CN104552846A - 根据玻纤制品变形量进行模具设置的方法 - Google Patents

根据玻纤制品变形量进行模具设置的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种根据玻纤制品变形量进行模具设置的方法，该玻纤制品在注塑成型时由圆形收缩为球冠，首先通过试验测得玻纤制品的注塑材料沿着流动方向的收缩率X收，垂直流动方向的收缩率Y收，以及圆形收缩前的半径R圆前，然后计算得到球冠的高度H，即为所述玻纤制品的变形量H，从而对玻纤制品变形量进行精确的计算和预估，然后根据理论计算的变形量结果指导产品模具设置，当变形量H大于预设的临界变形量H0时，增加模具的进胶口数量；当变形量H小于或等于预设的临界变形量H0时，保持模具的进胶口数量不变，此时若要进一步解决变形问题，可采用其他相应手段，从而降低了开发难度，缩短了开发周期，节约了开发成本。

Description

根据玻纤制品变形量进行模具设置的方法
技术领域
本发明涉及一种根据玻纤制品变形量进行模具设置的方法。
背景技术
玻纤制品由于其力学性能、成本上的明显优势，近几年在汽车内饰件中的运用十分广泛，但是由于玻纤在制品中的取向问题，容易造成制品收缩不均匀，使得制品的变形较为明显。例如图1所示，对于注塑材料的进胶口3位于圆心的玻纤制品，由于玻纤的取向导致沿着流动方向（箭头2所示的方向）的收缩远小于垂直流动方向（箭头1所示的方向）的收缩，使得玻纤制品在注塑成型时由图1所示的圆形变形为如图2所示的球冠，该球冠的高度H即为该玻纤制品的变形量H。在模具开发过程中，若变形量H超出可接受的范围，例如当变形量H大于预设的临界变形量H0时，就必须对进胶口的数量及位置重新设置，或者对无法改变变形量的地方在模具上做出相应的修偏。由于目前没有一种方法可以对变形量进行精确的计算和预估，这就导致开发过程中需要对模具不断进行调整和更改，进而导致开发难度大、周期长、成本高。
发明内容
本发明的目的在于提出一种根据玻纤制品变形量进行模具设置的方法，对玻纤制品变形量进行精确的计算和预估，便于根据理论计算的变形量结果，指导产品模具设置，降低开发难度，缩短开发周期，节约开发成本。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种根据玻纤制品变形量进行模具设置的方法，该玻纤制品在注塑成型时由圆形收缩为球冠，该方法包括如下步骤：
（1）通过试验测得所述玻纤制品的注塑材料沿着流动方向的收缩率X收，垂直流动方向的收缩率Y收，以及所述圆形收缩前的半径R圆前；
（2）根据所述玻纤制品的注塑材料沿着流动方向的收缩率X收，垂直流动方向的收缩率Y收，以及所述圆形收缩前的半径R圆前计算得到所述球冠的高度H，即为所述玻纤制品的变形量H；
（3）当变形量H大于预设的临界变形量H0时，增加模具的进胶口数量；当变形量H小于或等于预设的临界变形量H0时，保持模具的进胶口数量不变。
所述步骤（1）中，采用由所述注塑材料构成的长条形样条进行试验，根据如下公式分别计算沿着流动方向的收缩率X收和垂直流动方向的收缩率Y收：
X收＝（LX前－LX后）／LX前×100%；
Y收＝（LY前－LY后）／LY前×100%；
其中，LX前、LX后分别为长条形样条收缩前、收缩后沿着流动方向的长度，LY前、LY后分别为长条形样条收缩前、收缩后垂直流动方向的长度。
所述步骤（2）包括如下子步骤：
（2.1）根据如下公式分别计算所述圆形收缩后的半径R圆后和周长L圆后：
R圆后＝（1－X收）×R圆前；
L圆后＝（1－Y收）×2π×R圆前；
（2.2）根据如下公式分别计算所述球冠的表面弧长C和底面直径L：
C＝2×R圆后＝2（1－X收）×R圆前；
L＝L圆后÷2π×2＝2（1－Y收）×R圆前；
（2.3）根据如下公式计算所述球冠对应的球体半径R球：
Rn+1＝(1＋(L－2×Rn×SIN(C/(2×Rn)))/(L－C×COS(C/(2×Rn))))×Rn；
其中，首先将R0=1代人公式计算得到R1，然后将R1代入公式计算得到R2，依次类推，直至Rn与Rn+1一致时，得到的Rn即为R球；
（2.4）根据如下公式计算所述球冠对应的中心角度A：
A＝C×180÷π÷R球；
（2.5）根据如下公式计算所述球冠的高度H：
H＝（1－Y收）×R圆前×（1－COS（A/2））÷SIN（A/2）。
所述步骤（2）进一步包括子步骤（2.6）：保持R圆前恒定，改变沿着流动方向的收缩率X收和垂直流动方向的收缩率Y收的差值Δ，分别通过步骤（2.1）-（2.5）计算得到对应的变形量H，然后通过曲线拟合得到变形量H与沿着流动方向的收缩率X收和垂直流动方向的收缩率Y收的差值Δ之间的关系。
所述临界变形量H0在7.5-13.3mm之间。
所述临界变形量H0=10mm。
所述步骤（3）进一步包括当变形量H小于或等于预设的临界变形量H0时，在模具上增设局部加强结构。
所述局部加强结构为加强筋。
本发明的根据玻纤制品变形量进行模具设置的方法，首先通过试验测得玻纤制品的注塑材料沿着流动方向的收缩率X收，垂直流动方向的收缩率Y收，以及圆形收缩前的半径R圆前，然后计算得到球冠的高度H，即为所述玻纤制品的变形量H，从而对玻纤制品变形量进行精确的计算和预估，然后根据理论计算的变形量结果指导产品模具设置，当变形量H大于预设的临界变形量H0时，增加模具的进胶口数量；当变形量H小于或等于预设的临界变形量H0时，当变形量H小于或等于预设的临界变形量H0时，保持模具的进胶口数量不变，此时若要进一步解决变形问题，可采用其他相应手段，从而降低了开发难度，缩短了开发周期，节约了开发成本。
附图说明
图1为一种圆形玻纤制品的注塑材料流动示意图；
图2为图1的玻纤制品变形后的示意图；
图3为长条形样条示意图；
图4为球冠对应的圆球模型示意图；
图5为变形量H与收缩率差值Δ之间的关系曲线图。
具体实施方式
对于在注塑成型时由图1所示的圆形收缩为图2所示的球冠的玻纤制品，本发明提出一种根据玻纤制品变形量进行模具设置的方法，该方法包括如下步骤：
（1）通过试验测得玻纤制品的注塑材料沿着流动方向的收缩率X收，垂直流动方向的收缩率Y收，以及圆形收缩前的半径R圆前。
本发明采用图3所示的长条形样条进行试验，其中注塑材料的进胶口7设于长条形样条一端，LX前、LX后分别为长条形样条收缩前、收缩后沿着流动方向的长度，LY前、LY后分别为长条形样条收缩前、收缩后垂直流动方向的长度，根据公式1和2分别计算沿着流动方向的收缩率X收和垂直流动方向的收缩率Y收：
X收＝（LX前－LX后）／LX前×100%     （公式1）
Y收＝（LY前－LY后）／LY前×100%     （公式2）
此外，图1中的圆形收缩前的半径R圆前通常为圆形玻纤制品的设计半径（即流长），或者也可以通过常规的长度测量方法容易地获得。
（2）根据通过步骤（1）获得的注塑材料沿着流动方向的收缩率X收，垂直流动方向的收缩率Y收，以及圆形收缩前的半径R圆前计算得到球冠的高度H，即为玻纤制品的变形量H。具体包括如下子步骤：
（2.1）根据公式3和4分别计算圆形收缩后的半径R圆后和周长L圆后：
R圆后＝（1－X收）×R圆前     （公式3）
L圆后＝（1－Y收）×2π×R圆前     （公式4）
（2.2）如图4所示，球冠的表面弧长C对应于圆形收缩后的直径，球冠的底面周长对应于圆形收缩后的周长，因此可根据公式5和6分别计算球冠的表面弧长C和底面直径L：
C＝2×R圆后＝2（1－X收）×R圆前     （公式5）
L＝L圆后÷2π×2＝2（1－Y收）×R圆前     （公式6）
（2.3）然后，根据公式7所示的高阶方程求解球冠对应的球体半径R球：
Rn+1＝(1＋(L－2×Rn×SIN(C/(2×Rn)))/(L－C×COS(C/(2×Rn))))×Rn（公式7）
解此方程方法为，首先将R0=1代人公式7计算得到R1，然后将R1代入公式7计算得到R2，依次类推，直至Rn与Rn+1一致时，得到的Rn即为R球。
（2.4）接下来，根据公式8计算球冠对应的中心角度A：
A＝C×180÷π÷R球     （公式8）
（2.5）最后，根据公式9计算得出球冠的高度H：
H＝（1－Y收）×R圆前×（1－COS（A/2））÷SIN（A/2）     （公式9）
此外，通过一些实验和数据积累，还对本发明的方法在实际应用中进行简化，以求得变形量H的近似值。简化方法为：保持R圆前恒定，改变沿着流动方向的收缩率X收和垂直流动方向的收缩率Y收的差值Δ，分别通过上述步骤（2.1）-（2.5）计算得到对应的变形量H，然后通过曲线拟合得到变形量H与收缩率差值Δ之间的关系。例如，假定R圆前=100mm，改变沿着流动方向的收缩率X收和垂直流动方向的收缩率Y收的差值Δ在0-1.5%之间变化，通过上述步骤（2.1）-（2.5）计算得到对应的变形量H，如图5所示，通过曲线拟合得到变形量H与收缩率差值Δ之间的关系式为：
H=-32000Δ2+1264Δ+2.982（0＜Δ＜1.5%）     （公式10）
由于R圆前与变形量H成线性关系，所以可通过此公式求得不同R圆前对应的H近似值。例如，在R圆前=80mm，收缩率差值Δ=0.3%的情况下，首先将Δ=0.3%代入公式10求得H=6.486mm，再利用线性关系，H’=80/100×6.486=5.1888mm，此即为R圆前=80mm时对应的变形量H的近似值。
（3）根据计算得到的变形量H进行模具设置。
通过上述步骤（1）和（2），可以对圆形玻纤制品的变形量进行精确的计算和预估，从而便于根据理论计算得到的变形量结果，指导产品模具开发时对进胶口数量及位置进行设置，同时还可以对无法改变变形量的地方在模具上做出相应的修偏。
在实际应用中，注塑材料的收缩率差值Δ往往在0.6%至0.85%之间，如果此时把收缩率差值Δ近似看作一个定值，那么变形量H就随着流长R圆前的增长而变大。在实际的模具开发中，通常预先设置一个可接受的临界变形量H0，临界变形量H0通常在7.5-13.3mm之间，例如为10mm，当通过上述步骤（1）和（2）计算得出的变形量H大于10mm时，制品的流长相对较大（此时还考虑到了注塑材料的填充问题），需要增加进胶口数量来避免此种情况，同时可在局部变形量较大的位置进行模具的型面做反向修偏来弥补变形（可在模具制造前预留出将来可修正空间）；当变形量H小于或等于10mm的情况下，认为进胶口数量满足要求，因此可保持进胶口数量不变，此时若要进一步解决变形问题，可采用其他相应手段，例如局部增加加强筋等结构，反向引导制品变形，减少变形量。这样就减少了重复调整、更改模具的工作，降低了开发难度，缩短了开发周期，节约了开发成本。
实施例
下面以一个具体实施例对本发明的方法作进一步说明。
首先，采用图3所示的长条形样条进行试验，其中注塑材料的进胶口7设于长条形样条一端。测得长条形样条收缩前、收缩后沿着流动方向的长度LX前、LX后分别为100mm、99.25mm，收缩前、收缩后垂直流动方向的长度LY前、LY后分别为10mm、9.981mm，将其分别代入公式1和2计算得到沿着流动方向的收缩率X收＝0.75%，垂直流动方向的收缩率Y收＝0.19%。此外，圆形玻纤制品的设计半径即为圆形收缩前的半径R圆前=100mm。将上述参数分别代入公式5和6计算得到球冠的表面弧长C=199.62mm，底面直径L=198.5mm。然后将C、L代入公式7求解高阶方程，可依经验从R0=500开始迭代，首先将R0=500代入公式7计算得到R1=535.7，再将R1代入公式7计算得到R2=543.2，将R2代入公式7计算得到R3=543.5，将R3代入公式7计算得到R4=543.5=R3，因此得到R球=R4=R3=543.5mm。接下来，将C、R球代入公式8，计算得到球冠对应的中心角度A=21.06度。最后，将所有已知条件代入公式9，计算得到球冠的高度H即为变形量H=9.14mm。由于变形量H小于10mm，认为进胶口数量满足设计要求，因此可保持进胶口数量不变，此时若要进一步解决变形问题，可采用其他相应手段，例如局部增加加强筋等结构，反向引导制品变形，减少变形量。这样就减少了重复调整、更改模具的工作，降低了开发难度，缩短了开发周期，节约了开发成本。
本发明的方法可以对圆形玻纤制品的变形量进行精确的计算和预估，从而便于根据理论计算得到的变形量结果，指导产品模具开发，同时由于任何注塑材料在模具型腔中的流动形式都是一致的，都是以圆形向外扩散的，因此也可以对非圆形玻纤制品的变形量计算和模具开发有一定的参考价值。
以上所述的，是根据本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的技术内容为本领域技术人员的公知常识。

Claims (8)

1.一种根据玻纤制品变形量进行模具设置的方法，该玻纤制品在注塑成型时由圆形收缩为球冠，其特征在于，该方法包括如下步骤：
（1）通过试验测得所述玻纤制品的注塑材料沿着流动方向的收缩率X收，垂直流动方向的收缩率Y收，以及所述圆形收缩前的半径R圆前；
（2）根据所述玻纤制品的注塑材料沿着流动方向的收缩率X收，垂直流动方向的收缩率Y收，以及所述圆形收缩前的半径R圆前计算得到所述球冠的高度H，即为所述玻纤制品的变形量H；
（3）当变形量H大于预设的临界变形量H0时，增加模具的进胶口数量；当变形量H小于或等于预设的临界变形量H0时，保持模具的进胶口数量不变。
2.如权利要求1所述的根据玻纤制品变形量进行模具设置的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，采用由所述注塑材料构成的长条形样条进行试验，根据如下公式分别计算沿着流动方向的收缩率X收和垂直流动方向的收缩率Y收：
X收＝（LX前－LX后）／LX前×100%；
Y收＝（LY前－LY后）／LY前×100%；
其中，LX前、LX后分别为长条形样条收缩前、收缩后沿着流动方向的长度，LY前、LY后分别为长条形样条收缩前、收缩后垂直流动方向的长度。
3.如权利要求1或2所述的根据玻纤制品变形量进行模具设置的方法，其特征在于，所述步骤（2）包括如下子步骤：
（2.1）根据如下公式分别计算所述圆形收缩后的半径R圆后和周长L圆后：
R圆后＝（1－X收）×R圆前；
L圆后＝（1－Y收）×2π×R圆前；
（2.2）根据如下公式分别计算所述球冠的表面弧长C和底面直径L：
C＝2×R圆后＝2（1－X收）×R圆前；
L＝L圆后÷2π×2＝2（1－Y收）×R圆前；
（2.3）根据如下公式计算所述球冠对应的球体半径R球：
Rn+1＝(1＋(L－2×Rn×SIN(C/(2×Rn)))/(L－C×COS(C/(2×Rn))))×Rn；
其中，首先将R0=1代人公式计算得到R1，然后将R1代入公式计算得到R2，依次类推，直至Rn与Rn+1一致时，得到的Rn即为R球；
（2.4）根据如下公式计算所述球冠对应的中心角度A：
A＝C×180÷π÷R球；
（2.5）根据如下公式计算所述球冠的高度H：
H＝（1－Y收）×R圆前×（1－COS（A/2））÷SIN（A/2）。
4.如权利要求3所述的根据玻纤制品变形量进行模具设置的方法，其特征在于，所述步骤（2）进一步包括子步骤（2.6）：保持R圆前恒定，改变沿着流动方向的收缩率X收和垂直流动方向的收缩率Y收的差值Δ，分别通过步骤（2.1）-（2.5）计算得到对应的变形量H，然后通过曲线拟合得到变形量H与沿着流动方向的收缩率X收和垂直流动方向的收缩率Y收的差值Δ之间的关系。
5.如权利要求1或2所述的根据玻纤制品变形量进行模具设置的方法，其特征在于，所述临界变形量H0在7.5-13.3mm之间。
6.如权利要求5所述的根据玻纤制品变形量进行模具设置的方法，其特征在于，所述临界变形量H0=10mm。
7.如权利要求1或2所述的根据玻纤制品变形量进行模具设置的方法，其特征在于，所述步骤（3）进一步包括当变形量H小于或等于预设的临界变形量H0时，在模具上增设局部加强结构。
8.如权利要求7所述的根据玻纤制品变形量进行模具设置的方法，其特征在于，所述局部加强结构为加强筋。
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