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1、72工程塑料应用2010年,第38卷,第4期*汽车空调下机壳热流道模具设计俞芙芳李智超(福建工程学院材料科学与工程系,福州350108)摘要以汽车空调TED下机壳为例,介绍热流道注射成型模具的设计方法和流程。首先根据塑料件材料及工艺性用Moldflow软件对零部件进行模流分析,得到分析数据;然后确定总体结构设计、分型面设计、热流道系统设计、脱模机构设计、冷却系统设计等成型方案。该设计对其它不同产品的热流道注塑模设计具有一定的参考价值。关键词注射成型模拟分析热流道系统模具设计1塑料件工艺性分析1.2塑料件用材料分析1.1塑料件分析塑料件所用材料为聚
2、碳酸酯(PC)/聚对苯二甲图1是汽车空调TED下机壳的塑料件图。该酸丁二酯(PBT),属偏硬型。PBT是最坚韧的工程塑料件外形尺寸为160.10mm74.77mm30.35热塑性塑料之一,它是半结晶材料,具有非常好的化mm,塑料件较大、形状较复杂,中间局部壁厚为1.8学稳定性、力学性能、电绝缘性能和热稳定性,而且mm,其它为2.0mm,总体壁厚较均匀,有利于塑料PBT的结晶迅速,粘性低,因此塑料件加工的周期时件成型。塑料件批量较大,故采用热流道模具来成间一般也较短,但同时也将导致因冷却不均匀而造[1]型。成弯曲变形。而PC是一种非晶体工程塑料,具有特别好的抗冲击强度、热
3、稳定性、光泽度、力学特性、阻燃特性及抗污染性,且收缩率低,但流动性差,注塑过程较困难,因此将两种材料结合在一起,取长补短,形成了一种具有两者综合特性的材料,兼具了PC的高韧性和几何稳定性及PBT的化学稳定性、热稳定性和润滑特性等。其优异的力学与热性能,可降低塑料件的翘曲特性,提高韧性和尺寸稳定性,且耐高温,适用作壳型零部件、器具把手、聚光灯、电动马达、连接器等。其注塑的工艺条件为:110~135!干燥处理约4h,熔化温度235~300!,模具温度37~93!,最高注塑压力50MPa,注射时间4.6图1汽车空调TED下机壳塑料件图s,冷却时间10s,周期23s,保压压力21
4、.5MPa,锁图2为汽车空调TED下机壳的三维造型图。模力100t。通过Pro/E软件来建立塑料件3D模型,造型重点2模具设计要点是保证塑料件形状和尺寸精度,首先利用Pro/E软2.1浇口选择件创建壳体,然后在不同的位置创建基准点、基准浇口直接与塑料件相连,把塑料熔体引入型腔,面,经多次拔模、拉伸、合并等,最后倒圆角完成模是浇注系统的关键部位。利用Moldflow软件中型。MPI/GateLocation浇口位置分析模块可以自动分析出最佳浇口位置。分析结果如图3所示。由图3可知,深色的区域为最佳浇口位置区域,浇口设在该区域可保证注塑过程的熔体平衡性。考*福建
5、工程学院科研发展基金资助项目(GY-Z0812)、福建省教育厅科研资助项目(JB05286)a正面;b背面收稿日期:20100129图2汽车空调下机壳三维造型图俞芙芳,等:汽车空调下机壳热流道模具设计73和尺寸完全相同。为减小流道内的压力损失,同时防止熔料滞留在流道内过热分解而影响产品质量,流道转角处应尽可能光滑过渡,流道表面应有较低的表面粗糙度,最好在Ra0.8m以下。选用阀浇口热流道系统及其配合精度如图7所示。a正面;b背面图3最佳浇口位置虑到成型时塑料件的摆放位置,最终选取的浇口位置在次佳位置,如图4所示。图7阀浇口热流道系统图3模具设计3.1型芯设计
6、因塑料件内形较复杂,若做成一个整体型芯,中间部分因加工留痕及加工残余应力的影响,在生产图4浇口位置设定过程中容易断裂。因此将型芯设置为带嵌套的型2.2热流道系统的设计芯,这样既使得型芯强度足够,又有利于气体的排本模具采用加热热流道浇注系统,主要由热喷出,且型芯可替换。根据热流道浇注系统的设计要嘴、热流道板、温控电箱组成。求,热喷嘴和流道均设在主型芯板上。如图8所示塑料件及其材料的使用特性是选择喷嘴头形式为主型芯结构及热喷嘴位置。的关键因素,塑料件的生产批量和模具的制造成本也是选择喷嘴头形式的重要因素。本设计采用阀浇口的喷嘴头,如图5所示。a正面;b背面图8主型芯结构及
7、热喷嘴位置3.2模具设计图5喷嘴头模具结构图如图9所示。本模具的工作原理:由于型腔数为一模两腔,排位方式为对称排列,模具安装在卧式注塑机上,连接电加热和温度控制因此选用∀型热流道板,如图6所示。电源,连接冷却循环水道。注射前先将模具的热流道板加热到合适的温度,然后调整好注射成型的相关工艺参数,再进行注射成型过程。合模时,注塑机通过喷嘴将熔料经定位环17通入一级热喷嘴18,图6I型热流道板再经过分流道进入二级热喷嘴44从而进入型腔,经流道的布置形式与熔体的流动方式、注射点的保压,冷却后定型。开模时,针阀
