DMC材料電機端蓋注塑模具的研究與設(shè)計

馬燕

摘 要 模具行業(yè)中新型復(fù)合材料的應(yīng)用可降低原模具制造的成本，且節(jié)能環(huán)保，無論從教學(xué)角度及生產(chǎn)實際應(yīng)用方面都有實施的必要性和創(chuàng)新性。本文從復(fù)合材料DMC入手，綜述了DMC復(fù)合材料的特殊使用性能及該材料在電機端蓋注塑模具中的研究與設(shè)計，并對DMC復(fù)合材料的未來發(fā)展應(yīng)用進行了展望。

關(guān)鍵詞 DMC復(fù)合材料；電機端蓋模具；設(shè)計

中圖分類號：TM933 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）24-0010-02

DMC復(fù)合材料國內(nèi)一般稱作不飽和聚酯團狀模塑料。它主要原料由短切玻璃纖維、不飽和樹脂、填料碳酸鈣以及其它添加劑經(jīng)充分混合形成的團狀浸料。由于BMC復(fù)合材料具有高強度、耐腐蝕、耐沖擊、耐電弧以及光潔平整等優(yōu)點，在許多領(lǐng)域已廣泛代替金屬材料，且具有金屬無法比擬的優(yōu)點。該材料還具有利用率高、生產(chǎn)成本低、可機械化連續(xù)生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、流動性好和絕緣性能優(yōu)良以及可阻燃、對結(jié)構(gòu)和形狀尺寸要求準確的各種功能的適用性，又適應(yīng)各種成型工藝，即可滿足各種產(chǎn)品對性能的要求?？捎糜陔娖髦圃?、電動機、通訊、電工儀表、機械化工設(shè)備制造、公民建筑、地鐵高鐵等交通、航空航天等行業(yè)。

1 DMC材料的主要物理及化學(xué)性能

1）普通性能：DMC復(fù)合材料比重在1.3-2.1范圍。

2）形狀穩(wěn)固性：DMC復(fù)合材料的線膨脹系數(shù)（1.3-3.5）×10-5K-1。溫度參數(shù)對DMC復(fù)合材料形狀穩(wěn)定性的干擾非常小，可是濕度參數(shù)對穩(wěn)固性的影響較大，BMC復(fù)合材料吸收潮濕會出現(xiàn)膨脹。DMC復(fù)合材料與金屬碳鋼、有色金屬鋁的線膨脹系數(shù)非常相近，所以可與它們進行復(fù)合。

3）機械強度：DMC材料的機械強度等性能高于熱塑性塑料。

4）耐水和溶劑性：DMC對水具有良好耐蝕性，不耐酮、氯碳氫化合物、芳香烴、酸堿等。DMC吸水率低。

5）耐熱耐老化性：DMC耐熱性比一般工程塑料好，可長期在130℃溫度下使用，室內(nèi)用15-20年，戶外暴曬10年后強度保持率60%以上。

6）電性能：DMC的耐電弧性可達190秒左右。

7）低臭氣性：DMC采用的苯乙烯輔料固化后有0.1%殘留，加熱會發(fā)出臭味。因此用于食品器具（如微波爐餐具）的DMC應(yīng)選用無殘留苯乙烯單體型的樹脂。

2 DMC材料在模具制作中的應(yīng)用

1）原料：①樹脂：不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯、酚醛、三聚氰胺等樹脂；②纖維：DMC用玻璃纖維無捻粗紗；③填料：碳酸鈣、氫氧化鋁等。

2）優(yōu)點：①模具成型周期短，可模壓，亦可注射；②可加入大量填料，尺寸穩(wěn)定性要求，成本低；③復(fù)雜制品可整體成型，嵌件、孔、臺、筋、凹槽等均可同時成型；④與熱塑性塑料相比，制品耐熱性、絕緣性、彈性模量等性能要高；⑤對工人技能要求不高。

3）模具加工典型產(chǎn)品 ：電動機、儀表零部件（電表箱、外殼、支架、接線端、端蓋、軸承蓋體等）、運輸機械部件（座椅墊、踩踏板、揚聲器殼等）、各種音響設(shè)備殼體等。

4）（DMC）的注塑成型設(shè)備：在DMC中，使用注塑機，柱塞式和螺桿式均可。注塑機要求有：①加料系統(tǒng)；②注塑系統(tǒng)；③加熱系統(tǒng)；④合模裝置；⑤模具：DMC注塑模與通常的熱塑性、熱固性注塑模不同，DMC的收縮率較低，在設(shè)計模腔尺寸時有所變化。

5）DMC的注塑成型工藝：（DMC）因具有良好的加工流動性，非常適合于注塑成型加工，成型時注射壓力不高時間較短，能快速均勻地充模。（DMC）的注射成型和其它熱固性塑料不同之處在于其油灰狀團塊料難以加料，需要用強制加料裝置。

①料筒溫度與模具溫度。加工時，要求DMC在料筒溫度下較長時間保持低粘度的流動態(tài)，一般料筒溫度應(yīng)能滿足DMC的低限值。料筒溫度一般分為兩段或三段控制，近料斗端和近噴嘴端溫度一般相差20-60℃，模具溫度一般控制在135-185℃。

②注射壓力。DMC具有流動性差，且容易固化，模具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此在注射時需要較高的壓力，一般為80-160MPa

③注射速度。提高注射速度，可以有效提高塑件表面質(zhì)量，是固化時間縮短，但是對氣體的排除是不利的，是玻纖的取向程度增加。因此為了保證塑件的表面質(zhì)量，需要控制注射速度，一般控制在1.8-3.5m/min。

④螺桿轉(zhuǎn)速及背壓。注射DMC時，如果選用螺桿式注塑機，玻纖在螺桿作用下?lián)p傷嚴重，為了最大限度的降低玻纖的損傷程度，螺桿的轉(zhuǎn)速需要降到最低，控制在20-50r/min。而根據(jù)DMC的粘度，以采用低背壓為宜，一般為1.4-2.0MPa。

⑤成型周期。各段的工藝時間根據(jù)塑件大小和復(fù)雜程度注射時間一般需要2-20s，保溫時間為10-20（厚度）。

6）可行性簡要分析。

①流動性：（DMC）的流動性很好，并可在低壓下保持良好的流動性。

②固化性：（DMC）的固化速度很快，成型溫度在135～145℃時固化時間為30～60秒/mm。

③收縮率：（DMC）的收縮率很低，在0～0.5%之間，收縮率還可以根據(jù)需要加入添加劑進行調(diào)節(jié)。

④著色性：（DMC）有較好的著色性。

⑤缺點：成型時間較長、制品毛刺較大。

3 （DMC）材料在注塑成型模具中的應(yīng)用

1）（DMC）壓制成型工藝條件。

①成型壓力：普通制品3.5-7MPa，對制品表面要求高的可用14MPa。

②成型溫度：模具溫度在145±5℃，定模溫度可調(diào)低5-15℃以便脫模。

③合模速度：50秒內(nèi)須合模完成。

④固化時間：制品壁厚3 mm的固化時間為3分鐘，壁厚6 mm的固化時間為4-6分鐘，壁厚12 mm的固化時間為6-10分鐘。

2）（DMC）的壓鑄成型特點。

壓鑄成型是介于壓制和注塑之間的一種成型方法，又稱為傳遞模塑、壓注或注壓成型。壓鑄成型不適用于大型制品，適合加工結(jié)果復(fù)雜、開孔、嵌件多、形狀凹凸多變的絕緣件、支撐件、結(jié)構(gòu)件等制品；另外用于塑封件，起到絕緣、防腐、防振的效果。

3）DMC成型法的缺陷及對策。

①填充不良有氣泡。由于沒有放氣，或空氣積聚模具溫度太高材料尚未充滿模腔情況下就凝膠，或由于注射速度慢，材料未流動即固化材料供應(yīng)不足，造成模具間隙太大。在模具上設(shè)計頂出銷等并兼作氣孔，并真空成型減慢注射速度可克服。

②脫模不良。模具表面倒錐，模具溫度低固化不良造成，研磨修理或改造模具，設(shè)計頂出器裝置。

③翹曲。因模具后收縮和纖維配置方向不當(dāng)引起。采用冷卻夾具，重新調(diào)整注口位置并采用注射壓縮成型。

④合流紋。因銷、孔等使兩個以上材料流不融混易在尖端部形成合流紋。模具上設(shè)計通氣孔，把孔用薄飛邊連接。

⑤裂紋。模具頂出部分破損致使纖維流線在合流紋處產(chǎn)生彎曲，或注射壓力太高因收縮開裂。增加頂出銷數(shù)目，使頂出位置合適，調(diào)整頂出板的動作并降低注射壓力可避免。

4 DMC材料電機端蓋注塑模具的設(shè)計-裝配圖

5 今后目標(biāo)及創(chuàng)新

通過對DMC的注塑成型模具的研究與設(shè)計，擴展延伸至DMC壓制成型和壓鑄成型模具在機電產(chǎn)品制造中的研究應(yīng)用。逐步在電器、電機、無線電、儀表，機械制造、化工設(shè)備等行業(yè)的零部件模具制造中替代金屬材料。

參考文獻

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