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精密注塑成型模具的设计要点

发表时间: 2024-01-30 10:01:12

作者: 济南数控模具科技研究所

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精密注塑成型模具的设计要点

注塑成型是最重要的塑料成型方法之一。如何提高注塑成型技术的水平,生产出高精度的塑料制品,创造附加值高的产品,模具的设计是一个非常重要的环节。在注塑成型模具设计中,除了应考虑一般模具设计的事项外,还要特别考虑如下几个事项:

一、适当的模具尺寸和公差

1.制品尺寸精度与模具尺寸精度的关系

绘出制品图,考虑模具设计、模具制作和成型过程。首先,可从制品图尺寸求模具图尺寸。按此模具图尺寸制作模具,得到模具的实际尺寸。用此模具可得到成型的制品,得到制品的实际尺寸。间题是,此实际尺寸如何保证在图纸设计所要求的尺寸公差内。

2.适当的收缩率

在成型制品过程中,即使用同一颜料的同一树脂,其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率要尽可能无差异。主要是采用综合以往的类似制品的实际收缩率来推定收缩率,也有用实验模具来求实际收缩率,再经修正、设计制作实际生产用模具的情形。

但完全恰当推定收缩率几乎是不可能的,不可避免地要在试模成型后修正模具。修正结果,凹部将增大尺寸,凸部将缩小尺寸。因此,对于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。如,注塑齿轮,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。

二、防止产生成型收缩率波动

精密注塑成型,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,在精密注塑成型过程中,收缩率的控制是十分重要的。收缩率与模具设计有关,还因树脂批次不同而异,若改变颜料,收缩率也会产生差异;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,因而收缩率的控制是困难的。

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,需要考虑收缩率这个主要因素。这些影响因树脂和成型条件等因素的变化不同而异。

影响成型收缩率的主要因素有:

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。在多模腔的场合,各模腔内树脂压力容易产生差异,结果导致各模腔的收缩率也不尽相同。

2.模具温度

无论是非结晶性树脂还是结晶性树脂,模具温度若高,则收缩率变大。精密成型要将模具温度维持在特定温度。在模具设计时,必须注意冷却回路的设计。

3.浇口截面积

一般说来,改变浇口截面积时收缩率也会变化。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缩率。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。在多模腔的情形,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

用玻璃纤维增强树脂时,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,根据树脂不同其差异较大。为了防止扭曲和翘曲,必须考虑浇口的形状、位置和浇口数量。

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,还会产生成型后收缩。影响成型后收缩的主要因素有:内部应力、结晶、温度和湿度。可采取的措施有:

(1)流道、浇口平衡

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中,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,在取得浇口平衡前***取得流道平衡。

(2)模腔排列

为了使成型条件的设定变得容易,就需要注意模腔的排列。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,既要易获得流道的平衡,又要取以浇口为中心的同心圆状排列。

三、防止产生成型变形

产生成型变形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。如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,却会产生椭圆的缺点,故在需要更高精度的圆度时,要设计成3点或6点浇口,但要充分注意各浇口的平衡。在使用侧浇口时,3点浇口将会使圆筒状制品的内径增大。在外表和端面不允许有浇口痕迹的情形,少使用内侧多点均分浇口,可以得到良好结果。

四、防止脱模产生变形

精密制品一般较小,制品壁厚较薄,有的还有许多薄筋。模具设计必须考虑使制品不变形,而且可适当脱模。对于收缩率较小的树脂,当成型压力高时,需要注意制品易留在模腔内。如,用收缩率小的树脂成型齿轮时,齿轮部分模腔***设计在顶出一侧的模板上;在用顶杆时,需要注意无变形的顶杆数和顶压位置;带孔齿轮需要芯销,这时为了有助于在顶出时平行顶出,而需要设置在顶出侧模板上。对于角状制品,可以使用冲孔模板顶出,用这种模板顶出可以防止产生变形。一般精密制品的拔模斜度较小,为了减小脱模力,需要镜面加工,研磨方向必为拔模方向,要按拔模方向设计容易研磨的分块型芯。

五、防止模具精度的波动

确保滑动件各周期的定位,需要防止模具精度的波动。为了维持滑动件的精度,滑动件都应淬火研磨,侧芯滑动部分的配合应有定位退拔部分。

济南数控模具科技研究所


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