引擎壳体复杂抽芯注塑模具设计
引擎壳体产品最大外形尺寸为 268.60 mm x 155.25 mm x 107.40 mm,塑件平均胶位厚度 2.0mm,塑件材料为PA+30GF,缩水率为 1.006,塑件质量为 338 克。塑件技术要求为不得存在披峰、注塑不满、流纹、气孔、翘曲变形、银纹、冷料、喷射纹、气泡等各种缺陷,塑件成型中不得使用脱模剂。
塑件造型复杂,各面均有多个加强筋和散热孔穴,各侧面的孔为功能性零件的安装孔,因此,这些孔和结构形状均要求具有高的加工精度和几何精度。塑件为不规则塑件,三个侧面需要设计滑块抽芯,而且滑块在水平面内均处于倾斜位置,给模具设计和加工带来极大的不便。
塑件尺寸较大,结构复杂,因此,模具设计排位只能是 1 出 1,模架为非標 CH6065A100B220C180,在模具边缘增加两个锥形定位块 28(对锁),在合模时,起到准确定位的作用,注塑时能够抵消侧向力,提高塑件精度。如果空间位置足够,对锁需要每边设计一个。本例中,空间位置有限,为了避免与滑块干涉,仅设计两个对锁,呈 90゜设置。
塑件材料为 PA+30GF,玻璃纤维含量较高,因而,塑料对模具型腔的磨损较大,为了满足模具对于使用寿命的要求,模具必须设计成硬模。模仁材料为 S136,热处理 HRC48~52. 模仁硬度的确定原则是根据分型面的合模应力。当分型面的合模应力在 3.5T/ in2 以下时,可以选择硬度为 HRC45 以下的预硬化模具钢材, 当分型面的合模应力在 5T/ in2 以上时,选择的钢材硬度必须为 HRC45 以上。
图 1 引擎壳体产品图
模具较为复杂,模具的开模方向分析显得非常关键。将模具的需要设计 3 处滑块的方向设计倾斜滑块,塑件顶面带圆孔的部位设计在定模,便于设计浇口。浇注系统设计采用侧浇口 3 点进胶。3 点侧浇口位于塑件顶部的圆孔内。PA+30GF 材料流动性很好,但是由于材料加了玻璃纤维的原因,材料的收缩率具有各向异性,即沿着塑料流动的不同方向,塑件具有不同的收缩率,会导致塑件尺寸不准确。通常有两种方法解决这一问题。如果熟悉塑料的物性,具有 3 个方向的收缩率资料,则可以利用 3 维软件,在 3 个不同的方向设计不同的收缩率加以解决。例如常用的 3 维软件 PROE 和 Ug,都具有这种功能。
对于大型复杂的塑件,其流动过程较为复杂,选择在塑件圆孔内多点进胶可以明显改善塑件的尺寸精度。在注塑过程中,针对玻璃纤维含量高的情况,需要适当提高炮筒温度,改善塑料流动性,解决浮纤问题,使得塑件表面美观。
由于塑件滑块上胶位面积较大,包紧力较大,两个大滑块采用油缸抽芯,一个小滑块采用斜导柱抽芯。各个滑块的斜楔均设计了反锁机构,增大滑块锁紧力。模具设计图见图 2. 3D 图见附档。
图 2 引擎壳体模具图