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水平, 生產出高精度的塑料製品, 創造附加值高的產品, 模具的設計是重要環節.
在注射成型設計中, 除了應考慮一般模具設計事項外, 還要特別考慮如下事項:
為了得到所要尺寸公差的製品, 要考慮適當的模具尺寸公差
要考慮防止產生成型收縮率波動
要考慮防止產生成型變形
要考慮防止產生脫模變形
要使模具製作誤差最小
要考慮防止模具精度波動
一, 適當的模具尺寸和公差
製品尺寸精度與模具尺寸精度的關連
繪出製品圖, 考慮模具設計, 模具製作和成型過程. 首先可從製品圖面尺寸求模具圖面尺寸. 按此模具圖畫尺寸製作模具, 得到模具的實際尺寸. 用此模具可得到成型的製品, 得到製品實際尺寸. 間題是此實際尺寸如何在圖面所要尺寸公差內.
適當的收縮率
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, 預計收縮率和實際收縮半要儘可能無差異. 主要是採用整理以往的類似製品的實際收縮率來推定收縮率, 也有用實驗模求實際收縮率, 再經修正, 設計製作生產模的情形.
但完全恰當推定收縮率幾乎是不可能的, 不可避免地要在試成型後修正模具. 修正結果, 凹部將增大尺寸, 凸部將縮小尺寸. 因此, 對凹部尺寸, 將收縮率設在小值, 對於凸部尺寸將收縮率設在大值. 齒輪外徑尺寸變大時不能齧合, 變小時僅齒隙變大, 所以要將收縮率設在小值.
二, 防止產生成型收縮率波動
精密注射成型, 必須以確實可按所要尺寸製作模具為前提. 然而, 即使模具尺寸一定, 製品實際尺寸也因實際收縮不同而異.
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, 收縮率也產生差異. 因成型機不同, 成型條件的設定, 再現性以及各成型周期的動作有波動, 對實際收縮率產生波動等, 因而收縮的控制是困難的.
影響收縮率的主要因素
模具尺寸可由製品尺寸加上收縮率求得, 所以在模具設計時, 需要考慮收縮率的主要因素. 這些影響因樹脂和成型條件等項目的變化不同而異.
影響成型收縮率的主要因素有:
樹脂壓力
樹脂溫度
模具溫度
澆口截面積
注射時間
冷卻時間
製品壁厚
增強材料含盆
定向性
注射速度
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, 製品尺寸則大. 即使在同一模腔內, 樹脂壓力也因製品形狀不同而異, 因此產生收縮率差異. 在多腔模的場合, 各模腔內樹脂壓力容易產生差異, 結果各模腔的收縮率也不相同.
2, 模具溫度
無論是非結晶性樹脂或是結晶性樹脂, 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. 在模具設計時, 必須注意冷卻迴路設計.
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.
4, 製品壁厚度
製品壁厚度也影響收率.對於非結晶性樹脂, 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. 而對於結晶性樹脂, 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.
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. 結晶性樹脂的定向性特別大, 由於壁厚和成型條件而有差異.
此外, 還有產生成型後收縮. 影響成型後收縮的主要因素有:
內部應力緩和
結晶
溫度
濕度
可採取的措施有:
流道, 澆口平衡
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, 所以在取澆口平衡前最好取流道平衡.
模腔排列
為了使成型條件的設定容易, 所以需要注意模腔排列. 由於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.
三, 防止產生成型變形
成型變形產生的原因是在不均勻的收縮下有內應力, 所以需要防止不均勻地收縮. 在齒輪中心有孔的圓形製品的情形, 必須在中心設澆口.然而在樹脂的流動方向與垂直方向收縮率有較大差異時, 卻有產生橢圓的缺點, 在需要更高精度的圓度時, 需要設成3點或6點澆口.
但需要充分注意各澆口的平衡. 在使用側澆口時, 3點澆口將使圓筒狀製品內徑增大, 在外表和端面不允許澆口痕迹的情形少使用內側多點勻分澆口, 可以得到良好結果.
四, 防止脫模產生變形
精密製品一般較小, 製品壁厚較薄, 有的還有許多薄筋. 棋具設計必須考慮使製品不變形, 而且可適當脫棋. 對於收縮率較小的樹脂, 當成型壓力高的情形, 需要注意製品易留在模腔. .用收縮率小的樹脂成型齒輪時, 齒輪部分模腔最好設計在頂出一側的模板上.
在用頂銷時, 濡要注意無變形的頂銷數和頂壓位置. 帶孔齒輪需要芯銷, 這時為了有助於在頂出時平行頂出, 而需要設置頂出側模板上.
對於角狀製品, 可以使用沖孔模板頂出, 用這種模板頂出可以防止產生變形. 一般精密製品拔模斜度較小. 為了減小脫模力, 需要鏡面加工, 研磨方向必為拔模方向. 要按拔模方向設容易研磨的分塊型芯.
五, 防止模具精度的誤差
確保滑動件各周期的定位, 需要防止模具精度的波動. 為了維持滑動件的精度, 滑動件都應悴火研磨.側芯滑動部分的配合應有定位退拔部分.