周德雄
(深圳市銀寶山新科技股份有限公司,廣東深圳 518108)
塑膠制品在注射成型后,因為塑件結(jié)構(gòu)、塑料特性、模具溫度、注射成型工藝等因素會導(dǎo)致翹曲變形,為了達(dá)到塑件設(shè)計尺寸,預(yù)變形設(shè)計也是一種非常有效的方法,下面以油門踏板為例,介紹這種預(yù)變形模具的設(shè)計方法,希望能對其它類型的塑料制品的模具設(shè)計起到拋磚引玉的作用。
圖1所示為油門踏板,其為功能性長條形塑件,外形尺寸279.5×180.6×74.1mm,塑件底部大量骨位增加其強(qiáng)度,側(cè)面腳踏的位置設(shè)計了防滑槽。為滿足使用功能,塑件使用力學(xué)性能、耐熱性能、耐疲勞性能優(yōu)異、被廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、儀器殼體以及其它需要有抗沖擊性和高強(qiáng)度要求的工程塑膠料——PA66,為了提高PA66的機(jī)械特性,加入了40%的玻璃纖維,收縮率為0.7%。
采用針閥點澆口直接進(jìn)到塑件上,模流分析參數(shù)如圖2所示,分析變形數(shù)據(jù)如圖3所示。
圖1 油門踏板
圖2 模流分析參數(shù)
圖3 模流分析變形數(shù)據(jù)
通過模流分析可以看出腳踏區(qū)域在3個方向都有變形,但分析的變形值比實際生產(chǎn)時的要小。塑件3D按圖4進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)整,以預(yù)變形旋轉(zhuǎn)軸心為基準(zhǔn)點,進(jìn)行3D預(yù)變形設(shè)計,踏板底端變形1mm,頂端變形1.3mm,其它地方過渡接順,使保持不變的原形狀與變形設(shè)計后的形狀完美接合,經(jīng)過試模驗證,注射成型后經(jīng)過翹曲變形達(dá)到塑件目標(biāo)尺寸。
圖4 預(yù)變形數(shù)據(jù)調(diào)整
圖5 注射模結(jié)構(gòu)
圖5為油門踏板注射模2D結(jié)構(gòu)圖,采用1模2腔結(jié)構(gòu)。PA66+40%GF塑膠模具溫度40℃~110℃(試模溫度為90℃),因為模具所需溫度較高,所以模具定模側(cè)和動模側(cè)都做了隔熱板,油門踏板注射模的設(shè)計包括模架、熱流道系統(tǒng)、滑塊機(jī)構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計。
模具采用非標(biāo)模架CI560×640,兩板模結(jié)構(gòu),如圖5所示。模架由定模座板2、熱流道板13、定模板14、動模板18、方鐵26、頂桿固定板20、頂桿墊板22、動模座板27等組成。由于斜向滑動的兩個滑塊行程較長,其斜導(dǎo)柱已高出定模板面,將模架的導(dǎo)柱設(shè)計在定模板,模具定模側(cè)倒放時能有效保護(hù)斜導(dǎo)柱不會被撞壞。
經(jīng)過對塑件投影面積、膠料重量計算,油門踏板模具匹配在200t的注塑機(jī)上生產(chǎn),模具1模2腔,塑件旋轉(zhuǎn)360°排位放置,側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計在操作側(cè)和非操作側(cè)。兩塊拼接的鑲科在4個角落設(shè)計5°虎口,使動定模能夠互鎖。塑件最小插穿角度為2°,模架周邊放置4個零度邊鎖,使模芯精確定位。動模側(cè)模架上,分布8個承壓塊,增大了分型面承壓面積,避免模芯分型面因壓力過大而損壞。
油門踏板旋轉(zhuǎn)中心軸處及防滑槽位置(見圖1所示),開模方向有倒扣,需設(shè)計側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。如圖5所示,抽芯機(jī)構(gòu)由滑塊7、斜導(dǎo)柱6、耐磨塊5、限位塊4、滑塊扣30組成。動模側(cè)開啟時,滑塊7在斜導(dǎo)柱6的驅(qū)動下,進(jìn)行抽芯運(yùn)動,由于滑塊安裝在操作側(cè)和非操作側(cè),不存在因滑塊重力下掉的可能性,當(dāng)斜導(dǎo)柱6與滑塊7分離后,滑塊尾部剛好碰到限位塊4而停止運(yùn)動,此時滑塊扣30的止動銷,將滑入滑塊底部的V形槽,起到止動效果,滑塊已完成抽芯動作。
動模側(cè)繼續(xù)打開,至完全打開后,注塑機(jī)頂桿驅(qū)動注塑機(jī)頂桿31,從而帶動頂桿墊板22、頂桿固定板20、頂桿9、復(fù)位桿19等頂出機(jī)構(gòu)進(jìn)行頂出動作。因為滑塊下也放置有頂針,為避免頂針撞到滑塊及定模,在復(fù)位桿上及復(fù)位桿底部裝有彈簧21,底部的彈簧將復(fù)位桿彈起3mm,使得復(fù)位桿比頂針先碰到定模側(cè)零件。在復(fù)位桿上及復(fù)位桿底的彈簧的反推力下,頂桿板后退至合模狀態(tài),這樣就避免了頂桿撞模,又能起到復(fù)位的效果。
油門踏板注射成型參數(shù)的調(diào)試如表1所示。
表1 注射成型參數(shù)匯總
在注射成型過程中,通過注射成型參數(shù)調(diào)整,塑件冷卻放置,尺寸穩(wěn)定后,經(jīng)檢測,硬度及外形尺寸均符合塑件圖紙設(shè)計要求。模具在使用中,針閥式熱流道澆口直接進(jìn)膠在塑件上,針閥控制無水口殘留,減少塑料的浪費。塑件頂出,機(jī)械手抓取塑件后放到傳送帶,如此便捷的生產(chǎn)方式,真正達(dá)到自動化生產(chǎn),提高了注射成型塑件的生產(chǎn)效率。
油門踏板預(yù)變形模具設(shè)計,只是在眾多反變形塑件的一個案例。由于塑件結(jié)構(gòu)、塑膠特性、模具溫度、注射成型工藝等因素,塑件變形量及變形方向?qū)鞑幌嗤刂扑芗叽绶项A(yù)期效果,必須參考模流分析得出的理論變形量及變形方向,結(jié)合一些變形經(jīng)驗總結(jié)數(shù)據(jù),基本能達(dá)到塑件預(yù)期效果。