文献综述-电气仪表视窗造型及其模具设计

毕业设计文献综述院系名称工学院机械系专业名称材料成型及控制工程2012年03月5日电气仪表视窗造型及其模具设计摘要从电气仪表视窗成型的工艺性和模具制造的方便与精确性考虑，设计了合理的注射模具结构，其中包括浇注系统设计、热流道、冷却系统布置和排气系统设计，简述了塑料成型模具设计中应注意的若干要点问题。关键词电气仪表视窗结构设计模具ABSTRACTFROMTHEELECTRICMETERWINDOWMOLDINGPROCESSANDMOLDMANUFACTURINGCONVENIENCEANDACCURACYCONSIDERATIONS,DESIGNREASONABLEINJECTIONMOLDSTRUCTURE,INCLUDINGPOURINGSYSTEMDESIGN,HOTRUNNER,THECOOLINGSYSTEMLAYOUTANDDESIGNOFTHEEXHAUSTSYSTEM,THEPLASTICMOLDDESIGNSHOULDPAYATTENTIONTOSEVERALKEYPROBLEMSKEYWORDSELECTRICMETERWINDOWSTRUCTUREDESIGNMOLD引言随着塑料工业的发展，塑料制品以其独特的性能，广泛应用于生产和生活的各个方面。各种塑料制件，从简单到复杂生产技术越来越先进。本文主要介绍了电气仪表视窗类塑料制件的造型及其模具设计问题。模具设计是随工业产品零件的形状、尺寸与尺寸精度，表面质量要求以及其成型工艺条件的变化而变化的，所以每副模具都必须进行创造性的设计。1制件分析及材料选择电气仪表视窗的外形尺寸不大，宜采用一模一腔结构，零件结构比较简单，尺寸精度要求不高，内壁有凸台，需要设置抽芯结构，分型面选择制件的上端面。选用聚碳酸酯PC丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物ABS合金作为原料。PCABS合金既改善了PC的熔融流动性、成型性、可电镀性及外观性，又提高了ABS的耐热性、抗冲击及薄壁制件的刚性。该合金材料力学性能高，尺寸稳定性优异，耐高低温性能和加工工艺性好，适用于制造大型薄壳、中空、高刚性、高冲击韧性的制件，如各种电器外壳、汽车仪表盘等12。为保证设计的精度及加工方便，凹模和凸模均采用整体镶入式，无推件板和型芯支撑板。模具采用普通流道的方式。2模具设计21分型面确定定模和动模相接触的面称为分型面，分型面的形状有平面、斜面、阶梯面和曲面等。它的确定是否合理将直接影响模具设计的成功与否。分型面一般选择在塑件的最大截面处，尽可能将塑料件留在动模一侧，有利于保证塑料件的尺寸精度；有利于保证塑料件的外观质量；满足塑料件的使用要求,以便开模后能从模具型腔中顺利脱出，同时还要有利于排气3。通过对该塑件结构分析，主分型面的位置确定在最大轮廓处，本塑件内部都与拔模方向相同，所以不用侧向抽心结构，而采用直接分型。22浇注系统设计浇注系统的作用是将塑料熔体顺利地引入并充满型腔，以获得外轮廓清晰、内在质量优良的塑料件。其设计应保证充模过程快而有序、压力损失小、热量散失小、排气条件好、浇注系统凝料易于脱离并不影响塑料件的外观。成型薄壳制件，特别当厚度小于1MM时，要使用大浇口，而且浇口应大于壁厚。直接进浇口应用冷料井。为保证有足够的压力充填薄的模腔，流道系统中应尽可能减小压力降，流道压降最好不要超过注塑机提供压力的15。为此，流道设计要比传统的大25一40，同时要限制树脂的驻留时间，以防树脂降解劣化4。本塑件采用热流道浇注。热流道浇注系统主要由热射嘴、热流道板、温控电箱组成。常见的热流道系统有单点式热流道和多点式热流道两种形式。多点式热流道是指通过热流道板把塑料熔体分流到各热射嘴中，再进入到型腔或普通流道，适用于单腔多点式进料或多腔注射模具56。本模具采用单腔多点式进料的方式，热流道模具使用的模架与一般形式的二板模具相同，因此动作简单，只需选用合理的板厚即可。然而，热流道虽然能大大减小压降和循环时间，但却使熔体在高温下停留时间过长，容易使塑料降解劣化，必须限制驻留时间。22浇口设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，是浇注系统的最后部分，其作用是使塑料熔体以较快的速度进入并充满型腔7。它能够很快冷却封闭，防止型腔内还未冷却的熔体倒流。设计时必须考虑制件尺寸、截面积尺寸、模具结构、成型条件及塑料性能。浇口应尽量短小，易与制件分离，以免造成明显痕迹。23顶出及复位机构的设计薄壳制品的顶出颇具技术性。因为壁和筋都很薄，非常容易损坏，而且壁薄沿厚度方向收缩就很小，使得加强筋和其他小结构很容易粘合，同时高保压压力使收缩更小。为避免顶穿和粘模，应使用比常规成型数量更多、尺寸更大的顶出销89。模具顶出机构通常是在注塑机的合模过程中进行并完成复位，为简化模具结构，降低成本，并保证动作的可靠性，复位机构采用弹簧加复位杆结构。24冷却系统薄壳制件不像传统壁厚件那样可以承受较大的因传热不均而产生的残余应力。为保证制品的尺寸稳定性，把收缩和翘曲控制在可以接受的范围内，就必须加强模具的冷却，确保冷却均衡1011。根据经验，凹模的壁厚较小，故冷却水道可不进入凹模。但制件主要在定模板一侧，制件四壁的大量热量都需要传递，因此，须在凹模四周设计水道。熔体冷却包紧在凸模上，如果凸模温度太高，会造成注塑周期长甚至导致其变形或开裂。流道注射模成型时，热流道板和热射嘴都需加热，而在热射嘴附近需要冷却。因此在每个热射嘴两侧也都设置冷却水道。对于黏度低、流动性好的塑料如ABS等，因为成型工艺要求模温都不太高，所以常用常温水对模具进行冷却。冷却介质有冷却水和压缩空气，但用冷却水较多，因为水的热容大、传热系数大、成本低，用在模具型腔周围或内部开设冷却水道，所以该套模具利用常温水对模具进行冷却。25排气系统及温度调节由于充填时间短，注射速度高，模具的充分排气尤其是流动前沿聚集区的充分排气非常重要，以防困气引燃。气体通常通过型芯、顶杆、加强筋、螺柱及分型面等处排出，有的甚至沿整个分型面排气。流遭的末端也要充分排气。更有一些工艺师用O型密封圈密封分型面，把型腔抽成真空以减轻排气的负荷。一般注射到模具内的塑料温度为200左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时温度在60以下。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快地传给模具，以使塑料可靠地冷却定型并可迅速脱模12。26排气常见故障注射模在生产过程中，塑料熔体要进入模腔内成型，而模腔内充满空气，有时还有水蒸气和熔融塑料材料中的挥发物，如果模具设计过程忽视排气系统设计，就会导致模具模腔内的气体无法及时排出而出现故障。比较常见的有以下几种现象13。（1）塑料件缺料。这种现象在大中型塑件的生产中比较常见。因为大中型塑件模具模腔内的气体量多，如排气不好模腔内的气体无法在注射周期内迅速排出，熔融塑料就会被残留的气体隔阻而无法完全充满模腔，因此造成塑件缺料。（2）塑料件有气泡。当熔融塑料充满了模腔，无法排出的气体就会进入塑料内部，使生产出的塑料件产生气泡。（3）模具脱模不正常。模具排气不顺会导致塑料件在脱模瞬间与型腔壁形成真空状态，而造成脱模不正常。（4）熔合线不良。浇口部位出现银纹、晕斑、表面发暗、表面轮廓不清等问题。（5）型腔内排气不畅会引起注射压力加大，影响成型周期，形成断续注射，从而降低生产效率。3模具结构为承受成型时的高压，薄壳成型模具的刚度要大、强度要高。因此模具的凸、凹模板及支承板重量较大，厚度通常是传统模板的2倍。支撑柱要多，模具内要多设置内锁，以保证精确定位和良好的侧支撑，防止弯曲和偏移。另外，高速射出速度增加了模具的磨损，因此模具要采用较高硬度的工具钢，高磨损、高冲蚀区如浇口处硬度应大于HRC55。与常规制品的标准化模具相比，薄壳截品模具从模具结构、浇注系统、冷却系统、排气系统、脱模系统都发生了重大变化，成本也增加了304014。结束语该模具结构紧凑、操作方便、实用、便于维修。采用的热流道技术是本模具的主要特点，本模具结构简单，大大缩短了制件的成型周期，降低了原料消耗。制件质量稳定，从而提高了生产效率，降低了生产成本。参考文献1申开智塑料成型模具M北京中国轻工业出版社，20062凌绳，王秀芬，吴友平聚合物材料M北京中国轻工业出版社，20063屈华昌塑料成型工艺与模具设计M北京高等教育出版社，20054邹继强塑料制品及其成型模具设计M北京清华大学出版社,20055王建华，徐佩弦注射模的热流道技术M北京机械工业出版社，20056冉新成塑料成型模具M北京化学工业出版社，20047吴先明塑料模具设计指导M北京国际工业出版社，20068塑料模设计手册M机械工业出版社，19829吴先明塑料模具设计指导M北京国际工业出版社，200610卜建新塑料模具设计M北京中国轻工业出版社，200011卜建新塑料模具设计M北京中国轻工业出版社，200212STEPHENMOOREMODEMPLASTICS，1999，762651