基于玻纤改性PP的风扇面壳热流道注塑模设计_刘铁石 (1).pdf

第 51 卷，第 6 期2023 年 6 月工程塑料应用Vol.51，No.6Jun.2023ENGINEERING PLASTICS APPLICATION基于玻纤改性PP的风扇面壳热流道注塑模设计刘铁石1，张云2，周全2，胡智清3，陈黎明3，汪哲能3(1.衡阳技师学院，湖南衡阳 421101；2.湖南工业职业技术学院，长沙 410208；3.湖南财经工业职业技术学院，湖南衡阳 421002)摘要：结合风扇面壳塑件使用质量分数15%玻璃纤维改性聚丙烯合金的材料要求和结构为薄壁复杂结构的特点，设计了一副热流道两板模具用于塑件的成型。模具中模腔使用1模1腔布局，模腔的浇注方式使用3点热嘴对注塑机喷嘴进行流道延伸，在热嘴末端再使用冷流道+潜伏式浇口对模腔进行分时按序浇注，使材料熔料流动的流长比控制在140，保证模腔获得了充分充填。针对塑件深薄壁、加强筋多、孔多等特点，在塑件的脱模机构方面有针对性地进行了设置，在塑件深侧壁部位使用多种顶出元件+两次顶出的方式来完成塑件的完全脱模，在顶部薄弱位置使用增强型顶针、大面积直顶杆等使塑件能获得无损脱模。二次推出机构中，设计了一种二次推板分离器以实现塑件推出过程中一次推板和二次推板之间的可靠闭合和分离，机构依靠限位导槽驱动锁钩板动作，导槽驱动机构动作依靠模具的开模机械动力驱动。设计的模具可靠实用，能有效保证塑件注塑过程自动化的实现，可为同类需求塑件的模具设计提供有益借鉴。关键词：玻纤改性聚丙烯；风扇面壳；热流道；二次推出；注塑中图分类号：TG243 文献标识码：A 文章编号：1001-3539（2023）06-0085-07Design of Hot Runner Injection Mould for Fan Shell based on Glass Fiber Modified PPLiu Tieshi1，Zhang Yun2，Zhou Quan2，Hu Zhiqing3，Chen Liming3，Wang Zheneng3(1.Hengyang Technician College，Hengyang 421101，China；2.Hunan Industry Polytechnic，Changsha 410208，China；3.Hunan Financial Industrial Vocational-technical College，Hengyang 421002，China)Abstract：Based on the material requirements of the fan shell plastic part using 15 wt%glass fiber modified polypropylene(PP)alloy and the characteristics of a thin-walled and complex structure，a hot runner two plate mould was designed for the molding of the plastic part.A layout of one mould with one cavity was adopted in the mould cavity，and the gating method of the mould cavity which used a 3-point hot nozzle to extend the flow channel of the injection molding machine nozzle was adopted.A cold runner and a submarine gate were used at the end of the hot nozzle for filling the mould cavity in sequence，the flow length ratio of the material melt was controlled at 140，ensuring that the mould cavity was fully filled.In response to the characteristics of deep thin-walled plastic part with multiple reinforcing ribs and multiple holes，targeted settings were made for the demoulding mechanism of the plastic part.Multiple ejecting elements and twice ejections were used in the deep sidewall area of the plastic part to complete the complete demoulding of the plastic part.Enhanced ejector pins and large area straight ejector rods were used in the weak position at the top to achieve non-destructive demoulding of the plastic part.In the secondary ejecting mechanism，a secondary ejecting plate separator was designed to achieve the reliable closure and separation between the first and secondary ejecting plates during the ejecting process of the plastic part.The mechanism relied on a limit guide groove to drive the lock hook plate action，and the driving force of the guide groove drive mechanism relies on the mechanical power of the mould opening.The designed mould is reliable and practical，and can effectively ensure the automation of the plastic part injection molding process，which can provide beneficial design references for mould design of plastic parts with similar requirements.Keywords：glass fiber modified polypropylene；fan face shell；hot runner；secondary ejecting；injection moldingdoi:10.3969/j.issn.1001-3539.2023.06.014基金项目：国家级职业教育精品课程资源模具制造技术精品课程子项目(模具装配、调试与维修)通信作者：张云，硕士，高级技师、讲师，从事模具设计与制造、职业教育研究收稿日期：2023-03-14引用格式：刘铁石，张云，周全，等.基于玻纤改性PP的风扇面壳热流道注塑模设计J.工程塑料应用，2023，51(6)：8591.Liu Tieshi，Zhang Yun，Zhou Quan，et al.Design of hot runner injection mould for fan shell based on glass fiber modified PPJ.Engineering Plastics Application，2023，51(6)：8591.85工程塑料应用2023 年，第 51 卷，第 6 期家用风扇产品中，壳体塑件可使用聚丙烯(PP)注射成型而获得，PP无臭、无味、无毒，是常用树脂中最轻的一种。结合市场上风扇使用客户的各种不同需求，生产商常依据用户的使用偏好来对PP进行改性，以生产出满足用户需要的电风扇产品1-4。玻璃纤维改性PP中，无碱玻璃短纤维改性PP合金材料在家电产品生产中使用最为广泛，改性的PP材料还需具备阻燃、抗静电、抗老化等性能。无碱玻璃短纤维改性PP合金材料在注塑生产实践中，相比于改性前，其流动性变差，特别是对于大型薄壁制品，流动性变差将导致塑件局部复杂特征难以获得充填，对塑件模具结构的设计提出了很大的挑战，解决此问题的基本手段是使用热流道浇注系统来改善模腔的浇注，以获得充填饱满、零品质缺陷的成品塑件5-7。笔者结合某风扇面壳采用质量分数15%玻璃纤维改性PP合金(PP/15%GF)材料注射成型的需要，有针对性地设计了一副热流道模具用于该塑件的成型，模具中多点热嘴转潜伏式冷浇口浇注模腔的浇注系统设计方法、塑件的脱模方式布置、模具整体结构布置及二次推出控制机构的设计能为同类塑件的注塑生产提供较好的模具设计借鉴。1 风扇面壳塑件结构分析及其模具设计难点风扇面壳塑件的结构形状如图1所示。塑件外形投影长宽为 324 mm268 mm，最大高度为 139 mm。塑件壁厚不均，最大壁厚4 mm，最小壁厚1 mm，平均壁厚2 mm。塑件投影面积为49 256 mm2，总体积为227.1 cm3。外观一侧拔模角取0.8，非外观拔模角取0.3。塑件量产100万件。塑件中央部位设置有多圈同心圆格栅F3；左侧端为深壁，且外壁上为凹槽F2，凹槽上同时设置有1个侧孔F1；塑件内壁上设置有1个沉孔F8，2个倒扣F4，F5，还有2个螺丝柱F6，F7；内壁上还设置有多处壁厚为1.6 mm的加强筋。塑件使用PP/15%GF材料进行成型，牌号为KY-11GF15(厦门科元塑胶有限公司)。该材料热稳定性好，表面光泽度高，阻燃等级为HB级，收缩率为0.5%0.7%。塑件成型模具设计面临以下几个困难点：塑件尺寸大、壁深，为深壁塑件，对型腔成型件和型芯成型件的配合精度提出的要求较高；在薄壁位置，特别是深度较大的加强筋及左端侧壁等位置，熔料充填困难；中心部位的同心圆格栅较多且有交叉连接筋，充填时熔料流动困难且流动方向不稳定，容易产生较多的熔接纹，并且这些格栅在型腔镶件上的成型特征和在型芯镶件上的成型特征难以完全配合到位，容易导致格栅筋分型面上出现较多的注塑飞边；倒扣、螺柱等特征需要设置特殊的脱模机构进行脱模；左侧边的凹槽及侧孔也需要使用侧抽芯机构实施侧抽芯脱模。整体综合来看，塑件成型的最大难点在于解决模腔的充填困难和格栅筋分型面上产生飞边问题8。2 注塑工艺的选择及注塑机的选用采用PP/15%GF材料注塑时，所需的基本工艺参数包括以下几个方面9-11：熔料温度200230，料筒温度第一段190210、第二段200230、第三段200230，射嘴温度210230，模具温度4060。注射压力一般采用6080 MPa，加纤后，流动性随着加纤量降低，15%加纤量注射压力依照经验取80120 MPa。PP塑料收缩率较大，随着玻璃纤维含量的增加，会有一定的改善，但是需要增强保压来控制塑件的收缩变形，依据经验，保压压力约为注射压力的30%50%，保压时间约为注塑周期时间的30%。本塑件相对而言可归类为薄壁塑件，注塑时需要使用较高的注射速度，计量行程为0.5D4D(D为螺杆直径)，4D的计量行程为熔料提供足够长的驻留时间是非常重要的。螺杆转速控制中，可允许采用高螺杆转速，只要满足冷却时间结束前完成塑化过程即可。原料预烘干在7080 的温度下烘干34 h即可满足要求。浇口系统可选用点胶口、加热式热流道或侧浇口等。浇口位置须设置在制