料加工品,但是注塑工藝復雜,產(chǎn)品表面瑕疵多,影響外觀,使得其力學性能較差,在工業(yè)使用中是一大隱患。為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量,工廠技術(shù)人員曾經(jīng)使用噴漆的方式提高表面光滑度,但是噴漆對人身體健康威脅很大,因此為了更大程度的滿足客戶的需求,在外觀和質(zhì)量上做了很大的改善,很多技術(shù)人員提出了快速熱循環(huán)注塑技術(shù),在減少表面瑕疵上有很大的幫助。文章簡述快速熱循環(huán)技術(shù)工藝原理及特點,并提出該工藝的關(guān)鍵技術(shù)中涉及到的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的設(shè)計建議,充分展示出其巨大的發(fā)展空間。

        關(guān)鍵詞:快速熱循環(huán);注塑模具技術(shù);有限元模擬;優(yōu)化設(shè)計

        現(xiàn)在,“綠色”口號在生活中處處可見,在模具行業(yè),為了提高產(chǎn)品的美觀和質(zhì)量,掩飾一些小瑕疵會在塑件的表面進行噴漆,但是噴漆中含有大量的化學物質(zhì),散發(fā)出刺激的氣味,對人們的健康不利,也不符合“綠色”要求。綠色制造要求降低資源消耗量少,利用率高,提高其經(jīng)濟效益和社會效益。注塑產(chǎn)品運用在各個領(lǐng)域,因此其安全性、質(zhì)量和經(jīng)濟效益等是人們關(guān)注的話題,因此快速熱循環(huán)注塑技術(shù)被提出并研究,該技術(shù)能夠減少制品表面瑕疵,提高光澤度,還能消除過去噴漆帶來的危害,避免二次加工,降低成本,真正實現(xiàn)綠色生產(chǎn),由此可見該技術(shù)具有很寬闊的發(fā)展空間。

        1 快速熱循環(huán)技術(shù)工藝原理及特點

        1.1 快速熱循環(huán)注塑工藝原理

        快速熱循環(huán)注塑技術(shù)其核心在于對溫度的控制,加熱最關(guān)鍵的部分是在熔體注射到模具之前,為了保證塑品的質(zhì)量,一般會將溫度提升到材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上幾度,接著在將熔體注射到模具腔內(nèi)時其溫度一直保持在之前的水平上,在保壓后期或者是注塑機開始熔膠時,不再加熱并且使用低溫介質(zhì)對產(chǎn)品進行快速降溫,便于取件且縮短注塑周期。傳統(tǒng)的注塑工藝中,整個系統(tǒng)的溫度維持不變,而快速熱循環(huán)注塑工藝中溫度形成變化周期,其順序依次是模具加熱、高溫保持、模具冷卻和低溫保持四個階段,其中最重要的是精確控制模具加熱的溫度,溫度太高對資源是一種浪費,也可能破壞材料的性質(zhì),溫度太低達不到質(zhì)量要求等,并且加熱的方法不能為常規(guī)的加熱方法,因為可能延長注塑周期,降低生產(chǎn)效率,因此快速熱循環(huán)注塑需要采用快速加熱和快速冷卻技術(shù)。

        1.2 快速熱循環(huán)注塑工藝技術(shù)特點

        快速熱循環(huán)注塑工藝于傳統(tǒng)注塑工藝相比較最大的創(chuàng)新點是能夠動態(tài)控制系統(tǒng)的溫度,在系統(tǒng)內(nèi)部的改善體現(xiàn)在減小熔體模具腔內(nèi)部的流動阻力,減小注射壓力和充模時的剪切力,最終減小塑品上殘存的應力,提高塑品的力學特性。與傳統(tǒng)注塑工藝相比,快速熱循環(huán)注塑工藝的優(yōu)點具體表現(xiàn)在以下幾個方面:一是可以避免在模具腔體內(nèi)壁處形成冷凝層,這樣就不會再塑品的表面出現(xiàn)褶皺或者凸凹不平,從外觀上提高制品質(zhì)量;二是制品表面不存在熔接痕、流痕等各種缺陷,傳統(tǒng)工藝制作出來的塑品存在這些問題,以往為了遮蓋這些毛病,制作者會在其表面噴漆,對塑品進行二次加工,既浪費材料,而且所噴的漆中含有甲醛以及重金屬污染物,對人們健康有巨大的威脅,因此快速熱循環(huán)注塑工藝無污染、成本低、生產(chǎn)周期短等優(yōu)點值得其被擴大氛圍使用。

        2 快速熱循環(huán)注塑成型關(guān)鍵技術(shù)研究——產(chǎn)品結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位設(shè)計

        從生產(chǎn)中可以發(fā)現(xiàn)注塑產(chǎn)品的質(zhì)量好壞除了與技術(shù)工藝參數(shù)有關(guān)外,還與結(jié)構(gòu)設(shè)計是否符合成型的工藝性要求有關(guān),因為結(jié)構(gòu)設(shè)計合理能降低缺陷形成概率。因此在設(shè)計注塑產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)時需要考慮到以下幾個方面:一是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計要合理,便于模具的加工制造和成型工藝的實施;二是在保證產(chǎn)品外觀質(zhì)量和使用性能的前提下,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要力求簡單,壁厚要均勻一致,便于后續(xù)的裝配操作;三是要減少塑件成型前后的輔助工作,盡量避免成型后的二次加工,做到產(chǎn)品成型的高效率、低消耗。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計還要注意以下幾方面。

        2.1 壁厚和螺釘柱孔設(shè)計

        產(chǎn)品的性能和質(zhì)量等與其本身的壁厚有很大的關(guān)系,在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計時,壁厚要根據(jù)材料的性能、塑件結(jié)構(gòu)與用途來設(shè)計,以不引起表面縮痕為標準,盡可能避免壁厚設(shè)計太小,產(chǎn)品的剛度和硬度不夠,注射充模困難;避免壁厚設(shè)計太大,浪費資源,冷卻困難,增加注塑周期,降低生產(chǎn)效率等情況,因此壁厚一般為2-4毫米,最低不能小于1毫米,這樣塑品表面光澤度高,瑕疵量少,在生產(chǎn)中,技術(shù)人員一般將壁厚控制在3.5毫米以下,模具表面溫度控制在材料熱變形溫度以上,提高流體的流動性能,制造出壁厚符合要求的產(chǎn)品。螺釘柱孔要充分考慮到孔的形狀、位置設(shè)計,螺釘柱孔主要作用是減小塑件的縮小程度,因此現(xiàn)在常用的是添加斜頂槽的螺釘孔,其可提高塑件壁厚的均勻性,有效避免產(chǎn)品外表面縮痕的產(chǎn)生。此外在設(shè)計時還要考慮產(chǎn)品使用材料的收縮比,合理安排壁厚和螺釘孔的尺寸。

        2.2 拔模斜度和加強筋設(shè)計

        拔模斜度是指平行于模具開合模方向,塑件壁面所應具有的傾斜度。當熔體進入模具以后,冷卻時遵循熱脹冷縮原理,產(chǎn)品體積縮小,會使塑件的型腔和芯凸出來,不易取出,或者取出來的時候容易被劃傷,拔模斜度設(shè)計對產(chǎn)品品質(zhì)影響很大,在生產(chǎn)中塑件的拔模斜度一般控制在3°以上。此外在提高產(chǎn)品輕度和剛性方面,加強筋是必不可少的,其還能改善產(chǎn)品在模具中的流動情況,保證產(chǎn)品表面平整度高,在工程應用中發(fā)現(xiàn)夾墻井最佳設(shè)計值小于壁厚的0.4倍。

        3 結(jié)束語

        現(xiàn)在各個行業(yè)發(fā)展都離不開塑品,其質(zhì)量的好壞對其領(lǐng)域的影響較大,現(xiàn)在很多學者均在研究提高塑品質(zhì)量的技術(shù),目前比較熱門的技術(shù)就是快速熱循環(huán)注塑技術(shù),以控制溫度來控制產(chǎn)品質(zhì)量和注塑周期,但其中涉及到的參數(shù)較多,文章只研究了壁厚、拔模斜度、加強筋和螺釘柱孔的設(shè)計參數(shù),其它部分在后期會進行深入研究,也期待更多的學者共同參與研究。

        參考文獻

        [1]溫展飛,文生平,江靜,等.超高速注射機注射控制的系統(tǒng)分析與仿真研究[J].塑料工業(yè),2009,37(9):34-38.

        [2]石峰,婁臻亮,陸金桂,等.基于模糊粗糙集模型的注塑模澆注系統(tǒng)方案智能化設(shè)計研究[J].機械工程學報,2003,39(9):123-127.

        [3]余曉容,申長雨,陳靜波.注塑模澆注系統(tǒng)位置的自動設(shè)計[J].機械工程學報,2004,40(6):174-177.

        [4]肖長江,劉春太,申長雨.注塑制件熔接痕的形成、性能和預測[J].機械工程學報,2005(8):17-20.

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