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轎(jiào)車的塑料零部件,如線圈骨架、基座、保險絲盒、燈座、片式熔斷器、中央配電盒、護套、推動架、簧片排組件及外罩等大都采用注塑件成型,由於這(zhè)些塑料件本(běn)身具(jù)有較(jiào)高的(de)設計精(jīng)度,使得對這些塑料件不能采用常規的注塑件成型,而必須采用精密注塑件成型(xíng)工藝技術。為了保證轎車精密塑料件的(de)性能、質量與可靠性,注塑件(jiàn)成型出質量較高、符合(hé)產(chǎn)品設計要求的塑料製品,必須對塑料材料、注塑(sù)件設備與注塑件模具及注塑件工(gōng)藝不(bú)斷進行(háng)改進。 一、影響精密注塑件的主(zhǔ)要因素(sù) 判定精(jīng)密注塑件的依據是注塑件製品的精度(dù),即製品的尺寸公差、形位(wèi)公差(chà)和表(biǎo)麵粗糙度。要進(jìn)行精密注塑件必須有許(xǔ)多相關(guān)的條件,而最本質的是塑料材(cái)料、注塑件注塑件模具、注塑件工藝和注塑件設備這四項基本因素(sù)。設計(jì)塑料製品時,應首先(xiān)選定工程塑料材料,而能進行精(jīng)密注(zhù)塑件的工程塑料又必須選用那些力學性能高、尺寸穩定、抗蠕變性能(néng)好、耐環(huán)境應力(lì)開裂的材料。其次應根據所選擇(zé)的塑料材料、成品尺寸精度、件重、質量要求以及預想的注塑件模具結(jié)構選用適用的注塑件機。在加工過程中(zhōng),影響精密注塑件製(zhì)品的因素主要(yào)來自注(zhù)塑件模具的(de)精度、注塑件收(shōu)縮,以及(jí)製品(pǐn)的環境溫度和濕度變化幅度等方麵。 在精密注塑件中,注(zhù)塑件模具是用(yòng)以取得(dé)符合質量要求的精密塑料製品的關鍵之一,精密注塑件用的注塑件(jiàn)模具應切實符合製(zhì)品尺寸、精度及形狀的要求。但即使注塑件模(mó)具的精度、尺寸一致(zhì),其模(mó)塑的塑料製品之實際尺寸也會(huì)因收縮量差異而不一致。因此,有效地控製塑料製品的收縮率在精密注塑件技(jì)術中就顯得十分重(chóng)要。 注塑(sù)件模具設計得合理與(yǔ)否會直接影響塑料製品的收縮率,由於注塑件模具型腔(qiāng)尺寸是由塑料製品尺寸加(jiā)上所(suǒ)估算的收縮率求得的(de),而收縮率則是(shì)由塑料生(shēng)產注塑件加工家或工程塑料手冊推(tuī)薦(jiàn)的(de)一(yī)個(gè)範(fàn)圍內的數值,它不僅與注塑件模具的澆(jiāo)口形式、澆口位置與分布(bù)有關,而且與工程塑料的結晶取向性(各向(xiàng)異性)、塑料製品的形狀、尺寸(cùn)、到澆口的距離及位置(zhì)有關。影響塑料收縮率的主要有熱收縮、相變收縮、取向收(shōu)縮、壓縮收縮與彈性回複等因素(sù),而這些影響因素與精密(mì)注塑件製品的成型條件或(huò)操(cāo)作(zuò)條件有關。因此,在設計注塑件模具時必須考慮這些(xiē)影(yǐng)響因素與注塑(sù)件條(tiáo)件的關係(xì)及其表觀因素,如注塑件壓力與模(mó)腔壓力及充模速度、注射熔體溫度與注塑件(jiàn)模具(jù)溫度、注塑件模具結構及澆(jiāo)口形式與分(fèn)布,以及澆口截麵積、製品壁厚、塑(sù)料材料(liào)中增強填料的含量、塑料材料的結(jié)晶度與取向性等因素的(de)影(yǐng)響。上述(shù)因素的影響也因塑(sù)料材(cái)料不同、其它(tā)成(chéng)型條件如溫度、濕度、繼續結晶化、成型後的內應力、注塑件機的變化而不同。 由於注(zhù)塑件過程是把(bǎ)塑料從固態(粉料或粒(lì)料)向液(yè)態(熔體)又向固態(製品)轉變的過程。從粒料到熔體,再由熔體到製品(pǐn),中間要經過溫度場、應力場、流場以及密度(dù)場等的作用(yòng),在這些場的(de)共(gòng)同作用下,不同的塑料(熱固(gù)性或熱塑性、結(jié)晶性或(huò)非結(jié)晶性、增強(qiáng)型(xíng)或非增強型(xíng)等)具有不同的聚合物結構形態和流(liú)變性能。凡是影響到上述(shù)"場"的因素必將(jiāng)會影響到塑料製(zhì)品(pǐn)的物理力學性能、尺寸、形狀、精度與外(wài)觀質量。 這(zhè)樣,工藝因素與(yǔ)聚合物的性能、結構形態和塑料製品之間的內在聯係會(huì)通過塑料(liào)製品表(biǎo)現出來。分析(xī)清楚這些內在的聯係,對合理地擬定注(zhù)塑(sù)件加工工藝、合理地設計並按圖紙製造注塑件模具、乃至合(hé)理選擇(zé)注塑件加工設備都有重要(yào)意(yì)義。精密(mì)注塑件(jiàn)與(yǔ)普通注塑件(jiàn)在注塑件壓力和注射速率上也有區別,精密注塑件常采用高壓或超高壓注射、高速注射(shè)以獲得較小的成型收(shōu)縮率。綜合上述各種原因,設(shè)計精密(mì)注塑件注塑件模具時除考慮(lǜ)一般注塑件模具的設計(jì)要素(sù)外,還須考慮以下幾點(diǎn):①采(cǎi)用適當(dāng)的注塑件模具尺寸公差;②防止產生成型收縮率誤差;③防止發(fā)生(shēng)注塑件變形;④防(fáng)止發生脫模變(biàn)形;⑤使注塑件模具製造誤差降至最小;⑥防止注塑件模具精度的誤(wù)差;⑦保持(chí)注塑件模具精度。 二(èr)、防止(zhǐ)產生成型收縮(suō)率誤差 由於收縮率會因注塑(sù)件壓力而發生變化,因(yīn)此,對於單型腔注塑件模具,型腔內的模腔壓力應盡量一致(zhì);至於多型腔注塑件模(mó)具,型腔之間的模腔壓(yā)力應相差很小。在單型腔多澆口或(huò)多(duō)型腔多澆口的情(qíng)況下,必(bì)須以相同的注塑件(jiàn)壓力注射,使型腔壓力一致。為此,必須確保使澆口位置均衡(héng)。為了使型腔內的模腔壓力一致,最好使澆口入口處的(de)壓力保持一致。澆口處壓力的均(jun1)衡(héng)與流道中(zhōng)的流動阻力有關。所以,在(zài)澆口壓力達到均衡之前,應先使(shǐ)流通均衡。由(yóu)於熔體溫度和注塑件模具溫度對(duì)實(shí)際收(shōu)縮率產生影響,因(yīn)此在(zài)設計精密注塑件注塑件模具型(xíng)腔時,為了便於確定成型條件,必須注(zhù)意型腔的排列。因為熔融塑料把熱量帶入注(zhù)塑(sù)件模(mó)具,而(ér)注塑件模具(jù)的溫度梯(tī)度(dù)分布一般是圍繞在(zài)型腔的周(zhōu)圍,呈以主流道為中心(xīn)的同心圓形狀。 因此,流道均衡、型腔排列和(hé)以主流道為中(zhōng)心的同(tóng)心圓狀排列等設計措施,對減小各型腔之間的收縮率誤差、擴大成型條件的允許範圍以及降低成本都是必要的。精密注塑件注塑件模具的型腔排列方式應滿足流道均衡和以主流道為中心排列兩方麵的要求,且必須采(cǎi)用以主流道為對稱線的型腔排列方式,否則會造成各型腔的收縮率差異。 由(yóu)於注塑件模具溫度對成型收縮率的影響很大,同時也直接影響注塑件製品的力學性能,還會(huì)引起製品表麵發花等各種成型缺陷,因此必須使摸(mō)具(jù)保持在規(guī)定的溫度範圍內,而且還要使注塑件模具溫度不隨時間變化(huà)而變化。多型腔(qiāng)注塑件(jiàn)模具的各型腔之間(jiān)的溫差也不得(dé)發生變化。為此,在注塑件模具(jù)設計中必須采取對注(zhù)塑件模具加熱或冷卻的溫度控製措施,且為了使注塑件模具各型腔間(jiān)的溫差(chà)盡量縮小,必須注意溫控-冷卻回路的設計。在型腔、型芯溫(wēn)控回路中,主要有串聯冷卻與並(bìng)聯冷卻(què)兩種連接方式。 從熱交換效率來看,冷(lěng)卻水的流動應呈(chéng)紊流。但是在並聯冷卻回路中,成為分流的一條回路中的流量比在串聯冷卻回路中的流量小,這樣可能會形(xíng)成層流,而且實際進入每條回路中的流量也不一(yī)定相同。由(yóu)於進入各回路(lù)的冷卻水溫度相同,各型腔的溫度也應相同,但(dàn)實(shí)際上因各回路中的流量不同,且每條回路的冷卻能(néng)力也不相同,致使各模腔的(de)溫度也不可能一致。采用串聯冷卻回路的缺點是冷卻水的流動阻力大,最前麵的型腔入口處的冷卻水(shuǐ)溫度同最後型腔入(rù)口處的(de)冷卻水(shuǐ)溫度有明顯的差(chà)別。冷卻水出入口的溫差因流(liú)量的大小(xiǎo)而變化。對於加工轎車(chē)塑料件的小型精密(mì)注塑件注塑(sù)件模具而言,一般(bān)從降低注(zhù)塑件模具成本考慮,采用串聯冷卻回(huí)路較適(shì)宜。如果所使用的模溫(wēn)調節控製(zhì)儀(機)的性能能在2℃內控製冷(lěng)卻水的流量(liàng),則(zé)各型腔的溫差最大也可保持在2℃範圍內。 注塑件模具型腔和型芯應有各自的冷(lěng)卻水回路(lù)係統。在冷卻回路(lù)的設計上,由於從型腔和型(xíng)芯上所攝(shè)取的熱量不同,回路(lù)結構的熱阻力也不一樣,型(xíng)腔與型芯入口處的水溫會產生很大的溫(wēn)差。若采用同一係(xì)統,冷卻回路設計也較困難。一般轎車塑料件用的小型注塑件注塑件模(mó)具型芯都很(hěn)小,采用冷卻水係統有很大的困難。如有可能,可以采用被青銅材料製造型芯,對實心鈹青銅型芯則可(kě)采用插入式冷(lěng)卻的方法。另外,在對注塑件(jiàn)製品采取防止翹曲的對策(cè)時(shí),也希望(wàng)型腔與型芯之(zhī)間保持一定的溫差。因此(cǐ)設汁型腔與型芯的冷卻回路時應能分別(bié)進行溫(wēn)度的調(diào)節和控製。 三、注塑件模具精度的保持 為了保持在注塑件壓力、鎖模力下的注塑件模具精度,設(shè)計注塑件(jiàn)模具結構時必須考慮對型腔零件進行磨削、研磨和拋(pāo)光等加工的可行性。盡管型(xíng)腔、型芯的加工已經達到高精度的要求,而且收縮率也同所(suǒ)預計的一樣,但由於成型時的中心偏移,其(qí)所成型的製品內側、外(wài)側的相關尺寸都很難達到塑料零部(bù)件的設計要求。為了保持動、定(dìng)模型腔在分型麵上的尺寸精度,除了設置常規注塑件模具所常用的導柱、導套定中心外,還必須加裝錐形定位(wèi)銷或楔形塊等定位副,以確保定位精(jīng)度準確、可靠。 製作精密注塑件注塑件(jiàn)模具的材料要選擇力學(xué)性能高、熱蠕變小的優質合金工具鋼,製作型(xíng)腔(qiāng)、澆道的注塑件模具(jù)材料要選擇(zé)經過嚴格熱處理的硬度高、耐(nài)磨性好、耐腐蝕性強、抗熱變形的(de)材料(liào),同時還要考慮機械加工、電加工的難易性和經濟性。為防止發生時效變化而改變注(zhù)塑件模具的尺寸(cùn)精度,必須在設計注塑件模具時規定降低注塑件模具材料熱處理的殘存奧氏體組織的回火處理或低溫處理。 對(duì)精密注塑件注塑件模具的易損(sǔn)零件,尤其是型腔、型芯等易損件(jiàn),要在設計時(shí)考慮修理的可能性,以(yǐ)保持(chí)注塑件模具維修後仍具有較高精度(dù)。 四、結語 精密注塑件(jiàn)技術(shù)是轎車塑料零部件的主要和關鍵生(shēng)產(chǎn)技術,而(ér)精密注塑(sù)件注塑(sù)件模具(jù)的設計是這項生(shēng)產技術的主要部分,合理地設計精密注塑件注(zhù)塑件模具是獲得精密製品的基礎和必要前(qián)提(tí)。通過合理地確定注塑件模具的尺寸與公(gōng)差、采取防止注塑件製(zhì)品產生收縮率(lǜ)誤差、注塑件變形、脫模變形、溢邊等,以及確保注塑件模具精度等技術措施,並采用正確的精(jīng)密注塑件工藝、適用(yòng)的工程塑料材料和精密的(de)注塑件設備(bèi),使之達到最佳的匹配,對於提高轎車精密塑料件的質量、可靠(kào)性和性能,降低生(shēng)產成本,提高生產效率具有十分重要的意義。
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