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2024-03

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DMC材料电机端盖注塑模具的研究与设计

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摘 要 模具行业中新型复合材料的应用可降低原模具制造的成本,且节能环保,无论从教学角度及生产实际应用方面都有实施的必要性和创新性。本文从复合材料DMC入手,综述了DMC复合材料的特殊使用性能及该材料在电机端盖注塑模具中的研究与设计,并对DMC复合材料的未来发展应用进行了展望。

关键词 DMC复合材料;电机端盖模具;设计

中图分类号:TM933 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)24-0010-02

DMC复合材料国内一般称作不饱和聚酯团状模塑料。它主要原料由短切玻璃纤维、不饱和树脂、填料碳酸钙以及其它添加剂经充分混合形成的团状浸料。由于BMC复合材料具有高强度、耐腐蚀、耐冲击、耐电弧以及光洁平整等优点,在许多领域已广泛代替金属材料,且具有金属无法比拟的优点。该材料还具有利用率高、生产成本低、可机械化连续生产、产品质量稳定、流动性好和绝缘性能优良以及可阻燃、对结构和形状尺寸要求准确的各种功能的适用性,又适应各种成型工艺,即可满足各种产品对性能的要求。可用于电器制造、电动机、通讯、电工仪表、机械化工设备制造、公民建筑、地铁高铁等交通、航空航天等行业。

1 DMC材料的主要物理及化学性能

1)普通性能:DMC复合材料比重在1.3-2.1范围。

2)形状稳固性:DMC复合材料的线膨胀系数(1.3-3.5)×10-5K-1。温度参数对DMC复合材料形状稳定性的干扰非常小,可是湿度参数对稳固性的影响较大,BMC复合材料吸收潮湿会出现膨胀。DMC复合材料与金属碳钢、有色金属铝的线膨胀系数非常相近,所以可与它们进行复合。

3)机械强度:DMC材料的机械强度等性能高于热塑性塑料。

4)耐水和溶剂性:DMC对水具有良好耐蚀性,不耐酮、氯碳氢化合物、芳香烃、酸碱等。DMC吸水率低。

5)耐热耐老化性:DMC耐热性比一般工程塑料好,可长期在130℃温度下使用,室内用15-20年,户外暴晒10年后强度保持率60%以上。

6)电性能:DMC的耐电弧性可达190秒左右。

7)低臭气性:DMC采用的苯乙烯辅料固化后有0.1%残留,加热会发出臭味。因此用于食品器具(如微波炉餐具)的DMC应选用无残留苯乙烯单体型的树脂。

2 DMC材料在模具制作中的应用

1)原料:①树脂:不饱和聚酯树脂、乙烯基酯、酚醛、三聚氰胺等树脂;②纤维:DMC用玻璃纤维无捻粗纱;③填料:碳酸钙、氢氧化铝等。

2)优点:①模具成型周期短,可模压,亦可注射;②可加入大量填料,尺寸稳定性要求,成本低;③复杂制品可整体成型,嵌件、孔、台、筋、凹槽等均可同时成型;④与热塑性塑料相比,制品耐热性、绝缘性、弹性模量等性能要高;⑤对工人技能要求不高。

3)模具加工典型产品 :电动机、仪表零部件(电表箱、外壳、支架、接线端、端盖、轴承盖体等)、运输机械部件(座椅垫、踩踏板、扬声器壳等)、各种音响设备壳体等。

4)(DMC)的注塑成型设备:在DMC中,使用注塑机,柱塞式和螺杆式均可。注塑机要求有:①加料系统;②注塑系统;③加热系统;④合模装置;⑤模具:DMC注塑模与通常的热塑性、热固性注塑模不同,DMC的收缩率较低,在设计模腔尺寸时有所变化。

5)DMC的注塑成型工艺:(DMC)因具有良好的加工流动性,非常适合于注塑成型加工,成型时注射压力不高时间较短,能快速均匀地充模。(DMC)的注射成型和其它热固性塑料不同之处在于其油灰状团块料难以加料,需要用强制加料装置。

①料筒温度与模具温度。加工时,要求DMC在料筒温度下较长时间保持低粘度的流动态,一般料筒温度应能满足DMC的低限值。料筒温度一般分为两段或三段控制,近料斗端和近喷嘴端温度一般相差20-60℃,模具温度一般控制在135-185℃。

②注射压力。DMC具有流动性差,且容易固化,模具结构较为复杂,因此在注射时需要较高的压力,一般为80-160MPa

③注射速度。提高注射速度,可以有效提高塑件表面质量,是固化时间缩短,但是对气体的排除是不利的,是玻纤的取向程度增加。因此为了保证塑件的表面质量,需要控制注射速度,一般控制在1.8-3.5m/min。

④螺杆转速及背压。注射DMC时,如果选用螺杆式注塑机,玻纤在螺杆作用下损伤严重,为了最大限度的降低玻纤的损伤程度,螺杆的转速需要降到最低,控制在20-50r/min。而根据DMC的粘度,以采用低背压为宜,一般为1.4-2.0MPa。

⑤成型周期。各段的工艺时间根据塑件大小和复杂程度注射时间一般需要2-20s,保温时间为10-20(厚度)。

6)可行性简要分析。

①流动性:(DMC)的流动性很好,并可在低压下保持良好的流动性。

②固化性:(DMC)的固化速度很快,成型温度在135~145℃时固化时间为30~60秒/mm。

③收缩率:(DMC)的收缩率很低,在0~0.5%之间,收缩率还可以根据需要加入添加剂进行调节。

④着色性:(DMC)有较好的着色性。

⑤缺点:成型时间较长、制品毛刺较大。

3 (DMC)材料在注塑成型模具中的应用

1)(DMC)压制成型工艺条件。

①成型压力:普通制品3.5-7MPa,对制品表面要求高的可用14MPa。

②成型温度:模具温度在145±5℃,定模温度可调低5-15℃以便脱模。

③合模速度:50秒内须合模完成。

④固化时间:制品壁厚3 mm的固化时间为3分钟,壁厚6 mm的固化时间为4-6分钟,壁厚12 mm的固化时间为6-10分钟。

2)(DMC)的压铸成型特点。

压铸成型是介于压制和注塑之间的一种成型方法,又称为传递模塑、压注或注压成型。压铸成型不适用于大型制品,适合加工结果复杂、开孔、嵌件多、形状凹凸多变的绝缘件、支撑件、结构件等制品;另外用于塑封件,起到绝缘、防腐、防振的效果。

3)DMC成型法的缺陷及对策。

①填充不良有气泡。由于没有放气,或空气积聚模具温度太高材料尚未充满模腔情况下就凝胶,或由于注射速度慢,材料未流动即固化材料供应不足,造成模具间隙太大。在模具上设计顶出销等并兼作气孔,并真空成型减慢注射速度可克服。

②脱模不良。模具表面倒锥,模具温度低固化不良造成,研磨修理或改造模具,设计顶出器装置。

③翘曲。因模具后收缩和纤维配置方向不当引起。采用冷却夹具,重新调整注口位置并采用注射压缩成型。

④合流纹。因销、孔等使两个以上材料流不融混易在尖端部形成合流纹。模具上设计通气孔,把孔用薄飞边连接。

⑤裂纹。模具顶出部分破损致使纤维流线在合流纹处产生弯曲,或注射压力太高因收缩开裂。增加顶出销数目,使顶出位置合适,调整顶出板的动作并降低注射压力可避免。

4 DMC材料电机端盖注塑模具的设计-装配图

5 今后目标及创新

通过对DMC的注塑成型模具的研究与设计,扩展延伸至DMC压制成型和压铸成型模具在机电产品制造中的研究应用。逐步在电器、电机、无线电、仪表,机械制造、化工设备等行业的零部件模具制造中替代金属材料。

参考文献

[1]张杏奎.新材料技术[M].江苏科学技术出版社,1992.

[2]甘永学.宇航材料工艺[J].1994(5).

[3]杨淑金,等.宇航材料工艺[J].1986(5).

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