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河北华利机械配件有限公司

汽车JK 把手注射模设计制造

2013/5/16 14:07:59

1 塑件结构及成型工艺分析

        汽车JK把手塑件如图1所示,外形尺寸73.28mm×45.6mm×34.5mm,对强度、硬度、抗冲击性和耐磨性有较高的要求。图1中K表面是塑件重要的外观面,不允许有气纹、缩痕、飞边、浮纤、烧焦、熔接痕、光亮带等缺陷,表面皮纹不能有人为因素导致的划痕及碰伤;精度要求较高的尺寸有宽度(45.6±0.1)mm、开口销孔(4.0±0.1)mm和拉线孔(6.2±0.1)mm,后二者若采用侧向分型,则须保证模具抽芯机构的精度。
        为满足塑件的性能和精度要求,采用玻璃纤维增强尼龙塑料,材料牌号为70G33HS1L,主要成分是PA66树脂和含量在33%~34%的玻璃纤维。加入玻璃纤维后的PA66,具有更好的力学性能,尤其是强度和耐磨性大幅提高,而且可以将收缩率降低至0.2%~1%,有利于改善塑件的尺寸稳定性。不足之处是熔体因熔融黏度增大而流动性降低,出现熔体充填困难以及因熔体流动定向引起的各向异性和塑件翘曲变形等缺陷,而且玻璃纤维与PA66树脂材质存在差异,容易产生相容性问题,在塑件成型过程中出现玻纤外露等表面质量不良现象。因此,需要有针对性地进行模具结构设计和注射成型工艺的制定,以获得高质量的把手塑件。

2.1 分型面设计

        汽车JK把手塑件为中等批量生产,根据塑件外形尺寸,模具采用1模2腔对称布置,主分型面按图1中P/L线设置,具体形式如图2所示。塑件桥架外侧凹入部位及各孔采取整体抽芯,因此可选择较简单的动模抽芯结构。

2.2 浇注系统设计

        图3为模具浇注系统三维图,采用开设在侧抽芯分型面上的侧浇口进料。PA66的凝固速度很快,而且在加入玻璃纤维后流动性有所降低,因此浇口尺寸不宜太小。浇口所在部位的塑件壁厚t=2.2mm,通常对于未加玻纤的PA66,浇口厚度不宜小于0.5t,即0.5×2.2=1.1 mm,而对于加入玻纤的PA66则应适当加大浇口尺寸,设计初始尺寸为1.3mm×1.2mm的矩形浇口,待试模后根据充填情况再作修正。浇注系统的结构及尺寸如图4所示,位于侧抽芯分型面上的各段分流道需采取梯形截面,并且要求开设在侧型芯滑块一侧,以便于推出塑件时流道凝料能顺利脱落。通过Pro/E塑料顾问选件?榻辛鞫治龊陀呕冉,初步证实该浇注系统能够满足注射成型要求。

2.3 模具结构设计

        模具结构如图5所示。型腔、型芯和侧型芯滑块等成型零件均使用日本进口NAK80预硬塑料模具钢,预硬硬度为38~41 HRC,该材料电加工及抛光性能良好,具有较高的硬度。模具选用两板模模架,采用斜导柱抽芯机构。为提高侧型芯滑块的运动平稳性,两滑块分别由2根斜导柱驱动,斜导柱倾斜角为15°,采用动模T形槽导滑,T形槽由压板

21、耐磨板7等零件组合形成,尺寸精度高,加工维修方便,同时在滑块中心增设导滑条23,加强侧型芯滑块的导向定位,以保证侧抽芯精度。压板、耐磨板及导滑条均采用Cr12钢,淬火硬度(52±2)HRC。

3 模具成型零件设计制造

       定模镶件、动模镶件为模具主要成型零件,分别如图6、7所示,二者的分型面采用线切割加工。定模镶件上的型腔按图8所示电火花加工尺寸图加工。
       动模镶件的设计制造是模具设计制造的难点。首先是动模镶件与侧型芯滑块之间的配合关系需要妥善处理,二者采用U形滑配,即动模镶件与侧型芯滑块前部的两侧及中间部位分别形成锥面配合,以进一步保证侧型芯滑块的定位精度;其次是动模镶件上复杂易损部位宜采用小镶件结构,以利于加工和维修。图9为动模镶件图,图10为小镶件槽孔的线切割尺寸图,图11为小镶件外轮廓的线
切割尺寸图。

侧型芯滑块为整体式结构,如图12所示。图12(b)中7处孔槽型芯为镶件结构,以便于维修;侧型芯滑块的3°、6°锥面处用于与动模镶件贴合;斜导柱孔径为14 mm,倾斜角取15°;底面69 mm× 12mm×5mm的导滑槽用于与导滑条23配合;18°斜面上开设的2处方槽用于安放斜面耐磨板4。

4 注射成型工艺要点

        必须针对PA66玻纤增强塑料的成型工艺特性制定合理的注射成型工艺,并经多次试模后优化成型工艺参数,这对保证塑件成型质量至关重要。PA66树脂具有较大的吸湿性,在注射成型前需要进行干燥处理,即采用温度(120±5)℃,时间≥4h的真空干燥,干燥效果较好,而且能有效避免氧化现象。

         PA66+33%玻璃纤维塑料熔化温度为275~280 ℃,加热温度不宜超过300 ℃。生产中料筒前段、中段及后段温度分别。293±5)℃、(288±5)℃和(285±5)℃;喷嘴温度。265±5)℃;模具温度。118±5)℃,有利于塑件获得较高的结晶度,优化力学性能。采用三段注射和二段保压,压力由高到低。

各注射成型工艺参数取值如下:
        (1)注射1段:压力(7.5±0.5)MPa,速度(75±5)mm/s;注射2 段:压力(3.0±0.5))MPa,速度(12±5)mm/s;注射3段:压力(2.0±0.5)MPa,速度(10±5)mm/s。
        (2)保压1段:压力(2.0±0.5)MPa,速度(12±5)mm/s;保压2段:压力(1.5±0.5)MPa,速度(10±5)mm/s。
        (3)冷却时间:(15±5)s。
        (4)注射周期:(30±5)s。塑件脱模后应立即进行调湿处理,将热塑件迅速置于95~100 ℃的热水中,时间为1 h,之后再自然冷却15~30min。这是尼龙塑件必须进行的后处理工序,使塑件在短时间吸水饱和,以提高塑件的尺寸稳定性,消除塑件内应力,防止塑件脆性断裂,同时使塑件与空气隔离,避免高温氧化。

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