20世纪90年代以来,电视机喇叭窗网与面框一体注射成型技术得到了越来越多的应用。传统电视机的喇叭遮盖方式采用安装铁窗网、贴带孔PVC膜或贴尼龙布等方式,产品外观整体效果不佳,而且经长时间使用后,窗网区域可能出现锈蚀、脱落或破损等质量问题。采用窗网一体注射成型后,电视机外观整体效果得到了大幅度提高,同时也增加了结构设计的灵活性。 微孔注射成型制品的特点是制品壁薄,上面分布有密集细小的通孔和盲孔,且分布面积较大。 微孔注射成型模具的特点是在定模、动模上设置有镶块,镶块上有采用电火花加工出的排列密集的钢针,模具制造精度要求高,加工难度大。 由于微孔区域冷却面积增加、填充阻力较大等原因,微孔注射成型的制品易出现缺料、拉白、拉裂、表面凹凸不平、烧焦等缺陷。根据生产统计,因微孔区域缺料、拉裂、烧焦等缺陷造成报废的制品,占所有废品的30%以上,所以很有必要进一步探讨高抗冲聚苯乙烯(HIPS)微孔注射成型技术。 1 制品设计 电视机喇叭窗网微孔一般分布于面框正面两侧,安装喇叭的区域为通孔(区域1),其它区域为盲孔(区域2)。微孔排列方式有菱形排列、正方形排列、长方形排列等。其孔径约1mm,孔间距约1.7mm。 微孔区域壁厚一般设计为1.5mm左右。如果壁厚设计太薄,模具填充阻力大,熔料前峰流速较慢,冷却变粘的熔料进一步加大了充填阻力,最终造成制品缺料。如果壁厚设计太厚,虽然缺料问题可以较好地解决,但是由于成型孔的钢针变长,制品成型冷却后微孔区域对模具钢针的包紧力将大幅度增加,在开模及顶出制品时,通孔区域将出现拉白、拉裂等缺陷。 制品通孔区域的背面应设计加强筋,其作用是:①增加制品微孔区域的强度;②在注射充填时发挥引流作用,可降低通孔区域的充填压降,保证快速充模;③可以增加制品通孔区域对动模的粘附力,在开模时,能防止制品拉白、拉裂等缺陷。 加强筋的设置方式与微孔的排列方式有关。菱形排列时可设置横向和斜向加强筋;正方形及长方形排列时可设置横向和纵向加强筋,并可根据孔间距不同,设置不同宽度的加强筋。 2 模具设计 2.1 模具钢针的设计 模具钢针一般采用装配镶件的形式,盲孔区域的钢针均设置在定模上,制品启模时即脱开,钢针直径和长度根据制品设计要求而定。在电火花加工和装配时,每根钢针必须尽量保证垂直于开模方向,否则开模时会拉伤制品微孔,严重时甚至会拉裂制品。为方便脱模,钢针的脱模斜度应为10°或更大。 制品通孔区域的模具设计有两种方法。 (1)采用动、定模钢针对碰成型通孔。即在定模、动模上设置钢针,其长度均为成型孔深的一半左右,合模后钢针对碰,从而在制品上成型通孔。采用钢针对碰成型的形式对模具加工精度要求很高,一方面,动、定模钢针对碰后不能出现大的错位,另一方面要求在合模增压后,对碰的钢针恰好紧密接触,如钢针太短,动、定模钢针不能对碰,将无法成型通孔;如钢针太长,动、定模钢针对碰时承受压力过大而损坏,将导致制品脱模困难。 (2)只在定模设置钢针,单边成型通孔和盲孔。此法要求在动模成型微孔的区域设置较密集或较深的加强筋,以保证制品在启模时顺利地从定模上脱开。其优点是可以降低动模、定模的配合精度,缺点是由于微孔区域对定模的粘附力增加,动模相应区域需更大的粘附力方能保证正常脱模,如果动模加强筋设置过少或过浅,将会出现制品拉白、拉裂等问题。 2.2 模具排气设计 由于微孔注射成型极易出现困气问题,所以排气设计显得极为重要。常用的排气措施有:①镶件材料选用烧结金属。烧结金属有微孔,在注射成型时,模内空气可以通过微孔顺利排出模外。②设置排气针。在困气区域的动模上钻孔,然后将截面类似十字梅花形的钢针打入孔中,要求孔与针间有小于0.02mm的间距。排气针的设置位置在试模时确定。③在分型面上设置排气槽。④利用顶杆或镶件与模具的配合间隙排气。在试模时,通过改变各浇口的大小,将熔接线位置调整到模具顶杆或镶件位置附近,可有效地解决排气问题。 2.3 浇口的设计 微孔注射成型时,由于微孔区域钢针排列紧密、冷却面积大、充填阻力大,所以应适当扩大浇口及流道尺寸。但浇口尺寸过大,会使浇口固化时间增加,当微孔注塑结合气辅成型时,气体会从浇口回串到料筒。另外,采用大浇口,充填时会降低浇口区域的剪切热,从而降低模具内熔料的整体温度,影响熔料的填充能力。 浇口应避免开设在离微孔较近的部位。因为微孔区域填充压力损失较大,注塑压力很难传递到制品其它区域,容易造成制品缺料。另外,如果采用很大的注塑压力以克服缺料问题,还可能造成制品通孔区域堵料。一般地,通孔区域均在最后注塑阶段充填完成。
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