塑料精密注射成型模具設(shè)計要點

塑料精密注射成型模具設(shè)計要點摘要隨著電子、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(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)計是重要環(huán)節(jié)。在注射成型設(shè)計中,除了應(yīng)考慮一般模具設(shè)計事項外,還要特別考慮如下事項: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睢?要考慮防止產(chǎn)生成型收縮率波動。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小.6要考慮防止模具精度波動.1、適當(dāng)?shù)哪＞叱叽绾凸?.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、模具制作和成型過程。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(nèi)。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?zāi)Ｇ髮嶋H收縮率,再經(jīng)修正、設(shè)計制作生產(chǎn)模的情形.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,對凹部尺寸,將收縮率設(shè)在小值,對于凸部尺寸將收縮率設(shè)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(shè)在小值。2、防止產(chǎn)生成型收縮率波動精密注射成型,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?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(chǎn)生差異。因成型機不同,成型條件的設(shè)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(chǎn)生波動等,因而收縮的控制是困難的.2.1影響收縮率的主要因素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。(1樹脂壓力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(nèi),樹脂壓力也因制品形狀不同而異,因此產(chǎn)生收縮率差異。在多腔模的場合,各模腔內(nèi)樹脂壓力容易產(chǎn)生差異,結(jié)果各模腔的收縮率也不相同。(2模具溫度無論是非結(jié)晶性樹脂或是結(jié)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(shè)計時,必須注意冷卻回路設(shè)計。(3澆口截面積一般說來,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(guān)。(4制品壁厚度制品壁厚度也影響收率.對于非結(jié)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(jié)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(chǎn)生差異.(5增強材料含量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).(6定向性定向性雖有較大差異,然而對所有樹脂都存在定向性。結(jié)晶性樹脂的定向性特別大,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.2.2可采取的措施(1流道,澆口平衡如上所述,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(guān),所以在取澆口平衡前最好取流道平衡。(2模腔排列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.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。在齒輪中心有孔的圓形制品的情形,必須在中心設(shè)澆口.然而在樹脂的流動方向與垂直方向收縮率有較大差異時,卻有產(chǎn)生橢圓的缺點,在需要更高精度的圓度時,需要設(shè)成3點或6點澆口。但需要充分注意各澆口的平衡。在使用側(cè)澆口時,3點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)多點勻分澆口,可以得到良好結(jié)果。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)計必須考慮使制品不變形,而且可適當(dāng)脫棋.對于收縮率較小的樹脂,當(dāng)成型壓力高的情形,需要注意制品易留在模腔內(nèi).用收縮率小的樹脂成型齒輪時,齒輪部分模腔最好設(shè)計在頂出一側(cè)的模板上。</P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(shè)置頂出側(cè)模板上。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(chǎn)生變形。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。5.最小的模具制作誤差5.1按所要加工方式的適當(dāng)?shù)哪＞邩?gòu)造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床加工淬火模具的精度可達0.01毫米以內(nèi)。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。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(yīng)盡可能設(shè)計能夠貫通加工的構(gòu)造。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(shè)計為淬火變形少的形狀。形狀復(fù)雜時,悴火冷卻不易均勻,易產(chǎn)生淬火變形。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:(1因為可選擇適當(dāng)材料,所以能夠使用適當(dāng)硬度模具材料。(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)定熱處理條件。(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。(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。(6由于硬化,可延長模具精度保持時間,模具壽命長。(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.(9能夠提高模具零件精度,所以可能提高制品精度。(10可在較小的公差內(nèi)制作備模腔和