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变形预补偿在风扇注射模具设计中的应用

作者: 来源: 日期:2016/1/11 13:55:50 人气:2595
   在注射模具设计过程中,制品的变形是模具工程师必须要考虑的一个重要因素。高温塑料熔体在注射模内冷却定型及模外冷却过程中,不可避免会发生变形,影响制品的成型精度从而导致大量废品的出现。
    塑料制品的变形主要有两种形式:收缩变形与翘曲变形。收缩变形是指制品尺寸相对于模具型腔尺寸而言存在的差异;翘曲变形则是指制品的形状偏离了模具型腔的形状。
    为了降低制品收缩变形量,模具工程师经常在分割模具型腔前将成型物料的缩水率补偿到制品模型中去,以使制品尺寸在变形后尽可能接近设计尺寸。目前,很多大型注射模CAD商用软件都具有设置缩水率的功能,并且能根据不同的情况在不同方向上设置缩水率的。这种方法的实质是对制品的收缩变形进行逆向预补偿。笔者认为,在降低翘曲变形时,也可以采用这种方法。
    汽车风扇变形特点
    汽车风扇外形如图1所示。风扇由内圈、外圈和六个叶片组成,整体结构呈轮辐状。连接内圈与外圈的叶片之间有较大的通风区使材料分布不均匀,所以无论是在制品的内、外圈上,还是在壁厚不均匀的叶片上,都会发生收缩变形和翘曲变形。
    相比之下,内、外圈上的翘曲变形较小,这两个部分变形的主要形式表现在收缩变形。叶片与内、外圈一样,既存在着收缩变形,同时也存在翘曲变形,是风扇翘曲变形最大的部位,所以在考虑叶片的变形时,必须同时考虑收缩变形和翘曲变形。
    根据风扇的结构特点,浇口设置在制品中心处。成型物料选用PA66/GF30,这是一种很容易发生翘曲变形的工程塑料。资料显示[1],一块200mm×200mm×2.5mm的PA66/GF30平板件,最大翘曲变形可达10.9mm。因为翘曲变形过大,该产品模具先后进行过两次设计。在第一次模具设计过程中,由于只对制品收缩变形进行预补偿,并未进行叶片翘曲变形的预期处理,结果导致叶片前、后沿翘曲变形过大,不能满足客户图纸的设计要求。该制品为某汽车发动机冷却系统中的关键部件,生产批量大,质量要求严格。经过一年多时间的修模、试模,最终制品的成型精度仍不理想。即使在批量生产过程中,制品的合格率也只有86%。
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