BMC模具设计、制造与维修控制要点

摘 要：本文对于BMC模具的特点及设计要点进行了简要阐述,并对模具关键控制项目、在BMC模具制作及维修阶段关键零件尺寸控制要点以及模具入厂首件生产样品的制作和检验进行了深入研究分析.

关 键 词：BMC；模具；维修控制

BMC材料又称为团状模塑料,该材料的电气性能、机械性能、耐热性以及耐化学腐蚀性等性能优良,易于加工,且其制品无论是机械性能还是电化学性能都较好,因而受到用户的喜爱,广泛应用于各个领域.BMC模具作为BMC制品加工生产的重要模具,其制作及维修也变得越来越重要.

1.BMC模具的特点

1.1.导向.为了确保型腔以及型芯之间的闭合精度,避免发生错位,在BMC模具的动模侧应该选择圆锥导柱,而不是圆柱导柱.

1.2.顶出.BMC材料的成形收缩率非常小,因而为了确保制品在不发生变形以及破损的情况下成功脱模,应该在模具的动定模两边均设置顶出装置.

1.3.浇口.因BMC具有较好的流动性,通常选择低压成形.其浇口的大小以及形状是由制品的来确定的,通常情况下选用侧浇口以及扇形浇口,且最好选用大浇口.为减少大浇口对成型产品外形的影响,模具通常采用自切水口结构将浇口切断.

1.4.排气.BMC材料是由不饱和聚酯树脂等物质组合而成的,因而在模腔中成形时会发生化学反应并且会有气体产生,所以模具要设有排气槽.通常情况下排气槽设在分型面上,以避免发生填充不良以及熔缝等现象.另外,模具的拼缝以及顶杠的配合间隙等也可以用来排气.

2.BMC模具的设计要点

2.1.分型面设计.为了保证制品在确保加工精度和强度的前提条件下能够顺利脱模,在对模具进行分型面的选择时应注意将分型面尽可能设在模具的下模,使得顶出机构尽量简单,以方便制品的推出；便于对飞边的清除,避免飞边对制品精度的影响；模具的制造以及零件的加工简单易行；确保制品的强度能够满足要求.分型面的设计是制品能否顺利脱模的关键因素,因此在模具设计的初级阶段应该分型设计并做出设计图纸.

2.2.加工精度要求.对于模具的加工精度的衡量标准主要有三个,包括尺寸公差、形位公差和表面粗糙度.对于BMC模具,加工精度主要对尺寸公差以及表面粗糙度有要求,尺寸公差包括外形尺寸及模腔尺寸.一般情况下会根据实际制品的精度要求来确定模具的表面加工精度.

2.3.圆角设计.由于一般在制品的尖角处应力比较集中,受到力的作用是容易发生开裂,所以在模具的设计中应注意避免尖角的产生.圆角的设计不仅可以避免模具使用过程中由于应力而造成的开裂,而且能够增强制品的强度.

2.4.表面处理的选择.对于模具的表面加以适当处理,可以提升其耐磨性以及耐蚀性.常见的表面处理方式包括镀铬及渗氮等.前者可使得模具表面的金属光泽更持久,避免被酸化,且还会使其具有较高的耐磨性和耐热性；后者可处理温度不太高,且对于模具的形变影响较小,对于模具表面的硬度以及耐磨性都有很大的提升.

2.5.模具加热孔分布.模具的加热孔与型腔的距离应适当,大约控制在40到80毫米之间,且应该呈两端密中间稀的趋势,与模具随形分布.

2.6.侧抽机构.侧面抽芯会在一定程度上影响制品的质量,所以应尽量避免,若必须使用,则使用的抽芯要尽可能短.通常包括手动和气动两种,前者结构简单但是效率较低,后者适用于大型模具.

3.RP电机BMC模具关键控制项目

RPBMC定子关键控制项目包括装BB盖的两止口与铁心内圆同轴度、止口内圆尺寸、止口内圆圆度、铁心内圆尺寸以及铁心内圆圆度等.与这些控制尺寸相关的BMC成型模具零件有上模安装板组件（如图1）、下模安装板组件（如图2）、模体、型芯、下模镶件以及上模镶件等.这些模具零件不仅对BMC定子铁心内圆尺寸和形状有着直接的影响,同时也是BB盖安装位尺寸及形状和位置精度的重要影响因素.

图1上模安装板组件（主要包括安装版、模体）

图2下模安装板组件（主要包括安装版、模体）

4.在BMC模具制作及维修阶段关键零件尺寸控制要点

对以上零件的控制,主要目的是通过控制模具零件尺寸及位置精度及模具装配零件尺寸及位置精度,达到模具最终装配后,上下止口与铁心内圆的同轴度的要求.

在对上模安装板组件与下模安装板组件进行装配的过程当中,最佳的控制方案为：将图1的上模安装板组件3、4、9、11孔中装好锥形导套,并且将图2下模安装板组件3、4、9、11孔中装好锥形导柱,然后将上模安装板组件和下模安装板组件靠四对锥形导柱、导套定位牢固.为确定锥形导柱导套是否定位可靠,可在导柱上喷红丹油,合模后检查导套上红丹油接触痕迹.若四柱上都有红丹油及压痕出现,则说明锥形导柱以及导套的定位是可靠的,否则应该拆除后重新安装,再次检验,若还不合格,则需要检查所安装的锥形导柱及导套是否合格,继续检验,直至达到要求为止.按以上检验合格后重新合模并保持上下模合紧,再同一次装夹中,将图1及图2中A、B、C、D、E、F孔及G、H、J、K孔加工到设计尺寸.这样才能保证上下模A、B、C、D、E、F孔及G、H、J、K孔位置度误差最小.

除上述的最佳控制方案外,还有一套备选方案,就是将图1所示的上模安装板组件和图2所示的下模安装板组件,分别用精度加工机床（如坐标镗床、坐标磨床）将3、4、9、11孔,A、B、C、D、E、F孔及G、H、J、K孔加工到设计尺寸.

将图1中的上模安装板组件和图2中的下模安装板组件中的3、4、9、11孔,A、B、C、D、E、F孔及G、H、J、K孔加工完后,应该按照图1、图2指定的测量基准分别测量A、B、C、D、E、F孔及G、H、J、K孔坐标位置.需要注意的是,要注意保证上、下模安装板组件中的坐标偏移值小于0.02毫米,该测量数据将会作为模具验收所必须要提交的资料之一.将型芯、下模镶件以及上模镶件加工完成后,对于所加工的零件在图纸上所标注的公差的尺寸和所有标注的形位公差,全部都要进行测量.要求所测量的这些数据必须全部合格,且同批次相同零件圆柱的尺寸一致性要保证在0.005毫米以内.这些测量数据同样是为模具验收所必须要提交的资料之一.

当模具交付之后,还需要对上模及下模进行测量.测量方法为：用三坐标仪测量,以四个测量基准找出测量原点和测量方向,分别测量A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、L、M（A、C、E、H、K、M为止口位,B、D、F、G、J、L为型芯安装孔）坐标位置和尺寸.要保证上下模安装板组件中的坐标偏移值小于0.03毫米,而型芯与上下模镶件的间隙配合间隙要介于0.01毫米与0.02毫米之间.这些测量数据将会作为模具入厂的档案进行保存.

5.模具入厂首件生产样品制作和检验

模具入厂后,需要在模具不放置铁心情况下,全部用BMC材料制作出全部型腔的定子（放置线夹且线夹中放置好验证用电源线,用于防止漏料）.测量各个型腔定子尺寸满足图纸要求,且必须保证以铁心处轴心线为基准,止口与其同轴度小于0.05mm（加严到图纸要求尺寸的60%）.

按首件取样要求安排首检.用检验芯棒和百分表来检验同轴度.用磁铁来锁住芯棒,使其不会窜动,而只能旋转；让芯棒处于旋转状态,然后用百分表来检验芯棒的跳动,要求其测量值要小于0.005毫米；以定子的内孔与芯棒紧配和,以模拟转子旋转,打一边的止口跳动；定子与芯棒不动,再一次以模拟转子旋转打另一边的止口跳动.在测量两边止口时,在芯棒与铁心配合紧密的情况下,允许两次安装,分别测量.

6.结论

通过上文所介绍的方法,作者单位对一套49PGBMC模具进行维修控制,维修完成后,用不放铁心的BMC定子对模具加以检验,铁心处与装BB盖止口同轴度已控制在0.05毫米以内,完全达到控制要求.

该模具设计、制造和检验控制过程有效,达到预期效果.

[4]陈锋,顾钧扬,黄凤来.BMC注射成型工艺及模具设计[J].模具工业.1998（05）

[5]张刚,吴盾,朱小磊,王琛,刘春林.低密度BMC复合材料性能的研究[J].塑料工业.2012（02）

[6]薄建伟.铁路室外箱盒用C材料的选用和成型工艺[J].铁路通信信号工程技术.2009（02）