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BMC材料与BMC模具的知识简介【宁光模具顾问浅析】

来源:BMC模具 2018-8-13 14:38:38      点击:

今天简单说一下BMC模具,说BMC模具之前先要说一下什么是BMC?

BMC知识简介

BMC材料

BMC材料

  BMC是英文Bulk Molding Compound的字首缩写,中文名称为团状模塑料。BMC是一种半干法制造玻璃纤维增强热固性制品的模压中间材料,由不饱和聚酯树脂、低收缩/低轮廓添加剂、引发剂、内脱模剂、矿物填料等预先混合成糊状,再加入增稠剂、着色剂等,与不同长度的玻璃纤维,在专用的料釜中进行搅拌,进行增稠过程,最终形成团状的中间体材料,可用于进行模压和注塑。

  中文名:BMC

  外文名:Bulk Molding Compound

  性 质:团状模塑料

  特 点:低收缩/低轮廓添加剂

  性质

  短切玻璃纤维与不饱和聚酯浆料混合而成的团状预浸料。适于采用模压、传递模塑、注塑成型等工艺成型,制得的制品机械性能良好、尺寸稳定性高、表面光洁度好,耐水、耐油、耐蚀性优良,耐热,电性能优良,尤其是耐电弧性可达到190s左右。按配方配成树脂浆料,主要成分同片状模塑料,填料增多,一般不用增稠剂,再将树脂浆料与短切玻璃纤维(长度约3~25mm)充分混合制得。主要用于电器、电机、无线电、仪表,机械制造,化工设备,建筑,交通运输,国防等部门。

  ⒈一般性能:BMC(DMC)的比重较大,在1.3~2.1之间;制品外观光亮,手感好,有硬而厚重的感觉;用火加热会产生很多油烟,并有苯乙烯气味;某些品种的BMC(DMC)难燃,但某些品种又极易燃烧,燃烧后留下无机物质。

  ⒉尺寸稳定性:BMC(DMC)的线膨胀系数是(1.3~3.5)×10-5K-1,比一般的热塑性塑料小,因而使得BMC(DMC)具有很高的尺寸稳定性和尺寸精度。温度对BMC(DMC)的尺寸稳定性影响很小,但湿度的影响则较严重,BMC吸湿后会膨胀。BMC(DMC)的线膨胀系数和钢、铝的很接近,因此可以和其进行复合。

  ⒊机械强度:BMC(DMC)的拉伸、弯曲、冲击强度等性能高于热塑性塑料,抗蠕变也比热塑性塑料好。

  ⒋耐水和溶剂性:BMC(DMC)对水、乙醇、脂肪烃、油脂、油具有良好的耐腐蚀性,但是不耐酮、氯碳氢化合物、芳香烃、酸碱等。BMC(DMC)吸水率低,浸泡一天后绝缘性能仍然很好。

  ⒌耐热性:BMC(DMC)的耐热性比一般工程塑料都要好,热变形温度HDT为200~280℃,可长期在130℃温度下使用。

  ⒍耐老化性:BMC(DMC)的耐老化性能很好,在室内可用15~20年,户外暴晒10年后其强度保持率在60%以上。

  ⒎电性能:BMC(DMC)的耐电弧性最突出,可以达到190秒左右。

  ⒏低臭气性:BMC(DMC)采用的苯乙烯交联剂在固化后仍会有0.1%的残留,加热时会发出臭味。因此用于食品器具(如微波炉餐具)的BMC(DMC)应选用无残留苯乙烯单体型的UP树脂。

BMC模具简介


BMC模具

  BMC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49PG BMC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。