BMC 材料塑封電機模具的設(shè)計

塑封電機是電機定子采用新型絕緣材料進(jìn)行整體包封的一種電機，主要應(yīng)用在家用電器上。因其具有較傳統(tǒng)電機的多種優(yōu)點，發(fā)展前景頗為 廣闊。

其模具的設(shè)計對于塑封成品的質(zhì)量好壞、價格高低影響很大。一套模具的好壞，可以說在設(shè)計階段就已經(jīng)決定了。一套好的棋具必須具備以 下條件：1．符合塑封成品要求的形狀及尺寸精度；2．成型容易且成型效率高，成品易取出，成型周期短，可連續(xù)生產(chǎn)；3．外觀良好且成型后 不必再加工；4．模具構(gòu)造堅固，壽命長。

塑封電機模具的設(shè)計，除要有一般塑料模具的特點以外。應(yīng)針對電機定子的特殊要求來考慮，如定子組件在塑封過程中可能產(chǎn)生的問題：線 圈受到?jīng)_擊破壞；填充不飽滿；出線部位潺料；傷線等。欲使模具能長時間、高效率的操作，其結(jié)構(gòu)、材質(zhì)，加工方法都必須仔細(xì)考慮。

二、BMC 塑封電機定子的模具設(shè)計

2．1模具設(shè)計的準(zhǔn)備階段應(yīng)傲如下工作

1．選擇成型機，了解其具體參數(shù)

注塑成型機種類繁多，作為熱同性塑料的BMC材料，多采用進(jìn)口的BMC專用注塑機，但價格較貴。目前我所開發(fā)研制的塑封電機。剮采用國內(nèi)白行設(shè)計制造的柱塞式(立、臥兩種)注塑機，它采用立式油缸直接鎖模、模具自身加熱，臥式油缸注射，一甜模，兩陰模左右交替移位對合的形成。該機操作簡單、維護方便，性能可靠，價格低廉、生產(chǎn)效率高，可采取手動或半自動兩種控制方式。

該機的具體參數(shù)值如下：較大注射量：lO00cm3；較大鎖模力：57t；較大注射壓力：20t；注射行程 zlOOmm ；模具較大尺寸：360 ×500× 280；模具較小尺寸：240 ×500×280；噴咀尺寸R18；模具中心高200(±10)mm 。

2．詳細(xì)了解成品的特點

塑封電機定子采用不飽和聚醋短玻纖增強模塑料；簡褲BMC 作包封絕緣，較傳統(tǒng)的鐵殼電機有更高優(yōu)點。在電絕緣、耐熱、防潮、防腐蝕方 面，比傳統(tǒng)鐵殼電機更勝一籌。BMC 料本身具有盎好的機械性能，更小的線膨脹參數(shù)及收縮率，使成品尺寸更加穩(wěn)定，精度更高，表面平整性 更好．能滿足廠家對其表面光潔度的高要求。

3．對模具的基本構(gòu)思

據(jù)廠家提出的對成品的批量及總產(chǎn)量的要求，拄塑機的鎂模力等具體情況，決定模具的模腔個數(shù)，分型面的設(shè)置；因電機定子總會遇到引出線由型腔引出的問題，故分型面通常設(shè)置在引出線中間；模具材質(zhì)的選擇：多根據(jù)廠家對模具的使用頻率，使用壽命，及鋼材價格等因素決定 。

另外模具的加工應(yīng)盡量利用車、銑等基本加工方法以降低制作成本。針對塑封電機表面要求有“鏡面”效果，模具型腔較后加工多是周研磨的方式。

2．2模具的設(shè)計階段

塑封電機設(shè)計時，通常有兩種情況：由廠家決定定子的形狀及材質(zhì)，再由設(shè)計者修正或是由設(shè)計者根據(jù)廠家提供的用途、性能、外觀等做全面的考慮再設(shè)計。如后圖中舉例的 干衣機塑封電機屬前一種情況，由廠家提供 電機定子、轉(zhuǎn)子、外形、安裝尺寸等參數(shù)，由我 們提供成品的圖紙設(shè)計，得到廠家肯定后，再 進(jìn)行模具設(shè)計。

1．模具的設(shè)計原則

① BMC 材料的流通部份：包括注道、流 道和澆口以及排氣槽。

注道——注塑機噴咀至流道之間的錐形孔道。其前端孔徑較小，后端孔徑較大，錐孔斜度約3—5。注道前端之R須大于噴咀之 R 約 0．1mm ，以便與噴咀密切按合，且小端孔徑須大于噴咀孔徑約 lnm ，H部分約 3 — 5mm，如圖 1 示。

流道——注道末端至澆口間的通路。是影響材料流動關(guān)系較密切的部份。斷面形狀如圖2 示，以圓形或梯形較適宜，為減少流動阻力，其表面須加以研磨。流道斷面積約 16mm2-50mm2 為宜 。

澆口一一模腔的入口。它具有以下作用：控制材料的流量及流速；減輕應(yīng)力；使流道在戚形后易于脫落。通常做法是在較初時設(shè)置小澆口。再根據(jù)實際情況作適當(dāng)調(diào)整。 澆口種類很多，在塑封電機中我們采用扇形澆口。此澆口附近不易產(chǎn)生缺陷。如圖3示。 多模腔具設(shè)計時必須設(shè)法使材料同時到達(dá)各澆口，這一點很重要 。

 

② 定子的脫模裝置

型腔部分均設(shè)置脫模斜度，一般 20mm 以上的深度較低為0．25，在可能情況下角度 盡量取大。但定子鐵芯內(nèi)環(huán)因與型芯緊配 合，其脫模角度宜取較小值。又由于頂出桿 加工容易、壽命長、易于更換 ．我們采用此機 構(gòu)頂出定子及流道。定子頂出位置的設(shè)置應(yīng) 以不影響外觀為原則。從頂出端面至端面以 下25mm ，左右其配合洞隙須小于 0．Olmm ， 以下部分可略為加大至 0．5mm 左右。

③ 出線部位的處理

電機定子與一般塑料制品不同，它的引 出線須從型腔伸出。所以模具的分型面常設(shè) 置在引出線的中央部分。當(dāng)廠家要求并不對 稱的出線夾時，陽模、陰模就不能順利開合， 此時須放置鑲件(括動的或固定的)，使脫模 容易，但放置鑲件使模具的制作成本提高。

④ 模具的強度

因模具的使用溫度在 150℃左右。且反 復(fù)的高壓力，模具很容易產(chǎn)生變形，故多個 型腔之間．或型腔至模具邊緣的壁厚應(yīng)在 30m m 左右。

⑤ 模具的溫度控制

因注射的 BM C 料為熱固性塑料，具有加熱初時被軟化而有可塑性，再繼續(xù)加熱則成為固化物的屬性，故注塑機的料筒不用加熱， 而需要模具本身盡量維持不變的溫度。我們 在模具上部及中部放置發(fā)熱棒 ，與溫控表相 連加以控翩。應(yīng)注意溫控表探頭與模具應(yīng)接 合良好，且防止加熱棒與模具的間隙生銹。

⑥ 定子尺寸、位置精度、表面光潔度的 控制

電機定子與轉(zhuǎn)子的配合要求相當(dāng)高，故 定子的尺寸精度須嚴(yán)格控制。一般來說，材 料的收縮率往往決定了其尺寸精度。收縮率是指模腔尺寸與成品室溫時尺寸兩者之差與 模腔尺寸之比。成品收縮的較大原因是材料 的膨脹系數(shù)與模具材料的膨脹系數(shù)不等。而 BMC 料周化時雙鍵交聯(lián)導(dǎo)致的體積收縮率 可控制在 0．1％ 一0.15％之閆。遠(yuǎn)較其他塑 料的收縮率低．這為電機定子的高尺寸精度 提供保證。

由于塑封電機應(yīng)用于家用電器上，其外 觀要求較高，從色澤、外形均要求美觀太方。 為了提供高的表面質(zhì)量，模具型腔本身的表 面光潔度需達(dá)到 且須嚴(yán)格控制溫度，壓 力、對阿(保溫、后固化)，當(dāng)然，這些均由嚴(yán)格 計算，積累經(jīng)驗所得。

BN C 料的流動性很好，電機定子的包封 絕緣厚一般采用 2mm 左右，即使在彎角過 渡處的稍厚部位也不易產(chǎn)生氣泡、凹人等現(xiàn) 象。

又因為整個定子以型芯作軸向定位+塑 封后的成品與轉(zhuǎn)子的同軸度高，電機工作時 振動減少，噪音低。

2．模具的基本結(jié)構(gòu)說明如下，(以干衣 機塑封電機為例)如圖4 示：

(I) 注射咀：使模具安裝容易，為材料的 人 口：

(2) 陽模發(fā)熱鈑：陽模固定在此鈑上．利 用此鈑安裝在注塑機上，裝置方法采用壓鈑 式。鈑厚須在20mm 以上。井利用此鈑安裝 發(fā)熱棒加熱陽模，而此時需在注塑機與此鈑 之間放置石棉板以防熱傳遞。

(3) 陽模鈑，成品外形由此鈑決定。其 表面加工須符合圖紙尺寸精度要求，為了易 于脫模，太多留有脫模斜度。

(4) 陰模鈑：多在此鈑安置型芯，亦決定 成品的外形。開模后成品的模腔個數(shù)根據(jù)注 塑機的射出壓力及成品的投影面積計算。

(5) 型芯：作位成品的定位中心，使電機 定子與轉(zhuǎn)子中心統(tǒng)一。

(6) 陰模發(fā)熱鈑：放置陰模發(fā)熱管并加 熱陰模。起承托陰模鈑作用，使陰模鈑不因 射出壓力而變形，亦使模具加工變得容易。

(7) 頂桿周定鈑，使成品頂出位置正確、 平衡、穩(wěn)定，鈑上頂出桿孔徑約太于頂出桿 0.25 —0.5mm 。

(8) 墊鈑：支承頂桿固定鈑。

(9) 底鈑：將整套模具與注塑機連接，與 墊鈑組成頂出空間。

(10) 頂出桿：使成品從陰模上頂出。其 大小根據(jù)成品形狀太小決定。直徑一般 3—a 以上。其材質(zhì)須具耐磨性及韌性．與模芯的 配合間隙 0.01mm 以下。

(11) 支承鈑：確保成品的頂出距離。

(12) 導(dǎo)柱、導(dǎo)套：使陽模、明模互相順利 配合，因其摩擦頻率高應(yīng)使用具耐磨性的材 料。

(13) 反推桿、彈簧：使頂桿固定鈑在頂 出成品后：臺模時回復(fù)正常位置。 注：(12)、(13)圖中無表示出來

3．模具各部件的主要材料

模具的使用材料，依各部位的用途加以 區(qū)別。這里僅以塑封電機定子為例加 以說 明 ：

(1) 導(dǎo)柱、導(dǎo)套：要求表面耐彥、選用 T8A ，表面淬火，HRC≥55；

(2) 型腔及型芯：高強度、表面耐磨，淬 火變形小 ，用 crl2 鋼；

(3) 注射咀：表面耐磨，耐腐蝕性，熱硬 性，用 Cd 2 鋼 ；

(4) 頂出桿、反推桿：一定的強度及耐磨 性。用 T8A ；

(5) 各種模鈑：需一定強度，45鋼調(diào)質(zhì)；

(6) 螺釘及連接件：一般強度，A1鋼。

4 ．成品的品質(zhì)

成品的品質(zhì)較終 以成 品的用途所要求的 事項為品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。它包含如下四個方面：

(1) 定子的尺寸精度符合圖紙要求；

(2) 足夠強度、硬度；

(3)外觀光亮、平整，色澤均一，無開裂、 起泡、針孔 ：

(4)滿足其他使用性能：如絕緣、與轉(zhuǎn)子 的同軸度、噪音和振動特性。

只有這四項都符合要求，摸具的設(shè)計才 算成功。

三、結(jié)論

塑封電機定子是把定子鐵芯，繞組、引線 等用BMC 料塑封在一起，形成的整體具有 良好的絕緣性，機械加固性，與鐵殼電機相 比，體積小，重量輕，振動小，噪音低，整體性 好，機械強度高，防潮、防腐，生產(chǎn)效率高等。 盡管它是家用電器用電機的一個新品種，發(fā) 展卻相當(dāng)快。我所已先后設(shè)計制造出干衣 機、抽油煙機，空調(diào)器電機的塑封定子，并批 量應(yīng)用到各廠家的產(chǎn)品上，取得了較好的效 果，而BMC塑封電機定子的模具設(shè)計也日 益完善，可以滿足BMC塑封定子的批量生產(chǎn) 要求。