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    天騏機械--SMC/BMC 模具設計要點

    作者:日期:2012年10月10日 21:15
    BMC、SMC模具設計要點根據復合材料的特點,結合生過程中的實際經驗,對SMC工藝所需模壓模具的設計要點進行匯總整理,從十個方面進行了詳細的闡述, 模具生產廠家對SMC模具的設計控制要點。 SMC模壓工藝是一種先進的復合材料成型方式,而模具是SMC工藝的基礎,良好的產品質量是由可靠的模具來保證的。因此在SMC模壓工藝的設計工作中,模具的設計尤為重要。在SMC模壓械具設計過程中,要根據產品的具體尺寸設計模具的型腔。除此之外還要根據產品的表面質量要求和需求量大小選擇合適的材料。為了保證產品的質量和工藝可行性,應合理設計模具的剪切邊、頂出系統等。 1 分型面設計為產品易于脫模,保證產品精度、強度及便于模具加工等因素,分型面的選擇應考慮如下原則:①為使產品便于推出,簡化頂出機構,分型面的位置應使產品在開模后盡可能留下在下模;②盡量減少飛邊對產品外觀的損害,同時應便于清除殘余的飛邊;③便于模具制造及模具零件加工;④徑向尺寸精度要求高的產品,應考慮飛邊厚度對產品精度的影響,取垂直分型面便于保證產品徑向精度;⑤保證產品的強度,避免產品出現尖角及薄壁。分型面的設計非常重要,應該在模具設計初期對產品進行分型設計,畫出分型設計圖紙,確保產品能順利脫模且便于生產。 2 加工精度要求新模具加工精度主要有三個方面:尺寸公差、形位公差及表面粗糙度。我們通常對模具廠家提的加工精度要求主要是尺寸公差和表面粗糙度。尺寸公差又大致分為:外形尺寸和模腔尺寸。兩類對于模具外形尺寸要求比較寬松,實際加工尺寸和模具圖紙理論尺寸誤差不超過±1.5mm都算合格。面模腔尺寸精度要求必須按圖紙嚴格控制,一般不超過0~0.1mm。我們所說的模具表面精度一般指表面粗糙度,處理后一般要求模具型腔糙度為 ,其余為 。我們可根據實際產品表面要求提出相對應的模具表面加工精度。 3 脫模斜度設計由于SMC制品冷卻后產生收縮,會使產品緊緊包住模具型芯和型腔中的凸起部分。為了便于順利取出產品,防止脫模時撞傷或擦傷產品,設計SMC制品時,其內外表面沿脫模方向均應具有足夠的脫模斜度。在設計時,應注意以下兩個方面:①模壓成型較大的SMC制品時,要求內表面的脫模斜度大于外表面的脫模斜度;②常用脫模斜度值為1~1.5度,也可小到0.5度。 3 剪切邊設計模具的剪切邊是上下模相互咬合部分,一般要求采用火焰淬火。在SMC模壓工藝過程中,剪切邊間所夾的是產品的毛邊。毛邊對產品來說是無用部分,從這一點來說模具剪切邊的間隙可以大一些。但剪切邊過大容易造成跑料及卸壓,這可以通過調整剪切邊的高度來解決,即在設計剪切時有兩個需設計及可調整的因素,剪切邊的間隙和剪切邊的高度。剪切邊是模具設計最重要的因素之一,剪切邊的大小是否合適直接影響到產品能否成型以及產品成型時是否存在缺陷,因此應對其有嚴格要求和控制。具體情況見表1。剪切邊參數選用表模具尺寸參數大中小剪切邊配合高度/MM 3040 20-30 10-20 剪切邊配合間隙/MM 0.2-0.3 0.1-0.2 0.05-0.1 在我們設計中如產品可做直剪切邊也可做橫剪切邊時,我們盡可能采用直剪切邊。它的好處有兩點:A 產品修整剪切邊時不會碰到產品的外觀面。B 減少了產品的投影面積,對壓機的壓力要求不會提高。 4 圓角設計模塑料制品除了使用上述要求采用尖角處之外,其余所有轉角處均應盡可以有圓弧過渡。產品尖角處易產生應力集中,在受力或沖擊振動時會發生破裂,甚至在脫模過程中由于壓制內應力而容易裂開,影響產品強度。一般情況下,采用圓角半徑為0.5mm就能使產品強度大大增加。采用圓角的優點主要有兩方面:①避免應力集中,提高了產品強度及美觀;②模具在淬火和使用時不致因應力集中而開裂。 5 加熱方式的確定模具的溫度直接影響到制品的成型質量和生產效率,所以模具上需要添加加熱系統以達到理想的溫度要求。加熱系統分為電加熱、蒸氣加熱及油加熱。電加熱為最常用的加熱方式,其優點是設備簡單、緊湊,投資少,便于安裝、維修、使用,溫度容易調節,易于自動控制;蒸氣加熱,加熱快,溫度比較均勻,但不易控制,費用相對電加熱較高;油加熱,溫度均勻穩定,加熱快,但對工作環境有污染。對于新模具選用何種加熱方式,可根據各公司現有條件及模具大小、模腔復雜程度等因素確定。選用模具材料時,應根據不同的生產批量、工藝方法和加工對象進行選擇。SMC模具應選擇易切削、組織致密、拋光性能好的材料。以下幾種是公司制作模個時常用的模具鋼材: P20(3Cr2Mo):常用于注塑模具,質量較好的鋼材; 738:注塑模具鋼,超級預加硬塑膠模鋼,適合高要求持久塑膠模具,拋光良好,硬度均勻; 718(3Cr2NiMo):預加硬鋼,長期生產的注塑模用,拋光性、蝕花加工性更佳,質量比P20略好; 40Cr:合合調質用鋼,適用于制作模具上下模板,硬度及拋光性能略勝于50C鋼材; 50C:模具普通使用的鋼材,適用于制作注塑模架、五金模架及零件; 45#鋼:最常用的模具鋼材,硬度較低,不耐磨,塑性、韌性較好,因此加工性能較好,價格也相對比較低兼?,F在通常45#鋼來加工墊塊、壓板等輔助備件。 6表面處理的選擇為了提高模具表面的耐磨性和耐蝕性,常對其進行適當的表面處理。 模具鍍鉻是一種應用最多的表面處理方法。鍍鉻層在大氣中具有強烈的鈍化能力,能長久保持金屬光澤,在多種酸性介質中均不發生化學反應。鍍層硬度達1000HV相當于HRC65,因而具有優良的耐磨性。鍍鉻層還具有較高的耐熱性,在空氣中加熱到500度時其外觀和硬度仍無明顯變化。滲氮具有處理溫度(一般為550~570度)、模具變形甚微和滲層硬度高(可達1000~1200HV,相當于HRC65~72)等優點,因而也非常適合模塑料制品模具的表面處理。含有鉻、鉬、鋁、釩和鈦等合金元素的鋼種比碳鋼有更好的滲氮性能,用作SMC模具時進行滲氮處理可大大提高耐磨性。表面處理對模具壽命的影響見下表2 表面處理對模具壽命的影響模具未處理正常鍍鉻 1.5-2倍滲碳滲氮 2-5倍 7頂出桿的設計要求頂出桿的設計要求為最小的頂出桿直徑允許達6mm,桿的長徑比不超過10:1;曲面上的頂出桿必須鎖定,以防止轉動并提供單方向組裝控制;頂出桿要配有頂出桿套,其配合區最好大于15mm;頂出桿配合間隙為0.05~0.07mm;頂出桿套必須是堅固的,不允許用焊接結構;所有頂出桿和頂出桿套都應加以編號,并且在模具內用一類似的數字標明它們相互的位置;頂出桿和頂出桿套的端部必須有60度的導角。 8 頂出板厚度頂出板厚度應根據模具大小、形狀及重量來確定,其厚度一般不低于30mm,否則容易發生頂出板變形等問題。 9 模具加熱孔分布模具加熱孔分布要求為加熱孔距型腔不能太近,也不能太遠,最好能保持40~80mm;加熱孔的分布應中間稀,兩端密集;如果采用電加熱,加熱孔即電熱管數量最好是3的倍數,以便于接電,同時兩端的電熱管要超出型腔邊緣一定距離;d)加熱孔分布應和模具隨形分布。 10反推桿根據模具的形狀和大小,一副模具一般需要3個反推桿,對稱分布在模具長度方向兩端。如果是細長模具的話,可以考慮在模具中間增加2個反推桿,以便反推時受力均勻。根據模具大小,反推桿的直徑不能太細,而且要有較高的強度,否則反推時容易發生斷裂。 11 側抽機構當產品的側面帶有孔或側凸凹時,必須采用側向成型的型芯才能滿足產品上的要求。側面型芯必須在產品脫模前將其抽出。應盡量避免側抽芯機構,若無法避免側抽芯,應使抽芯盡量短。常用側向抽芯機構分為手動側抽芯和液壓和氣動側抽芯。手動抽芯結構簡單,但勞動強度大,生產效率低;液壓或氣動抽芯特點是傳動平衡、抽芯力大、抽芯距長,適合大型模具。 12 模具頂出方式頂出系統的推選用主要為當產品成型后,在壓機開啟時使產品與模分離,以便于取出產品。頂出桿位于模具內并由某種機械(或液壓)手段所驅動,這些系統包括液壓系統和機械作用系統等。常用液壓系統有兩種類型,一種是壓機內部的液壓系統,另一種是單獨連接在模上頂出板的液壓系統。其中模具頂出板上安裝油缸頂出時,會經常出現頂出不平衡現象,解決辦法是再連接一個齒輪分油器即可。上述兩種系統都很適合,并且效果良好,各生產單位可根據自己的實際情況選用合適的頂出方式。 13 結 論本文從復合材料制品生產廠家的角度,結合自身經驗,對SMC模具的設計制作提出一些要求和建議,以便能較好地控制模具質量和壽命。設計要點涵蓋了產品分型、加工精度、脫模、剪切邊、圓角、加熱方式、模具材質、表面處理以及其他常見問題等,較為全面地為模具廠家制作SMC模具提供了參考。

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