复杂注塑模具设计新方法及案例
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2.1 注塑件上的注塑模结构成型痕迹

痕迹是物质、物种和时间遗留在物质和物种上的痕迹信息,人们可以通过捕捉到的这些痕迹信息,研究许多物质之间的关系和联系,揭示物质的真相。如罪犯现场遗留的痕迹信息,为侦破案件提供了宝贵的证据;交通事故的现场痕迹,为破解交通事故提供了物证;考古物品上的痕迹,为真赝品的判断提供了强有力的证据;货币上防伪痕迹,为人们验证真假货币提供了依据;太空早期大爆炸遗留的痕迹,为探索宇宙的起源提供了证据;基因,为人类的亲子和族群鉴定提供了证据;矿石上的颜色和痕迹,为寻找探矿提供了证据;对比卫星拍摄到地形和地貌的图像,可以为地震、火山爆发和天气提供预报。工业成型痕迹是在以模具型腔进行的成型加工中产生的,注塑件成型痕迹只是塑料模型腔成型痕迹中的一种。模具型腔成型痕迹应用也是十分广泛的,目前还只是由我们在理论和应用上首次提出。还有许多事物就是利用痕迹,找到事物的真相和本质的。所有这些都是人们利用物质、物种和时间遗留的痕迹所进行的科学研究,以达到判明物质和事件的真实状态。

注塑件上的成型痕迹,是注塑件在成型加工过程中所形成的模具结构和成型加工的痕迹,利用这两种痕迹可以为注塑模的设计论证和缺陷整治起到无可代替的作用。因为注塑件成型加工的痕迹,是注塑件利用注塑模进行成型加工真实的反映,利用这些成型加工中的真实反映来还原注塑模结构和缺陷产生的原因是再真实不过了。这就像病症是病灶的真实的反映,根据找出病灶产生的病因,再对症下药便可做到药到病除。

注塑件成型痕迹是一种专门的技术语言,只有通晓这种技术语言的人才能破译它。知晓成型痕迹语言的人,当他见到一个注塑件时,不需要再见到该注塑件模具实物或图纸,他就能一眼识别出哪个痕迹是模具浇口的痕迹、哪个痕迹是模具分型面的痕迹、哪些痕迹是模具抽芯的痕迹、哪些是模具顶杆的痕迹,再进一步对注塑件的缺陷痕迹进行分析,就能够识别和判断这些缺陷痕迹所产生的原因并找到整治办法。

2.1.1 分型面的痕迹

分型面的痕迹如图2-1所示。分型面是注塑模动、定模的结合面,也可以是模具抽芯时的结合面。因此,在注塑件成型加工过程中,熔融的塑料进入了动、定模结合面间缝隙中冷凝后遗留的痕迹。当模具制造极其精密时,结合面之间缝隙极小便很难见到具有凸起形状的分型面痕迹。分型面的痕迹,可以用眼观察到并测绘出来。不管何种形式的注塑模,它们都是由模具的型腔来成型注塑件。以模具型腔成型的注塑件,必须要将模腔开启后才能取出注塑件,这样模具就必须以分型面将模腔分成动模和定模两部分。分型面一般处于注塑件外形的廓转接处即注塑件正投影外缘处,分型面痕迹是呈现出凸起线状封闭的几何形状。转换开关分型面痕迹如图2-1(a)所示。外壳的分型面痕迹如图2-1(b)所示。圆筒的分型面痕迹如图2-1(c)所示。盘的分型面痕迹如图2-1(d)所示。

图2-1 分型面的痕迹

2.1.2 浇口的痕迹

浇口痕迹,如图2-2所示。浇口痕迹是注塑件在成型加工过程中熔融的塑料进入了模腔入口处冷凝后脱浇口料的痕迹。由于浇口具有多种形式,如点浇口、直接浇口、侧浇口、扇形浇口、宽薄浇口、护耳浇口、环形浇口、伞形浇口、盘形浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、阻尼式浇口、微型浇口和二次浇口等。只有能熟悉各种浇口的形状和尺寸的特点,才能正确地判断各种浇口的痕迹。浇口的冷凝料最好要保留在注塑件上,这样观察才最直接。如去除了浇口冷凝料,会造成判断的失误。浇口痕迹可以通过眼睛观察到并测绘出来。锁扣浇注系统余料痕迹如图2-2(a)所示。盘的浇注系统余料痕迹为直接浇口料把痕迹,如图2-2(b)所示。直接浇口料把痕迹如图2-2(c)所示。直接浇口去料把痕迹如图2-2(d)所示。脱侧浇口料痕迹如图2-2(e)所示。拉码头浇注系统余料痕迹如图2-2(f)所示。

图2-2 浇口的痕迹

2.1.3 抽芯的痕迹

抽芯的痕迹如图2-3所示。注塑件抽芯痕迹,一般是处于注塑件型孔或型槽或注塑件障碍体处。抽芯痕迹由两种痕迹组成,一是由于模具型芯滑块运动所产生的摩擦痕迹,二是注塑件上遗留着型芯滑块与滑槽配合间隙中冷凝料的痕迹。抽芯存在多种形式,如外抽芯、内抽芯和斜抽芯等,根据抽芯痕迹可以确定抽芯形式。抽芯痕迹,可以通过眼睛观察并测绘出来。凸台与型孔抽芯痕迹如图2-3(a)所示。孔与凸缘抽芯痕迹如图2-3(b)所示。斜滑块抽芯痕迹如图2-3(c)所示。平行二圆孔与凸缘抽芯痕迹如图2-3(d)所示。平行方圆孔与凸缘抽芯痕迹如图2-3(e)所示。

图2-3 抽芯的痕迹

2.1.4 脱模的痕迹

脱模的痕迹,如图2-4所示。脱模的痕迹是注塑模在脱注塑件时,由脱模构件在注塑件上遗留的冷凝料痕迹。其中以顶杆和推管脱模的痕迹最为清晰,顶杆痕迹能够直接反映出顶杆的形状、大小、位置和数量。脱模板的痕迹是不容易观察到的,脱包塑的金属件时也存在着脱模的痕迹,手动脱模时不存在脱模的痕迹。

抽芯痕迹,可以通过观察并测绘出来。小顶杆脱模痕迹,如图2-4(a)所示。大顶杆脱模痕迹,如图2-4(b)所示。多顶杆脱模痕迹,如图2-4(c)所示。弧形面顶杆脱模痕迹,如图2-4(d)所示。具有高度差平面的顶杆脱模痕迹,如图2-4(e)所示。齿轮顶杆脱模痕迹,如图2-4(f)所示。

图2-4 注塑件脱模的痕迹

2.1.5 活块和镶嵌的痕迹

活块和镶嵌的痕迹,如图2-5所示。活块是注塑件在成型加工前放入模具之中的构件,注塑件在脱模后需要取出的模具活块。镶嵌件,是自始至终固定在模具中的构件。注塑件在成型加工过程中,有些型面是需要采用活块或镶嵌件的模具结构。那么,在活块或镶嵌件与模具母体间的缝隙中一定会遗留熔融塑料冷凝料的痕迹。活块和镶嵌的痕迹具有一定的形状、尺寸和位置,可以通过观察并测绘出来。

图2-5 镶嵌件痕迹

2.1.6 其他类型的痕迹

在成型加工过程中,注塑件表面上还会出现加工纹、飞边、毛刺、磨损痕和碰伤的痕迹。

①加工纹痕迹 加工纹痕迹,如图2-6所示。由于模具型面要采用车、铣、磨、电火花、线切割、研磨、化学腐蚀和电镀等加工工序进行加工,各种加工工具在加工过程中所产生的纹痕就会烙印在模具型面上。于是这些纹痕就遗留在注塑件的表面上,我们就可以根据注塑件的表面上的加工纹痕判断出模具型面的加工工艺方法。

②产生飞边、毛刺和磨损痕 产生的原因,一是模具加工时配合面间产生了较大的间隙;二是模具使用时间过长,导致配合面间的运动磨损产生了较大的间隙。于是在注塑件成型加工过程中,这些纹痕就会遗留在注塑件表面上,这些加工工具的纹痕在注塑件表面是能够通过眼睛观察到的。橘皮纹如图2-6(a)所示,电火花纹如图2-6(b)所示。

图2-6 加工纹痕迹

③修饰纹 注塑件在分型面、抽芯和顶杆处,经常会出现一些飞边和毛刺之类的塑料。飞边和毛刺有如蝉的薄翅一样,一般厚度很薄、形状不规则。这些余料是注塑件上多余的材料,是要用钢锯片制成的刀具刮除掉的,用刀具刮除飞边和毛刺的工序称为修饰。经修饰后注塑件就不存在飞边和毛刺,修饰过的注塑件型面上便遗留了刀具刮除的痕迹。经过修饰过的注塑件很难再观察到浇口、分型面、抽芯的痕迹,特别是将浇口设置在顶杆的位置上,如将顶杆的余料去除后就见不到浇口了。再有潜伏式浇口,去除余料后也不易看见浇口的痕迹。飞边如图2-7所示。

图2-7 飞边

④碰伤痕 模具在加工和搬动的过程中,与其他物体产生磕碰后模具型面被碰伤出现了凸起和凹进的伤痕,成型加工的注塑件上便会相应出现碰伤痕。对于出现碰伤痕的注塑件,对该模具需要进行修理,以消除模具的碰伤型面。

注塑件在成型加工过程中,熔融的塑料会将注塑模工作型面的一切状况全面而真实的烙印在注塑件上,于是在注塑件的表面上就会出现各种模具结构的痕迹。利用对这些模具结构的痕迹的分析,就可还原模具的结构,还可以为模具结构方案的制订、审核、克隆设计和制造及复制提供有力的物证。这种利用模具结构痕迹的技术,就是注塑件痕迹技术,利用注塑件痕迹技术去分析和解释模具结构设计和缺陷形成和整治的理论,就是注塑件痕迹学。有了注塑件痕迹技术和痕迹学,就能诠释注塑件在成型加工过程中的机理和现象。