模具的結構對注塑制品翹曲變形的影響
在模具設計方面,影響塑件變形的因素主要有澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)與頂出系統(tǒng)等。
1.澆注系統(tǒng)的設計
注塑模具澆口的位置、形式和澆口的數量將影響塑料在模具型腔內的填充狀態(tài),從而導致塑件產生變形。
流動距離越長,由凍結層與**流動層之間流動和補縮引起的內應力越大;反之,流動距離越短,從澆口到制件流動末端的流動時間越短,充模時凍結層厚度減薄,內應力降低,翹曲變形也會因此大為減少。圖1為大型平板形塑件,如果只使用一個**澆口或一個側澆口,因直徑方向上的收縮率大于圓周方向上的收縮率,成型后的塑件會產生扭曲變形;若改用多個點澆口或薄膜型澆口,則可有效地防止翹曲變形。
當采用點澆進行成型時,同樣由于塑料收縮的異向性,澆口的位置、數量都對塑件的變形程度有很大的影響。
由于采用的是30%玻璃纖維增強PA6,而擁有的是重量為4.95kg的大型注塑件,因此沿四周壁流動方向上設有許多加強肋,這樣,對各個澆口都能獲得充分的平衡。實驗結果表明,按圖f設置澆口具有較好的效果。但并非澆口數目越多越好。
另外,多澆口的使用還能使塑料的流動比(L/t)縮短,從而使模腔內物料密度更趨均勻,收縮更均勻。同時,整個塑件能在較小的注塑壓力下充滿。而較小的注射壓力可減少塑料的分子取向傾向,降低其內應力,因而可減少塑件的變形。
2.冷卻系統(tǒng)的設計
在注射過程中,塑件冷卻速度的不均勻也將形成塑件收縮的不均勻,這種收縮差別導致彎曲力矩的產生而使塑件發(fā)生翹曲。
如果在注射成型平板形塑件時所用的模具型腔、型芯的溫度相差過大,如圖3所示,由于貼近冷模腔面的熔體很快冷卻下來,而貼近熱模腔面的料層則會繼續(xù)收縮,收縮的不均勻將使塑件翹曲。
除了考慮塑件內外表面的溫度趨于平衡外,還應考慮塑件各側的溫度一致,即模具冷卻時要盡量保持型腔、型芯各處溫度均勻一致,使塑件各處的冷卻速度均衡,從而使各處的收縮更趨均勻,有效地防止變形的產生。因此,模具上冷卻水孔的布置至關重要。在管壁至型腔表面距離確定后,應盡可能使冷卻水孔之間的距離小,才能保證型腔壁的溫度均勻一致。同時,由于冷卻介質的溫度隨冷卻水道長度的增加而上升,使模具的型腔、型芯沿水道產生溫差。因此,要求每個冷卻回路的水道長度小于2m。在大型模具中應設置數條冷卻回路,一條回路的進口位于另一條回路的出口附近。對于長條形塑件,應采用如圖4所示的冷卻回路,減少冷卻回路的長度,即減少模具的溫差,從而保證塑件均勻冷卻。
3.頂出系統(tǒng)的設計
頂出系統(tǒng)的設計也直接影響塑件的變形。如果頂出系統(tǒng)布置不平衡,將造成頂出力的不平衡而使塑件變形。因此,在設計頂出系統(tǒng)時應力求與脫模阻力相平衡。另外,頂出桿的截面積不能太小,以防塑件單位面積受力過大(尤其在脫模溫度太高時)而使塑件產生變形。頂桿的布置應盡量靠近脫模阻力大的部位。在不影響塑件質量(包括使用要求、尺寸精度與外觀等)的前提下,應盡可能多設頂桿以減少塑件的總體變形。
用軟質塑料來大型深腔薄壁的塑件時,由于脫模阻力較大,而材料又較軟,如果完全采用單一的機械式頂出方式,將使塑件產生變形,甚至頂穿或產生折疊而造成塑件報廢,如改用多元件聯合或氣(液)壓與機械式頂出相結合的方式效果會更好。
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