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2006-10-22 11:35 |
扇形制品注射成型的收縮特性研究
目前,對于生產(chǎn)普通形狀塑料制品的模具型腔尺寸的計算方法已比較規(guī)范,但對于一些具有特殊形狀或結(jié)構(gòu)單元如凸形、凹形和扇形制品來說,其相應(yīng)的模具型腔尺寸的計算方法還存在一些不同的理解和認(rèn)識。一般計算模具型腔尺寸時必須考慮制品的收縮特性。為此,筆者設(shè)計制作了一副1模4腔的模具(包括正方形、凸形、凹形和扇形等4種形狀),通過注射成型實驗重點(diǎn)探討扇形制品的收縮特性。
1、扇形制品注射成型預(yù)期收縮分析
對塑料,制品的收縮趨勢,一般有2種認(rèn)識:沿其幾何中心收縮或沿其外圍輪廓向內(nèi)收縮。基于此,扇形制品的收縮可能有3種情況。
(1)收縮后扇形角度未變,徑向尺寸均減小,如圖1所示。  (2)收縮后扇形角度變小,外徑尺寸變小,內(nèi)徑尺寸加大,如圖2所示。  (3)收縮后扇形角度變大,徑向尺寸均減小,如圖3所示。  究竟扇形制品如何收縮則必須通過實驗來加以確定。
2、實驗部分
2.1 原料與設(shè)備
由于實驗要定量地分析特定形狀制品的收縮規(guī)律,故選用收縮率較大的聚丙烯(PP),這樣所得制品的收縮率較大,測量、分析比較方便。實驗設(shè)備為鎖模力1.2x106N的注塑機(jī)。
2.2 模具
將正方形、凸形、凹形和扇形制品設(shè)計在一副模具之中,型腔及流道系統(tǒng)在動模板中的分布如圖4所示。  各型腔孔皆為通孔,將各種形狀的型腔鑲塊嵌人其中構(gòu)成模具型腔,型腔深度(制品厚度)為3mm。采用扇形澆口,這樣塑料熔體可在較大范圍內(nèi)注人,帶入型腔的空氣較少,熔體通過澆口后的橫向流動均勻,制品內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力較小,所得制品尺寸穩(wěn)定。
2.3 實驗安排及數(shù)據(jù)采集
將原料從注塑機(jī)加料口注入進(jìn)行注塑充模,將料溫、注射速率、注塑壓力、保壓壓力和保壓時間這5個注塑工藝參數(shù)按單因素變化方法來設(shè)置,即每一大組實驗中有4個工藝參數(shù)值固定不變,只有1個工藝參數(shù)變化。本實驗由此分為5大組,即料溫變化組、注射速率變化組、注塑壓力變化組、保壓壓力變化組和保壓時間變化組。每大組都遵循一個工藝參數(shù)等差遞增,其它4個工藝參數(shù)為定值的變化規(guī)律,分為10組不同的注塑工藝狀況。實驗注塑件如圖5所示。 
3、結(jié)果與討論
3.1 測量結(jié)果
PP注塑件在成型后的數(shù)天至數(shù)周中還會繼續(xù)收縮和結(jié)晶,大部分的收縮在成型后24 h內(nèi)發(fā)生。為得到穩(wěn)定可靠的結(jié)果,所有注塑件均是在注射成型的一個月后測量的。采用GJ800 D三坐標(biāo)測量儀對扇形的內(nèi)外徑及扇形角度進(jìn)行測量。以上每個變化組中的每一種不同的注塑工藝狀況下都選擇3個注塑件進(jìn)行測量,然后取平均值。現(xiàn)以料溫變化組和注塑壓力變化組的數(shù)據(jù)為例來討論扇形制品的收縮特性。
表1、表2和表3分別是扇形制品扇形角度、內(nèi)徑和外徑的收縮情況。  3.2 結(jié)果分析
由表1可以得到扇形制品的平均扇形角度為90.058°,其對的型腔角度為90°,呈放大趨勢,角度平均增長率為0.06%。
由表2可以得到扇形制品的平均內(nèi)徑為29.432mm,其對應(yīng)的型腔尺寸為30 mm,呈縮小趨勢,平均線性收縮率為1.89%。  由表3可以得到扇形制品平均外徑為49.380mm,其對應(yīng)的型腔尺寸為50 mm,呈縮小趨勢,平均線性收縮率為1.24%。  另外,扇形制品的徑向厚度為19. 948 mm,其對應(yīng)的型腔尺寸為20 mm,呈縮小趨勢,平均線性收縮率為0.26%。
扇形制品收縮前后角度變化與弧長的收縮率有關(guān),若扇形內(nèi)弧長的收縮率與外弧長收縮率相同時,扇形制品收縮前后的角度將不會改變;若扇形內(nèi)弧長的收縮率小于外弧長的收縮率時,扇形制品收縮后的角度將變小;若扇形內(nèi)弧長的收縮率大于外弧長的收縮率時,扇形制品收縮后的角度將增大。實驗數(shù)據(jù)表明扇形內(nèi)徑收縮率(1.89%)要比扇形外徑收縮率(1.24%)大,又由于扇形徑向尺寸與弧長成正比,因此扇形內(nèi)弧長的收縮率要比扇形外弧長的收縮率大。由此可知,扇形制品收縮后的角度應(yīng)該是增大的,這也與扇形制品角度變化實驗結(jié)果一致。
4、結(jié)語
對于其它特殊形狀的制品,也可用同樣的方法來研究其收縮特性。只有掌握了收縮特性才能計算:出合理的型腔尺寸,從而生產(chǎn)出合格的制品。
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