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:
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
要考虑防止产生成型收缩率波动
要考虑防止产生成型变形
要考虑防止产生脱模变形
要使模具制作误差最小
要考虑防止模具精度波动
一, 适当的模具尺寸和公差
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.
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.
二, 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.
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素. 这些影响因树脂和成型条件等项目的变化不同而异.
影响成型收缩率的主要因素有:
树脂压力
树脂温度
模具温度
浇口截面积
注射时间
冷却时间
制品壁厚
增强材料含盆
定向性
注射速度
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:
内部应力缓和
结晶
温度
湿度
可采取的措施有:
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, 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.
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.
三, 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. 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.
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. 棋具设计必须考虑使制品不变形, 而且可适当脱棋. 对于收缩率较小的树脂, 当成型压力高的情形, 需要注意制品易留在模腔. .用收缩率小的树脂成型齿轮时, 齿轮部分模腔最好设计在顶出一侧的模板上.
在用顶销时, 濡要注意无变形的顶销数和顶压位置. 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. 要按拔模方向设容易研磨的分块型芯.
五, 防止模具精度的误差
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, 滑动件都应悴火研磨.侧芯滑动部分的配合应有定位退拔部分.