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对讲机 前盒身 注塑 模具设计 优秀 优良 cad 图纸

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2006 年 24 卷 第 4 期 - 中国塑料术德 国 术 创 新 集 团( 位于利希腾费尔斯 ) 下属的 公司开发出了一种激光烧结装置 , 这种装置专用于制造带有复杂轮廓表面等同冷却效果的模具嵌件 , 即 具嵌件制造技术。司在激光烧结装置的制造厂家 司 ( 慕 尼 黑 )的密切配合下 , 完成研制工作。这是一种价格昂贵的技术 , 较低配置版本的 备 销售价格介于 32 35 万欧元之间 , 购买更大型号的 号设备则需 55 万欧元。前一种型号设备可制造的最大嵌件尺寸为 120 120 150 后一 种 型 号 设 备 可 加 工 出 250 250 170 小的嵌件。 2 种设备都可利用 0锈钢、 00 锻 模 钢 加 工 模 具 嵌 件 ,可制造出注塑模具、压塑模具、流延模头等。其中的固态激光器放射出薄至 20 80 微米的激光束。瑞士 司是一家并不知名的注塑加工厂 , 从事高端塑料制品的注塑加工业务。这家注塑加工厂仅有 100 名工人和 50 台注射机 ,加工各种医疗器械部件、电子电气部件、汽车部件及其他产品。目前正在采用 术制造的模具大量加工硬质包装箱。这家工厂的产品开发及设计部门经理 示 : “ 应用 术可缩短20% 25% 的加工循环周期 , 我们正在筹划在大批量的订单上全面采用这项技术。”他所指大批量订单的部件数目应在数百万件或更多。青睐于应用这项模具制造技术的其他著名原始设备制造商包括 : 戴姆勒克莱斯勒 ( 、宝马汽车 ( 、 司。大约有 25 套设备已经安装运行 , 最近有一家热流道制造厂家 司也购买了 备。 的 销 售 经 理绍称 , 这项新技术的 射线测试工作已于 2000 2003 年间完成 , 对注塑部件的加工循环周期进行对比测试 , 利用 术制造的模具要比采用其他方法加工的模具缩短 30% 40% 循环周期。他引用了某个不透露厂名的注塑加工厂举例说明 , 在加工 牌真空吸尘器的透明盖时 , 加工循环周期从85 秒降低至 50 秒。用激光烧结金属粉末的方法 , 在注塑模具上涂覆一层叠一层 的 金属 粉 末 涂层 , 早 已 有 之 。团为此介绍称 , 公司开发该项技术的创新之处是针对加热或冷却模具的模腔方面 , 例如在注射加工具有高熔体温度的材料部件时 , 熔体必须流过全部模腔表面 , 而不是仅通过流道的表面。应用 术很容 易在模具的表面加工出网格状的冷却通道回路 , 若通过管道与大型冷却水塔相冷却注塑模具的最新解决方案李建钢 编译57沿科技 2006 吴书琴 编译连接 , 可冷却宽度窄至只有 4.5 以及任何高度尺寸的注射浇口。在模具内加工设置了冲洗管道 , 这样即使加工厂所使用的冷却水遭受微生物、杂质污染 , 也不会出现冷却管道堵塞的现象。另外 , 在模具上尽可能设计更多的冷却通道 , 以方便塑料制品加工厂对模具任何部位的模温进行独立控制。这样的设计理念 , 不仅可避免由于模温不当造成的塑料部件收缩现象 , 而且也可消除部分结晶性热塑性塑料因取向而导致的部件收缩现象。团的注塑模具制造车间拥有 250 名工人 , 下属子公司则主要从事设计模具和快速制造出样模的工作。公司销售经理 称 ,术的成功应归功于公司拥有丰富的模具加工实践经验 , 这也是与其他的制模工艺方法不同所在。他介绍说 , 直接从 术设备制造得出的模具硬度可达到 40 通过额外的工艺处理后 , 硬度可高达 54 保持模具冷却技术美国 位于亚利桑那州的斯科茨代尔 ) 是一家注塑模具制造厂 , 开发了一系列的冷却模具方案 , 以帮助塑料加工厂提高劳动生产率和注塑部件的质量。 制模主管 称 , 公司在模具上设计了保形冷却通道 , 即根据模具的表面轮廓设置冷却通道 , 在可降低加工循环周期的同时 , 尤其对消除模具的热斑区非常有效 , 还可改善注塑部件的产品质量。该公司不断更新换代制模设备和工具 , 采用保形冷却制模技术已有10 年 , 应用其制造的一套设有 48 个模腔的模具进行注塑 , 加工循环周期只有 5 秒钟。客户对这种高品质的多腔模具非常赞赏。塑料加工行业正在蓬勃发展 ,需使用塑料模具的数量不断增多 , 制品加工厂之间转让旧模具 , 以及模具制造厂送交新模具的机会也越来越多。这看起来似乎是相当简单的装运过程 , 但有谁想到部分送交来的模具是带有问题的呢 ?1 正确验收模具的方法首先 , 该套模具应该是正处于可充满所有型腔的状态、良好的维护保养状态、备用配件要齐全。经过校正改动过的模具和零部件需要有详细的绘图说明。由于工艺参数可能波动变化 , 如果部件中有某些严格的尺寸规定限制 , 对压力参数要严格调节控制。同时应索取原始的模具质量合格证。常用的易损件需清点核实 , 并登记在册。备足 4 5 周内可能消耗的存货量 , 对已更换的损坏配件需保留记录。做好常用辅助设备装置的检查工作 , 并拍照记录下其装配位置。模具需通过严格仔细的清洁 , 喷涂上保护剂 , 外接的水管需拆除掉。在准备接收模具的工厂内预先准备好加工用的纯树脂材料 , 新的注射机以及所有的辅助仪器都需经过检查和校正 , 这套模具才可开始装箱启运。验收注塑模具时需注意的要点to 注塑加工厂情况良好 , 运转正常。而一旦装运到 B 注塑加工厂后 , 这套模具即出现问题 , 需要维修后才能用于加工塑料部件 ,从而造成 B 厂的注塑机停工 , 甚至装配流水线全面停产 , 需等待模具修复后才可恢复生产。怎样才能避免出现这种状况呢 ? 阅读本文 , 或许会使从事注塑加工业务的厂家有所启发。模具及热流道技术专题58 文 献 资 料 专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 赵 华 班 级 制 031 学 号 0320110128 指 导 教 师 刘 道 标 . 参 考文献 1孙强 , 周华民 , 黄志高 , 李德群 J, 2006(1):1982宋满仓 , 荆晓南 , 赵丹阳 J,2006(1): 1803王翠香 , 初宏超 J, 2006(10):64 4刘彦国 , 严慧萍 . 注塑成型模腔数量的择优确定 J 2006(4):465程晓宇 , 王晓梅 J, 2006(9): 316胡海青 ,李伟 ,刘光烨 J,2006(1):24 7曹伟 , 闵志宇 ,申长雨 J, 2006(19): 2002 8李建钢 J. 国外塑料 ,2006(4):579陈政杰 ,王成勇 , 秦哲 ,徐雄 . 精密注塑模具的注塑成型模拟 J,2006(10): 15410张甲敏 ,乔月纯 , 杨胜凯 J. 工程塑料应用 ,2006(10): 35塑 料 制 品 注 塑 成 形 收 缩 特 性 的 实 验 研 究宋 满 仓 荆 晓 南 赵 丹 阳大 连 理 工 大 学 精 密 与 特 种 加 工 教 育 部 重 点 实 验 室 ,大 连 ,116024摘 要 :设 计 制 作 了 一 套 一 模 四 腔 的 模 具 (包 括 正 方 形 、 凸 形 、 凹 形 和 扇 形 等 4 种 形 状 制 品 的型 腔 ) ,通 过 注 塑 成 形 实 验 ,来 确 定 这 几 种 特 殊 结 构 制 品 的 收 缩 特 性 。 实 验 材 料 选 用 收 缩 率 比较 大 的 利 用 三 坐 标 测 量 机 测 量 实 验 样 品 。 结 果 表 明 ,凸 形 、 凹 形 制 品 具 有 向 心 收 缩 的 趋势 ,而 扇 形 制 品 内 径 收 缩 率 大 于 扇 形 制 品 外 径 收 缩 率 ,扇 形 制 品 收 缩 后 扇 面 角 度 具 有 变 大 的 趋势 。 因 此 ,在 精 密 成 形 中 ,必 须 考 虑 扇 形 制 品 扇 面 角 度 的 收 缩 对 制 品 尺 寸 精 度 的 影 响 。关 键 词 :注 塑 成 形 ;收 缩 特 性 ;塑 料 制 品中 图 分 类 号 : 文 章 编 号 :1004 132X(2006) 0180 03 116023 A By s , of s PP is as t he s h 3 - D s t t he s it s t of of s is t t he s it s t he of t he of s be in 日 期 :2006 09 070 引 言目 前 ,生 产 普 通 形 状 塑 料 制 品 的 模 具 型 腔 尺寸 的 计 算 方 式 与 方 法 已 比 较 规 范 ,但 对 于 制 品 中一 些 比 较 特 殊 的 形 状 或 结 构 单 元 来 说 ,其 相 应 的模 具 型 腔 尺 寸 的 计 算 方 法 还 存 在 一 些 不 同 的 理 解和 认 识 ,如 凸 形 、 凹 形 和 扇 形 。 为 此 ,本 文 设 计 制作 了 一 套 一 模 四 腔 的 模 具 (包 括 正 方 形 、 凸 形 、 凹形 和 扇 形 等 4 种 形 状 ) ,通 过 注 塑 实 验 ,来 探 讨 这几 种 特 殊 结 构 制 品 的 收 缩 特 性 。1 注 塑 成 形 收 缩 预 期 变 化 分 析对 塑 料 制 品 的 收 缩 趋 势 ,一 般 有 两 种 认 识 :一是 制 品 可 能 沿 其 几 何 中 心 收 缩 ;二 是 制 品 可 能 沿其 外 围 轮 廓 向 内 收 缩 1 。 基 于 此 ,本 文 首 先 对 各种 形 状 制 品 的 收 缩 可 能 性 加 以 分 析 。1. 1 扇 形 制 品 收 缩 预 期 变 化 可 能 性对 于 扇 形 制 品 的 收 缩 有 3 种 可 能 情 况 : 收缩 前 后 扇 形 角 度 没 有 变 化 ,径 向 尺 寸 均 减 小 ,即 向心 收 缩 (图 1) ; 收 缩 前 后 扇 面 角 度 有 所 改 变 ,且角 度 变 小 ,外 径 尺 寸 变 小 ,内 径 尺 寸 加 大 ,即 沿其 外 围 轮 廓 向 内 收 缩 (图 2) ; 收 缩 前 后 扇 面 角度 有 所 改 变 ,且 角 度 变 大 ,外 径 尺 寸 变 小 ,内 径尺 寸 也 变 小 ,这 也 是 沿 其 外 围 轮 廓 向 内 收 缩 的 一种 情 形 (图 3) 。 因 此 ,扇 形 制 品 收 缩 情 况 必 须 通过 实 验 来 加 以 确 定 。图 1 扇 形 角 度 未 变图 2 扇 形 角 度 变 小1. 2 凸 形 、 凹 形 制 品 收 缩 预 期 变 化 可 能 性凸 形 制 品 沿 几 何 中 心 收 缩 与 沿 图 形 外 围 轮 廓收 缩 的 效 果 应 该 是 趋 于 一 致 的 ,如 图 4 所 示 。081中 国 机 械 工 程 第 17 卷 增 刊 2006 年 10 月 1994 扇 形 角 度 变 大图 4 凸 形 制 品 收 缩 示 意 图凹 形 制 品 沿 几 何 中 心 收 缩 与 沿 图 形 外 围 轮 廓收 缩 的 效 果 是 不 同 的 。 所 以 需 通 过 实 验 研 究 注 塑模 成 形 中 凹 形 制 品 的 收 缩 属 于 下 述 哪 一 种 情 况 ,或 是 还 有 其 他 的 可 能 收 缩 情 况 。凹 形 制 品 收 缩 情 况 预 测 一 (凹 形 制 品 沿 几 何中 心 收 缩 )如 图 5 所 示 。图 5 凹 形 制 品 沿 几 何 中 心 收 缩 示 意 图凹 形 制 品 收 缩 情 况 预 测 二 (凹 形 制 品 沿 图 形外 围 轮 廓 向 内 收 缩 )如 图 6 所 示 。图 6 凹 形 制 品 沿 图 形 外 围 轮 廓 向 内 收 缩 示 意 图2 实 验 部 分2. 1 原 料 与 设 备由 于 实 验 要 定 量 地 分 析 特 定 形 状 制 品 的 收 缩规 律 ,实 验 选 用 的 注 塑 材 料 是 收 缩 率 较 大 的 聚 丙 烯(,这 样 实 验 所 得 制 品 的 收 缩 较 大 ,测 量 、 分 析 比较 方 便 。 实 验 设 备 为 锁 模 力 1200 注 塑 机 。2. 2 模 具为 综 合 研 究 凸 形 、 凹 形 、 扇 形 等 形 状 制 品 的 收缩 特 性 ,本 文 将 正 方 形 、 凸 形 、 凹 形 和 扇 形 制 品 设计 在 一 副 模 具 之 中 ,型 腔 以 及 流 道 系 统 在 动 模 板中 的 分 布 如 图 7 所 示 。1. 方 形 型 腔 孔 2. 凹 形 型 腔 孔3. 凸 形 型 腔 孔 4. 扇 形 型 腔 孔图 7 动 模 板 示 意 图各 型 腔 孔 皆 为 通 孔 ,将 各 种 形 状 的 型 腔 镶 块嵌 入 其 中 构 成 模 具 型 腔 ,型 腔 深 度 (制 品 厚 度 ) 为3浇 口 采 用 扇 形 浇 口 ,其 优 点 是 塑 料 熔 体 可在 较 大 范 围 注 入 ,塑 料 熔 体 带 入 模 腔 的 空 气 较 少 ,熔 体 通 过 浇 口 后 的 横 向 流 动 均 匀 ,故 制 品 内 产 生的 应 力 比 较 小 ,所 得 制 品 尺 寸 稳 定 。2. 3 实 验 安 排 及 实 验 数 据 采 集将 料 温 、 注 射 速 度 、 注 射 压 力 、 保 压 压 力 和 保压 时 间 这 5 个 注 塑 工 艺 参 数 按 单 因 素 变 化 方 法 来设 置 ,即 每 一 大 组 实 验 中 有 4 个 工 艺 参 数 值 固 定不 变 ,只 有 一 个 工 艺 参 数 变 化 。 本 实 验 由 此 分 为5 大 组 ,即 料 温 变 化 组 、 注 射 速 度 变 化 组 、 注 射 压力 变 化 组 、 保 压 压 力 变 化 组 和 保 压 时 间 变 化 组 。每 大 组 都 遵 循 一 个 工 艺 参 数 等 差 递 增 ,其 他 4 个工 艺 参 数 为 定 值 的 变 化 规 律 ,分 为 10 组 不 同 的 注塑 工 艺 状 况 。 实 验 制 品 图 如 图 8 所 示 。图 8 实 验 制 品 图3 结 果 与 讨 论3. 1 测 量 结 果 品 在 成 形 之 后 的 数 天 至 数 周 中 还 会 继续 收 缩 和 结 晶 。 大 部 分 的 收 缩 在 成 形 后 前 24h 发生 的 。 为 得 到 稳 定 可 靠 的 结 果 ,本 文 实 验 所 得 试件 均 是 在 此 试 件 注 塑 成 形 的 一 个 月 后 进 行 测 量181塑 料 制 品 注 塑 成 形 收 缩 特 性 的 实 验 研 究 宋 满 仓 荆 晓 南 赵 丹 阳 1994 。 采 用 00D 三 坐 标 测 量 仪 对 制 品 的 关 键 尺寸 进 行 测 量 。 以 上 每 个 变 化 组 中 的 每 一 种 不 同 的注 塑 工 艺 状 况 下 都 选 择 三 个 制 品 进 行 测 量 ,然 后取 测 量 值 的 平 均 值 。 现 以 料 温 变 化 组 和 注 射 压 力变 化 组 的 数 据 为 例 来 讨 论 扇 形 制 品 的 收 缩 特 性 。表 1、 表 2 和 表 3 分 别 是 扇 形 制 品 角 度 、 内 径和 外 径 的 收 缩 情 况 。表 1 扇 形 制 品 扇 面 角 度料 温 变 化 组 注 射 压 力 变 化 组料 温( )制 品 1扇 面 角( )制 品 2扇 面 角( )制 品 3扇 面 角( )扇 面 角平 均 值( )注 射 压 力( 品 1扇 面 角( )制 品 2扇 面 角( )制 品 3扇 面 角( )扇 面 角平 均 值( )180 90. 155 90. 125 90. 074 90. 118 37. 0 90. 104 90. 063 90. 079 90. 082190 90. 112 90. 070 90. 195 90. 126 44. 0 90. 015 90. 055 90. 077 90. 049200 90. 080 90. 076 90. 072 90. 076 50. 0 90. 022 90. 046 90. 051 90. 040210 90. 166 90. 009 90. 09 90. 088 56. 0 90. 015 90. 033 90. 065 90. 038220 90. 065 90. 081 90. 126 90. 091 62. 0 90. 019 90. 027 90. 005 90. 017230 90. 020 90. 079 90. 146 90. 082 68. 5 90. 016 90. 023 90. 000 90. 013240 90. 072 90. 094 90. 066 90. 077 75. 0 90. 020 89. 998 90. 022 90. 013250 90. 051 90. 099 90. 061 90. 070 81. 0 90. 018 90. 013 90. 031 90. 021260 90. 048 90. 073 90. 113 90. 078 87. 0 90. 015 90. 008 90. 007 90. 010270 90. 078 90. 014 90. 100 90. 064 93. 0 90. 007 90. 009 90. 005 90. 007表 2 扇 形 制 品 内 径料 温 变 化 组 注 射 压 力 变 化 组料 温( )制 品 1内 径( 品 2内 径( 品 3内 径( 径平 均 值( 射 压 力( 品 1内 径( 品 2内 径( 品 3内 径( 径平 均 值(80 29. 301 29. 416 29. 328 29. 348 37. 0 29. 373 29. 442 29. 445 29. 420190 29. 465 29. 251 29. 348 29. 355 44. 0 29. 554 29. 537 29. 501 29. 531200 29. 353 29. 322 29. 388 29. 354 50. 0 29. 501 29. 481 29. 446 29. 476210 29. 364 29. 356 29. 352 29. 357 56. 0 29. 515 29. 480 29. 430 29. 475220 29. 297 29. 423 29. 470 29. 397 62. 0 29. 418 29. 490 29. 418 29. 442230 29. 391 29. 350 29. 436 29. 392 68. 5 29. 460 29. 473 29. 497 29. 477240 29. 390 29. 395 29. 403 29. 396 75. 0 29. 449 29. 487 29. 434 29. 457250 29. 479 29. 433 29. 471 29. 461 81. 0 29. 427 29. 501 29. 475 29. 468260 29. 393 29. 504 29. 561 29. 486 87. 0 29. 458 29. 432 29. 436 29. 442270 29. 427 29. 487 29. 466 29. 460 93. 0 29. 449 29. 478 29. 445 29. 457表 3 扇 形 制 品 外 径料 温 变 化 组 注 射 压 力 变 化 组料 温( )制 品 1外 径( 品 2外 径( 品 3外 径( 径平 均 值( 射 压 力( 品 1外 径( 品 2外 径( 品 3外 径( 径平 均 值(80 49. 213 49. 203 49. 296 49. 237 37. 0 49. 247 49. 322 49. 312 49. 294190 49. 281 49. 256 49. 258 49. 265 44. 0 49. 482 49. 469 49. 450 49. 467200 49. 242 49. 288 49. 309 49. 280 50. 0 49. 353 49. 340 49. 524 49. 406210 49. 251 49. 295 49. 250 49. 265 56. 0 49. 369 49. 546 49. 436 49. 450220 49. 275 49. 335 49. 310 49. 307 62. 0 49. 310 49. 403 49. 310 49. 341230 49. 295 49. 329 49. 289 49. 304 68. 5 49. 380 49. 358 49. 428 49. 389240 49. 288 49. 250 49. 698 49. 412 75. 0 49. 415 49. 436 49. 416 49. 422250 49. 550 49. 385 49. 425 49. 453 81. 0 49. 385 49. 432 49. 453 49. 423260 49. 480 49. 602 49. 375 49. 486 87. 0 49. 424 49. 458 49. 409 49. 430270 49. 561 49. 555 49. 530 49. 549 93. 0 49. 431 49. 417 49. 413 49. 4203. 2 结 果 分 析3. 2. 1 扇 形 制 品由 表 1 可 以 得 到 扇 形 制 品 角 度 测 量 值 的 平 均值 为 901058 (对 应 的 模 具 成 形 零 件 型 腔 角 度 为90 ) ,呈 放 大 趋 势 ,角 度 平 均 增 长 率 为 0164 %。由 表 2 可 以 得 到 扇 形 制 品 内 径 尺 寸 测 量 值 的平 均 值 为 291432对 应 的 模 具 成 形 零 件 型 腔尺 寸 为 30,呈 减 小 趋 势 ,线 性 平 均 收 缩 率 为1189 %。由 表 3 可 以 得 到 扇 形 制 品 外 径 尺 寸 测 量 值 的平 均 值 491380对 应 的 模 具 成 形 零 件 型 腔 尺寸 为 50,线 性 平 均 收 缩 率 为 1124 %。扇 形 制 品 的 径 向 厚 度 为 191948对 应 的模 具 成 形 零 件 型 腔 尺 寸 20,呈 缩 小 趋 势 ,线性 平 均 收 缩 率 为 0126 %。扇 形 制 品 收 缩 前 后 角 度 变 化 与 弧 长 的 收 缩 率有 关 ,若 扇 形 内 弧 长 的 收 缩 率 与 外 弧 长 收 缩 率 相同 时 ,扇 形 制 品 收 缩 前 后 的 角 度 将 不 会 改 变 ;若 扇形 内 弧 长 的 收 缩 率 小 于 外 弧 长 收 缩 率 时 ,扇 形 制 品(下 转 第 185 页 )281中 国 机 械 工 程 第 17 卷 增 刊 2006 年 10 月 1994 ,通 过 这 些 关 系 计 算 相 关 零 件 的 大 小 ,根 据) 函 数 使 零 件 在 数 据 变 更 后 再生 ,这 是 整 个 程 序 的 核 心 部 分 。3. 3. 3 注 塑 模 智 能 模 架 库 的 应 用 举 例(1)在 打 开 一 个 成 品 件 ,如图 4 所 示 。(2)利 用 如 图 5 所 示 的 对 话 框 选 取 模 腔 的 形 式(单 模 腔 、 多 模 腔 或 者 一 模 多 件 ) ,模 架 的 类 型 (两 板模 或 者 三 板 模 以 及 模 架 的 厂 牌 。(3)经 过 必 要 的 选 择 之 后 ,系 统 会 根 据 3. 3. 2节 所 述 步 骤 自 动 生 成 想 要 的 模 架 ,最 终 效 果 如 图 6所 示 。图 4 在 开 的一 个 塑 料 件 图 5 模 腔 形 式图 6 生 成 最 终 模 架 的 线 框 显 示4 结 论E 作 为 一 款 优 秀 的 通 用 A E 软 件 ,用 户 可 以 利 用 其 灵 活 多 样 的 二 次 开 发功 能 ,开 发 出 适 合 自 己 个 性 化 需 要 的 应 用 程 序 ,这样 能 做 到 充 分 利 用 E 资 源 ,提 高 产 品 的 设 计效 率 ,减 轻 劳 动 强 度 。 目 前 ,注 塑 模 智 能 模 架 库 系统 做 为 3D 塑 模 设 计 软 件 的 一 部 分 ,将 大 大 减 轻模 具 设 计 人 员 的 负 担 ,提 高 模 具 设 计 的 效 率 。参 考 文 献 :1 李 世 国 . 序 设 计 M . 北 京 :机 械工 业 出 版 社 ,2003.2 张 继 春 . 次 开 发 实 用 教 程 M . 北京 :北 京 大 学 出 版 社 ,2003.(编 辑 张 洋 )作 者 简 介 :李 宝 金 ,男 ,1980 年 生 。 华 中 科 技 大 学 材 料 科 学 与 工 程学 院 硕 士 研 究 生 。 叶 升 平 ,男 ,1957 年 生 。 华 中 科 技 大 学 材 料 科 学与 工 程 学 院 教 授 。 陈 金 德 ,男 ,1959 年 生 。 上 海 钜 美 电 子 有 限 公 司总 经 理 。(上 接 第 182 页 )收 缩 后 的 角 度 将 变 小 ;若 扇 形 内 弧 长 的 收 缩 率 大于 外 弧 长 收 缩 率 时 ,扇 形 制 品 收 缩 后 的 角 度 将 增大 。 实 验 数 据 表 明 扇 形 内 径 收 缩 率 1189 %要 比扇 形 外 径 收 缩 率 1124 %要 大 ,又 由 于 扇 形 径 向 尺寸 与 弧 长 成 正 比 ,因 此 扇 形 内 弧 长 收 缩 率 要 比 扇形 外 弧 长 收 缩 率 要 大 。 由 此 可 知 ,扇 形 制 品 收 缩后 的 角 度 应 该 是 增 大 的 ,这 也 与 扇 形 制 品 角 度 变化 实 验 结 果 一 致 。3. 2. 2 凸 形 、 凹 形 制 品按 照 同 样 的 数 据 采 集 与 处 理 方 法 ,对 表 征 凸形 、 凹 形 特 点 的 尺 寸 为 16 行 测 量 计 算 ,凸形 制 品 的 尺 寸 的 平 均 值 为 151780线 性 平 均收 缩 率 为 1138 %。 凹 形 制 品 的 尺 寸 的 平 均 值 为151791线 性 平 均 收 缩 率 为 1132 % ,考 虑 到 测量 误 差 的 影 响 ,两 者 基 本 相 等 。 由 此 可 以 推 断 凸形 、 凹 形 制 品 向 心 收 缩 。4 结 论(1)根 据 实 验 结 果 分 析 可 以 推 断 扇 形 制 品 收 缩特 性 与 上 述 第 3 种 (图 3)相 一 致 。 而 在 实 际 模 具 设计 过 程 中 ,扇 形 角 度 一 般 不 参 与 型 腔 尺 寸 的 计 算 ,默 认 为 角 度 方 向 收 缩 前 后 不 发 生 变 化 (图 1) ,这 在成 形 精 度 要 求 不 是 很 高 的 情 况 下 是 可 以 的 (角 度 平均 增 长 率 要 远 小 于 线 性 平 均 收 缩 率 ) 。 而 对 于 精 密模 具 成 形 ,则 必 须 考 虑 扇 形 角 度 的 收 缩 变 化 。(2)凸 形 、 凹 形 制 品 具 有 向 心 收 缩 的 趋 势 。参 考 文 献 :1 祝 铁 丽 ,王 敏 杰 . 注 塑 成 形 制 品 收 缩 率 研 究 进 展 J 技 术 ,2002 (1) :10(编 辑 马 尧 发 )作 者 简 介 :宋 满 仓 ,男 ,1964 年 生 。 大 连 理 工 大 学 精 密 与 特 种 加工 教 育 部 重 点 实 验 室 副 教 授 。 研 究 方 向 为 模 具 设 计 与 制 造 及 相关 技 术 。 获 中 国 专 利 2 项 ,出 版 论 著 2 部 ,发 表 论 文 80 余 篇 。荆 晓 南 ,男 ,1980 年 生 。 大 连 理 工 大 学 精 密 与 特 种 加 工 教 育 部 重点 实 验 室 硕 士 研 究 生 。 赵 丹 阳 ,男 ,1976 年 生 。 大 连 理 工 大 学 精密 与 特 种 加 工 教 育 部 重 点 实 验 室 讲 师 。581基 于 塑 模 智 能 模 架 库 设 计 李 宝 金 叶 升 平 陈 金 德 1994 注 塑 件 的 应 力 变 形 分 析 及 解 决 对 策程 晓 宇 王 晓 梅(陕 西 国 防 工 业 职 业 技 术 学 院 ,西 安 710302)摘 要 对 注 塑 件 产 生 应 力 变 形 的 原 因 进 行 分 析 ,指 出 了 注 塑 件 应 力 变 形 的 内 在 因 素 主 要 是 不 同 注 塑 件 原 料 对注 塑 工 艺 参 数 的 敏 感 度 不 同 所 致 ;外 在 因 素 是 模 具 结 构 设 计 对 注 塑 件 应 力 变 形 的 影 响 ;从 模 具 设 计 方 法 和 注 塑 工 艺上 给 出 了 解 决 注 塑 件 应 力 变 形 的 几 个 有 效 对 策 ,并 通 过 实 际 例 子 证 明 这 几 个 对 策 是 简 单 有 效 的 。关 键 词 注 塑 件 应 力 变 形 注 塑 工 艺 模 具 设 计 后 处 理注 塑 件 的 应 力 变 形 是 指 注 塑 制 品 的 形 状 因 其 内在 和 外 在 因 素 而 导 致 内 应 力 不 平 衡 ,使 其 偏 离 了 模具 型 腔 的 原 来 形 状 ,它 是 塑 料 制 品 常 见 的 缺 陷 之 一 。随 着 塑 料 工 业 的 发 展 ,人 们 对 塑 料 制 品 的 外 观和 使 用 性 能 的 要 求 越 来 越 高 ,应 力 变 形 造 成 外 观 的变 形 程 度 作 为 评 定 制 品 质 量 的 重 要 指 标 之 一 也 越 来越 多 地 受 到 模 具 设 计 者 的 关 注 与 重 视 。 模 具 设 计 者希 望 在 设 计 阶 段 预 测 出 注 塑 件 可 能 产 生 应 力 不 平 衡的 原 因 ,以 便 加 以 优 化 设 计 和 后 期 采 用 热 处 理 工 艺加 以 校 正 ,从 而 提 高 注 塑 生 产 的 效 率 和 质 量 ,缩 短 模具 的 设 计 周 期 ,降 低 成 本 。笔 者 主 要 从 注 塑 工 艺 和 模 具 设 计 方 面 分 析 、 讨论 了 大 型 薄 壁 注 塑 件 消 除 内 应 力 变 形 的 内 在 因 素 和外 在 因 素 ,并 给 出 相 应 的 几 个 解 决 对 策 。1 注 塑 工 艺 对 制 品 应 力 变 形 的 影 响 1 塑 料 在 塑 化 阶 段 即 由 玻 璃 态 的 料 粒 转 化 为 粘 流态 ,提 供 充 模 所 需 的 熔 体 。 在 此 过 程 中 熔 体 在 轴 向 、径 向 (相 对 螺 杆 而 言 )的 温 度 差 会 使 制 品 产 生 应 力 ;另 外 ,注 塑 机 的 注 塑 压 力 、 注 射 速 率 等 参 数 也 会 极 大地 影 响 充 填 时 塑 料 分 子 的 取 向 程 度 ,进 而 引 起 应 力不 平 衡 而 导 致 制 品 变 形 。熔 融 态 的 塑 料 在 注 塑 压 力 的 作 用 下 充 入 模 具 型腔 并 在 型 腔 内 冷 却 、 凝 固 的 过 程 是 注 射 成 型 的 关 键环 节 。 在 这 个 过 程 中 温 度 、 压 力 、 速 度 三 者 的 相 互 耦合 作 用 对 注 塑 件 的 质 量 和 生 产 效 率 均 有 极 大 的 影响 。 较 高 的 压 力 和 流 速 会 产 生 高 剪 切 速 率 ,从 而 引起 平 行 于 流 动 方 向 和 垂 直 于 流 动 方 向 的 塑 料 分 子 取向 有 所 差 异 ,同 时 产 生 “ 冻 结 效 应 ” 。 这 种 “ 冻 结 效应 ” 将 产 生 冻 结 应 力 而 形 成 注 塑 件 的 内 应 力 。温 度 对 注 塑 件 变 形 的 影 响 体 现 在 3个 方 面 :(1)注 塑 件 上 、 下 表 面 温 度 差 会 引 起 热 应 力 和 热 变形 ; (2)注 塑 件 不 同 区 域 之 间 的 温 度 差 将 引 起 不 同区 域 间 的 不 均 匀 收 缩 ; (3)不 同 的 温 度 状 态 会 影 响注 塑 件 的 收 缩 率 。另 一 方 面 ,注 塑 件 在 脱 离 型 腔 并 冷 却 至 室 温 的过 程 中 多 处 于 聚 合 物 的 玻 璃 态 。 脱 模 力 不 平 衡 ,推出 机 构 运 动 不 平 稳 ,或 脱 模 顶 出 面 积 不 当 等 均 易 使制 品 变 形 。 同 时 在 充 模 阶 段 和 冷 却 阶 段 塑 料 分 子 产生 的 “ 冻 结 ” 会 使 注 塑 件 脱 模 后 的 内 应 力 因 失 去 外界 的 约 束 而 以 变 形 的 形 式 释 放 出 来 ,导 致 制 品 翘 曲 。消 除 制 品 应 力 变 形 缺 陷 ,首 先 在 模 具 设 计 阶 段就 必 须 考 虑 到 填 充 过 程 中 收 缩 的 影 响 ,特 别 是 收 缩不 均 衡 的 影 响 。 熔 融 的 塑 料 在 注 射 充 模 阶 段 由 于 其分 子 沿 流 动 方 向 取 向 而 使 得 熔 料 在 流 动 方 向 的 收 缩率 比 垂 直 方 向 的 收 缩 率 大 ,使 注 塑 件 产 生 收 缩 应 力而 发 生 变 形 。 结 晶 性 塑 料 在 流 动 方 向 与 垂 直 方 向 的收 缩 率 之 差 较 非 结 晶 性 塑 料 大 ,而 且 其 收 缩 率 也 较非 结 晶 性 塑 料 大 。 结 晶 性 塑 料 的 较 大 的 收 缩 率 与 其收 缩 的 异 向 性 叠 加 后 导 致 注 塑 件 变 形 的 倾 向 较 非 结晶 性 塑 料 大 得 多 。 所 以 在 设 计 注 塑 件 和 计 算 模 具 的成 型 尺 寸 时 ,必 须 优 先 考 虑 到 收 缩 引 起 应 力 不 均 衡的 因 素 ,收 缩 率 的 选 取 应 根 据 注 塑 件 原 料 的 性 质 、 制品 形 状 不 同 而 给 出 合 适 的 数 值 。在 注 射 成 型 过 程 中 ,残 余 热 应 力 是 引 起 制 品 翘曲 变 形 的 另 一 个 重 要 因 素 ,对 注 塑 制 品 的 质 量 具 有较 大 的 影 响 。 由 于 残 余 热 应 力 对 制 品 翘 曲 变 形 的 影响 非 常 复 杂 ,模 具 设 计 者 可 以 借 助 于 注 塑 进 行 分 析 和 预 测 。 从 而 在 模 具 结 构 设 计 中 加 以 修正 ,从 而 平 衡 内 应 力 ,避 免 制 品 翘 曲 变 形 缺 陷 的 发生 。2 模 具 结 构 对 制 品 应 力 变 形 的 影 响 1, 2 在 模 具 结 构 设 计 方 面 ,影 响 注 塑 制 品 应 力 变 形的 外 在 因 素 主 要 有 浇 注 系 统 、 冷 却 系 统 与 顶 出 系 统等 。收 稿 日 期 : 200620621513程 晓 宇 ,等 :注 塑 件 的 应 力 变 形 分 析 及 解 决 对 策 1994 浇 注 系 统 的 设 计注 塑 模 具 浇 口 的 位 置 、 形 式 和 浇 口 的 数 量 将 影响 塑 料 熔 体 在 模 具 型 腔 内 的 填 充 状 态 ,从 而 导 致 注塑 件 由 于 内 应 力 不 平 衡 而 产 生 变 形 。 流 动 距 离 越长 ,由 冻 结 层 与 中 心 流 动 层 之 间 流 动 和 补 缩 引 起 的内 应 力 越 大 ;反 之 ,流 动 距 离 越 短 ,从 浇 口 到 制 件 流动 末 端 的 流 动 时 间 越 短 ,充 模 时 冻 结 层 厚 度 减 薄 ,内应 力 越 小 ,翘 曲 变 形 也 会 大 为 减 少 。图 1为 平 板 形 手 机 塑 料 外 壳 座 ,如 果 只 设 置 一个 中 心 浇 口 或 侧 浇 口 ,因 直 径 方 向 上 的 收 缩 率 大 于圆 周 方 向 上 的 收 缩 率 ,成 型 后 的 注 塑 件 会 产 生 扭 曲变 形 ;若 改 用 多 个 点 浇 口 (如 图 2所 示 ) ,浇 道 采 用平 衡 式 布 置 ,则 可 有 效 地 防 止 制 品 翘 曲 变 形 。图 1 手 机 外 壳 座图 2 浇 口 与 流 道 的 设 计采 用 点 浇 口 进 行 成 型 时 ,由 于 塑 料 收 缩 的 异 向性 ,浇 口 的 位 置 、 数 量 都 对 注 塑 件 的 变 形 程 度 有 很 大的 影 响 。 但 是 由 于 采 用 多 点 进 浇 的 点 浇 口 ,且 点 浇口 开 设 在 分 型 面 上 ,容 易 调 整 尺 寸 ,方 便 排 气 ,从 而可 减 小 因 原 料 成 型 时 挥 发 出 的 气 体 而 造 成 的 内 应力 。另 外 ,采 用 多 点 进 浇 的 点 浇 口 还 能 缩 短 塑 料 的流 动 比 (L / t) ,从 而 使 型 腔 内 物 料 的 密 度 更 趋 于 均一 ,收 缩 更 均 匀 。 同 时 熔 料 能 在 较 小 的 注 塑 压 力 下充 满 型 腔 ,而 较 小 的 注 塑 压 力 可 减 少 塑 料 分 子 的 取向 倾 向 ,降 低 其 内 应 力 ,因 而 可 减 少 注 塑 件 的 变 形 。2. 2 冷 却 系 统 的 设 计在 注 射 过 程 中 注 塑 件 冷 却 速 度 的 不 均 匀 也 将 造成 收 缩 的 不 均 匀 ,这 种 收 缩 差 别 导 致 弯 曲 力 矩 产 生内 应 力 而 使 注 塑 件 产 生 翘 曲 。在 注 射 成 型 平 板 形 注 塑 制 品 时 ,如 果 所 用 的 模具 型 腔 、 型 芯 的 温 度 相 差 过 大 ,贴 近 冷 型 腔 面 的 熔 体很 快 得 到 冷 却 ,而 贴 近 热 型 腔 面 的 熔 体 则 会 继 续 收缩 ,收 缩 的 不 均 匀 产 生 的 内 应 力 将 使 注 塑 件 翘 曲 变形 。 因 此 注 塑 模 的 冷 却 系 统 应 当 控 制 型 腔 、 型 芯 的温 度 趋 于 平 衡 ,两 者 的 温 差 不 能 太 大 。 模 具 中 冷 却水 孔 的 布 置 至 关 重 要 ,在 管 壁 至 型 腔 表 面 的 距 离 确定 之 后 应 尽 可 能 使 冷 却 水 孔 之 间 的 距 离 短 些 ,以 保证 型 腔 壁 的 温 度 均 匀 一 致 。 同 时 由 于 冷 却 介 质 的 温度 随 冷 却 水 道 长 度 的 增 加 而 上 升 ,使 模 具 的 型 腔 、 型芯 沿 水 道 产 生 温 度 差 ,因 此 要 求 每 个 冷 却 回 路 的 水道 长 度 小 于 2 m。 在 大 型 模 具 中 应 设 置 数 条 冷 却 回路 ,一 条 回 路 的 进 口 位 于 另 一 条 回 路 的 出 口 附 近 。图 3为 手 机 塑 料 外 壳 座 定 模 板 中 设 置 的 冷 却 水道 。 图 3中 冷 却 水 孔 的 直 径 为 6 距 定 模 板 的 顶面 17 A、 B 处 是 需 要 用 铜 料 堵 住 的 ,冷 却 水 孔 的接 口 处 为 /8的 英 制 内 螺 纹 ,用 来 接 水 咀 (一 种标 准 件 ,用 来 连 接 外 界 冷 却 水 的 像 螺 母 一 样 的 东西 ) ,冷 却 水 流 的 路 径 如 图 3中 的 箭 头 所 示 。 这 样可 以 有 效 地 均 衡 温 度 ,减 小 内 应 力 ,防 止 注 塑 件 产 生翘 曲 变 形 。图 3 冷 却 流 道 设 计2. 3 顶 出 系 统 的 设 计模 具 顶 出 系 统 的 设 计 也 直 接 影 响 注 塑 件 的 变形 。 如 果 顶 出 系 统 布 置 不 平 衡 ,将 造 成 顶 出 力 的 不平 衡 而 产 生 内 应 力 ,使 注 塑 件 变 形 。 因 此 在 设 计 模具 顶 出 系 统 时 应 力 求 与 脱 模 阻 力 相 平 衡 。 另 外 ,顶出 杆 的 截 面 积 不 能 太 小 ,以 防 注 塑 件 单 位 面 积 受 力过 大 (尤 其 在 脱 模 温 度 太 高 时 )而 产 生 变 形 。 顶 杆的 布 置 应 尽 量 靠 近 脱 模 阻 力 大 的 部 位 ,在 不 影 响 注塑 件 质 量 (包 括 使 用 要 求 、 尺 寸 精 度 与 外 观 等 )的 前提 下 ,应 尽 可 能 多 设 置 顶 杆 以 减 少 注 塑 件 的 总 体 变形 。考 虑 到 以 上 因 素 ,为 了 防 止 型 芯 包 紧 力 过 大 ,一次 推 出 时 注 塑 件 变 形 太 大 ,该 手 机 塑 料 外 壳 座 模 具的 推 出 机 构 宜 采 用 二 次 机 动 推 出 ,即 采 用 一 次 推 出使 型 芯 与 注 塑 件 分 离 ,二 次 推 出 使 注 塑 件 与 凹 模 分离 的 方 式 ,这 样 就 可 以 分 散 顶 出 力 ,以 防 止 顶 出 力 过23 工 程 塑 料 应 用 2006年 ,第 34卷 ,第 9期 1994 ,使 注 塑 件 产 生 应 力 变 形 。 顶 出 制 品 时 的 布 置 形式 见 图 4,顶 出 的 距 离 为 10 15 。图 4 推 出 机 构 设 计3 后 处 理 对 制 品 翘 曲 变 形 的 影 响 2 对 于 有 翘 曲 变 形 倾 向 的 注 塑 件 ,或 者 为 了 尽 快稳 定 注 塑 件 的 尺 寸 ,可 在 成 型 工 艺 上 设 置 注 塑 件 的后 处 理 。 注 塑 制 品 的 后 处 理 主 要 有 退 火 处 理 、 调 湿处 理 两 种 。由 于 塑 料 在 机 筒 塑 化 不 均 或 在 型 腔 内 冷 却 速 度不 一 致 ,经 常 会 使 注 塑 件 产 生 不 均 匀 结 晶 、 定 向 和 收缩 而 形 成 内 应 力 ,这 种 现 象 在 生 产 厚 壁 或 带 有 金 属嵌 件 的 制 品 时 更 为 突 出 。 存 有 内 应 力 的 注 塑