前模螺丝柱怎么设计(结构设计中螺丝柱常见缺陷分析与解决方案总结②)(1)

前模螺丝柱怎么设计(结构设计中螺丝柱常见缺陷分析与解决方案总结②)(2)

螺丝柱,也称BOOS柱,是塑胶产品中常见的结构,也是成型中遇到问题最多的结构之一。螺丝柱常见的成型缺陷主要有开裂、滑牙、根部断裂、缩水、发白、留痕等,严重影响塑胶产品的外观和使用。本文将从塑胶材料、结构设计、模具设计和成型工艺角度出发,分析这些缺陷产生的原因和解决方案。

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前模螺丝柱怎么设计(结构设计中螺丝柱常见缺陷分析与解决方案总结②)(3)

✎ 螺丝柱滑牙与解决方案

螺丝柱滑牙可以从以下几个方面分析:

①材料过韧,刚性不够,容易导致滑牙;

②螺丝柱内径过大,螺钉咬住的肉厚较薄,也容易导致滑牙;

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如上图所示,电动工具螺丝柱滑牙,使用的螺钉是M3.5,根据相关参考系数,理论内径是2.625mm,而客户螺丝柱设计内径是3.0±0.05mm,因内径偏大导致滑牙。

③扭矩过大。

扭矩过大时,螺丝柱内侧无法承受扭力,而外侧部分强度足够没有损坏,从而导致滑牙。

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不同规格螺钉参考扭矩

✎ 螺丝柱根部断裂与解决方案

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如图所示是螺丝柱根部断裂的情况,应力集中可导致螺丝柱根部断裂。螺丝柱根部和销的顶部由于存在尖角,成型时容易导致应力集中,在不产生缩水的情况下,这些地方应采用较大的圆角过渡。

成型温度过高或者材料中水分过多,材料中成型时发生降解,导致其强度下降,也可能导致根部断裂。此外,水口料掺入的比例也不能过大。

螺丝柱的销过长且强度不够,由于受到塑胶溶提的冲击,可能产生变形偏移。

如上图所示,填充结束后,销要复位回弹,这样螺丝柱根部会受到反复冲击,根部容易断裂。这种情况下,螺丝柱背后的缩痕会向下游移动(销回弹时,下游压力小),也有形成熔接线的可能。

✎ 螺丝柱缩水与解决方案

螺丝柱背后经常会遇到缩水的问题。常见的解决方案是加火山口:

火山口之所以能防止缩水,是因为它能使得螺丝柱根部的等效壁厚(内切圆直接2R)变小,如下图所示:

当根部的等效壁厚与制件壁厚T相差不大时,制件就不容易产生缩水。

螺丝柱太靠近侧壁时,由于局部壁厚增大,也容易导致缩水,如下图所示:

具体可参照下图,采用加强筋的方式使螺丝柱与侧壁相连,避免缩水。

模具设计时,在螺丝柱附件设置浇口,也可以防止缩水。离浇口越近,保压越充分,补缩作用越强,缩水越不明显。

✎ 螺丝柱发白与解决方案

上图是螺丝柱根部发白,其原因是在冷却不足的情况下,塑胶在玻璃化转变温度附近拉伸到微裂状态(开模时销拔出,销的顶部形成真空,塑胶在被吸入时受力)。解决方法是延长冷却时间,使得螺丝柱根部充分冷却后在脱模。加火山口的设计使得螺丝柱根部壁厚更薄,更容易冷却,也可以消除发白。

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上图是攻螺丝后,螺丝柱主体有发白,其原因可能是使用的扭矩过大,螺丝柱的壁厚过薄。

✎ 螺丝柱背面留痕与解决方案

当销伸出太长时,前述提到容易偏心导致根部断裂。如果销的刚度足够,不容易产生偏心,有可能在螺丝柱表面产生其他缺陷。

前模螺丝柱怎么设计(结构设计中螺丝柱常见缺陷分析与解决方案总结②)(8)

伟创力电子鼓的上鼓面在试料时出现流痕,如上图所示,调节料温、模温、射速、保压均无改善。剖开螺丝柱发现销伸入表面约1.2mm,占制件平均壁厚(3.00mm)的40%,由于通道突然变窄,料流变得紊乱,使得流动下游出现流痕。

类似案例还有螺丝柱背后出现发白现象:

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高光ABS制件在部分螺丝柱背后有发白,调整成型工艺没有效果,破坏螺丝柱发现,发白地方对应的螺丝柱的销伸入制件表面,导致熔体通过该处时剪切过强,导致表面发白;而没有发白的地方,孔与表面平齐,如上图所示。

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对于螺丝柱的常见缺陷,要从螺丝柱的结构出发分析其合理性,从塑胶材料和模具设计上防止其产生,从成型工艺上去克服,很多缺陷都可以迎刃而解。

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