精密模具制造之模具设计的七个要点(上)

2020-08-12 10:03:520 点击

随着电子、电信、医疗、汽车等行业的迅速发展,对塑料制品的高精度、高性能要求与日俱增,精密注射成型要求模具制品不仅具有较高的尺寸精度、较低的翘曲变形,而且还应有优异的光学性能等.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术水平,生产出高精度的塑料制品,创造附加值高的产品,模具的设计是重要环节。  

 

在精密注射成型设计中,除了应考虑一般模具设计事项外,还要特别考虑如下事项:

1)为了得到所要尺寸公差的制品,要考虑适当的模具尺寸公差。

2)要考虑防止产生成型收缩率波动。

3)要考虑防止产生成型变形.

4)要考虑防止产生脱模变形。

5)要使模具制作误差最小.

6)要考虑防止模具精度波动.

7)要考虑维持模具精度. 

 

1、适当的模具尺寸和公差 

 

1.1制品尺寸精度与模具尺寸精度的关连 

 

绘出制品图,考虑模具设计、模具制作和成型过程。 

 

首先可从制品图面尺寸求模具图面尺寸。按此模具图画尺寸制作模具,得到模具的实际尺寸。用此模具可得到成型的制品,得到制品实际尺寸。间题是此实际尺寸如何在图面所要尺寸公差内。 

 

1.2适当的收缩率 

 

如上所述,即使在用同一颜料的同一树脂中,收缩率也因成型条件不同而异。在精密成型中,收缩率变化程度要小,预计收缩率和实际收缩半要尽可能无差异。主要是采用整理以往的类似制品的实际收缩率来推定收缩率,也有用实验模求实际收缩率,再经修正、设计制作生产模的情形. 

 

但完全恰当推定收缩率几乎是不可能的,不可避免地要在试成型后修正模具。修正结果,凹部将增大尺寸,凸部将缩小尺寸。因此,对凹部尺寸,将收缩率设在小值,对于凸部尺寸将收缩率设在大值。齿轮外径尺寸变大时不能啮合,变小时仅齿隙变大,所以要将收缩率设在小值。 

 

2、防止产生成型收缩率波动 

 

精密注射成型,必须以确实可按所要尺寸制作模具为前提。然而,即使模具尺寸一定,制品实际尺寸也因实际收缩不同而异.所以在精密注射成型中,收缩率的控制是十分重要的.模具设计的合适与否支配收缩率,还因树脂批次不同而异,若改变颜料,收缩率也产生差异。因成型机不同,成型条件的设定、再现性以及各成型周期的动作有波动,对实际收缩率产生波动等,因而收缩的控制是困难的. 

 

2.1影响收缩率的主要因素 

 

模具尺寸可由制品尺寸加上收缩率求得,所以在模具设计时,需要考虑收缩率的主要因家.影响成型收缩率的主要因素有(1)树脂压力,(2)树脂温度,(3)模具温度,(4)浇口截面积,(5)注射时间,(6)冷却时间,(7)制品壁厚,(8)增强材料含盆,(9)定向性,(10)注射速度。这些影响因树脂和成型条件等项目的变化不同而异。 

 

(1)树脂压力 

 

树脂压力对收缩率影响很大,树脂压力若大,收缩率变小,制品尺寸则大。即使在同一模腔内,树脂压力也因制品形状不同而异,因此产生收缩率差异。在多腔模的场合,各模腔内树脂压力容易产生差异,结果各模腔的收缩率也不相同。 

 

(2)模具温度 

 

无论是非结晶性树脂或是结晶性树脂,模具温度若高,收缩率则变大.精密成型要将模具温度维持在特定温度。在模具设计时,必须注意冷却回路设计。 

 

(3)浇口截面积 

 

一般说来,改变浇口截面积时,收缩率也变化.收缩率随着浇口尺寸变大而变小,这与树脂的流动性有关。 

 

(4)制品壁厚度 

 

制品壁厚度也影响收率.对于非结晶性树脂,因树脂对壁厚的收缩率影响倾向不同,壁厚大,收缩率也大,反之,收缩率变小。而对于结晶性树脂,必须避免壁厚变化特别大。在多腔模的情形,如果模腔壁厚有差异,收缩率也将产生差异. 

 

(5)增强材料含量 

 

用玻瑞纤维增强树脂时,加玻纤量愈多,收缩率则愈小,流动方向的收缩率比横向收缩率小,根据树脂其差较大,为了防止扭曲飞翘曲,必须考虑浇口形状飞侥口位置和浇口数. 

 

(6)定向性 

 

定向性虽有较大差异,然而对所有树脂都存在定向性。结晶性树脂的定向性特别大,由于壁厚和成型条件而有差异。 

 

此外,还有产生成型后收缩。影响成型后收缩的主要因素有①内部应力缓和,②结晶,③温度,④湿度. 

 

2.2可采取的措施 

 

(1)流道,浇口平衡 

 

如上所述,收缩率因树脂压力变化。在单腔模多点浇口以及多腔模的情形,要同样进行充模,就要进行浇口平衡。树脂流动与在流道中的流动阻力有关,所以在取浇口平衡前最好取流道平衡。 

 

(2)模腔排列 

 

为了使成型条件的设定容易,所以需要注意模腔排列。由于熔融树脂将热带入模具,在一般模腔排列的情况下,模具温度分布呈以浇口为中心的同心圆状。所以在选择多腔模的模腔排列时,既要易取流道平衡,又要取以浇口为中心的同心回状排列. 

 

(3)精密注射成型的冷却回路设计 

 

如上所述,模具温度对收缩率影响很大,同时,因时间不同温度变化,多腔模各模腔的温度差也难以避免,所以需要注意冷却回路设计。 

 

从热交换效率来看,冷却液的流动应为紊流,冷却回路最好设为串联的折流板式。 

 

在回路设计中,型腔与型芯应带出的热量也不同,热阻力也因回路构造不同而异,入口水温在模腔与型芯产生较大差异.因此,精密成型模具的冷却回路为型腔与型芯分别设计,用分别的温调机进行温度控制。 

 

3、防止产生成型变形 

 

成型变形产生的原因是在不均匀的收缩下有内应力,所以需要防止不均匀地收缩。 

 

(1)浇口数 

 

在齿轮中心有孔的圆形制品的情形,必须在中心设浇口.然而在树脂的流动方向与垂直方向收缩率有较大差异时,却有产生椭圆的缺点,在需要更高精度的圆度时,需要设成3点或6点浇口。但需要充分注意各浇口的平衡。 

 

在使用侧浇口时,3点浇口将使圆筒状制品内径增大,在外表和端面不允许浇口痕迹的情形少使用内侧多点匀分浇口,可以得到良好结果。 

 

(2)浇口形状和位置 

 

需要根据制品形状选用适当形状的浇口。图置表示浇口形状和位置对变形的影响。


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