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河北華利機械配件有限公司

汽車JK 把手注射模設計制造

2013/5/16 14:07:59

1 塑件結構及成型工藝分析

        汽車JK把手塑件如圖1所示,外形尺寸73.28mm×45.6mm×34.5mm,對強度、硬度、抗沖擊性和耐磨性有較高的要求。圖1中K表面是塑件重要的外觀面,不允許有氣紋、縮痕、飛邊、浮纖、燒焦、熔接痕、光亮帶等缺陷,表面皮紋不能有人為因素導致的劃痕及碰傷;精度要求較高的尺寸有寬度(45.6±0.1)mm、開口銷孔?(4.0±0.1)mm和拉線孔?(6.2±0.1)mm,后二者若采用側向分型,則須保證模具抽芯機構的精度。
        為滿足塑件的性能和精度要求,采用玻璃纖維增強尼龍塑料,材料牌號為70G33HS1L,主要成分是PA66樹脂和含量在33%~34%的玻璃纖維。加入玻璃纖維后的PA66,具有更好的力學性能,尤其是強度和耐磨性大幅提高,而且可以將收縮率降低至0.2%~1%,有利于改善塑件的尺寸穩定性。不足之處是熔體因熔融黏度增大而流動性降低,出現熔體充填困難以及因熔體流動定向引起的各向異性和塑件翹曲變形等缺陷,而且玻璃纖維與PA66樹脂材質存在差異,容易產生相容性問題,在塑件成型過程中出現玻纖外露等表面質量不良現象。因此,需要有針對性地進行模具結構設計和注射成型工藝的制定,以獲得高質量的把手塑件。

2.1 分型面設計

        汽車JK把手塑件為中等批量生產,根據塑件外形尺寸,模具采用1模2腔對稱布置,主分型面按圖1中P/L線設置,具體形式如圖2所示。塑件橋架外側凹入部位及各孔采取整體抽芯,因此可選擇較簡單的動模抽芯結構。

2.2 澆注系統設計

        圖3為模具澆注系統三維圖,采用開設在側抽芯分型面上的側澆口進料。PA66的凝固速度很快,而且在加入玻璃纖維后流動性有所降低,因此澆口尺寸不宜太小。澆口所在部位的塑件壁厚t=2.2mm,通常對于未加玻纖的PA66,澆口厚度不宜小于0.5t,即0.5×2.2=1.1 mm,而對于加入玻纖的PA66則應適當加大澆口尺寸,設計初始尺寸為1.3mm×1.2mm的矩形澆口,待試模后根據充填情況再作修正。澆注系統的結構及尺寸如圖4所示,位于側抽芯分型面上的各段分流道需采取梯形截面,并且要求開設在側型芯滑塊一側,以便于推出塑件時流道凝料能順利脫落。通過Pro/E塑料顧問選件模塊進行流動分析和優化比較,初步證實該澆注系統能夠滿足注射成型要求。

2.3 模具結構設計

        模具結構如圖5所示。型腔、型芯和側型芯滑塊等成型零件均使用日本進口NAK80預硬塑料模具鋼,預硬硬度為38~41 HRC,該材料電加工及拋光性能良好,具有較高的硬度。模具選用兩板模模架,采用斜導柱抽芯機構。為提高側型芯滑塊的運動平穩性,兩滑塊分別由2根斜導柱驅動,斜導柱傾斜角為15°,采用動模T形槽導滑,T形槽由壓板

21、耐磨板7等零件組合形成,尺寸精度高,加工維修方便,同時在滑塊中心增設導滑條23,加強側型芯滑塊的導向定位,以保證側抽芯精度。壓板、耐磨板及導滑條均采用Cr12鋼,淬火硬度(52±2)HRC。

3 模具成型零件設計制造

       定模鑲件、動模鑲件為模具主要成型零件,分別如圖6、7所示,二者的分型面采用線切割加工。定模鑲件上的型腔按圖8所示電火花加工尺寸圖加工。
       動模鑲件的設計制造是模具設計制造的難點。首先是動模鑲件與側型芯滑塊之間的配合關系需要妥善處理,二者采用U形滑配,即動模鑲件與側型芯滑塊前部的兩側及中間部位分別形成錐面配合,以進一步保證側型芯滑塊的定位精度;其次是動模鑲件上復雜易損部位宜采用小鑲件結構,以利于加工和維修。圖9為動模鑲件圖,圖10為小鑲件槽孔的線切割尺寸圖,圖11為小鑲件外輪廓的線
切割尺寸圖。

側型芯滑塊為整體式結構,如圖12所示。圖12(b)中7處孔槽型芯為鑲件結構,以便于維修;側型芯滑塊的3°、6°錐面處用于與動模鑲件貼合;斜導柱孔徑為?14 mm,傾斜角取15°;底面69 mm× 12mm×5mm的導滑槽用于與導滑條23配合;18°斜面上開設的2處方槽用于安放斜面耐磨板4。

4 注射成型工藝要點

        必須針對PA66玻纖增強塑料的成型工藝特性制定合理的注射成型工藝,并經多次試模后優化成型工藝參數,這對保證塑件成型質量至關重要。PA66樹脂具有較大的吸濕性,在注射成型前需要進行干燥處理,即采用溫度(120±5)℃,時間≥4h的真空干燥,干燥效果較好,而且能有效避免氧化現象。

         PA66+33%玻璃纖維塑料熔化溫度為275~280 ℃,加熱溫度不宜超過300 ℃。生產中料筒前段、中段及后段溫度分別?。?93±5)℃、(288±5)℃和(285±5)℃;噴嘴溫度?。?65±5)℃;模具溫度?。?18±5)℃,有利于塑件獲得較高的結晶度,優化力學性能。采用三段注射和二段保壓,壓力由高到低。

各注射成型工藝參數取值如下:
        (1)注射1段:壓力(7.5±0.5)MPa,速度(75±5)mm/s;注射2 段:壓力(3.0±0.5))MPa,速度(12±5)mm/s;注射3段:壓力(2.0±0.5)MPa,速度(10±5)mm/s。
        (2)保壓1段:壓力(2.0±0.5)MPa,速度(12±5)mm/s;保壓2段:壓力(1.5±0.5)MPa,速度(10±5)mm/s。
        (3)冷卻時間:(15±5)s。
        (4)注射周期:(30±5)s。塑件脫模后應立即進行調濕處理,將熱塑件迅速置于95~100 ℃的熱水中,時間為1 h,之后再自然冷卻15~30min。這是尼龍塑件必須進行的后處理工序,使塑件在短時間吸水飽和,以提高塑件的尺寸穩定性,消除塑件內應力,防止塑件脆性斷裂,同時使塑件與空氣隔離,避免高溫氧化。

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