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轎車精密塑料件注塑的關(guān)鍵
轎車的塑料零部件,如線圈骨架、基座、保險絲盒、燈座、片式熔斷器、中央配電盒、護(hù)套、推動架、簧片排組件及外罩等大都采用注塑件成型，由于這些塑料件本身具有較高的設(shè)計精度，使得對這些塑料件不能采用常規(guī)的注塑件成型，而必須采用精密注塑件成型工藝技術(shù)。為了保證轎車精密塑料件的性能、質(zhì)量與可靠性，注塑件成型出質(zhì)量較高、符合產(chǎn)品設(shè)計要求的塑料制品，必須對塑料材料、注塑件設(shè)備與注塑件模具及注塑件工藝不斷進(jìn)行改進(jìn)。 一、影響精密注塑件的主要因素 判定精密注塑件的依據(jù)是注塑件制品的精度，即制品的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。要進(jìn)行精密注塑件必須有許多相關(guān)的條件，而最本質(zhì)的是塑料材料、注塑件注塑件模具、注塑件工藝和注塑件設(shè)備這四項基本因素。設(shè)計塑料制品時，應(yīng)首先選定工程塑料材料，而能進(jìn)行精密注塑件的工程塑料又必須選用那些力學(xué)性能高、尺寸穩(wěn)定、抗蠕變性能好、耐環(huán)境應(yīng)力開裂的材料。其次應(yīng)根據(jù)所選擇的塑料材料、成品尺寸精度、件重、質(zhì)量要求以及預(yù)想的注塑件模具結(jié)構(gòu)選用適用的注塑件機。在加工過程中，影響精密注塑件制品的因素主要來自注塑件模具的精度、注塑件收縮，以及制品的環(huán)境溫度和濕度變化幅度等方面。 在精密注塑件中，注塑件模具是用以取得符合質(zhì)量要求的精密塑料制品的關(guān)鍵之一，精密注塑件用的注塑件模具應(yīng)切實符合制品尺寸、精度及形狀的要求。但即使注塑件模具的精度、尺寸一致，其模塑的塑料制品之實際尺寸也會因收縮量差異而不一致。因此，有效地控制塑料制品的收縮率在精密注塑件技術(shù)中就顯得十分重要。 注塑件模具設(shè)計得合理與否會直接影響塑料制品的收縮率，由于注塑件模具型腔尺寸是由塑料制品尺寸加上所估算的收縮率求得的，而收縮率則是由塑料生產(chǎn)注塑件加工家或工程塑料手冊推薦的一個范圍內(nèi)的數(shù)值，它不僅與注塑件模具的澆口形式、澆口位置與分布有關(guān)，而且與工程塑料的結(jié)晶取向性(各向異性)、塑料制品的形狀、尺寸、到澆口的距離及位置有關(guān)。影響塑料收縮率的主要有熱收縮、相變收縮、取向收縮、壓縮收縮與彈性回復(fù)等因素，而這些影響因素與精密注塑件制品的成型條件或操作條件有關(guān)。因此，在設(shè)計注塑件模具時必須考慮這些影響因素與注塑件條件的關(guān)系及其表觀因素，如注塑件壓力與模腔壓力及充模速度、注射熔體溫度與注塑件模具溫度、注塑件模具結(jié)構(gòu)及澆口形式與分布，以及澆口截面積、制品壁厚、塑料材料中增強填料的含量、塑料材料的結(jié)晶度與取向性等因素的影響。上述因素的影響也因塑料材料不同、其它成型條件如溫度、濕度、繼續(xù)結(jié)晶化、成型后的內(nèi)應(yīng)力、注塑件機的變化而不同。 由于注塑件過程是把塑料從固態(tài)(粉料或粒料)向液態(tài)(熔體)又向固態(tài)(制品)轉(zhuǎn)變的過程。從粒料到熔體，再由熔體到制品，中間要經(jīng)過溫度場、應(yīng)力場、流場以及密度場等的作用，在這些場的共同作用下，不同的塑料(熱固性或熱塑性、結(jié)晶性或非結(jié)晶性、增強型或非增強型等)具有不同的聚合物結(jié)構(gòu)形態(tài)和流變性能。凡是影響到上述"場"的因素必將會影響到塑料制品的物理力學(xué)性能、尺寸、形狀、精度與外觀質(zhì)量。 這樣，工藝因素與聚合物的性能、結(jié)構(gòu)形態(tài)和塑料制品之間的內(nèi)在聯(lián)系會通過塑料制品表現(xiàn)出來。分析清楚這些內(nèi)在的聯(lián)系，對合理地擬定注塑件加工工藝、合理地設(shè)計并按圖紙制造注塑件模具、乃至合理選擇注塑件加工設(shè)備都有重要意義。精密注塑件與普通注塑件在注塑件壓力和注射速率上也有區(qū)別，精密注塑件常采用高壓或超高壓注射、高速注射以獲得較小的成型收縮率。綜合上述各種原因，設(shè)計精密注塑件注塑件模具時除考慮一般注塑件模具的設(shè)計要素外，還須考慮以下幾點：①采用適當(dāng)?shù)淖⑺芗＞叱叽绻?；②防止產(chǎn)生成型收縮率誤差；③防止發(fā)生注塑件變形；④防止發(fā)生脫模變形；⑤使注塑件模具制造誤差降至最小；⑥防止注塑件模具精度的誤差；⑦保持注塑件模具精度。 二、防止產(chǎn)生成型收縮率誤差 由于收縮率會因注塑件壓力而發(fā)生變化，因此，對于單型腔注塑件模具，型腔內(nèi)的模腔壓力應(yīng)盡量一致；至于多型腔注塑件模具，型腔之間的模腔壓力應(yīng)相差很小。在單型腔多澆口或多型腔多澆口的情況下，必須以相同的注塑件壓力注射，使型腔壓力一致。為此，必須確保使?jié)部谖恢镁?。為了使型腔?nèi)的模腔壓力一致，最好使?jié)部谌肟谔幍膲毫Ρ３忠恢?。澆口處壓力的均衡與流道中的流動阻力有關(guān)。所以，在澆口壓力達(dá)到均衡之前，應(yīng)先使流通均衡。由于熔體溫度和注塑件模具溫度對實際收縮率產(chǎn)生影響，因此在設(shè)計精密注塑件注塑件模具型腔時，為了便于確定成型條件，必須注意型腔的排列。因為熔融塑料把熱量帶入注塑件模具，而注塑件模具的溫度梯度分布一般是圍繞在型腔的周圍，呈以主流道為中心的同心圓形狀。 因此，流道均衡、型腔排列和以主流道為中心的同心圓狀排列等設(shè)計措施，對減小各型腔之間的收縮率誤差、擴(kuò)大成型條件的允許范圍以及降低成本都是必要的。精密注塑件注塑件模具的型腔排列方式應(yīng)滿足流道均衡和以主流道為中心排列兩方面的要求，且必須采用以主流道為對稱線的型腔排列方式，否則會造成各型腔的收縮率差異。 由于注塑件模具溫度對成型收縮率的影響很大，同時也直接影響注塑件制品的力學(xué)性能，還會引起制品表面發(fā)花等各種成型缺陷，因此必須使摸具保持在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)，而且還要使注塑件模具溫度不隨時間變化而變化。多型腔注塑件模具的各型腔之間的溫差也不得發(fā)生變化。為此，在注塑件模具設(shè)計中必須采取對注塑件模具加熱或冷卻的溫度控制措施，且為了使注塑件模具各型腔間的溫差盡量縮小，必須注意溫控-冷卻回路的設(shè)計。在型腔、型芯溫控回路中，主要有串聯(lián)冷卻與并聯(lián)冷卻兩種連接方式。 從熱交換效率來看，冷卻水的流動應(yīng)呈紊流。但是在并聯(lián)冷卻回路中，成為分流的一條回路中的流量比在串聯(lián)冷卻回路中的流量小，這樣可能會形成層流，而且實際進(jìn)入每條回路中的流量也不一定相同。由于進(jìn)入各回路的冷卻水溫度相同，各型腔的溫度也應(yīng)相同，但實際上因各回路中的流量不同，且每條回路的冷卻能力也不相同，致使各模腔的溫度也不可能一致。采用串聯(lián)冷卻回路的缺點是冷卻水的流動阻力大，最前面的型腔入口處的冷卻水溫度同最后型腔入口處的冷卻水溫度有明顯的差別。冷卻水出入口的溫差因流量的大小而變化。對于加工轎車塑料件的小型精密注塑件注塑件模具而言，一般從降低注塑件模具成本考慮，采用串聯(lián)冷卻回路較適宜。如果所使用的模溫調(diào)節(jié)控制儀(機)的性能能在2℃內(nèi)控制冷卻水的流量，則各型腔的溫差最大也可保持在2℃范圍內(nèi)。 注塑件模具型腔和型芯應(yīng)有各自的冷卻水回路系統(tǒng)。在冷卻回路的設(shè)計上，由于從型腔和型芯上所攝取的熱量不同，回路結(jié)構(gòu)的熱阻力也不一樣，型腔與型芯入口處的水溫會產(chǎn)生很大的溫差。若采用同一系統(tǒng)，冷卻回路設(shè)計也較困難。一般轎車塑料件用的小型注塑件注塑件模具型芯都很小，采用冷卻水系統(tǒng)有很大的困難。如有可能，可以采用被青銅材料制造型芯，對實心鈹青銅型芯則可采用插入式冷卻的方法。另外，在對注塑件制品采取防止翹曲的對策時，也希望型腔與型芯之間保持一定的溫差。因此設(shè)汁型腔與型芯的冷卻回路時應(yīng)能分別進(jìn)行溫度的調(diào)節(jié)和控制。 三、注塑件模具精度的保持 為了保持在注塑件壓力、鎖模力下的注塑件模具精度，設(shè)計注塑件模具結(jié)構(gòu)時必須考慮對型腔零件進(jìn)行磨削、研磨和拋光等加工的可行性。盡管型腔、型芯的加工已經(jīng)達(dá)到高精度的要求，而且收縮率也同所預(yù)計的一樣，但由于成型時的中心偏移，其所成型的制品內(nèi)側(cè)、外側(cè)的相關(guān)尺寸都很難達(dá)到塑料零部件的設(shè)計要求。為了保持動、定模型腔在分型面上的尺寸精度，除了設(shè)置常規(guī)注塑件模具所常用的導(dǎo)柱、導(dǎo)套定中心外，還必須加裝錐形定位銷或楔形塊等定位副，以確保定位精度準(zhǔn)確、可靠。 制作精密注塑件注塑件模具的材料要選擇力學(xué)性能高、熱蠕變小的優(yōu)質(zhì)合金工具鋼，制作型腔、澆道的注塑件模具材料要選擇經(jīng)過嚴(yán)格熱處理的硬度高、耐磨性好、耐腐蝕性強、抗熱變形的材料，同時還要考慮機械加工、電加工的難易性和經(jīng)濟(jì)性。為防止發(fā)生時效變化而改變注塑件模具的尺寸精度，必須在設(shè)計注塑件模具時規(guī)定降低注塑件模具材料熱處理的殘存奧氏體組織的回火處理或低溫處理。 對精密注塑件注塑件模具的易損零件，尤其是型腔、型芯等易損件，要在設(shè)計時考慮修理的可能性，以保持注塑件模具維修后仍具有較高精度。 四、結(jié)語 精密注塑件技術(shù)是轎車塑料零部件的主要和關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)，而精密注塑件注塑件模具的設(shè)計是這項生產(chǎn)技術(shù)的主要部分，合理地設(shè)計精密注塑件注塑件模具是獲得精密制品的基礎(chǔ)和必要前提。通過合理地確定注塑件模具的尺寸與公差、采取防止注塑件制品產(chǎn)生收縮率誤差、注塑件變形、脫模變形、溢邊等，以及確保注塑件模具精度等技術(shù)措施，并采用正確的精密注塑件工藝、適用的工程塑料材料和精密的注塑件設(shè)備，使之達(dá)到最佳的匹配，對于提高轎車精密塑料件的質(zhì)量、可靠性和性能，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率具有十分重要的意義。
