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塑料精密注射成型模具設計的七個要點

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發(fā)表于 2011-5-31 11:39:10 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式
       隨著電子、電信、醫(yī)療、汽車等行業(yè)的迅速發(fā)展,對塑料制品的高精度、高性能要求與日俱增,精密注射成型要求制品不僅具有較高的尺寸精度、較低的翹曲變形,而且還應有優(yōu)異的光學性能等.注射成型是最重要的塑料成型方法之一,如何提高注射成型技術水平,生產出高精度的塑料制品,創(chuàng)造附加值高的產品,模具的設計是重要環(huán)節(jié)。
6 G# M, @" h, v5 |$ j  在精密注射成型設計中,除了應考慮一般模具設計事項外,還要特別考慮如下事項:* U) `" K' \4 j$ q6 y% ~4 D" X) s
  1)為了得到所要尺寸公差的制品,要考慮適當?shù)哪>叱叽绻睿?)要考慮防止產生成型收縮率波動;3)要考慮防止產生成型變形;4)要考慮防止產生脫模變形;5)要使模具制作誤差最小;6)要考慮防止模具精度波動;7)要考慮維持模具精度。
, y. y* l* }! _  1、適當?shù)哪>叱叽绾凸?font class="jammer">' w3 z5 U8 v6 H
  1.1制品尺寸精度與模具尺寸精度的關連
1 U3 S( E! l) I& k  繪出制品圖,考慮模具設計、模具制作和成型過程。
, h% i; g) b/ e  首先可從制品圖面尺寸求模具圖面尺寸。按此模具圖畫尺寸制作模具,得到模具的實際尺寸。用此模具可得到成型的制品,得到制品實際尺寸。間題是此實際尺寸如何在圖面所要尺寸公差內。8 p2 v6 g6 I* f( Y: V# w
  1.2適當?shù)氖湛s率/ @7 C" k) x; S& E4 y
  如上所述,即使在用同一顏料的同一樹脂中,收縮率也因成型條件不同而異。在精密成型中,收縮率變化程度要小,預計收縮率和實際收縮半要盡可能無差異。主要是采用整理以往的類似制品的實際收縮率來推定收縮率,也有用實驗模求實際收縮率,再經修正、設計制作生產模的情形.
, K/ Z0 p& R4 t: ?' X6 d  但完全恰當推定收縮率幾乎是不可能的,不可避免地要在試成型后修正模具。修正結果,凹部將增大尺寸,凸部將縮小尺寸。因此,對凹部尺寸,將收縮率設在小值,對于凸部尺寸將收縮率設在大值。齒輪外徑尺寸變大時不能嚙合,變小時僅齒隙變大,所以要將收縮率設在小值。, A' m3 D9 ], V, I
  2、防止產生成型收縮率波動9 S9 o- N" h( {0 \" d' l
  精密注射成型,必須以確實可按所要尺寸制作模具為前提。然而,即使模具尺寸一定,制品實際尺寸也因實際收縮不同而異.所以在精密注射成型中,收縮率的控制是十分重要的.模具設計的合適與否支配收縮率,還因樹脂批次不同而異,若改變顏料,收縮率也產生差異。因成型機不同,成型條件的設定、再現(xiàn)性以及各成型周期的動作有波動,對實際收縮率產生波動等,因而收縮的控制是困難的.
6 E$ V0 d, R2 J+ n3 b+ F  2.1影響收縮率的主要因素
2 @7 G; h  Y  l5 D% E/ I! {' j0 c, a  模具尺寸可由制品尺寸加上收縮率求得,所以在模具設計時,需要考慮收縮率的主要因家。影響成型收縮率的主要因素有(1)樹脂壓力,(2)樹脂溫度,(3)模具溫度,(4)澆口截面積,(5)注射時間,(6)冷卻時間,(7)制品壁厚,(8)增強材料含盆,(9)定向性,(10)注射速度。這些影響因樹脂和成型條件等項目的變化不同而異。
/ x$ J. p, w2 ?9 [, x0 J! r5 A; H' j  (1)樹脂壓力
# y% @  I' ~7 `" n  樹脂壓力對收縮率影響很大,樹脂壓力若大,收縮率變小,制品尺寸則大。即使在同一模腔內,樹脂壓力也因制品形狀不同而異,因此產生收縮率差異。在多腔模的場合,各模腔內樹脂壓力容易產生差異,結果各模腔的收縮率也不相同。
/ T/ A& u1 g: W, V' v' e  (2)模具溫度6 O1 V5 o4 t& g/ T7 j
  無論是非結晶性樹脂或是結晶性樹脂,模具溫度若高,收縮率則變大.精密成型要將模具溫度維持在特定溫度。在模具設計時,必須注意冷卻回路設計。
, E- ~+ V4 c0 h  W: R! ?- {& @/ j  (3)澆口截面積' Z, |, E6 x2 t
  一般說來,改變澆口截面積時,收縮率也變化.收縮率隨著澆口尺寸變大而變小,這與樹脂的流動性有關。; l% s* _6 b# Q0 j; k
  (4)制品壁厚度, S, }* S! @: s3 D$ x# a
  制品壁厚度也影響收率.對于非結晶性樹脂,因樹脂對壁厚的收縮率影響傾向不同,壁厚大,收縮率也大,反之,收縮率變小。而對于結晶性樹脂,必須避免壁厚變化特別大。在多腔模的情形,如果模腔壁厚有差異,收縮率也將產生差異.% q, y- M  R* j! Z9 \
  (5)增強材料含量1 B3 T9 p( w& U0 l6 }
  用玻瑞纖維增強樹脂時,加玻纖量愈多,收縮率則愈小,流動方向的收縮率比橫向收縮率小,根據(jù)樹脂其差較大,為了防止扭曲飛翹曲,必須考慮澆口形狀飛僥口位置和澆口數(shù).  c! o# M% a' R
  (6)定向性/ F) o% T* y6 w8 J
  定向性雖有較大差異,然而對所有樹脂都存在定向性。結晶性樹脂的定向性特別大,由于壁厚和成型條件而有差異。
$ d. U! B6 J% v! K0 m3 L  此外,還有產生成型后收縮。影響成型后收縮的主要因素有①內部應力緩和,②結晶,③溫度,④濕度.9 W2 m8 M- _, @* I/ Z5 F
  2.2可采取的措施7 q8 a; P& {- P; f5 k7 [5 B
  (1)流道,澆口平衡7 P2 I& {# n9 {- Q1 l' a
  如上所述,收縮率因樹脂壓力變化。在單腔模多點澆口以及多腔模的情形,要同樣進行充模,就要進行澆口平衡。樹脂流動與在流道中的流動阻力有關,所以在取澆口平衡前最好取流道平衡。
% z" `+ b9 \0 c. e6 d+ x; ]( P  (2)模腔排列
9 W5 x( [! U* m' C3 q# o+ R5 U  為了使成型條件的設定容易,所以需要注意模腔排列。由于熔融樹脂將熱帶入模具,在一般模腔排列的情況下,模具溫度分布呈以澆口為中心的同心圓狀。所以在選擇多腔模的模腔排列時,既要易取流道平衡,又要取以澆口為中心的同心回狀排列.
) s' p3 L1 C& V; {/ H. h  Q  (3)精密注射成型的冷卻回路設計  P% d' s! a, z5 \4 s/ O4 V/ C
  如上所述,模具溫度對收縮率影響很大,同時,因時間不同溫度變化,多腔模各模腔的溫度差也難以避免,所以需要注意冷卻回路設計。; D# A/ l7 `, [0 r, `+ k2 k* v% T! u
  從熱交換效率來看,冷卻液的流動應為紊流,冷卻回路最好設為串聯(lián)的折流板式。3 y8 {4 J7 s, }5 C& ^1 l
  在回路設計中,型腔與型芯應帶出的熱量也不同,熱阻力也因回路構造不同而異,入口水溫在模腔與型芯產生較大差異.因此,精密成型模具的冷卻回路為型腔與型芯分別設計,用分別的溫調機進行溫度控制。/ @7 a+ f0 p1 o9 ~7 x5 [0 {
  3、防止產生成型變形
# e& z7 i  _4 J- {  成型變形產生的原因是在不均勻的收縮下有內應力,所以需要防止不均勻地收縮。
- ^" I! b5 @0 m: @" N5 b9 y  (1)澆口數(shù)
6 T; e: x  n5 B# u& q6 L1 S  在齒輪中心有孔的圓形制品的情形,必須在中心設澆口.然而在樹脂的流動方向與垂直方向收縮率有較大差異時,卻有產生橢圓的缺點,在需要更高精度的圓度時,需要設成3點或6點澆口。但需要充分注意各澆口的平衡。
2 T2 b$ m; A0 R, H% b* z  ^  在使用側澆口時,3點澆口將使圓筒狀制品內徑增大,在外表和端面不允許澆口痕跡的情形少使用內側多點勻分澆口,可以得到良好結果。3 J* ]& u1 @: |2 J3 B  t( k
  (2)澆口形狀和位置. [) _+ H3 C! }! e' T/ R- {
  需要根據(jù)制品形狀選用適當形狀的澆口。圖置表示澆口形狀和位置對變形的影響。( M' N" d$ i) Z4 v: j
  4、防止脫模產生變形
1 S: U; m" p0 Q1 ^: A: H& [  精密制品一般較小,制品壁厚較薄,有的還有許多薄筋。棋具設計必須考慮使制品不變形,而且可適當脫棋。
7 l; A! f  m+ s1 j4 D) ]- z  對于收縮率較小的樹脂,當成型壓力高的情形,需要注意制品易留在模腔內.用收縮率小的樹脂成型齒輪時,齒輪部分模腔最好設計在頂出一側的模板上。* k1 d& M+ w+ [
  在用頂銷時,濡要注意無變形的頂銷數(shù)和頂壓位置。帶孔齒輪需要芯銷,這時為了有助于在頂出時平行頂出,而需要設置頂出側模板上。
9 \' y- K) r7 X$ A! E- m7 `  對于角狀制品,可以使用沖孔模板頂出,用這種模板頂出可以防止產生變形。
- M3 C& t9 {8 w  一般精密制品拔模斜度較小。為了減小脫模力,而需要鏡面加工,研磨方向必須為拔模方向。要按拔模方向設容易研磨的分塊型芯。
: X; I6 Z- w1 |- o* ^4 v7 W  5.最小的模具制作誤差1 R8 a+ ~: a8 v/ J
  5.1按所要加工方式的適當?shù)哪>邩嬙?font class="jammer">" E" p; e8 Y: L: z  I6 X
  為了得到所要精度的制品尺寸,必須有相應的模具尺寸,而模具需要有極高精度的加工,又受精加工機械限制。
9 g8 _$ X, w8 i  為了維持模具精度,需要耐磨性高,為此需要采用淬火,用磨床及電火花加工機床加工淬火模具的精度可達0.01毫米以內。7 E6 [, A) M$ `- ~7 _) J
  由于用平面磨床無法加工封閉槽形,可選用】形,但因】形強度差,需要采用如圖2的增強措施。7 }) N- V1 i; }( e$ Y% e
  用電火花加工機床彤模加工時,必須注意電極端的磨損變大。加工圖3的齒輪用模腔以及用鋼絲電火花加工機床加工時,應盡可能設計能夠貫通加工的構造。: O4 t  d0 f: x+ e" \  X$ Q
  從防止磨削變形和縮短加工時間方面來看,要選定淬火變形少的鋼材,而且要設計為淬火變形少的形狀。形狀復雜時,悴火冷卻不易均勻,易產生淬火變形。* U4 _7 }  D5 \) b2 F. e7 v* h
  5.2總分割式模具
; |; P  o% p1 N- e- k  為了將淬火零件加工成較高精度,要使用磨床。因此,需要采用鑲件組成分割式模具。這種模具有如下特征:
6 z. k$ {, n% e  m2 p  (1)因為可選擇適當材料,所以能夠使用適當硬度模具材料。7 |/ s1 @7 }9 \5 Z) S
  (2)能夠利用耐蝕性和耐磨性高的模具材料。
8 s/ ^  @$ s; n2 k4 e  (3)能夠分別熱處理,所以容易設定熱處理條件。
6 d9 R- u# Z: i0 W  (4)能夠使用鏡面加工性良好的模具材料,鏡面加工操作也容易,所以能夠提高鏡面度。$ b" a7 n1 a/ n5 E" X
  (5)因為容易按拔模方向研磨,所以有利于采用拔模斜度小的模具。
2 q3 O/ k3 @5 x/ |4 z0 d  (6)由于硬化,可延長模具精度保持時間,模具壽命長。# h8 h3 ~6 U& T; _9 V, E. f  ?+ o& e
  (7)容易設在任意位置排氣,所以充模容易。
1 G- U# m0 E' O, T$ {. m$ i- D/ G  (8)磨削加工容易。
) S* H, y2 {  K: [  (9)能夠提高模具零件精度,所以可能提高制品精度。
  U0 I% W; Q. c6 T! C% C' P5 d  (10)可在較小的公差內制作備模腔和型芯,所以部件互換性高,容易維修。! O7 t! A$ {: J4 s7 ^
  (11)因為以磨削加工為主體,所以加工效率高。
4 D4 g# T: L/ X. G9 ^  D9 ?, m  (12)零件數(shù)多,需要極大提高各零件加工精度。" y. o. A- q6 _% ?: Y
  (13)局限于特定加工方法。/ b" A3 R8 h1 v; j
  (14)采用完全淬火。; n3 }% d3 M' i" d) W! ]. i
  5.3總分割式模具設計方面的注意點
+ K# }5 L# I/ _! K  關系精度和各部件所要精度必須從所要制品精度逆運算決定。
/ S$ e7 A! s2 `8 K/ v. d% W  因為分割數(shù)愈多,積象誤差愈大,愈要提高加工精度,所以分割數(shù)僻要定在最小限度。" h& Y( X" r; N1 a$ B7 u
  一般禁止在制品表面設分型線,不僅外觀上嫌棄,而且在功能上也將成為障礙。若在產生應力處有分型線時,也往往因應力集中而引起破損。& o; h: v  X- Z- t/ p" q0 j
  因為磨削加工容易得到均勻的尺寸零件,所以應分割成可用研磨劑加工的形狀。' A: S. l6 r- v: L: k5 K
  易損易壞部分應分割成易更換的,并且考慮選用高耐磨性合金。
7 k2 p0 Z% S/ i0 t  此外,要考慮組裝和拆卸容易。必須用能夠容易、正確地復原精度的機構,組裝模腔和型芯的各部件,如果分別裝在基座上,則模腔與型芯必須同心。在使用安裝銷釘?shù)那樾危仨氄_研磨銷孔。
9 b" A% V& v: L+ Q7 |  6、防止模具精度的誤差
9 h0 g2 c' I' i# w3 x  確保滑動件各周期的定位,需要防止模具精度的波動。為了維持滑動件的精度,滑動件都應悴火研磨。側芯滑動部分的配合應有定位退拔部分,如圖4所示,在側芯尺寸大時,中間部分可以設狹小的導槽。# }7 J6 V6 q: m) P0 N7 s' M* u
  7、模具精度的維持
3 B! r$ K6 V$ d' v6 C) {5 y% q7 ~  7.1確保模腔與模芯的中心一致
3 k' U$ Z# r9 n! K! j7 Z; |  為了經常正確地合模,的構造.圖5-7表示其例必須設計成兩模板可確實正確定位2 v0 W8 V% {9 w9 e. G9 X$ h
  7.2 防止模具變形7 |0 q$ m5 w$ H! P; m. ]
  為了避免因樹脂壓力作用于模腔而產生的模具變形,棋具強度就要足夠大。在型芯板中間常加支柱,銷的材料也選用高強度鋼,并且將容易受彎曲的銷設在接近澆口,還要降低作用于銷的樹脂流動壓力。* ^' Y& g2 s# y9 `# K
  7.3預防時效變化
" Y) B! B% O* J* n6 o  模具藉要淬火回火處理時,如果有殘余奧氏體,將產生時效變化,導致模具尺寸精度變化,所以再使殘余奧氏體分解的溫度回火,并且孺要用冷處理。
! b$ k% v( o) N, R  為了防止因磨損的變化,需要提高硬度,還應考慮使用因淬回火尺寸變化極小的鋼種。磨削與刀具切削加工相比,因為加工效率差,所以為了縮短加工時間,需要盡量減少磨量。既要設成縮小淬火變形的零件形狀,又應選定可縮小變形的材質。' F$ t5 R- M2 p8 ~; V' E; K

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發(fā)表于 2011-6-12 19:45:00 | 只看該作者
3#
發(fā)表于 2011-6-17 20:48:46 | 只看該作者
恩  不錯~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
4#
發(fā)表于 2012-3-10 16:03:50 | 只看該作者
雖然經常看但總是記不住中麼半啊
5#
發(fā)表于 2012-3-11 16:26:46 | 只看該作者
喜歡這文章。。。。謝謝。。。我想問一下在塑料件中未注標準是什么標準呢?
6#
發(fā)表于 2012-3-11 23:13:35 | 只看該作者
學習中!!!!!!!!!!!!!!!!
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