陳 垚，梁 思

（廣東東亞電器有限公司，廣東 佛山 528306）

0 引言

模具質(zhì)量及生產(chǎn)效率是影響成型塑件的品質(zhì)、產(chǎn)量及制造成本的直接因素，塑件的快速更新?lián)Q代對模具設(shè)計(jì)水平提出了更高的要求，設(shè)計(jì)的模具滿足大批量生產(chǎn)成為焦點(diǎn)。現(xiàn)以材料為PMMA 的汽車高光立柱進(jìn)行模內(nèi)熱切成型，以降低制造成本及提高生產(chǎn)效率。

1 高光立柱結(jié)構(gòu)分析

1.1 塑件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

汽車高光立柱外形尺寸為353 mm×85 mm×23 mm，基本壁厚為3 mm，塑件結(jié)構(gòu)如圖1 所示。塑件材料為PMMA，外觀要求較高，成型后塑件表面不允許有熔接痕、流痕、收縮痕，飛邊等缺陷，表面光澤度要達(dá)到鏡面效果?？蛻糁付舜尚退芗M(jìn)澆口位置，如圖2所示，從側(cè)邊搭底進(jìn)澆。從成型塑件外觀可知，對成型質(zhì)量、后期注射生產(chǎn)效率、剪切澆口凝料、模具制造成本等有較高的要求。

圖1 汽車高光立柱

圖2 澆口位置

1.2 模具設(shè)計(jì)重點(diǎn)

高光立柱為PMMA 外觀件，表面要求高光，其特性為高透光、質(zhì)較脆，受其指定進(jìn)澆口限制，處理澆口凝料容易爆裂。通過澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)剪切完澆口凝料后，達(dá)到不影響成型塑件的外觀目的，且為了提高生產(chǎn)效率，減少人工剪切澆口凝料的不良率，決定在進(jìn)澆口處運(yùn)用模內(nèi)熱切技術(shù)。

1.3 塑件材料

塑件材料選擇PMMA 是因?yàn)槠涮攸c(diǎn)為透光性好、高光性好、不易感光變色，機(jī)械強(qiáng)度較高,有一定的耐熱、耐寒和耐氣候性，耐腐蝕、絕緣性良好，但質(zhì)脆，易溶于有機(jī)溶劑，如作透光材料，其表面硬度低，容易擦傷、劃傷。成型的塑件缺口處抗沖擊強(qiáng)度低，易因應(yīng)力產(chǎn)生而開裂。

2 模具設(shè)計(jì)方案

2.1 澆注系統(tǒng)

模具采用熱流道澆注系統(tǒng)，1 個(gè)針閥式熱噴嘴由電磁閥控制進(jìn)澆，熔體依次通過搭底進(jìn)澆口進(jìn)入型腔，采用運(yùn)熱水方式控制模具溫度，型腔全周采用分型面排氣，動(dòng)模增加排氣鑲件，待成型塑件有3個(gè)倒扣，采用斜推桿加推塊抽芯結(jié)構(gòu)脫模，模具采用1模2腔布局。

模具澆注系統(tǒng)采用單嘴針閥式熱噴嘴轉(zhuǎn)普通流道進(jìn)澆，如圖3 所示，其中熱噴嘴采用單獨(dú)澆口套，有效控制熱流道系統(tǒng)對模具溫度的影響?？紤]PMMA材料質(zhì)脆，容易開裂，在滿足熔體填充型腔情況下，將搭底進(jìn)澆口高度設(shè)為0.8 mm，如圖4 所示。注射時(shí)，模具合模，模內(nèi)熱切合模狀態(tài)如圖5 所示，并啟動(dòng)圖6所示的開關(guān)控制器6，注塑機(jī)按照設(shè)定條件進(jìn)行注射及保壓，保壓結(jié)束后，通過液壓機(jī)從模內(nèi)熱切進(jìn)油嘴7 進(jìn)油，驅(qū)動(dòng)高壓液壓缸5 帶動(dòng)模內(nèi)切刀2往上切0.8 mm，使?jié)部谀吓c成型塑件分離，澆口截面定型后，模內(nèi)切刀2 啟動(dòng)回退。塑件冷卻后開模，推出成型塑件，完成一個(gè)成型周期，后期不需要人工剪切澆口凝料工作，提高了生產(chǎn)效率。

圖3 澆注系統(tǒng)

圖4 澆口高度

圖5 模內(nèi)熱切合模狀態(tài)

圖6 熱流道系統(tǒng)

2.2 模具溫度控制系統(tǒng)

PMMA 材料要求模具溫度為60～80 ℃，在注射成型過程中，模具中的熔體將熱量不斷地傳遞到型腔壁，使模具溫度升高。模具溫度高有利于熔體快速填充型腔，模具溫度低則熔體流動(dòng)性差，會造成成型塑件尺寸穩(wěn)定性差、型腔填充不滿、成型塑件開裂等問題，因此需設(shè)定良好的模具溫度控制系統(tǒng)，以保證模具溫度的穩(wěn)定性。定模部分加設(shè)隔熱板輔助控制模具溫度，熱噴嘴處單獨(dú)設(shè)置冷卻水路，有利于熱噴嘴區(qū)域散熱，導(dǎo)套附近加設(shè)單獨(dú)的冷卻水路，防止導(dǎo)柱擦傷，其余均為熱水水路，控制模具溫度的冷卻系統(tǒng)如圖7、圖8所示。

圖7 定模冷卻水路

圖8 動(dòng)模冷卻水路

2.3 排氣系統(tǒng)

注射成型過程中，型腔內(nèi)會產(chǎn)生氣體，這些氣體需要排出，以避免成型塑件產(chǎn)生外觀不良或成型周期延長的問題。模具定模鑲件設(shè)置全周排氣結(jié)構(gòu)，動(dòng)模推塊、鑲件、斜推塊均加工排氣槽并增加透氣鋼鑲件，如圖9、圖10所示。

圖9 定模排氣

圖10 動(dòng)模排氣

2.4 推出系統(tǒng)

推出系統(tǒng)如圖11所示，塑件上有半圈裝配用加強(qiáng)筋，高度為2 mm，在加強(qiáng)筋上均勻布置推塊1，這樣既方便成型塑件的脫模，又可以改善排氣。斜推塊3 作為模具的主要側(cè)向抽芯零件，根據(jù)塑件3 個(gè)倒扣脫模方向及脫模距離，設(shè)置斜推桿4傾斜角9°，斜推座6 內(nèi)部滑動(dòng)塊往下傾斜角5.5°，推出行程設(shè)為100 mm，抽芯倒扣脫模距離為15.8 mm，完成斜推側(cè)向脫模運(yùn)動(dòng)，其中推塊1 與斜推塊3 同時(shí)推出，可防止成型塑件加強(qiáng)筋位粘附在斜推塊3 上，使塑件能順利脫模推出。

圖11 推出系統(tǒng)

3 模流分析

3.1 工藝參數(shù)設(shè)置

塑件運(yùn)用Moldex 3D 軟件進(jìn)行模流分析，材料PMMA工藝參數(shù)設(shè)置如表1所示。

表1 材料PMMA工藝參數(shù)設(shè)置

3.2 熔體充填流動(dòng)分析

熔體充填流動(dòng)分析結(jié)果如圖12所示，采用模內(nèi)熱切澆口凝料從待成型塑件中間進(jìn)料的方式，成型塑件主體面進(jìn)澆平衡、單向流動(dòng)、無短射現(xiàn)象。

圖12 充填流動(dòng)分析

3.3 成型塑件

成型塑件Z方向在約束狀態(tài)下變形量為-0.06～0.93 mm，如圖13所示。

圖13 Z方向變形量

塑件總體翹曲Z方向最大變形量為0.93 mm，變形集中在塑件兩端，客戶要求塑件最大允許變形量為1 mm，分析結(jié)果顯示變形量符合尺寸要求。

4 結(jié)束語

模內(nèi)熱切結(jié)構(gòu)已應(yīng)用于多款高光立柱模具上，量產(chǎn)后模具結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，解決了常規(guī)剪切澆口凝料后，在塑件澆口位置容易剪傷及爆裂的難題，為成型類似高光質(zhì)脆塑件的模具澆口凝料處理提供了參考。