|
|
马上注册，结识高手，享用更多资源，轻松玩转三维网社区。
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
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。
; Y% R A1 s2 S: e9 A) a; V9 z$ k3 j0 R/ j6 y1 n# x, |
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.
8 v X/ y: }8 C- S6 ?1 M" Z; T; b& ?, z
1、适当的模具尺寸和公差
" K) u" P* h. y2 o; K' ]4 X2 |$ [" u
) o2 [ [& ?$ o D1.1制品尺寸精度与模具尺寸精度的关连
/ d( M: Y5 ]) D4 |4 Q& k' y. ~* D6 S7 b
绘出制品图，考虑模具设计、模具制作和成型过程。 9 U& V, @7 E7 c4 o( e! b
$ w# L- y$ Y7 {! }! o! y
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。
% {6 e _( [8 W
# M, U1 z. D: r B' A* @1.2适当的收缩率 . _5 E* E2 c# |9 _" p! V1 X
- a' J: b! c2 C% [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. . R! t( [ ~4 q; X* M0 i, Z' X
# D. y7 Y5 r! H4 H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。
5 N) p: ?- u6 Z) S+ _3 M3 W# x+ J) j, S- P$ L& m& O( B# v
2、防止产生成型收缩率波动 + j7 M8 w% [5 U4 c! f2 l' a
$ W c% U5 o( R4 G. z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.
- A5 Q1 I% V+ ~8 w3 [1 N0 C; H8 g- I. H; `( o+ z# C# }4 J$ V
2.1影响收缩率的主要因素 / D+ ]$ X( ?8 I
. K9 [- K W% h3 v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。
! T; F# z4 |. ^
. E$ i( k3 @2 ]0 a$ j(1)树脂压力
( F- R6 J: f, z
& U; c. u1 q `( y! }: J. r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。
W8 I& c6 e0 {! d: K( N. G- A2 L
& M9 U$ Y% \' e. }(2)模具温度 * L! J$ l( o, y5 S7 t
4 f4 C- F( [1 v8 r1 T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。
& k. m" D# `" [0 w( M/ K
* p4 r2 S( E( J, p: ?(3)浇口截面积 7 |$ }( X' F6 H# {
' s( ^; [- @3 r6 C, V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。 . d# M) s& D1 Q5 r+ f% l, r
: Z+ c4 S) Y( f0 v* Q
(4)制品壁厚度 3 S. x e t! V' [. d" b
; I$ m* \) z' G) ~# x9 f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 p! ^. r# K4 }, @9 Z4 a3 t0 O ?% f2 w
(5)增强材料含量
& V7 T2 q( }: E, ?
8 i K, D( s+ a" \! x/ E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.
$ B# q8 o F% F; \8 r" `8 r# M
. J6 Q! @3 {6 @(6)定向性 . r2 d1 y* b8 x* Y
" ~/ W( ]' {( ~0 e: X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。
* B' k' s* _1 {: f
8 i6 G6 j5 t0 I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.
5 d7 o5 a& F3 @- y( l2 |# \) w
& G `1 l* U# N! b( C. y" f% V+ |- y2.2可采取的措施
; N: p: w. j1 [1 r. G& H9 }% [* Y* A+ i; B& T0 N
(1)流道，浇口平衡
6 V, R* L* R8 H8 w" c; b* d( H9 q( J+ {/ V* m
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。
8 Y. k. n2 o' q4 @' T/ L) z# C( k
1 N7 T& z: o( g% y# e6 ^(2)模腔排列
, g4 R& p v) q( R3 W# r% w
' G& t( S. N( l6 `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.
' o- g; [ R* O( ~: {
4 A K% b/ H0 z9 d8 _(3)精密注射成型的冷却回路设计
( K: n% [8 o4 {# {) s3 G3 p2 `" |: t' u/ X3 G% j: {, r5 k: y
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。
0 q- h8 ~, M; T1 F' j8 O" o# \, P7 o# F3 f
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。
" S* `$ I& \- v" i* _& s5 n, I
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。 4 H# t& _$ k# _' L# I$ ]& d- s
5 c0 Y, S- h" M0 J; ~* t
3、防止产生成型变形
1 o+ j$ L" \5 Q- b: u! N" z9 `+ L I u( k4 o; I. R+ v
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。 % {; A# v. ^3 y) ~
, S/ D& |1 [ e( A2 w% J( K4 |/ N(1)浇口数 7 W! F4 @ K4 q: l6 p5 X
# e: c8 p6 v( k: [
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。 ; c$ H6 }% R3 p) ]1 G( t% `6 `# D
# D5 }' _$ k3 t: E
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。
+ Z" E3 a1 m, @4 e1 X$ M7 n. u7 E; A% {/ O( w( Y. e
(2)浇口形状和位置
* V6 h! A$ y8 f: o& n
6 }. E, s: {$ _/ [( s; [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。 4、防止脱模产生变形 + E; H+ r# G$ ?3 k5 V
# U4 f& D6 u7 M! b3 U9 A, @# j! _
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. ; v( r+ L( _+ L0 D6 l- r5 s7 p
5 N% R' Z( E1 \$ k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内.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。
8 k! V' s" \' q8 y
( Y7 L: p3 `* ~ g) Z" E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。 5 w) i9 [( G& X
* c( b' j. U. h& k9 N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。 b! M6 T5 Y: J
8 b' v6 ?% g; N( u- Q, i# B1 B! T一般精密制品拔模斜度较小。为了减小脱模力，而需要镜面加工，研磨方向必须为拔模方向。要按拔模方向设容易研磨的分块型芯。
/ I6 V. M! j6 ]" O8 X3 K: O7 i# J* a+ z9 Z0 v; }0 F! b( Q# ^1 a
5.最小的模具制作误差
6 ]1 S# A9 q0 ~/ f
9 ?. s% v Q$ l; I7 M3 l' D5.1按所要加工方式的适当的模具构造 5 F- \# b) q0 L: t. B. w8 d' [9 M
% t" [( B$ ]0 F% P
为了得到所要精度的制品尺寸，必须有相应的模具尺寸，而模具需要有极高精度的加工，又受精加工机械限制. , x- l4 j9 r& \7 Z, h
0 y4 A' r& D! Z7 a3 Z
为了维持模具精度，需要耐磨性高，为此需要采用淬火.用磨床及电火花加工机床加工淬火模具的精度可达0.01毫米以内。
' z3 O* |* e9 y, L5 ~; z+ H
/ {* ?0 b1 @+ d5 u由于用平面磨床无法加工封闭槽形，可选用】形，但因】形强度差，需要采用如图2的增强措施。
8 S3 R) K+ s H1 a7 g: ~# n+ s% v, J. L' `7 ?( z3 W2 S
用电火花加工机床彤模加工时，必须注意电极端的磨损变大。加工图3的齿轮用模腔以及用钢丝电火花加工机床加工时，应尽可能设计能够贯通加工的构造。
4 N* z8 e4 b8 }, I' L( h5 Z/ t" k0 p
从防止磨削变形和缩短加工时间方面来看，要选定淬火变形少的钢材，而且要设计为淬火变形少的形状。形状复杂时，悴火冷却不易均匀，易产生淬火变形。 : Z+ C" x3 A3 U% u7 N. v4 ^
! P3 x( ~% h, ?, v7 Q" B9 ^5 a8 ^5.2总分割式模具 / W* P" _% ?( P$ m. K
- h$ ^" t; I1 |为了将淬火零件加工成较高精度，要使用磨床。因此，需要采用镶件组成分割式模具。这种模具有如下特征:
8 m/ v7 w' a& y1 e' X' G5 C' q/ o* {+ _; |& ^* N
(1)因为可选择适当材料，所以能够使用适当硬度模具材料。 ' t( H5 O3 W9 u9 a$ v& v
(2)能够利用耐蚀性和耐磨性高的模具材料.
; P- |3 P# f& U8 p4 G b: h(3)能够分别热处理，所以容易设定热处理条件。
6 q" f u" q3 z( n. a( g. g(4)能够使用镜面加工性良好的模具材料，镜面加工操作也容易，所以能够提高镜面度。 $ b! k$ H( `$ d, ]1 n2 ]0 C" Q) m v, w
(5)因为容易按拔模方向研磨，所以有利于采用拔模斜度小的模具。
$ F5 b; @3 g D! ?3 b(6)由于硬化，可延长模具精度保持时间，模具寿命长。 / T8 z5 P( p8 [+ v8 _- H
(7)容易设在任意位置排气，所以充模容易. 3 D! @3 K# s0 D; ]- h3 m
(8)磨削加工容易. . y8 l A I1 ]' U6 k& H
(9)能够提高模具零件精度，所以可能提高制品精度。
4 }; r: y. d+ V(10)可在较小的公差内制作备模腔和型芯，所以部件互换性高，容易维修。 2 w; W9 f( A6 W) B s: `/ N$ N. U
(11)因为以磨削加工为主体，所以加工效率高。
( T+ S. O9 m. s2 u3 k# j+ \(12)零件数多，需要极大提高各零件加工精度. 1 _/ v7 x7 E1 |+ S) T6 [$ x7 w
(13)局限于特定加工方法 # k0 J" ]/ M% i: u! s/ G
(14)采用完全淬火 5.3总分割式模具设计方面的注意点
+ F" I( r9 L5 n' y8 _; T/ l; ?3 C9 t
关系精度和各部件所要精度必须从所要制品精度逆运算决定。
& l7 f; c0 C' Q" @ b) M! J; N8 x9 l" X" D$ |* K2 J C
因为分割数愈多，积象误差愈大，愈要提高加工精度，所以分割数僻要定在最小限度。
8 v" P* r3 g, y% o
. @8 Q$ F* @, O/ D5 H6 P: H- F一般禁止在制品表面设分型线，不仅外观上嫌弃，而且在功能上也将成为障碍。若在产生应力处有分型线时，也往往因应力集中而引起破损。
; `1 L" j1 w# T2 _* U" q, h. ^. M M3 y
因为磨削加工容易得到均匀的尺寸零件，所以应分割成可用研磨剂加工的形状。
* N. `! H4 b o9 Q9 B: Z5 r
( Q) {2 O# B% g易损易坏部分应分割成易更换的，并且考虑选用高耐磨性合金。
+ `" ]7 P6 a+ c6 p c
# R( R8 I' D9 q' K) z5 ?此外，要考虑组装和拆卸容易。必须用能够容易、正确地复原精度的机构，组装模腔和型芯的各部件，如果分别装在基座上，则模腔与型芯必须同心。在使用安装销钉的情形，必须正确研磨销孔。 5 Z) J4 z- N* ^$ O' H" x! r" F5 ^
$ g6 Q" m6 o2 A) q# J: Z4 E1 b
6、防止模具精度的误差
7 J! A+ D" z \' r$ f2 O, f! y. `7 ]) n7 ?( H) k' `5 _9 Q
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，如图4所示，在侧芯尺寸大时，中间部分可以设狭小的导槽。 7、模具精度的维持 9 O4 `' h. l+ B1 ]4 P& a: e* U
8 F$ `; C0 E- G" W3 s7.1确保模腔与模芯的中心一致 1 V3 D5 D% l( S- m
0 ?( e4 s G+ A1 y# a. p, F为了经常正确地合模，的构造.图5-7表示其例必须设计成两模板可确实正确定位 0 W! I5 Q, }5 @0 Q. x: G( V
4 n% o1 o4 c+ Y" E1 Q5 ?
7.2 防止模具变形 ) u6 k8 |7 O) _4 j$ Q' s
! k1 v9 Q/ P, W2 N" r/ l9 t为了避免因树脂压力作用于模腔而产生的模具变形，棋具强度就要足够大。在型芯板中间常加支柱，销的材料也选用高强度钢，并且将容易受弯曲的销设在接近浇口，还要降低作用于销的树脂流动压力。 7.3预防时效变化
5 w3 A" H' i' J2 {
' L. v: K" e1 E$ j" W2 N模具藉要淬火回火处理时，如果有残余奥氏体，将产生时效变化，导致模具尺寸精度变化，所以再使残余奥氏体分解的温度回火，并且孺要用冷处理。
! [( g9 ?) Z+ ^3 |# J7 r- q1 v2 v0 k: f3 k
为了防止因磨损的变化，需要提高硬度，还应考虑使用因淬回火尺寸变化极小的钢种.磨削与刀具切削加工相比，因为加工效率差，所以为了缩短加工时间，需要尽量减少磨量。既要设成缩小淬火变形的零件形状，又应选定可缩小变形的材质。 |
|
发表于 2010-12-25 09:37:34