引言
注塑成型模具的澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及分型面、成型零件等若在設(shè)計制造上存在不合理因素,將直接影響注射成型生產(chǎn)的質(zhì)量、產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。因此,只有對存在問題的模具進(jìn)行維修改造,使其符合注射生產(chǎn)加工工藝條件,才能提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率,減少材料損耗,節(jié)約生產(chǎn)成本。
1問題的提出
一種塑料潛水鏡鏡片注塑模如圖1所示。
該模產(chǎn)品采用PC(聚碳酸酯）材料,模具制造完成后,試模和投入生產(chǎn)都很正常。但經(jīng)過注射生產(chǎn)一段時間后出現(xiàn)了問題,主要表現(xiàn)為鏡片無法充滿模具型腔,無論如何調(diào)整注射成型工藝,都無法充滿,潛水鏡鏡片的邊緣始終存在缺口,達(dá)不到產(chǎn)品質(zhì)量要求,成為廢品。
2問題的分析
針對生產(chǎn)中突然出現(xiàn)的注射充不滿型腔的現(xiàn)象,檢查生產(chǎn)記錄的工藝參數(shù),注射機、注塑工藝參數(shù)的調(diào)整設(shè)置均與正常生產(chǎn)時一致;注射機的注射系統(tǒng)、裝置及注射壓力等均正常;噴嘴無阻塞;塑件形狀、結(jié)構(gòu)以及塑件的膠厚對注塑工藝要求都屬較優(yōu)的條件,不會造成注射充不滿型腔現(xiàn)象。
對注射得出的塑膠件進(jìn)行分析認(rèn)為,模具排氣系統(tǒng)不能充分排氣或失效是導(dǎo)致填充不足的主要因素。
2.1模具生產(chǎn)中的影響因素及具體問題分析
由于注射成型工藝的需要,必須保證注射機有足夠的注射壓力和速度。如果注射壓力、速度不足,會造成表面起波紋、透明度不達(dá)標(biāo)等缺陷。PC屬于工程塑料,注塑成型壓力一般在70～140MPa,比其他普通塑料的注射壓力要大。注塑生產(chǎn)一般是24h連續(xù)進(jìn)行的,模腔在較高溫度下連續(xù)不斷承受注射高壓,容易對一些薄弱環(huán)節(jié)造成不良影響。
2.2塑件材料、形狀和結(jié)構(gòu)分析
潛水鏡鏡片用于潛水,因水下可能存在珊瑚、礁石,意外碰撞會刮花,甚至造成爆裂,因此鏡片不僅需要良好的光學(xué)性能,還要具有優(yōu)良的力學(xué)性能,而PC(聚碳酸酯）的突出特點是沖擊強度高,透光率可達(dá)到92%,是優(yōu)良的鏡片材料。PC材料的注射成型溫度是220～260℃,有幾十?dāng)z氏度臨界溫度,有利于注塑生產(chǎn)。同時,塑件為厚2mm的片狀,對注射生產(chǎn)很有利。但PC熔融粘度高、吸收水分快,注塑生產(chǎn)前必須將PC材料置于110～120℃的熱風(fēng)干燥料斗中進(jìn)行干燥除濕,若生產(chǎn)中未能將水分充分干燥,帶有水分的物料在注射機料筒內(nèi)受熱熔融過程中就容易產(chǎn)生氣體。
2.3潛水鏡鏡片模具結(jié)構(gòu)分析
注塑生產(chǎn)鎖模壓力不夠會出現(xiàn)脹模現(xiàn)象,使制件產(chǎn)生飛邊或其他缺陷,所以鎖模壓力要足夠大。出故障前,該模具每天承受接近10000次的注射和鎖模,模具推件塊經(jīng)受注射壓力的頻繁擠壓,其底部和與其底部接觸的平面被壓得非常貼合,導(dǎo)致模具原本通過推件塊底部實現(xiàn)的排氣變得不可行。另外,模具通過分型面也可以排氣,分型面同樣經(jīng)受每天接近10000次的鎖模壓力的壓迫,其兩接觸表面也被壓得非常貼合,影響排氣。而推件塊側(cè)面,因為是動配合,運動會引起一些磨損,形成間隙,有利于排氣,但由于所處位置不是排氣系統(tǒng)末端,效果不大。
2.4澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)分析
潛水鏡鏡片模是一模多腔,澆注系統(tǒng)是平行式分流道側(cè)向進(jìn)料內(nèi)澆口,其熱平衡、流動平衡均較好,加上是平面塑件,側(cè)向進(jìn)料內(nèi)澆口的最后料流基本匯合在有排氣系統(tǒng)設(shè)置的位置。通過上面2.3對模具結(jié)構(gòu)的分析可知,潛水鏡鏡片模具投入生產(chǎn)一段時間后,因為高壓擠壓,分型面的兩接觸表面、推件塊底部的排氣功能變差,排氣不良,影響注塑成型的正常生產(chǎn)。
3問題的歸納總結(jié)
潛水鏡鏡片模具每天承受接近10000次的注射和鎖模壓力,造成原本可以排氣的平面被壓得過于貼合,氣體不能通過,使排氣系統(tǒng)失效。
4注塑模具改造方案
從上述分析可知在生產(chǎn)中模具排氣系統(tǒng)失效的原因:模具推件塊由于受注射壓力的擠壓,與底部接觸過于貼合:模具分型面受鎖模壓力的壓迫,接觸表面被壓得過于貼合,不能排氣。因此,需要對排氣系統(tǒng)進(jìn)行改造。
排氣系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該達(dá)到以下要求:(1）排氣要保證迅速、完全,排氣速度要與充模速度相適應(yīng):(2）排氣槽盡量開設(shè)在膠件較厚的成型部位:(3）排氣槽應(yīng)盡量開設(shè)在分型面上:(4）排氣槽應(yīng)盡量設(shè)在料流的終點和匯合處,如冷料井的末端:(5）為了模具制造和清模方便,排氣槽應(yīng)盡量設(shè)在凹模一側(cè):(6）排氣槽方向不應(yīng)朝向操作面,防止注塑時漏料傷人:(7）排氣槽不應(yīng)有"*"角,防止積存冷料。
具體改造方案如下:
第一,針對推件塊底部:在模具推件塊底部開設(shè)多條寬4mm、深,.3mm的排氣凹槽,因此處無膠料,無須考慮漏膠,深度可大些。由此可形成以下排氣通路:推件塊四周一推件塊底部一推桿(也包括推件塊平衡推出導(dǎo)桿）與動模板相應(yīng)安裝孔之間的間隙,保證可靠排氣。
第二,針對分型面:在分型面上料流最后位置磨削多條寬2,mm、深,.,3mm的排氣凹槽(不要一直開至型腔）,凹槽末端用劃針劃出劃痕,即可用于排氣,如圖2所示。劃痕數(shù)量可通過試模確定,視情況適當(dāng)增加。
圖2排氣槽及劃痕
排氣槽也可以開成以下形式[3]:如圖3(a）所示,在距離型腔5～8mm處制成燕尾形。有時為防止排出的氣體傷人,可將排氣槽制成拐彎的形式,如圖3(b）所示。
(a）燕尾式
(b）拐彎式
圖3排氣槽開設(shè)
經(jīng)過改造,在注射生產(chǎn)過程中,模具的排氣系統(tǒng)真正能夠滿足塑料注射成型工藝要求,將剩余在模腔內(nèi)的氣體充分排走。未經(jīng)維修、改造前的注塑模具不能正常順利生產(chǎn),造成材料損耗大、合格率和生產(chǎn)效率低下,通過對注塑模具的技術(shù)維修、改造,提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品合格率,同時降低了材料損耗和工人勞動強度。
5結(jié)語
實際生產(chǎn)中,模具交付使用初期、正常量產(chǎn)后都可能會出現(xiàn)各種各樣的問題,有的是設(shè)計制造方面的原因:有的是注塑工藝方面的原因,比如注塑壓力、鎖模力等:也有注塑機、模具技術(shù)狀況變化等原因,比如新模,由于存在一定的表面粗糙度,分型面還起到排氣的作用,使用一定時間后,動定模板之間互相擠壓,已經(jīng)相互貼合,因而失去排氣功能。生產(chǎn)實踐中,只有本著具體問題具體分析的態(tài)度,耐心細(xì)心分析、檢查,找到根源,才能解決實際問題。
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