聶建輝

(廈門宏發(fā)電聲股份有限公司 ,福建 廈門 361021)

0 引言

對(duì)于較大壁薄的外殼,生產(chǎn)時(shí)常常會(huì)出現(xiàn)口部?jī)?nèi)凹變形大、毛邊、燒焦、熔接痕等問(wèn)題。這些問(wèn)題嚴(yán)重影響繼電器的使用壽命,本文提出一種改善外殼內(nèi)凹變形的方案并提供了解決外殼毛邊、斜頂頂傷產(chǎn)品和注射冷料等問(wèn)題的方案,下面以繼電器外殼模具為例詳細(xì)闡述。

1 繼電器外殼工藝性分析

1.1 材料性能

零件尺寸為65.4 mm×46.1 mm×35.3 mm,外形公差為:±0.10 mm。平均壁厚為0.85 mm左右,壁厚較薄,材料為PA66 A3GF 25 VOXI(黑),單邊內(nèi)凹變形不大于0.35。外殼結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 產(chǎn)品圖

1.2 成型特點(diǎn)及條件

PA66 A3GF 25 VOXI的工藝特點(diǎn):雖具有優(yōu)越的機(jī)械強(qiáng)度性和耐高溫性,但產(chǎn)品含有大量玻纖,增加產(chǎn)品的剛性的同時(shí)也增加產(chǎn)品注射的難度,導(dǎo)致產(chǎn)品易燒焦缺損、壓力大、毛邊、發(fā)白等問(wèn)題。

2 零件模流分析

2.1 填充分析

采取點(diǎn)澆口直徑1.6進(jìn)行模流分析,發(fā)現(xiàn)零件填充不平衡,一邊已經(jīng)填充完成另外三邊未填充完,會(huì)導(dǎo)致一邊過(guò)保壓和產(chǎn)生毛邊,另外一邊可能會(huì)出現(xiàn)注射不滿。圖2為原始方案和填充分析。

圖2 原始方案和填充分析

在不影響產(chǎn)品功能性能的情況下,通過(guò)增加引流筋條使另一邊達(dá)到相對(duì)平衡。通過(guò)填充分析,最慢的一邊已明顯改善,基本達(dá)到四邊平衡。更改方案和填充分析如圖3所示。

圖3 更改方案和填充分析

2.2 外殼口部變形分析

模流分析發(fā)現(xiàn):原始方案的產(chǎn)品的一長(zhǎng)邊面內(nèi)凹變形(約0.24 mm),而另一長(zhǎng)邊面外鼓變形(約0.38 mm),這種方案不可取,如圖4所示。原因有兩種:a.外殼外鼓過(guò)大會(huì)導(dǎo)致繼電器塑封點(diǎn)膠時(shí)膠水會(huì)漏膠到繼電器,影響繼電器性能;b.同時(shí)出現(xiàn)一邊內(nèi)凹變形和外鼓變形時(shí),在實(shí)際成型參數(shù)調(diào)節(jié)時(shí),如果一邊平面度調(diào)試比較好,另一邊內(nèi)凹就非常大。

圖4 原始方案和變形分析

提出兩種解決方案:一種是引流筋條,另一種加強(qiáng)筋條。方案一:變形分析如圖5所示,產(chǎn)品的兩長(zhǎng)側(cè)面會(huì)外鼓變形(約0.16～0.30 mm),兩邊外鼓會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量,此處方案不可取。方案二:變形分析如圖6所示,產(chǎn)品的一長(zhǎng)側(cè)面內(nèi)凹(約0.05 mm),而另一長(zhǎng)側(cè)面則會(huì)外鼓變形(約0.27 mm),根據(jù)之前的經(jīng)驗(yàn),方案二長(zhǎng)邊一側(cè)外鼓變形,實(shí)際上零件是不會(huì)產(chǎn)生外鼓而往往會(huì)出現(xiàn)內(nèi)凹變形。綜合填充分析和變形分析得出方案二更好,模具設(shè)計(jì)選擇方案二進(jìn)行設(shè)計(jì)。

圖7 試模零件

圖5 方案一和變形分析

圖6 方案二和變形分析

第一次試模零件(圖7)發(fā)現(xiàn)實(shí)際變形與理論存在差異,理論分析時(shí)一邊(B側(cè))內(nèi)凹變形0.05 mm,但是實(shí)際口部?jī)?nèi)凹變形數(shù)據(jù)為0.46～0.48 mm,理論分析另一邊外鼓0.27 mm,但實(shí)際口部?jī)?nèi)凹變形數(shù)據(jù)為0.28～0.34 mm,此次的產(chǎn)品變形滿足不了客戶需求。

根據(jù)試模零件提出改善方案:在變形最大處增加高度13 mm的筋條。第二次試模的產(chǎn)品,A側(cè)的內(nèi)凹變形實(shí)際數(shù)據(jù)為0.13～0.15 mm,B側(cè)的內(nèi)凹變形實(shí)際數(shù)據(jù)為0.23～0.30 mm,更改后的產(chǎn)品內(nèi)凹變形得到明顯改善。改善方案和改善后的零件如圖8所示。

圖8 改善方案和改善后零件

3 繼電器外殼注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 確定模具腔數(shù)和布局

模具腔數(shù)通常根據(jù)客戶需求和零件結(jié)構(gòu)與精度確定,本零件主要從精度、產(chǎn)量和結(jié)構(gòu)考慮,因此采用1X4的半熱流道模具。

3.2 流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)流道系統(tǒng)時(shí),通過(guò)模流分析軟件和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)確定最佳的進(jìn)澆位置,但很多實(shí)際情況中結(jié)構(gòu)限制往往不能選擇在最佳的位置,只能做出讓步,通過(guò)分析,澆口放置在外殼頂部中間位置是最佳位置,圖9為填充分析。

圖9 填充分析

流道和布局如圖10,因外殼較大,冷卻時(shí)間和周期長(zhǎng),生產(chǎn)時(shí)偶爾出現(xiàn)有一腔澆口被嘴頭冷料堵住,導(dǎo)致其余腔內(nèi)進(jìn)料過(guò)多過(guò)保壓,零件粘在動(dòng)模內(nèi)無(wú)法頂出,原因是流道藏冷料的容量太小,冷料直接沖入型腔堵住澆口,解決方案是改成S型流道(圖11),先讓冷料注進(jìn)藏冷料區(qū)域、S型流道摩擦產(chǎn)生的熱量也可消耗一部分冷料,改進(jìn)后澆口沒(méi)有出現(xiàn)冷料堵住的現(xiàn)象,零件不再出現(xiàn)缺膠、粘模、表面發(fā)白等問(wèn)題。

圖10 澆口流道 圖11 “S”型流道

3.3 斜頂機(jī)構(gòu)和鑲件設(shè)計(jì)

外殼兩側(cè)面有4個(gè)卡扣并且卡扣內(nèi)部倒R0.4,故考慮設(shè)置四支斜頂脫出倒扣,第一次試模發(fā)現(xiàn)斜頂面把零件頂面鏟傷(圖12),原因是斜頂頂出時(shí)斜頂受力陷入產(chǎn)品內(nèi)部,同時(shí)斜頂水平運(yùn)動(dòng)時(shí)把零件鏟傷,根據(jù)陷入深度,將斜頂面磨矮0.03 mm,斜頂鏟產(chǎn)品的現(xiàn)象得到良好改善,斜頂結(jié)構(gòu)如圖13所示。

圖12 斜頂機(jī)構(gòu) 圖13 改進(jìn)后斜頂結(jié)構(gòu)

4 動(dòng)模鑲件變形和筋條毛邊關(guān)系分析

4.1 筋條底部毛邊的產(chǎn)生和原始動(dòng)模鑲件的拆分

外殼的內(nèi)部筋條高度為15.94 mm,筋條深度很深,原始方案為了便于加工和排氣采取鑲件拼接的形式設(shè)計(jì),試模時(shí)筋條底部總是有毛邊(圖14),通過(guò)注射工藝調(diào)整和加大流道改善毛邊效果不明顯。原始設(shè)計(jì)方案如圖15,動(dòng)模鑲件1、動(dòng)模鑲件2、動(dòng)模鑲件3是拆分開(kāi)的鑲件。

圖14 筋條底部毛邊 圖15 原設(shè)計(jì)方案

4.2 筋條底部毛邊產(chǎn)生的原因分析

若兩側(cè)完全同時(shí)充滿,則型腔受到單邊的注塑壓力的合力等于0,就不會(huì)產(chǎn)生毛邊。由于填充可能存在先后,注塑的某一瞬間兩側(cè)的填充并不平衡,但又并非完全填充一側(cè)后再填充另一側(cè),通過(guò)模流軟件分析,筋條兩側(cè)確實(shí)填充存在不平衡(圖16),動(dòng)模鑲件可近似為在離頂部1/3處受到單向的注塑壓力,使鑲件產(chǎn)生變形,迫使動(dòng)模鑲件產(chǎn)生變形偏移而產(chǎn)生毛邊,變形情況分析如圖17 所示(由于鑲件變形量較小,為了便于說(shuō)明,圖中把變形量做放大處理)。

圖16 筋條填充分析 圖17 變形分析

4.3 毛邊產(chǎn)生的解決方案

第一種解決方案是增加一側(cè)的壁厚使兩側(cè)的填充保持平衡,改善動(dòng)模鑲件的變形和偏移而解決筋條的底部毛邊問(wèn)題,因產(chǎn)品使用的功能限制不允許增加壁厚。

第二種解決方案是將3個(gè)鑲件合成一個(gè)整體的鑲件(圖18),使鑲件不產(chǎn)生變形偏移而解決毛邊的產(chǎn)生,試模效果良好,毛邊問(wèn)題得以解決,但筋條底部有些許燒焦,客戶確認(rèn)同意使用。

圖18 更改前鑲件和整體鑲件

5 產(chǎn)品頂出系統(tǒng)

為了塑件順利頂出脫模,頂出位置盡量設(shè)置深包緊力較大的地方,設(shè)置5支圓頂針和4支斜頂頂出,試模時(shí)零件頂部頂鼓,分析原因是產(chǎn)品邊緣抱緊力過(guò)大和頂出力不平衡所致,故口部增加4支扁頂桿,試模后頂鼓現(xiàn)象已解決。頂出系統(tǒng)如圖19所示。

圖19 頂出系統(tǒng)

6 注塑模具結(jié)構(gòu)

通過(guò)以上分析,可以確定模架的大小為富特巴MDC FA3335 A70 B100 C90 SOH 330和半熱流模具結(jié)構(gòu),該案例模具結(jié)構(gòu)如圖20所示。

圖20 模具結(jié)構(gòu)圖

7 結(jié)論

本文通過(guò)外殼研究分析和實(shí)際論證:有效解決了外殼長(zhǎng)期難解決的內(nèi)凹變形問(wèn)題、毛邊問(wèn)題和冷料等問(wèn)題,現(xiàn)模具已生產(chǎn)200多萬(wàn)模次,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,脫模機(jī)構(gòu)可靠,動(dòng)作平穩(wěn)。對(duì)于今后類似問(wèn)題的模具參考下列方案:①對(duì)于薄壁外殼可以通過(guò)調(diào)整零件填充平衡或增加相應(yīng)筋條改善變形;②對(duì)于筋條較深而且兩側(cè)填充不平衡的零件拆分鑲件易產(chǎn)生毛邊,需改成整體鑲件;③成型周期長(zhǎng)的大外殼,塑膠不能直接注進(jìn)型腔,需要加長(zhǎng)冷料段,防止生產(chǎn)時(shí)冷料堵住澆口;④斜頂頂面不宜與鑲件表面同高,需要做低0.02～0.04 mm。