TPU手表带飞边问题的分析与模具修复对策12-199

收稿日期：2012-05-07。 作者简介：黄佳锐（1990-），男（汉族），广东潮州人，助教，从事钳工实习指导工作，地址：广东省韶关乐昌市城区站北路25号，（电话）158********，（电子信箱）225148413@qq.com。 TPU手表带飞边问题的分析与模具修复对策 黄佳锐 （广东省工商高级技工学校， 广东 乐昌  512200） 摘要：分析了手表带的具体要求及材料特性,介绍了手表带模具结构, 结合出手表带成型过程中实际存在的飞边问题，提出对模具进行针对性地修复的解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。模具投产后，手表带的质量得到客户的认可与肯定，取得了良好的经济效益及社会效益。 关键词：TPU材料；飞边；手表带；模具 TG241；TQ320.662 1  引  言 图1所示手表带（简称表带）采用热塑性聚氨酯弹性体（TPU）为原料，表带头部有穿针孔，生产数量约为18万件，属于大批量生产。成型要求是产品分型面上无熔接痕，产品无错位、飞边、表面无刮伤裂痕，且产品要达到成型饱满、外观漂亮与满足日常生活使用等技术要求。 图 1  手表带 表带模具结构如图2所示，采用斜导柱抽芯机构进行抽芯动作以达到表带针孔的成型需要。型腔分布 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 为1模2腔，以提高生产效率。 (a)定模                        (b)动模 图2  表带模具 2  试模时产生的问题分析与对策 在模具试模时表带出现飞边、缩水、困气和烧焦等现象从而出现次废品。根据经验，表带模具注射时产生飞边的问题大多发生在模具的分型位置，如定模、动模的分型面，滑块的滑配部位、镶件的缝隙、顶杆孔隙等处，飞边问题在很大程度上是由于模具本身的制造精度误差、材料的性质或注塑机锁模力失效等主要因素造成。据此，通过反复试模与修模，最终解决上述问题。下面以其中的4个典型问题为例加以说明： （1）分流道的设计不当或动、定模的型芯因加工误差而导致分型面不平行或变形，使型芯合不拢或不能密合而产生飞边，如图3所示。 图3  合模时不能密合造成飞边 分析与对策：模具试模时，发现注塑机的注射压力等参数设定均已高出计算出来的参数值且加了保压时间后表带却仍未达到充满状态。判断该表带模原设计的分流道不合理，导致充模的注射速度与注射压力不成正比，对表带模浇口尺寸与分流道的尺寸作些修改，以达到注射成型充满的需要，流道修改前后的效果如图4所示。 (a)修改前                          (b)修改后 图 4  流道修改前后的效果 随着分流道的变更，也需更换一个直径比较大的浇口套，浇口套流道也要适当加大，修改后的浇口套流道效果如图5所示。经改善后的流道再次上机试模时，材料进入型腔后，长短表带的型腔恰好满足同时充满。 (a)修改前        (b)修改后 图5  浇口套修改前后的效果 因加工误差造成型芯表面不平，其处理方法是将模具动模型芯打上红丹进行合模检查。打完红丹，将动、定模装起来用铁棒进行锤击（力度视模具大小规格和材质进行估计），在锤击合模前，模具定模板上方垫一块垫铁以防止圆棒将模具锤伤，锤击过程中需移动垫铁的位置，使模具锤击合模时受力均匀，不可单独锤击一个位置。锤击后仔细观察模具结合面有哪些位置处于悬空或者顶死（顶死接触的部位呈暗黑色），用风动锉刀等手动工具进行适量的修锉。循环进行该环节的操作，直至模具抛光后两结合面红丹能够均匀布满到位即可。 （2）表带针孔边缘内部产生飞边现象，如图6所示。 图6 表带针孔边缘内部产生飞边 分析与对策：表带针孔的滑块因加工误差，加工的孔表面不够光洁或两型芯面闭合后，孔呈椭圆形而不是圆孔，将造成动、定模合模时动模滑块型芯顶死定模的孔位，影响合模而产生飞边，在加工该滑块型芯孔时考虑到线割成本而采用了快走丝的线切割机进行割孔。 由于快走丝的加工速度较高，在加工过程中容易造成电极丝抖动和反向时停顿晃动，孔的表面容易有割痕、表面粗糙度差，导致跟滑块针配合时有间隙，而TPU材料的流动性较高，注射时容易产生飞边问题，可将型芯的滑块孔用慢走丝线切割机进行精修再配合打磨机作辅助修复。 在解决完镶针孔的加工精度误差后，型芯表面红丹的反映情况是定位柱周边的结合面接触仍然不良。根据仔细观察，判断是动模型芯镶针的定位柱与前模没避空到位，造成定模顶死，使得模具动、定模的型芯合模不平而留有间隙，注射时针孔边缘产生飞边，如图7所示。 图7  定位柱 用风动锉刀将定位柱进行倒角，让模具定位柱合模时不产生干涉，如图8所示。处理了以上的细节问题后，再次红丹合模显示出来的情况已经符合原设计要求。分型面的合模问题得到顺利解决。 图8  定位柱倒角 （3）表带模注射成型出来的产品表面呈现出明显的困气、烧焦、飞边等现象，不符合产品的外观要求，分流道中间部位也产生严重的飞边情况。 分析与对策：该材料的成型特性与普通材料有很大区别，必须使用高压力慢注射的一种成型工艺来进行注射。注射速度过快则会使表带成型的密值度不够，而填充型腔不密实，开模后产生缺陷。如注射时的压力太大，却会使模具产生的胀型力大过锁模力，影响模具的合模效果，使材料溢出形成飞边。反而，注塑机压力减小或型芯型腔结合面排气不良也将导致表带充模时，空气排不出造成局部困气和烧焦等现象，如图9所示。 （a）困气                (b) 烧焦 图9  产生困气和烧焦的现象 对所选用的注塑机进行校核，对于注塑机的锁模力、注射压力是否满足于该模具的成型条件，重新进行审核。锁紧装置是否出现机械故障问题，作全面检修。根据模具实际情况应选取能够满足该模具锁模力的注塑机进行生产。 对模具的型芯表面开设一个排气槽，使得型腔内部的空气能够顺利排出。如果空气不能排出，它会被熔融压缩，使温度上升将引起塑料燃烧。排气位须设于熔接痕及最终注塑部分附近。 根据该表带的尺寸，排气位可开为6~13mm宽，0.01~0.03mm深的槽，通常设于其中一个型芯的分模面处，排气槽如图10所示。 图10 表带模的排气槽 模具原本设计的支撑柱位置不恰当，而且数量只有2个，在高注射压力的成型条件下，支撑柱的支撑力失效造成动模模板弯曲变形而造成表带产生飞边的现象，原支撑柱分布位置如图11所示。 图11  原设计支撑柱孔的位置及数量 支撑柱的位置设置不当对模具的支撑力失效将造成局部产生飞边，模具抛光后到注塑机进行试模，仍然发现表带在分流道中间部位飞边现象仍未能得到明显的改善，如图12所示。经过百分表进行平面度的校平检测，结果却得知型芯表面的加工误差值均已达公差要求范围内。 图12  分流道中间部位的飞边 判断是由于支撑柱的支撑力失效，在注塑机的高注射压力形成后模板压弯变形而造成的飞边。为了使模具的飞边问题得到彻底解决，特地为模具增加了6个支撑柱以加强支撑柱的支撑力，如图13所示。在改善后的支撑柱设计经再次上机调试，飞边问题改善的效果很明显。 图13 改善后新增的支撑柱孔位置及数量 （4）注塑机调试参数设置不当或模具冷却水道没通水未起到冷却作用。材料熔融的温度过高，在注射过程中使得模温过高，导致材料的流动性增强，易造成溢料，塑件组织疏松，树脂填料分头聚积，易粘模、脱模及清理困难，固化过早等弊病，也会引起注射成型时产生严重的飞边问题。 分析与对策：查表1得知TPU材料要求的料筒温度为 210~220°模具温度为50~70°将注塑机的注射参数根据实际情况进行调整。由于成型制件比较薄，制件只有2mm的料厚且TPU材料的流动性能好所需的注射成型温度不宜太高。 表1  常用塑料的料筒温度和模具温度 塑料名称 PVC POM PMMA PA6 PS TPU 料筒温度/℃ 160~180 180~200 190~230 200~210 200~210 210~220 模具温度/℃ 30~40 80~100 40~60 40~80 40~70 50~70               进行批量生产时要控制好模具温度将水道通水进行型芯冷却，使料筒温度已达到的熔体可以及时固化、开模及取出成型制品，缩短了成型周期，提高了劳动生产率。 3  结束语 通过产品选用的材料TPU和模具设计结构作具体分析，在注塑机注射成型后，对产品的缺陷进行仔细分析，据此针对性地去改进结构设计及修复模具，最终使产品飞边问题得到了很好的解决。投产后，产品的质量得到客户的认可与肯定，取得了理想的经济效益及社会效益。 参考文献： [1]张维合.注塑模具设计实用教程[M].北京:化学工业出版社, 2007:28~34. [2]李基洪,李  轩.注塑成型技术问答[M].北京:机械工业出版社,2004:17~22. [3]王孝培.塑料成型工艺及模具简明手册[M].北京:机械工业出版社,2000:44~45. [4]奚永生.精密注塑模具设计[M].北京:中国轻工业出版社,1997:19~26. [5]张维合.瓶盖注射模设计[M].《模具工业》2009年第六期目次:54~56  [6]刘朝福,刘跃峰,冯翠云.一模多腔注射模模腔数目计算方法[M].《模具工业》 2009年第十期目次: 62~63