塑料精密注射成型模具設(shè)計(jì)的七個(gè)要點(diǎn)

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       隨著電子,、電信,、醫(yī)療、汽車(chē)等行業(yè)的迅速發(fā)展,，對(duì)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(yīng)有優(yōu)異的光學(xué)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(shù)水平,，生產(chǎn)出高精度的塑料制品,，創(chuàng)造附加值高的產(chǎn)品，模具的設(shè)計(jì)是重要環(huán)節(jié),。
　　在精密注射成型設(shè)計(jì)中,，除了應(yīng)考慮一般模具設(shè)計(jì)事項(xiàng)外，還要特別考慮如下事項(xiàng):
5 @! U- }! Z  R6 u+ i* [　　1)為了得到所要尺寸公差的制品,，要考慮適當(dāng)?shù)哪＞叱叽绻�差�?)要考慮防止產(chǎn)生成型收縮率波動(dòng),；3)要考慮防止產(chǎn)生成型變形；4)要考慮防止產(chǎn)生脫模變形,；5)要使模具制作誤差最�,。�6)要考慮防止模具精度波動(dòng),；7)要考慮維持模具精度,。
9 `) L3 E% f5 A" J. O6 F　　1、適當(dāng)?shù)哪＞叱叽绾凸��?font class="jammer">/ V) j) X: Q* e/ d: F6 a; v6 W  _
　　1.1制品尺寸精度與模具尺寸精度的關(guān)連
　　繪出制品圖,，考慮模具設(shè)計(jì)、模具制作和成型過(guò)程,。
　　首先可從制品圖面尺寸求模具圖面尺寸,。按此模具圖畫(huà)尺寸制作模具,，得到模具的實(shí)際尺寸。用此模具可得到成型的制品,，得到制品實(shí)際尺寸,。間題是此實(shí)際尺寸如何在圖面所要尺寸公差內(nèi)。
% Y0 W- d5 r0 J/ N2 [　　1.2適當(dāng)?shù)氖湛s率
　　如上所述,，即使在用同一顏料的同一樹(shù)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(yù)計(jì)收縮率和實(shí)際收縮半要盡可能無(wú)差異。主要是采用整理以往的類(lèi)似制品的實(shí)際收縮率來(lái)推定收縮率,，也有用實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｇ髮?shí)際收縮率,，再經(jīng)修正、設(shè)計(jì)制作生產(chǎn)模的情形.
! ]3 \# o  Z' O2 K: [1 ^　　但完全恰當(dāng)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(jié)果，凹部將增大尺寸,，凸部將縮小尺寸,。因此，對(duì)凹部尺寸,，將收縮率設(shè)在小值,，對(duì)于凸部尺寸將收縮率設(shè)在大值。齒輪外徑尺寸變大時(shí)不能?chē)Ш�,，變小時(shí)僅齒隙變大,，所以要將收縮率設(shè)在小值。
$ F; P2 J4 f# q# ~　　2,、防止產(chǎn)生成型收縮率波動(dòng)
/ V( l2 c5 c$ |! Z  o& B　　精密注射成型,，必須以確實(shí)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(shí)際尺寸也因?qū)嶋H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(shè)計(jì)的合適與否支配收縮率,，還因樹(shù)脂批次不同而異,，若改變顏料，收縮率也產(chǎn)生差異,。因成型機(jī)不同,，成型條件的設(shè)定、再現(xiàn)性以及各成型周期的動(dòng)作有波動(dòng)，對(duì)實(shí)際收縮率產(chǎn)生波動(dòng)等,，因而收縮的控制是困難的.
　　2.1影響收縮率的主要因素
3 R8 ?- v: p6 H) C+ ]　　模具尺寸可由制品尺寸加上收縮率求得,，所以在模具設(shè)計(jì)時(shí)，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(shù)脂壓力,，(2)樹(shù)脂溫度，(3)模具溫度,，(4)澆口截面積,，(5)注射時(shí)間，(6)冷卻時(shí)間,，(7)制品壁厚,，(8)增強(qiáng)材料含盆，(9)定向性,，(10)注射速度,。這些影響因樹(shù)脂和成型條件等項(xiàng)目的變化不同而異。
　　(1)樹(shù)脂壓力
　　樹(shù)脂壓力對(duì)收縮率影響很大,，樹(shù)脂壓力若大,，收縮率變小，制品尺寸則大,。即使在同一模腔內(nèi),，樹(shù)脂壓力也因制品形狀不同而異，因此產(chǎn)生收縮率差異,。在多腔模的場(chǎng)合,，各模腔內(nèi)樹(shù)脂壓力容易產(chǎn)生差異，結(jié)果各模腔的收縮率也不相同,。
! u5 y- N1 G& C% _0 O3 T3 q　　(2)模具溫度
7 F* A' V! f' G, U/ f　　無(wú)論是非結(jié)晶性樹(shù)脂或是結(jié)晶性樹(shù)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(shè)計(jì)時(shí),，必須注意冷卻回路設(shè)計(jì)。
　　(3)澆口截面積
- v# `% [! b: ]9 t2 d4 a　　一般說(shuō)來(lái),，改變澆口截面積時(shí),，收縮率也變化.收縮率隨著澆口尺寸變大而變小，這與樹(shù)脂的流動(dòng)性有關(guān),。
　　(4)制品壁厚度
, e  t4 T1 q" x' ]% D. r2 J　　制品壁厚度也影響收率.對(duì)于非結(jié)晶性樹(shù)脂,，因樹(shù)脂對(duì)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(duì)于結(jié)晶性樹(shù)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(chǎn)生差異.
　　(5)增強(qiáng)材料含量
　　用玻瑞纖維增強(qiáng)樹(shù)脂時(shí)，加玻纖量愈多,，收縮率則愈小,，流動(dòng)方向的收縮率比橫向收縮率小，根據(jù)樹(shù)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).
　　(6)定向性
  W/ U6 a% t8 {　　定向性雖有較大差異，然而對(duì)所有樹(shù)脂都存在定向性,。結(jié)晶性樹(shù)脂的定向性特別大,，由于壁厚和成型條件而有差異。
　　此外,，還有產(chǎn)生成型后收縮,。影響成型后收縮的主要因素有①內(nèi)部應(yīng)力緩和，②結(jié)晶,，③溫度,，④濕度.
: w- I3 p5 v: R8 h4 m- _. M: `6 a5 S　　2.2可采取的措施
　　(1)流道，澆口平衡
　　如上所述,，收縮率因樹(shù)脂壓力變化,。在單腔模多點(diǎn)澆口以及多腔模的情形，要同樣進(jìn)行充模,，就要進(jìn)行澆口平衡,。樹(shù)脂流動(dòng)與在流道中的流動(dòng)阻力有關(guān)，所以在取澆口平衡前最好取流道平衡,。
　　(2)模腔排列
( [* L5 G5 U# B& D  K　　為了使成型條件的設(shè)定容易,，所以需要注意模腔排列。由于熔融樹(shù)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(shí),，既要易取流道平衡,，又要取以澆口為中心的同心回狀排列.
　　(3)精密注射成型的冷卻回路設(shè)計(jì)
　　如上所述，模具溫度對(duì)收縮率影響很大,，同時(shí),，因時(shí)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(shè)計(jì),。
　　從熱交換效率來(lái)看,，冷卻液的流動(dòng)應(yīng)為紊流，冷卻回路最好設(shè)為串聯(lián)的折流板式,。
" T) f, S0 c- i- |: {/ v　　在回路設(shè)計(jì)中,，型腔與型芯應(yīng)帶出的熱量也不同，熱阻力也因回路構(gòu)造不同而異,，入口水溫在模腔與型芯產(chǎn)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(shè)計(jì)，用分別的溫調(diào)機(jī)進(jìn)行溫度控制,。
　　3,、防止產(chǎn)生成型變形
　　成型變形產(chǎn)生的原因是在不均勻的收縮下有內(nèi)應(yīng)力，所以需要防止不均勻地收縮,。
! L+ [2 O! u' A& Z+ f3 P6 t4 z　　(1)澆口數(shù)
　　在齒輪中心有孔的圓形制品的情形,，必須在中心設(shè)澆口.然而在樹(shù)脂的流動(dòng)方向與垂直方向收縮率有較大差異時(shí)，卻有產(chǎn)生橢圓的缺點(diǎn),，在需要更高精度的圓度時(shí),，需要設(shè)成3點(diǎn)或6點(diǎn)澆口。但需要充分注意各澆口的平衡,。
8 P+ V& N2 r: b　　在使用側(cè)澆口時(shí),，3點(diǎn)澆口將使圓筒狀制品內(nèi)徑增大，在外表和端面不允許澆口痕跡的情形少使用內(nèi)側(cè)多點(diǎn)勻分澆口,，可以得到良好結(jié)果,。
　　(2)澆口形狀和位置
　　需要根據(jù)制品形狀選用適當(dāng)形狀的澆口。圖置表示澆口形狀和位置對(duì)變形的影響,。
　　4,、防止脫模產(chǎn)生變形
　　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(shè)計(jì)必須考慮使制品不變形，而且可適當(dāng)脫棋,。
9 |. x" V4 {  _$ V' X( Q! s( z　　對(duì)于收縮率較小的樹(shù)脂,，當(dāng)成型壓力高的情形，需要注意制品易留在模腔內(nèi).用收縮率小的樹(shù)脂成型齒輪時(shí),，齒輪部分模腔最好設(shè)計(jì)在頂出一側(cè)的模板上,。
　　在用頂銷(xiāo)時(shí)，濡要注意無(wú)變形的頂銷(xiāo)數(shù)和頂壓位置,。帶孔齒輪需要芯銷(xiāo),，這時(shí)為了有助于在頂出時(shí)平行頂出,，而需要設(shè)置頂出側(cè)模板上。
　　對(duì)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(chǎn)生變形。
3 h8 R6 d' D% f; Y　　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(shè)容易研磨的分塊型芯,。
7 S% b( l) P# p( e0 B　　5.最小的模具制作誤差
3 R/ n$ R7 P& r. T) q/ [　　5.1按所要加工方式的適當(dāng)?shù)哪＞邩?gòu)造
1 n5 S' E+ G6 l$ S6 n( S/ s　　為了得到所要精度的制品尺寸，必須有相應(yīng)的模具尺寸,，而模具需要有極高精度的加工，又受精加工機(jī)械限制,。
　　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(jī)床加工淬火模具的精度可達(dá)0.01毫米以?xún)?nèi),。
　　由于用平面磨床無(wú)法加工封閉槽形，可選用】形,，但因】形強(qiáng)度差,，需要采用如圖2的增強(qiáng)措施。
　　用電火花加工機(jī)床彤模加工時(shí),，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(jī)床加工時(shí)，應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)能夠貫通加工的構(gòu)造,。
　　從防止磨削變形和縮短加工時(shí)間方面來(lái)看,，要選定淬火變形少的鋼材，而且要設(shè)計(jì)為淬火變形少的形狀,。形狀復(fù)雜時(shí),，悴火冷卻不易均勻，易產(chǎn)生淬火變形,。
: R+ \0 b' e; s2 [/ o5 L　　5.2總分割式模具
　　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:
  w8 a$ M- e( ]　　(1)因?yàn)榭蛇x擇適當(dāng)材料，所以能夠使用適當(dāng)硬度模具材料,。
' @( v3 A  Q) z' }: x9 T& ~　　(2)能夠利用耐蝕性和耐磨性高的模具材料,。
　　(3)能夠分別熱處理,，所以容易設(shè)定熱處理?xiàng)l件。
5 y# Y& S* @* A4 T　　(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。
1 U2 |- C1 v; p+ W7 \　　(5)因?yàn)槿菀装窗文７较蜓心�,，所以有利于采用拔模斜度小的模具�?font class="jammer">* W9 o3 h) T0 ~+ R1 C# d
　　(6)由于硬化,，可延長(zhǎng)模具精度保持時(shí)間，模具壽命長(zhǎng),。
# @5 j3 U( `) b; P( M& Y　　(7)容易設(shè)在任意位置排氣,，所以充模容易。
　　(8)磨削加工容易,。
! a5 E+ C2 N: j3 X, R' o6 j　　(9)能夠提高模具零件精度,，所以可能提高制品精度。
8 o5 G1 j: k5 G% `* x  a　　(10)可在較小的公差內(nèi)制作備模腔和型芯,，所以部件互換性高,，容易維修。
　　(11)因?yàn)橐阅ハ骷庸�為主體,，所以加工效率高,。
　　(12)零件數(shù)多，需要極大提高各零件加工精度,。
　　(13)局限于特定加工方法,。
( F; H1 |" Q# V/ t5 p　　(14)采用完全淬火。
: `; N" D2 Q4 R4 M3 g. q　　5.3總分割式模具設(shè)計(jì)方面的注意點(diǎn)
　　關(guān)系精度和各部件所要精度必須從所要制品精度逆運(yùn)算決定,。
: l. p: a3 g% A" Z　　因?yàn)榉指顢?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,。
$ v9 A* G  R, a5 N9 v1 [　　一般禁止在制品表面設(shè)分型線(xiàn)，不僅外觀(guān)上嫌棄,，而且在功能上也將成為障礙,。若在產(chǎn)生應(yīng)力處有分型線(xiàn)時(shí)，也往往因應(yīng)力集中而引起破損,。
! L. b' B! k$ w* W) @1 d# [　　因?yàn)槟ハ骷庸と菀椎玫骄鶆虻某叽缌慵�,，所以�?yīng)分割成可用研磨劑加工的形狀。
# M: z# s+ z3 U# h　　易損易壞部分應(yīng)分割成易更換的,，并且考慮選用高耐磨性合金,。
0 s: f. C% @/ u6 l　　此外，要考慮組裝和拆卸容易,。必須用能夠容易,、正確地復(fù)原精度的機(jī)構(gòu),，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(xiāo)釘?shù)那樾危�必須正確研磨銷(xiāo)孔,。
5 Y# [! e1 J; n, v4 C: f! x0 b2 R　　6,、防止模具精度的誤差
6 u$ m! e# r1 e& H3 D+ b　　確保滑動(dòng)件各周期的定位,，需要防止模具精度的波動(dòng),。為了維持滑動(dòng)件的精度，滑動(dòng)件都應(yīng)悴火研磨,。側(cè)芯滑動(dòng)部分的配合應(yīng)有定位退拔部分,，如圖4所示，在側(cè)芯尺寸大時(shí),，中間部分可以設(shè)狹小的導(dǎo)槽,。
　　7、模具精度的維持
　　7.1確保模腔與模芯的中心一致
( g% W+ A  _8 J1 q6 `8 t　　為了經(jīng)常正確地合模,，的構(gòu)造.圖5-7表示其例必須設(shè)計(jì)成兩模板可確實(shí)正確定位
  Z! m9 }' X( e, w& D6 l2 [; \　　7.2 防止模具變形
7 G2 m6 A3 S7 O5 Q　　為了避免因樹(shù)脂壓力作用于模腔而產(chǎn)生的模具變形，棋具強(qiáng)度就要足夠大,。在型芯板中間常加支柱,，銷(xiāo)的材料也選用高強(qiáng)度鋼，并且將容易受彎曲的銷(xiāo)設(shè)在接近澆口,，還要降低作用于銷(xiāo)的樹(shù)脂流動(dòng)壓力,。
　　7.3預(yù)防時(shí)效變化
　　模具藉要淬火回火處理時(shí)，如果有殘余奧氏體,，將產(chǎn)生時(shí)效變化,，導(dǎo)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& S! Q$ `! T4 U, `2 d4 `　　為了防止因磨損的變化，需要提高硬度,，還應(yīng)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?yàn)榧庸ば�率��,，所以為了縮短加工時(shí)間,，需要盡量減少磨量。既要設(shè)成縮小淬火變形的零件形狀,，又應(yīng)選定可縮小變形的材質(zhì),。

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