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          保護蓋注射模設計與工藝研究

          保護蓋材料為PP,屬熱塑性塑料。從使用性能上看,該塑料具有優良的耐腐蝕性和高頻絕緣性,化學穩定性好,比重小,強度、剛度、硬度、耐熱性均優于PE但軟化點低、易老化;從成形性能上看,吸濕性小,熔料的流動性極好,溢邊值0.03mm左右,冷卻速度快,成形容易,成形收縮范圍大,收縮率約1.5%~3.5%,。該塑件表面要求無明顯收縮、水紋等現象,同時要求光滑平整、無氣泡、裂口、波紋等缺陷。
          1    塑件的工藝性分析
                  對于薄殼塑件加工成形的質量來說,主要表現在塑件的翹曲變形、表面縮痕、流痕等問題上,對于這些問題,合理地設置工藝參數起著決定性的作用。
                  在成形過程中,產生翹曲變形是由于塑件的不均勻收縮,而翹曲變形產生的原因可歸結為以下幾點:
                  (1)澆口位置不合理。澆注口的位置在中間就會產生應力不均勻。
                  (2)冷卻不均勻。模具本身溫度場的不均勻分布;塑件厚度方向的不均勻溫度分布。
                  (3)塑件收縮不均勻。塑件厚度變化的影響;冷卻系統的布置和參數影響;保壓壓力的差異(例如澆口處過度保壓,遠離澆口處卻保壓不足)。
                  (4)分子定向不同。流動方向和垂直于流動方向的纖維配向性差異,造成不同的收縮率。
                  保護蓋,在澆注時應控制成形溫度,料溫低趨向性明顯,尤其是低溫高壓時更明顯,模具溫度低于50℃以下塑件無光澤,易產生熔接痕、流痕,90℃以上時易發生翹曲變形;模具澆注系統應細長,進料口截面宜小,塑件壁厚應均勻,避免缺口、尖角,以防止應力集中。
          1.1    塑件注塑工藝參數的確定
                  通過用注塑模CAE軟件MOLDFLOW對塑件進行模流分析,PP的成形工藝參數可作如下選擇:
                  材料等級:PP;
                  最大注塑壓力:100MPa;
                  模具溫度:80~90℃;
                  塑料熔化溫度:170~176℃;
                  注塑時間:2.12s;
                  注塑壓力:71MPa;
                  熔接痕:有;
                  氣縫:有;
                  鎖模力:6.98t;
                  注塑面積:269.32cm2;
                  循環周期:51.28s。
                  試模時,可根據實際情況作適當調整。
          1.2    塑件的收縮率和尺寸
                  查模具設計手冊得PP的收縮率為:
                  Smax=3.5%,Smin=1.5%
                  平均收縮率為:Scp=(Smax+Smin)/2=2.5%
                  模具尺寸根據以下公式計算:L=l/(1-Scp)
                  式中:L為模具尺寸;l為塑件尺寸;Scp為平均收縮率。
          1.3    尺寸計算
                  該塑件成形零件工作尺寸計算時均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差來進行計算。
                  塑件的尺寸精度主要取決于塑料的收縮率及模具的制造誤差。設計收縮率取2.5%,在聚丙烯的成形收縮率1.5%~3.5%范圍內。
          2    注塑模的結構設計
          2.1    分型面的選擇
                  根據分型面的選擇原則,考慮塑件在模具中的成形位置、澆注系統設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法等多種因素的影響,選擇分型面時一般應遵循的原則是:便于塑件順利脫模,盡量使塑件開模時留在動模一邊,便于模具加工制造,和對側向抽芯的影響等。
          2.2    澆口流道設計
                  首先,考慮到產品的使用要求,成形塑件表面不能留有澆口痕跡;其次據產品材料PP的性能和成形特點、黏度與黏度對剪切力的敏感程度等因素,模具采用點澆口結構,在定模板上制作U型流道,澆口應選小一些,取直徑0.6mm;另外,澆口與分流道的連接處用圓弧過渡,以便于熔體的流動及填充。
                  澆道應和注塑機的噴嘴在一條直線上,斷面為圓形,錐度為3°;分流道采用平衡式布置,U形斷面結構,流道設計的原則是盡可能短一些,以減少流道中的凝料及壓力損失,使塑料不會因降溫過多影響其注射成形。
          2.3    頂出機構設計
                  從塑件超長薄壁的易產生翹曲變形的特點來看,將塑件的6個與工作臺配合凸出塊設計在動模部分,這樣在開模時凸出塊就會拉住塑件使其留在動模,在頂出時用到它。在凸出塊下面設計頂桿,頂出時頂桿不直接頂在平面上,減少了塑件因頂出而造成的翹曲變形。
          3    塑模溫度調節系統
                  PP塑料的模具溫度為80~90℃。設定模具平均溫度為85℃,用22℃的水作為模具冷卻介質,其出口溫度為25℃,產量為(初算1套/min)10.35kg/h。除去總熱量:
                    Q=W1[Cp(T1-T2)+L]
                  式中:W1為單位時間注入模具的塑料重量;Cp為塑料比熱;T1為塑料注射溫度;T2為模具的表面溫度;L為塑料的溶化潛熱。
                  則帶走熱量Q所需冷卻水量:
                    W=Q/K(T3-T4)
                  式中:W為通過模具的冷卻水重量;K為熱傳導系數;T3為出水溫度;T4為入水溫度本塑件在注塑成形時不要太高的模溫,因而在模具上可不設加熱系統,設定模具平均工作溫度為85℃,成形時塑料熔體溫度要求在175℃左右。
                  該塑件屬于超長薄壁塑件,為了使塑件脫模時不變形,需設冷卻系統。在定模型腔也要設置冷卻水道進行冷卻,冷卻水道孔徑采用直徑8mm鉆頭加工。4模具結構及工作過程模具結構。考慮到塑件超長薄壁的易產生翹曲變形的特點,在設計頂出時,要考慮塑件的翹曲變形,盡可能將頂桿直徑設計得大一些,頂在塑件厚度最大的地方,6個凸出塊處的包緊力最大,可承受的頂出力也最大,所以選擇了6個凸出塊作為頂出點,來減少塑件的翹曲變形。
                  模具工作過程:合模注射時,塑料熔體從噴嘴通過分流道及澆口充滿型腔,開模時先從分型面分型,完成塑件從定模部分的脫出,并使塑件留在動模部分,頂出機構工作,將塑件從模具中脫出,完成一個工作周期。頂出機構的復位采用復位桿來實現,保證工作循環順利進行。
          5    結束語
                  模具經過試模成功生產出塑件。模具運行靈活、可靠,澆注系統、溫控系統、脫模機構效果良好,保護蓋塑件精度達到了設計要求,外表面光潔,生產出的保護蓋塑件完全符合使用要求。


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