3 气辅零件和模具的设计原则
3. 1 棒状件
气辅技术用于棒类件可以带来很大好处, 原材料节省可以将应用气辅技术的额外投入在很短时间内收回。通过气体穿透挖空制件内部, 可大大节省原材料,还可以减少缩痕和翘曲变形的发生,并大大缩短生产周期。制件外形决定了气体穿透后留下的气体通道的截面形状,该形状决定了制件成型质量的好坏,一般情况下希望其呈圆形或椭圆形, 同时周边熔体分布均匀, 避免壁厚的较大差异。制件设计时要避免尖锐的边和角,以防止熔体的堆积,也要防止转弯处的锐角,避免内侧壁厚减少的危险。气体通道的截面形状受制件外形设计的影响程度, 通过比
较提出了较好的制件外形设计方案, 即尖锐的边和角由大半径的倒角取代。锐角转弯对制件壁厚分布不均带来的影响, 解决的办法也是采用大半径的倒角。
3. 2 板类件
气辅技术的一项关键应用是板类件的成型。使用传统注射工艺, 由于表面积大, 需要较大的锁模力, 残留应力会导致制件翘曲变形, 熔体堆积处会产生塌陷, 如增加制件刚度抑制翘曲变形的加强筋。气辅技术的应用恰恰可以改善以上的情况, 它可以采用低锁模力, 成型低翘曲、高稳定性和刚性、无塌陷的制品。
板类件的设计除要考虑棒状件所涉及到的设计要点外, 还要特别注意气道的设计。气道是开在模具内表面, 引导气体沿设定方向进行穿透, 相对制件壁厚较厚的部分。气道不独立于制件, 而是制件的一部分。棒状件本身就是气道的一种。气道可以开在制件的棱角和加强筋根部, 也可以根据需要单成一体。气道既不能开得太小, 不利于气体的穿透, 容易产生手指效应, 也不能开得太大, 使熔体产生堆积的可能, 引起熔接痕和困气现象。气道大小对形成的气体通道截面形壮的影响。当气道分支时, 支气道末端可以阶梯式缩小,以阻止气体加速。为防止塌陷,气体应尽量充填到气道的末端。根据生产实践, 人们得到了一般的经验设计公式,如公式(1) 。式(1) 中,
b 是气道宽度,
s 是制件基本壁厚,
h 是气道高度,
d 是加强筋高度,
c是加强筋宽度。
制件的基本壁厚一般不超过4mm。
b = (2～4) s
h = (0. 7～1) b
d = (5～10) s
c = (0. 5～1) s
布置气道时应确保气体通道在形成过程中不会交叉在一起, 因为气体穿透时形成的气泡不会联合在一起。气道也不要形成一个环状回路, 否则会产生不可预知的情况。气道的布置情况决定了熔体初始流动及在气体穿透时的流动情况, 可以利用这一特点将熔接痕推进到不明显和不受力的地方。
3. 3 复杂件
复杂件是棒状件和板类件的有机组合, 由于其薄厚不均, 形状不规则, 成型面积和体积较大等原因,一直是传统注射成型的禁区。气辅技术的应用,可以依据制件的原始设计,巧妙地布置气道,掏空壁厚处, 使壁厚均匀, 消除塌陷的隐患, 也可以适当增加加强筋数目,抑制翘曲变形的发生,同时气体均匀施压,成型压力和锁模力大大减少,使复杂制件的成型成为可能。
复杂件的气辅成型所要遵守的设计要点基本与前两节相同, 这里要强调的是如何抑制翘曲变形的产生。对于一个好的设计, 经气辅成型后的制件基本可以消除翘曲变形的产生, 至少可以将其抑制到最低点。不好的设计方案不但不能消除翘曲变形,有可能使之加重。如在3. 1 节中提到的尖锐拐角问题, 由于产生了熔体堆积, 外侧熔体冷却后收缩远大于内侧, 制件就会产生向外的屈张。图4 显示了另一类气辅件翘曲变形的发生情况, 由于气体在两侧气体通道内均匀施压, 在冷却过程中使熔体不断向收缩部位补充,因此收缩率低。但在中间部位,由于熔体流动后形成的分子定向效应, 使沿流动方向的径向产生了较大的收缩率, 不一致的收缩率导致了最终的翘曲, 如图4 所示。解决这一问题的一般原则是确保气道和加强筋沿着与收缩相同的方向布置。对于复杂制件的成型, 不可以简单地套用经验准则,而应该根据实际情况提出自己的对策。
4 注气点的选择气辅成型过程中, 氮气的进气方式分为喷嘴进气和模具进气两种, 各自的应用情况有较大的差异。喷嘴进气不存在注气点的选择问题, 但对制件设计和开模提出较高的要求。模具进气的方式灵活多样, 型腔进气时注气元件通常采用气针。注气点的选择是模具设计的关键问题之一, 直接影响到气
辅成型的可行性, 成型过程中常出现的困气和气针堵塞现象都与此有直接关系。一般的设计原则包括:
(1) 注气点的位置要尽可能靠近浇口,大约保持30mm 以上的距离, 同时确保气体的穿透方向与熔体的流动方向一致。
(2) 如果交叉气道不能避免, 则只能在交叉位置处设置1 个注气点。
(3) 由于熔体注射采用短射方式, 所以熔体和气体注射最好采用自上向下的方式, 或水平注射方式, 避免采用自下向上的方式, 防止熔体自重产生的流诞现象。
(4) 注气点应避免设置在与熔体注入口轴线相对位置,防止气针堵塞。
(5) 注气点的选择一般要保证气针堵塞后可以方便拆卸。
(6) 多型腔成型, 每个型腔应采用单独的注气点。
(7) 注气点位置应选择在不影响表面美观和不承受外界载荷的地方。
分流道进气为了防止气体在浇注系统内产生穿透,可以设置扼流段,如图5 所示。型腔进气可以采用薄膜浇口,或通过浇口位置加速冷却的方法,加快浇口处熔体的凝固,以防止熔体回流。成型过程中,气体可能会从气针壁与熔体凝固层
之间跑掉,必要时可采用迷宫式气针,即在距气体注入点1mm 左右的位置起一个高为1mm 的环状边。还可以采用树脂密封方式, 在气针附近包裹一层熔体,起到密封的作用。
傅沛福等.气辅零件和模具的设计.《模具工业》2001. No . 4.p29-31
ps:因为实在是没有办法上传附件,所以就贴了这些上来,图都没有贴上,可能看起来不那么容易 |
发表于 2004-1-5 11:05:16
