|
|
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。 5 w N- x a/ S H/ K2 n: n
2 z) Y5 @4 n* n/ S$ d a' ]
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.
0 H- J- x' ~0 ~: F$ C) ~+ u
0 x3 X5 @$ x0 `4 f" `1、适当的模具尺寸和公差 ; C& r; b3 \. @6 B' G$ A" K& w
Z# g5 l; S' A
1.1制品尺寸精度与模具尺寸精度的关连 , h' @2 T" J- T% T' B4 k* G( t
, y) q6 r2 E7 K6 X1 k# A+ X. g
绘出制品图，考虑模具设计、模具制作和成型过程。 ]" ]# ]& [+ d$ F' Z
% V9 G& H' T$ Z5 D, f0 d3 o" R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。 8 u: m$ B2 D6 C
3 t5 @/ c, r) f1 f* s3 ?, q" |5 Q
1.2适当的收缩率 v' d) A1 K f6 U% q% C# m
% Y: S* B* z ?) B* U; \
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. 2 ` U+ \* i: ?' l; n
0 O, H5 A6 |0 P* D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。
3 x+ w% s d+ `3 d+ u3 {( j# \
~4 G) @3 g% Q9 q8 {2、防止产生成型收缩率波动
( i/ S8 b1 Z$ _; ^6 [+ r9 K8 \ W @$ @
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.
; z* _# f6 B, q
1 v* C9 |& V- N$ l( L1 l2.1影响收缩率的主要因素
8 p, X5 ~, a' k6 b2 a4 `6 F+ `$ ~5 m/ T, D" d
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。 5 ?7 p7 d$ v9 I
# @1 {/ l0 Q+ c) o" L+ ?
(1)树脂压力
- f+ }+ W1 t" i- T* f. f6 b0 |" c8 a. Y. g4 J
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。
: x: M: l }+ Z% N+ U
$ e- ?5 n) [7 }7 ~9 l/ g(2)模具温度 ' I' t H8 Z6 J" ?+ l$ v
9 |1 ]9 F. N& Q" a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。
! }1 N" _/ m. B3 ` Q
- V/ I7 R! F! H- @- W D+ G(3)浇口截面积 . i1 J0 o8 x; k; s9 D
0 Y4 Z+ _/ `6 f0 q' r0 q/ ^6 s- |
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。
$ V+ l! H0 I% I K* S
9 O3 O4 S1 w& [( ^(4)制品壁厚度 0 c* J4 s) z6 L$ }$ T1 t) s
0 f: @6 M! z$ X5 B, K0 q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. ! U: P9 y) n& j5 `: l' q* W- a
, V- \$ ^! Q3 v+ @' o+ i z
(5)增强材料含量 ' }% O- e2 Z3 P. F- r
% \( F! o* C8 \* ?用玻瑞纤维增强树脂时，加玻纤量愈多，收缩率则愈小，流动方向的收缩率比横向收缩率小，根据树脂其差较大，为了防止扭曲飞翘曲，必须考虑浇口形状飞侥口位置和浇口数. " C$ o( b9 d2 Z. W' z! d; z* O
7 Z% b( D$ c. o3 T& E(6)定向性
$ ~7 [. X" g, W: Z. q2 P7 \. r, N# M. A* E5 B4 W+ H3 @, [
定向性虽有较大差异，然而对所有树脂都存在定向性。结晶性树脂的定向性特别大，由于壁厚和成型条件而有差异。
+ K) L5 b% P7 t. X9 ~
3 c: w. G, k# R, q/ i此外，还有产生成型后收缩。影响成型后收缩的主要因素有①内部应力缓和，②结晶，③温度，④湿度.
$ c6 M# u2 @, J
. D& I$ J6 D6 Z% |' h+ [* L* q2.2可采取的措施 ( I' C ]- c" ~( d$ _' c: Q: j
# O- J% M( P' h- k9 C$ g0 G% ?(1)流道，浇口平衡 1 ^2 X7 @4 k L8 H; l) r( N6 g
) ?- G' `; e) k# I1 ~; s7 ^) |
如上所述，收缩率因树脂压力变化。在单腔模多点浇口以及多腔模的情形，要同样进行充模，就要进行浇口平衡。树脂流动与在流道中的流动阻力有关，所以在取浇口平衡前最好取流道平衡。
' }: |* N9 f0 t( H9 Z; S9 V3 i( j% h- g ]* P: d( N$ q" @4 K
(2)模腔排列 4 p* T+ f' q# U6 s. }& s: v
5 }$ q: ~& m& m! ]' r0 M8 ~
为了使成型条件的设定容易，所以需要注意模腔排列。由于熔融树脂将热带入模具，在一般模腔排列的情况下，模具温度分布呈以浇口为中心的同心圆状。所以在选择多腔模的模腔排列时，既要易取流道平衡，又要取以浇口为中心的同心回状排列.
7 o' w2 ?* B# r5 Y5 t S3 K' ^5 m4 s* ~. `
(3)精密注射成型的冷却回路设计 4 X4 `* B a" P! K% J) z9 s
; S3 [$ c8 ]# _8 A: i: q# A$ k
如上所述，模具温度对收缩率影响很大，同时，因时间不同温度变化，多腔模各模腔的温度差也难以避免，所以需要注意冷却回路设计。
* O0 F. G0 X* A2 T$ X8 b4 \" s/ L, X; n& u0 k" u# n+ B
从热交换效率来看，冷却液的流动应为紊流，冷却回路最好设为串联的折流板式。
" D4 ^3 V6 p& \+ H
: H/ q. T' B. l) @" e3 ] b在回路设计中，型腔与型芯应带出的热量也不同，热阻力也因回路构造不同而异，入口水温在模腔与型芯产生较大差异.因此，精密成型模具的冷却回路为型腔与型芯分别设计，用分别的温调机进行温度控制。 + c" A* W* j! U5 o5 o! X
: v6 E/ l- \) E" C' C
3、防止产生成型变形 % o- n6 X8 _9 r- T
2 H2 @* m; h, s0 d( i0 J
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。 ! r$ ]1 c2 [: ]$ O4 c e+ h
$ e |9 s* g* k7 n' ^+ l(1)浇口数 $ e( p* B7 i; L& c) `/ y V
7 t6 l+ V2 u! t3 {
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。 & A. b/ K) g' C6 e$ w
6 p. B! t, ^7 p
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。 . i1 {% Y% h% P2 _, f* O5 ], G
4 S) e: |. Q1 J9 ?2 f# X/ ~/ |% @/ ?8 e(2)浇口形状和位置 # p8 o9 m; E' ]* P; j& s
1 U5 w) C3 A% @
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 ) g) A! m2 ^. e) Z2 G6 ]
h& G$ x( Z* a& s7 c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. ! J9 ^+ B+ R! i% {" `
$ c8 F% o8 @. t& ~! ~
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。 & {! S9 m6 s: I* z1 [
9 r w. o- r- g8 I" X8 I& e3 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。 % b R$ \0 b& E1 x" Y8 F [9 C
4 C/ z, s. ?4 r! K9 M/ l4 s; \) u
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。 4 s, Y3 r: y: }8 M+ F+ h L
/ n8 k' K/ ?% M, C6 p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。 3 ]# g. j9 C8 m, Y. h2 {
) m5 P( ?5 @$ l& _% a* q* d5.最小的模具制作误差 " y6 h4 n, k* S! ?. v# m
8 x1 W/ E7 j/ W4 J. v5.1按所要加工方式的适当的模具构造 # K" E7 t7 e3 T8 |& c
: C" ~" o$ z7 a }( y8 p6 }
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. 2 ?. \ |6 ]# v
3 F7 e X+ n6 O6 t2 o, d7 N) c6 |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。 D' N3 M, Q& R
# y2 n5 z+ D: L2 |! O, W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。
: e; U6 V X. R k5 n$ J+ F9 N& @/ N+ b2 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。 2 R1 e w" M8 b M5 k
4 G$ L6 O8 E. L$ ]
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。 5 Y% E- _+ C* h5 L) q- M
F/ O. C; z$ A. d( c& \
5.2总分割式模具
, Z7 C6 ^: c2 `: h$ Z
9 U0 M. v4 G0 C- z/ S6 R1 r6 d/ \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:
* c) V: P+ O% s" Q, w& z% G( m* H( o! _+ q8 B7 y/ ]
(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$ s% E6 W; d y, a% X" Y# q(2)能够利用耐蚀性和耐磨性高的模具材料. 9 W( }0 X# q, l* S Z: W
(3)能够分别热处理，所以容易设定热处理条件。 + Q, x" e3 ^2 P7 \* x3 }
(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。 3 d$ @% |3 W+ J5 ?, t7 e4 ^ E
(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。 2 R I6 M' V, U0 k
(6)由于硬化，可延长模具精度保持时间，模具寿命长。 4 M9 H3 k. R1 P$ y3 o
(7)容易设在任意位置排气，所以充模容易.
! L. }' e+ A, u6 f# b$ ?: f% ~0 P(8)磨削加工容易. % v9 g$ K9 e6 c/ N I
(9)能够提高模具零件精度，所以可能提高制品精度。
( `5 ]+ m) E- P$ Y# {6 F$ i(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。
0 I \. @3 D- ]( W(11)因为以磨削加工为主体，所以加工效率高。 , Q1 G8 h( r$ u0 I
(12)零件数多，需要极大提高各零件加工精度. 8 o) @6 ]; ^1 I, w) L* F' e
(13)局限于特定加工方法
; O( f' ?' l5 }1 `4 g% _8 w(14)采用完全淬火 5.3总分割式模具设计方面的注意点
9 r( M' L" c! m! I5 x- B" T" D- t$ V* N% R O
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。
. t% o2 h) e. j8 [+ K! L1 @/ a3 z5 s: {- r L- m
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。 & d- C6 a; O: D! d' Y: P
: [9 z# w1 c+ v) s; {; \! X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。 : L9 k" e: R4 F
( g1 o) h% q+ b. H# C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。
+ Z/ G- P. t1 i& ^# ]# D. \3 m) o& Y- C% h% i7 x) U( W8 L$ P
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。 1 p9 n- Y6 I8 I% y6 n
% J& I+ b5 r8 L; H
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。 8 f2 X; p% p% {8 J9 Z
% D$ o. O- I) _, s8 ~& P
6、防止模具精度的误差
* ]( z4 B1 Z/ O$ w) }3 Q' I- ]4 M7 R- }0 y0 G
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
# }* T5 d+ g/ B, n8 [* h$ x8 n, m; T% Z; D+ H+ w& U P
7.1确保模腔与模芯的中心一致
" n8 t$ E0 ]. y, l* N
; H: L1 A, w$ u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
8 Q& o$ w2 q' e1 {2 q7 h/ S% T$ q5 E3 J- f6 N! ^- {2 N/ [: N# k4 [
7.2 防止模具变形 ! c: t, k9 N- }6 H. c; f2 j
& Q( V3 e- m3 D6 H1 }; Z
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
6 x7 p0 `5 O: }& o. a
: ~& p }4 v( q, }* A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。 ! X: l% ]7 e6 X$ ~3 n, ?
0 u) L0 q2 H9 D4 l# `/ X& F% N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