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高光蒸汽模具设计总结


时间: 2025-03-17 07:36:06 |   作者: bob体育

  传统的注射成型技术,若将模具的温度调低时,虽能缩短成型周期,但易产生熔接痕,造成外观品质不良。相反,将模具的温度调高时,能大大的提升产品表面的外观品质,但易产生翘曲、变形、尺寸不良等,同时延长了成型周期,提高了成本。因此,对于一些有高光要求的产品如平板液晶电视的面壳,传统的注射成型技术没办法满足要求。

  近年来出现的高光蒸汽注射成型技术能有效地解决这个问题。其原理是采用高温蒸汽,在蒸汽模具上做均衡的加温管道。当注塑机合模后吹入高温蒸汽,首先把模具提高到一个设定值,然后开始给模腔注射塑胶;在注射机完成保压转入冷却后,开始注入冷水,模具的温度很快下降到一个设定值后开模,再向模具吹入空气,把蒸汽冷却后形成的冷水完全吹走,完成整个注射过程。

  由于在模具的温度达到超过树脂热变形的温度之后,再注射熔融树脂,所以就会形成没有熔接痕、没有银纹、没有缩水痕、表面上的质量良好的塑件。熔融树脂注射完成后,便开始冷却工序,用冷却水使模具的温度迅速下降到树脂热变形温度以下,这样做才能够通过加快树脂的固化速度,来缩短成型周期,解决翘曲变形的问题。

  高光蒸汽注塑技术在一个成型的生产周期内,可以使树脂的充填、补缩、冷却在较理想的状态下进行,因此能得到比较理想的产品,同时由于其工作原理是基于树脂的物理性变化产生的,所以几乎能适用于所有的树脂材料,因此,有人把高光蒸汽注塑技术称为继气辅技术之后的又一革命性技术。

  前模芯共有四组高温蒸汽回路,产品四个区域各设计一组回路,通过不锈钢接头接钢丝编织液压胶管接到专用的高光蒸汽模具控制机上,见下图2-1所示的兰色管道和黄色的接头。

  高温蒸汽供热管道离胶位表面的距离为5~8mm,直径可选8mm、10mm、12mm,要求管道之间均匀排布,以保证对胶位处能够迅速均匀的加热,见下图2-2所示。

  下图2-1中黄色管道为冷水管道,最大的作用为对热咀进行冷却,每个热咀最好都能设计一组独立的冷却回路。

  下图2-1中白色管道为温水管道,注塑成型时需要接75~80°C的温水进行保温,主要是对模具起保持温度的作用,没有特殊要求。

  在前模芯上每条蒸汽供热管道端部需要堵铜(不要增加堵头),见下图2-4所示堵铜的尺寸为管路直径加2mm,见下图2-5所示。

  前模胶位4个区域需要各装一支感温针,用来探测各区域的温度,以便对产品的成型温度进行精确的控制,见下图2-6所示。

  订购感温针时需要弄清楚模具的生产工厂,如果在国内生产要用“K”型的,如果在欧洲区生产时要用“J”型的。

  注:由于感温针直径较小,所以模芯上后面的避空孔可适当做大做深些,以方便车间加工。设计时一定要考虑感温针的安装情况,因感温针是通过外六角螺丝的形式固定的,所有在A板背面一定要留足够的避空位,以保证能用扳手安装。另外要考虑到感温针上有弹簧防护套,也要有足够的避空位,以保证在安装热流道板时不会压倒,见上图2-9所示。

  对于通有高温蒸汽的前模芯与A板之间要用隔热板隔开,隔热板的厚度选用8mm的规格,模具上实际安装厚度为7.5mm ,见下图2-10所示。

  为了最大限度的减少热量向注塑机上传递,面板要加隔热板,面板及热流道板都要加工冷却水回路。

  前模的高光区域是通过高温蒸汽加热,但有的产品后模胶位也有部分区域有高光要求,对于此区域的温度控制一般是通入热油加热,管路的设计和蒸汽管路相同,见下图2-13所示。

  对于通入热油的镶件,底部要与B板之间用隔热板隔开,侧面与其它接触的面要做一些避空,减少零件之间的接触面积,以减少向其它零件传递的热量。

  对于油路的接头要使用快插的形式,使用鑫润达标准,公接头型号:JP-353,母接头型号:JS308。

  对于后模非高光区域,通常通入冷水进行温度控制,对于冷却水路的设计没有特别的要求。接头使用常用的快速气接头,喉牙一般为PT3/8,但是在模板上要加工沉孔,惠州TCL模具运水接头的沉台一律做Φ30*25,欧洲波兰TCL模具运水接头的沉台一律做Φ34*30。

  为了防止模具在由热变冷的过程中产生的露水进分型面,在前、后模芯靠近分型面侧要设计隔露槽,见下图2-14所示。

  同样,在A板上热咀位置增加密封圈,以防止露水会进入热咀里面,见下图2-15所示。

  4.2.1.9.1所有冷水及热水在通过另外一块板时,要用双密封存圈进行密封,密封圈槽的设计要按本公司要求的HASCO标准做设计,设计时要考虑位置是否足够,见下图2-16所示。

  4.2.1.9.2所有水路及油路的密封圈使用HASCO标准,要求可以耐180℃的高温,订购物料时需要注意。

  在客户没有特别要求的情况下,一般都会采用香蕉形进胶口。进胶位置一般依照产品的流动长度进行设定,由于电视机模具一般都比较大,所以很多时候要采用多点进胶,热咀也比较多,有时一个咀分成两个进胶口,有时会是三个,为了能够更好的保证在啤产品时能够一次性把流道取出来,要设计一些辅助流道将主流道连起来,见下图2-17所示。

  TCL的模具,在≤200T注塑机上生产的,选外径Φ100的定位圈,在200T注塑机上生产的的选外径Φ150的定位圈。

  4.2.2.2所有水口针必须做水口镶套,胶位部分也必需做斜度单边1度,水口针必需做定位,以防止顶出时水口滑落,见下图2-18所示。

  4.2.2.3欧洲模具为了更好地保护热咀插座和控制阀,要在面板上安装钢板,以保护插座,见下图2-19所示。

  4.2.3.1液晶面壳模具的缩水率,设计时按照0.3%~0.35%缩放。

  4.2.3.2对于不封胶的区域要做避空,格外的注意前模避空位不要与后模辅助联接流道干涉,见下图2-20所示。

  4.2.3.3如果产品有换款要求,客户会要求在不拆模的情况下更换镶件,因此设计时换款镶件要考虑从正面锁螺丝。

  液压电视面壳模具的斜顶非常多,少则二十几个多则四、五十个,而且很多斜顶下面都会有柱位,做了斜顶以后,很多柱位就只能做镶针了,有时不能直接做镶针的,必须先做镶件后做镶针。

  当柱位高度超过20mm时,要求一定要做司筒,但斜顶多的时候空间就会显得很紧揍,所以在设计完成后下发3D图前,一定要进行斜顶运动和顶出状态的干涉检查。

  TCL客户对于斜顶座的设计有自己的要求,我们一定要按照客户的标准进行设计,斜顶座的形式见下图2-21所示。

  设计斜顶时考虑斜顶的强度,长度超过300以上的斜顶做到15mm(宽度)*18mm(厚度)以上。

  滑块、斜顶等运动部件需要做淬火处理。斜顶是细长形的零件,淬火后容易出现应力集中,产生变形或断裂,为了防止这种情况,要尽量加大加厚斜顶,并倒R角(允许产品加减胶增加R0.5的圆角),见下图2-22所示。

  TCL大型模具设计要求顶出与复位的KO孔要独立设计,四个用于顶出,四个用于复位,并且要设计KO孔镶件,下图2-23所示。

  复位用的KO孔处联结螺丝要保证能够从针板上面取出来,以方便与注塑机的固定,所以B板上需要做螺丝的避空位,下图2-24所示。

  行程开关和感温线的插座见TCL标准,采用两针的插座,其安装深度的避空孔尺寸最少有30mm以上,见下图2-25所示。

  4.2.5.3大型产品排放顶针时要注意产品收缩后的尺寸,避免收缩后与顶针干涉。

  前模排气要充分,对于TCL液晶面壳模具排气要参考下图2-26所示的数据进行设计,排气槽深度为0.03mm,避空槽深度为1mm,排气槽要在3D图做出来,胶位处引气面积要在50%以上。

  波兰客户的标准排气镶件的做法是要求排气镶件与熔接痕的方向平行,排气镶件一般为5mm厚度多片组合,见下图2-27所示。

  4.2.7.1由于模具温度很高,所以要采用方导柱导向(注意要将其中一组做偏,防止模具旋转180度合模)。

  导套、中托司、安装在前模与方导柱配合的导向块、所有滑块上的滑动片、导向块都要采用铝青铜镶石墨的材料。

  4.2.7.2 TCL的模具对面板、热流道板及A板装拆顺序有要求,应按下图2-28所示设计这几块板的固定螺丝。

  为了对这三块板进行定位,还要在这三块板上设计导柱(不需要再设计定位销),在A板背面设计导套,并且要保证导柱的长度比最长的热咀长15~20mm,以保证在安装热流道时导柱可以先导向,来保护热咀不会被撞坏,见下图2-28所示。

  4.2.7.3前后模之间要装精定位机构,如导柱辅助器及边锁,见下图2-29所示。

  4.2.7.4客户要求可以对模具的热流道系统进行整组装拆,因此热流道系统要全部固定在热流道板上面。

  4.2.7.5有热流道的模具在面板上需增加隔热板,注意隔热板的最大规格为1000mm*1000*8mm。

  4.2.7.6回针与B板必须单边避空0.5MM,中托边与B板必须单边避空0.25MM。

  4.2.8.1 TCL模具中需要用到气辅注塑的,氮气气咀采用中拓NPT1/4的,模具上加工带斜度深25mm的孔(见客户标准)。

  4.2.8.2 TCL客户对备件的数量有特别的要求,一般情况下,斜顶要100%,顶针、司筒相同尺寸的要20%,其他的要100%,胶圈要100%,蒸汽管要50%。

  4.2.8.3 TCL客户模具主要以惠州生产为主,本标准未规定的内容按照本公司的标准设计,TCL有要求的部分一定要按照他们的标准,模具和产品的修改需要与客户商讨确认。

  因为高光蒸汽模具在注射成型过程中速热速冷,循环交替变化,模具工作条件极为恶劣,因此要求模具零件的装配必须有很好的稳定性、耐磨性和抗热疲劳性。在配模过程中,必须保证配合件之间配合严密,活动顺畅,既不可以太紧也不能太松。配合太紧部件在高温环境下工作容易烧伤,太松时由于高温环境下胶料的流动性非常好,有可能会出现披锋,因此对模具装配要求很高。

  高光蒸汽模具的抛光与其它普通镜面抛光对比也有很大的不同。普通镜面抛光一般只要求获得光亮的表面即可,而高光模具因为高光亮度的产品表面对光的折射效果非常敏感,表面稍有缺陷即显露无遗。高光模具的抛光不仅对抛光本身有很高的要求,并且对表面平整度、光滑度以及几何精确度也有很高的标准,因此抛光也是高光模具的首要问题。

  注塑成型时,高光蒸汽模具的温度很高,因此模具的运动部件如顶针、斜顶等必须要有相对普通模具大一点的配合间隙(一般单边0.015mm~0.025mm),以防止在运动过程中摩擦导致的烧伤情况。

  待生产的高光蒸汽模具安装前,所有成型零件和顶针、斜顶等往复活动后与成型面接触的部分必须彻底去除油污,否则充胶过程中油污会冲到产品表面产生注塑缺陷,同时油污会在高温的模腔表面固化而形成模花,甚至腐蚀模具的高光面而留下麻点。

  安装斜顶时,斜顶擦拭干净去除油污后,从模芯正面推到底,在B板背面露出导向块的部分打上适量的润滑油,这样斜顶既得到润滑,又避免油脂进入斜顶前端的成型部分,见下图3-1所示。

  流道顶针套筒。由于模具本身有75 -80°C的模温,加上注塑过程中顶针套筒前端有大面积的接触胶位,导致顶针套筒的温度可达到200°C左右。因此装配时,镶嵌顶针套筒的半圆配合孔和流道镶件周边单边应有0.02~0.03的配合间隙,以使顶针套筒有足够的受热膨胀的空间,否则,顶针套筒很容易在注塑过程发生膨胀开裂而卡死水口顶针。

  高光蒸汽模具对排气的要求很高,要确保型腔中的气体有畅顺的排气通道排到模具外部。排气镶件要按下图3-3所示的方式开设排气槽,且每次模具维护时,要重点清理粘附在排气槽中的塑胶析出物,以免排气槽堵塞而影响排气效果。

  模具装配过程中,要特别注意对型腔高光面的保护,不可使用高压空气清理高光面,否则高压空气里的杂质微粒和粘附在高光面的灰尘在高压空气的作用力下,极易对高光面造成破坏;

  正常的情况下模具高光面要用保鲜纸进行保护,避免直接。模具完成装配后,制模组不要对高光面进行任何清理,应由专业抛光人员、质检在模具最后合模前和试模前在注塑机上两次分别对模具进行清理洗涤和检查,以确认模具高光状况。

  前模芯需要单独检查测试运水,以排除水道堵铜和堵头漏水的可能,见下图3-4的红色箭头所示。

  模具的高光面先用#220、#320油石进行抛光,再按号数依次用#400-#600-#800-#1000-#1200-#1500的砂纸进行省磨,每种号数的砂纸要进行改变45°或90°省磨方向的返纹加工。

  每次更换#1000以上不相同的型号砂纸之前,要用纯棉花或细纸巾沾乙醇纯度≥97%的工业酒精对抛光表面和周边分型面进行仔细的擦拭,彻底去除上道砂纸省磨的残留物。

  #1500以上砂纸因为轻易造成预硬钢件表面烧伤,只适用于52HRC以上淬硬模具钢。高光模具钢材一般都会采用HRC38-43的优质预硬钢,建议不使用#1500以上砂纸进行省磨,否则,极易因为模具抛光表面发热而产生“橘皮纹”。

  高光模具的抛光必须在准无尘车间中进行。抛光作业时,抛光车间内不应进行其它的省磨作业,同时避免人员随意走动,以保证车间内空气的洁净度。因为空气中的灰尘、小沙砾、甚至头皮屑等杂物的颗粒落在抛光表面都会造成划痕,都有可能破坏花费数小时抛光工作得到的高光表面。

  抛光使用钻石研磨膏。从砂纸省磨换成钻石研磨膏抛光时,要用纯棉花或细纸巾沾乙醇纯度≥97%的工业酒精对抛光表明上进行仔细的擦拭,使模具表面得到彻底的清洁。当使用钻石研磨膏抛光时,不仅工作表面要求洁净,抛光者的双手也必须仔细清洗干净。

  使用6um(#3000黄)以下的钻石研磨膏抛光时,抛光载荷压力应控制在100-200g/cm²,抛光时间不宜过长。过大的抛光压力和过长的抛光时间都极易使模具表面产生“针孔”。

  最后用纤维直径≤5um的细绒布和1um(#14000蓝色)钻石研磨膏沿模具纵向方向擦,去除雾状抛光痕,见下图3-5所示。

  完成抛光后,用折成方形的细纸巾沾乙醇纯度≥97%工业酒精延模具纵向单向轻擦,对模具抛光面进行清洁。纸巾使用一次后即需换一个新面或丢弃更换,不能反复使用。

  在完成抛光的表面盖一层细纸巾,在纸巾上喷淋一层防锈油,再用胶带进行保护。

  如果模具在生产的全部过程中破坏了高光面的,必须把模具型腔温度降到40°C以下再进行抛光,否则模具在高温下抛光作业极易产生“针孔”。模具型腔在生产的全部过程中产生油斑的,可以先用细纸巾沾模具清洁喷剂或乙醇纯度≥97%的工业酒精擦拭去除。油印去除后必须再用干燥的细纸巾擦去残留的清洁剂,否则清洁剂可能因为高温固化而在高光面留下新的油斑。

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