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注塑 模具设计 方法
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注塑模具设计方法内容纲要 1 模具设计的准备工作 2 浇口与流道的设计 3 分型面设计 4 抽芯设计 5 顶出设计 6 排气设计 7 温度调节系统设计 8 热流道模具 9 模具材料 10 注塑不良对策1 模具设计的准备工作 1.1 合格的产品图 1.2 了解注塑材料 1.3 了解注塑机参数 1.4 模具型腔数及其排列 1.5 模胚类型的选择 1.6 基本脱模方法 1.7 设定缩水率 1.8 设定成型尺寸1.1 合格的产品图 1.1.1 良好的产品结构。 1.1.2 尺寸合理。 1.1.3 公差合理。 1.1.4 表面要求合理。 1.1.5 明确的注塑材料。1.1.1 良好的产品结构(一)产品设计要尽量避免不必要的侧凹,避免出现模具抽芯,从而 简化模具结构。1.1.1 良好的产品结构(二)塑料产品要具有合适的壁厚及均匀的壁厚变化。壁厚过小会造成流动阻力过大,发生缺胶现象。壁厚过大会造 成原料浪费并且缩水严重。壁厚发生突变的地方,会产生应力集中,引起变形。因此产品 设计时尽量壁厚一致或者变化要均匀圆滑。1.1.1 良好的产品结构(三)塑料件的一些地方应设计成圆角,避免了模具加工的清角问题, 同时也增加了模具的坚固性。 与此同时,塑料件的另一些地方例如分型面或型芯与型腔配合 处则不宜设计成圆角。否则会造成分模困难,使模具复杂化。1.1.2 尺寸合理产品图尺寸要完备,并且不多不少。缺少尺寸会使模具设计者 无所适从,而多余的尺寸有可能造成关键尺寸的失控。 到底要以哪个 尺寸为准啊? 尺 寸 封 闭 !1.1.3 公差合理过于严格的公差会导致模具设计难度的增加和模具成本的增加。 因此,产品尺寸公差的制定应作仔细分析。 这个尺寸不重要, 还是放宽一点吧!1.1.4 表面要求合理过高的表面要求会增大模具加工的成本,一定的蚀纹深度对应 一定的拔模斜度,太大的蚀纹深度会导致产品出模拉花。 原来用电火花 加工就可以了 现在还要抛光!1.1.5 明确的注塑材料产品图上应标明使用的注塑材料,模具设计者应根据客户提供 的材料确定收缩率和判断该材料的加工工艺性,以便有针对性的设 计模具。同一套模具使用不同的注塑材料并不能保证注塑件的尺寸稳定 性和外观质量。1.2 了解注塑材料 1.2.1 要了解注塑材料的什么性能? 1.2.2 塑料是否有掺杂?1.2.1 要了解注塑材料的什么性能?主要是了解注塑材料平均收缩率和流动性。塑料在充模方向上和垂直方向上的收缩率是不一样的。它们大 约相差20%到30%。不同塑料的流动性是不一样的,对于ABS不跑毛刺的模具,如果 用来加工尼龙,其结果会大相径庭。 塑料的种类有:ABS、PC、PP、PE、PA、 POM、PPS、PMMA、PS、PBT、PET、PVC、 LCP等等。1.2.2 塑料是否有掺杂?很多塑料为提高强度和韧度,会加入玻璃纤维或者碳纤维,加 入了这些不同的组分后,塑料的收缩率和流动特性会发生很大的改 变。通常加入的玻纤从15%到40%不等。也有一些塑料加入另一种塑料以取得两种塑料折中的性能。例 如常用的ABS+PC。 PBT+30%GF是很多电子 产品的设计材料。1.3 了解注塑机参数 1.3.1 最大注射量是多少? 1.3.2 最大注射速度和注射压力是多少? 1.3.3 动定模板大小、最大最小容模距、开模行程。1.3.1 最大注射量是多少?注塑机最大注射量是指螺杆在回退到最远行程后一次注射的塑 料重量,通常是以PS作为计量标准的。模具设计者要了解将用于注塑的机器的最大注射量,并且所需 注射量最好不要超过最大注射量的80%。 注意:英制国家使用盎司作单位,一盎司约等于28克。1.3.2 最大注射速度和注射压力是多少?对于一些制品来说,必须有足够的注射压力和速度,才能够保 证充胶完整或者不出现明显的熔接痕。例如薄壁制品的注射要使用 高速才能充满。注意:很多注塑机是用相对压力和速度来表征的,这 时要知道绝对数值就要查注塑机的说明书了。1.3.3 动定模板大小、最大最小容模距、开模行程。动定模板大小限制模具的长度和宽度尺寸,最大最小容模距限 制了模具高度,而开模行程限制了产品的最大顶出高度。 合模 开模1.4 模腔数及其排列 1.4.1 确定模腔数的原则是什么? 1.4.2 多型腔的排列方式有哪些?1.4.1 确定模腔数的原则是什么?模腔数取决于经济因素和技术因素的综合考虑。多型腔带来高效率和效益,但给模具设计和制造者带来了难度, 因为不同型腔的产品尺寸并不能保证一致,产品外观质量一不尽相 同。 多出几个多 赚点吧! 可是质量保 证不了了!1.4.2 多型腔排列的方式有哪些?(一) 双型腔1.4.2 多型腔排列的方式有哪些?(二) 三型腔1.4.2 多型腔排列的方式有哪些?(三) 四型腔1.4.2 多型腔排列的方式有哪些?(四) 六型腔1.4.2 多型腔排列的方式有哪些?(五) 八型腔1.5 模胚类型的选择 1.5.1 大水口模胚 1.5.2 小水口模胚1.5.1 大水口模胚 1.5.2 小水口模胚 1.6 基本脱模方法 确定基本脱模方法,例如推杆顶出、推管顶出、推板顶出、气 动顶出、手动取出等。确定模胚类型后,如果再能确定脱模方法,就可以根据型腔数 确定模胚具体尺寸了。 至此,就可以向供应商定购模胚了!1.7 设定缩水率 塑料的缩水率可以参考以下图表,但最重要的是垂询材料供应 商获得准确的数据。1.8 设定成型尺寸 对于自由尺寸,以其公称尺寸为目标尺寸。 对于控制尺寸,以其下差尺寸加上总公差的75%或25%(取决 于模具磨损方向)为目标尺寸。产品上10±0.1的胶位,模具设计时 的目标尺寸可确定为9.95,因为模腔越磨 损越大。产品上10±0.1的孔位,模具设计时 的目标尺寸可确定为10.05,因为模芯越 磨损越小。2 浇口与流道设计 2.1 浇口位置的选择 2.2 平水口 2.3 潜水口 2.4 点浇口 2.5 流道的形状和尺寸2.1 浇口位置的选择 浇口位置选择的原则有: ? 保证模具充模完整。 ? 有利于排气。 ? 减少熔接痕的数量和降低熔接痕的影响。 ? 分子取向的影响。2.2 平水口(一)平水口是指浇口位置处于主分模面上的浇口,根据浇口形状的 不同,又分为矩形浇口、扇形浇口、平缝式浇口等。浇口高度和宽度可以按照经验或下表确定: 制品质量(g) 浇口高度(mm) 浇口宽度(mm) 0~5 0.25 0.75 5~40 0.50 1.50 40~200 0.75 2.25 200~ 1.00 3.002.2 平水口(二)为方便水口料从制品上脱离,平浇口也可以设计成斜度,如下 图,浇口在三个方向上有斜度。2.2 平水口(三)一些透明产品较多的采用扇形浇口,通常在注塑成型后用五金 模具进行裁剪,获得比较的美观的产品。2.3 潜水口(一)潜伏式浇口是一种广为使用的浇口,开模时,制品和水口被强 制剥离,便于自动化生产,较脆的塑料不适合于潜水口。使用潜伏式浇口,注意浇口前端要加工成圆台形,以便于制品 与水口剥离彻底。2.3 潜水口(二)这是另一种潜伏式浇口,用于较软的塑料。 2.4 点浇口点浇口是指入水方式是从制品顶面垂直进入,同时,水口料和 制品从不同的分型面取出。模具使用小水口模胚,也叫三板模。一 些较脆的塑料不适合使用小水口。2.5 流道的形状和尺寸 ① 圆形:比表面积最小,热量 不易散失,阻力小。但要同 时开在前后模上,故加工困 难。直径φ5~φ10。 ② U形:加工易,效果好,常 采用。 ③ 梯形:加工易,效果不错, 也常采用。 ④ 半圆形:比表面积大,不常 采用。 ⑤ 矩形:比表面积最大,很少 采用。3 分型面设计 3.1 什么是分型面? 3.2 封胶方式 3.3 分型面的选择原则3.1 什么是分型面?为了将塑件和浇注系统凝料等从密闭的模具内取出,以及为了 安放嵌件,将模具适当地分成两个或若干个主要部分,这些可以分 离的接触表面,统称为分模面。 3.2 封胶方式(一)前模镶件和后模镶件相配合时,配合面与运动方向垂直。 3.2 封胶方式(二)前模镶件和后模镶件相配合时,配合面与运动方向垂直,并且 小镶件插入大镶件,目的是使小镶件定位准确并防止移位。 3.2 封胶方式(三)前模镶件和后模镶件相配合时,配合面与运动方向不垂直。模具设计时,应尽量避免分模面与运 动方向平行的靠破!3.3 分型面的选择原则 3.3.1 模具结构考虑 3.3.2 制品质量考虑 3.3.3 模具制造难易性考虑3.3.1 模具结构考虑(一)分型面选择的最重要的原则是:必须开设在制品断面轮廓最大 的地方。否则,制品只能强脱。用CAD检查脱模方向的倒勾Analysis。3.3.1 模具结构考虑(二)为便于塑件脱模,应使塑件在开模时尽可能留在公模,只要使 塑件与公模的结合力大于塑件与母模的结合力即可。达到塑件与公模的结合力大于塑件与母模的结合力的方法有很 多种。塑料件留在母模的后果是压模!直接 导致生产事故!3.3.1 模具结构考虑(三)通过分型面的选择,尽量避免侧抽芯机构 。 左图产品需要抽 芯吗?3.3.1 模具结构考虑(四)若塑件有侧孔时,应尽可能将抽芯设在公模部份,避免母模抽 芯,应为母模抽芯会比公模抽芯困难很多。 大家看看左图产 品的分型面。3.3.1 模具结构考虑(五)由于斜滑块合模时锁紧力较小,对于投影面积较大的大型塑件, 可将塑件投影面积大的分型面放在公母模合模的主平面上,而将投 影面积较小的分型面作为侧向分模面,否则斜滑块的锁紧机构必须 做得很庞大,或由于锁不紧而溢边。 大圆为主分型面, 小圆抽芯。3.3.2 制品质量考虑(一)同轴度要求高的部份应在公模或母模内成型,若分别在公母模 内成型,会因合模不准确而难于保证同轴度。3.3.2 制品质量考虑(二)为确保塑件表面要求,分型面尽可能选择在不影响塑件外观的 部位。3.3.3 模具制造难易性考虑 尽量简化分型面设计,多采用平面并且尽量使用较少的分型面。 从而简化模具设计,降低模具制造难度。3.4 常见分型面设计(一)高低分模面3.4 常见分型面设计(二)斜分模面3.4 常见分型面设计(三)曲面分模面3.4 常见分型面设计(四)侧面穿孔分模面的靠破和枕出3.4 常见分型面设计(五)侧面穿孔分模面3.4 常见分型面设计(六)平面穿孔分模面3.4 常见分型面设计(七)斜面方孔分模面3.4 常见分型面设计(八)斜面柱位分模面3.4 常见分型面设计(九)侧面方位分模面4 抽芯设计 4.1 什么是抽芯机构? 4.2 抽芯的计算 4.3 常见的抽芯机构 4.4 斜导柱的固定方式 4.5 压块的固定方式 4.6 滑块的固定方式 4.7 滑块与型芯的连接方式 4.8 滑块的导滑方式4.1 什么是抽芯机构?当塑件上具有与开模方向不同的内外侧孔或侧凹等阻碍塑件直 接脱模时﹐必须采用斜滑块抽芯机构。抽芯是将成型侧孔或侧凹的零件做成活动的型芯。在塑件脱模 时先将活动型芯抽出﹐再从模具中顶出塑件﹐完成活动型芯抽出和 复位的机构叫做抽芯机构。4.2 抽芯计算β=α+2°~3°(防止合 模产生干涉以及开模减少磨 擦)α≦25°(α为斜导柱倾 斜角度)L=1.5D (L为配合长度)S=T+2~3mm(S为滑块需 要水平运动距离,T为成品倒 勾)δ为斜导柱与滑块间的 间隙,一般为0.5MM斜导柱全长可以由CAD软 件测量得到4.3 常见抽芯机构(一) 普通抽芯机构4.3 常见抽芯机构(二) 前模抽芯机构4.3 常见抽芯机构(三) 抽芯保险机构4.3 常见抽芯机构(四) 内缩机构4.3 常见抽芯机构(五) 前模斜滑块机构4.3 常见抽芯机构(六) 异向多滑块机构4.3 常见抽芯机构(七) 后模斜滑块机构4.3 常见抽芯机构(八) 内滑块机构4.3 常见抽芯机构(九) 液压抽芯机构,抽芯距离大,动作时间灵活。4.3 常见抽芯机构(十) 双内抽芯机构4.3 常见抽芯机构(十一) 拨块抽芯机构4.3 常见抽芯机构(十二) 连杆抽芯机构4.3 常见抽芯机构(十三) 哈夫块抽芯机构4.3 常见抽芯机构(十四) 内滑块机构4.3 常见抽芯机构(十五) 前模强制斜顶机构4.3 常见抽芯机构(十六) 防粘滑块机构4.4 斜导柱的固定方式(一)适宜用在模板较薄且上固定板与母模板不分开的情况下,因其 配合面较长,故稳定较好 。4.4 斜导柱的固定方式(二)适宜用在模板厚、模具空间大的情况下且两板模、三板模均 可使用,配合面L≧1.5D(D为斜导柱直径),稳定性较好 。4.4 斜导柱的固定方式(三)适宜用在模板较厚的情况下且两板模、三板模均可使用,配合 面L≧1.5D(D为斜导柱直径)稳定性不好,加工困难. 4.4 斜导柱的固定方式(四)适宜用在模板较薄且上固定板与母模板可分开的情况下,配合 面较长,稳定较好 。4.5 压块的固定方式(一)滑块采用镶拼式锁紧方式,通常可用标准件,结构强度好,适用 于锁紧力较大的场合 。4.5 压块的固定方式(二)采用嵌入式锁紧方式 。4.5 压块的固定方式(三)压块采用整体式锁紧方式,结构刚性好,但加工困难脱模距小, 适用于小型模具 。4.6 滑块的固定方式(一)利用弹簧钢球定位,一般滑块较小的场合下,用于侧向抽芯。 易于维修。 4.6 滑块的固定方式(二)利用弹簧螺钉定位,弹簧强度为滑块重量的1.5~2倍,常用于 向上和侧向抽芯。 4.6 滑块的固定方式(三)利用弹簧螺钉和挡板定位,弹簧强度为滑块重量的1.5~2倍, 适用于向上和侧向抽芯。4.7 滑块与型芯的连接方式(一) 滑块采用整体式结构,一般适用于型芯较大,强度较好的场合。 4.7 滑块与型芯的连接方式(二) 采用螺钉固定,一般型芯或圆形,且型芯较小场合 。 4.7 滑块与型芯的连接方式(三) 采用螺钉的固定形式,一般型芯成方形结构且型芯不大的场合下 。4.7 滑块与型芯的连接方式(四) 采用压板固定,适用固定多型芯 。4.8 滑块导滑方式(一)采用“7”字形压板,加工相对复杂,精度较好,一般要加销孔 定位或者“7”字压板沉入母模板中2~3mm。 4.8 滑块导滑方式(二) 采用整体式加工,模具简单,但导滑精度不高 。 4.8 滑块导滑方式(三)用矩形的压板形式,加工简单,强度较好。 5 顶出设计 5.1 基本顶出方法 5.2 顶出注意事项 5.3 常见顶出设计5.1 基本顶出方法 ① 推杆顶出 ② 推管顶出 ③ 推板顶出 ④ 气动顶出 ⑤ 机械手取出 ⑥ 人工取出 5.2 顶出注意事项 ① 成品的非外观面及依客户要求。 ② 顶出位置设在脱模力大的地方,如靠近型芯,筋等等。 ③ 顶出位置设在强度,刚度最大部位,如凸缘,角落。 ④ 如成品不允许有顶出痕迹,可以做搭接加肉布置顶针,脱模后将 其去掉。 ⑤ S(顶出行程)=成品高度(H)+余量(15~20mm)。 ⑥ 顶针防滑设计。 ⑦ 顶针防转设计。5.3 常见顶出设计(一) 斜顶,注意斜顶角度的选择。 5.3 常见顶出设计(二) 二次顶出 5.3 常见顶出设计(三) 强脱机构,只适合于特定塑料 5.3 常见顶出设计(四) 滑块带司筒,防止粘型芯。 5.3 常见顶出设计(五) 斜齿轮顶出。 5.3 常见顶出设计(六) 自动力内牙螺纹出模。 5.3 常见顶出设计(七) 外动力内牙螺纹出模。 5.3 常见顶出设计(八) 防真空的顶出。 5.3 常见顶出设计(九) 利用尼龙钉的二次顶出。 5.3 常见顶出设计(十) 强制顶出回位机构。 5.3 常见顶出设计(十一) 斜顶。 5.3 常见顶出设计(十二) 三段式斜顶。 5.3 常见顶出设计(十三) 平水口的自动断浇口顶出。 5.3 常见顶出设计(十四) 顶针平移顶出机构5.3 常见顶出设计(十五) 防粘斜顶结构6 排气设计 6.1 为什么要排气? 6.2 排气的方式 6.3 改变进浇口应对排气 6.4 改变产品结构应对排气 6.5 改变注塑参数应对排气 6.6 模拟困气位置6.1 为什么要排气?当塑料熔体注入型腔时,如果型腔内原有气体、蒸汽不能排出, 将在制品上形成气孔,接缝、表面轮廓不清,不能完全充满型腔, 同时还会因气体被压缩而产生的高温灼伤制件,使之产生焦痕。型腔内气体被压缩产生的反压力会降低充模速度,影响注射周 期和产品质量(尤其是高速注射时)。因此设计模具时必须考虑排 气问题。 气体遵循这个公式:压强X体积=常数6.2 排气方式(一)流道中的排气,一般设置在流道末端,因为这是最后充满的地 方,排气槽的深度可以取0.025~0.10mm,宽度可以取1.5~6mm。有 效行程2~5mm后可以开出斜角,便于更高效的排气。 流道末端的排气槽要求并不严格,只 要满足排气要求即可,因为这不是制品。 6.2 排气方式(二)利用模具顶针排气,顶针与镶件的配合有一定的间隙,可以利 用这个间隙来达到排气的目的。 顶针与镶件的间隙一般在单边 0.005~0.02mm之间。 6.2 排气方式(三)将整体式模具设计成镶件式模具。利用镶件之间的间隙排气。 依照模流分析软件或经验评估出困气位置后,将该处设计成镶拼式 结构,可以达到排气目的。 6.2 排气方式(四)我们也可以采用排气钢(透气钢)来加工模具。将排气钢设计 在模具困气的地方,达到排气的目的。这是目前比较新颖的排气方 式。日本SINTO公司的PORCERAX排气钢是目前应用的比较多的排气钢。 排气钢非常昂贵,故要仔细分析哪些地方才真正需要设置排气钢。6.2 排气方式(五)6.2 排气方式(六)还有一种方法就是真空排气,也即模具抽真空,同时这样也可 以促进塑料充模,但这样以来增加了模具的复杂性,所以使用得很 少。6.2 排气方式(七)6.3 改变进浇口应对排气良好的模具设计必须考虑排气的影响,除了加工排气槽外,进 浇口的开设位置也很重要,进浇口应该设置在保证最后充模的地方 是分型面或者有镶件。6.4 改变产品结构应对排气良好的产品结构设计也可以避免困气的出现,例如,我们可以 将产品设计成最后充模的地方恰好是在分型面上,这样就可以让空 气从分型面的排气槽中逸出。改变充模顺序的方法可以是调节产品的壁厚或者设计出一些排 气工艺。6.5 改变注塑参数应对排气为取得良好的排气效果,可以改变注塑机工艺参数,例如,可 以调低注射速度,让空气有足够的时间排出模具型腔,也可以将注 射速度改为两段,第一段充流道可以快速,然后第二段充模必须慢 速。6.6 模拟困气位置(一)Moldflow是专门从事模具模流分析的CAE软件,它可以模拟塑料 熔体的充模,冷却和翘曲等等。利用这样的CAE软件,我们可以优化 产品设计、模具设计和注塑工艺。6.6 模拟困气位置(二)6.6 模拟困气位置(三)7 温度调节系统设计 7.1 模具调温的目的 7.2 常见模具冷却设计 7.3 紊流 7.4 温度调节设备 7.5 模具注意事项7.1 模具调温的目的(一)模具冷却的目的是快速降低塑料熔体的温度,使之尽快凝固以 便顶出。所以,模具冷却的最终目的是加快注塑周期,取得最好的 经济效率。7.1 模具调温的目的(二)模具加温的目的是针对流动性差的塑料例如PC、POM等能够充模 完整。或者当薄壁件流动困难时,都可以使用模温机给模具加温。模具温度也不可过高,否则冷却时间延长,注塑周期变长。7.2 常见模具冷却设计(一)大型芯的内部冷却7.2 常见模具冷却设计(二)大型芯的内部冷却7.2 常见模具冷却设计(三)小型芯的内部冷却7.2 常见模具冷却设计(四)型芯的外部冷却7.2 常见模具冷却设计(五)模板直通型冷却7.2 常见模具冷却设计(六)模板“C”型冷却7.2 常见模具冷却设计(七)模板“之”字型冷却7.2 常见模具冷却设计(八)螺旋冷却7.2 常见模具冷却设计(九)导热针冷却7.3 紊流水流的雷诺数大于10000时,为紊流,模具冷却水的流动需要形 成紊流:Re=(ρ*υ*D)/μ 其中:Re:雷诺数Ρ:水密度(Kg/m 3 )υ:水流速度(m/s)D:冷却水道直径(m)μ:水的动力粘度(Kg*m -1 /s)(10℃时为1.3e-3)7.4 温度调节设备(一)模温机7.4 温度调节设备(二)冷却水塔7.5 模具注意事项① 无论是冷却和加热,密封圈均要及时更换。 ② 水路的堵嘴尽量采用专用螺丝,避免紫铜直接封闭。 ③ 每次模具的维修和存放均需要将模具残余的水清净。 ④ 水质干净。 ⑤ 冷却系统的设计一定要保持各型腔的平衡。 ⑥ 使用油温机时,注意保证安全。 8 热流道模具 8.1 引言 8.2 热流道技术简介 8.3 国内外热流道技术应用概况 8.4 热流道应用实例 8.5 热流道技术的发展前景8.1 引言 8.1.1 什么是热流道技术? 8.1.2 热流道技术的产生 8.1.3 热流道技术的好处有那些? 8.1.4 使用热流道技术的注意事项8.1.1 什么是热流道技术?(一)热流道技术是利用加热的方法,使从注塑机喷嘴起到模具 型腔为止这一段流道中的塑料一直保持熔融状态,从而在开模 时只需取出产品,而不必取出水口料。8.1.1 什么是热流道技术?(二)下图比较了普通流道和热流道的区别:8.1.2 热流道技术的产生热流道技术的基本原理早在1940年在美国被申请了专利。如今发 展的热流道技术与以前的基本原理相比,只有很少的差别。热流道技术的发展从上世纪70年代开始加速,原因是1973年的石 油危机等经济因素促使塑料加工企业降低原材料成本,使用热流道 技术就是其中的一种途径。8.1.3 热流道技术的好处有那些?① 原材料损耗减少。 ② 无需对水口料进行修剪和粉碎。 ③ 热流道有利于压力传递。 ④ 热流道有利于温度传递。 ⑤ 缩短了成型周期。8.1.4 使用热流道技术的注意事项① 热流道系统与所加工的塑料品种相关联。 ② 模具尺寸将变大。 ③ 额外的温控装置。 ④ 成本的增加。 ⑤ 员工的培训。8.2 热流道技术简介 8.2.1 热流道系统结构 8.2.2 热流道板 8.2.3 热嘴 8.2.4 温控系统8.2.1 热流道系统结构 ① 热流道板:有封闭流道,布置有加热器以保持流道高温。是连接 注塑机喷嘴和热嘴的桥梁。 ② 热嘴:热流道板的塑料熔体经由热嘴传递到型腔。热嘴圆周布置 有加热器。 ③ 温控器:对热流道板和热嘴的温度进行控制。8.2.2 热流道板 8.2.2.1 热流道板设计原则 8.2.2.2 外加热式热流道板 8.2.2.3 内加热式热流道板 8.2.2.4 多型腔热流道板的外形和排布 8.2.2.5 加热器的选择与安装 8.2.2.6 热流道板在模具上的固定 8.2.2.7 热流道板线性膨胀量的计算 8.2.2.8 热流道板的材料8.2.2.1 热流道板设计原则 ① 合理的流道和分流道设计保证塑料向热嘴传质。 ② 合理的外形尺寸。 ③ 合理的加热器位置。8.2.2.2 外加热式热流道板外加热式热流道板:加热棒置入流道板中加热,与塑料熔体隔 绝,是最常用的热流道板。8.2.2.3 内加热式热流道板内加热式热流道板:加热棒置入流道中加热,加热效率高,塑 料流动呈圆环形,并且最外层凝固,起绝热作用,流变性能发生变 化。这种流道板的安装和维护较为复杂,目前应用不是很广泛。8.2.2.4 多型腔热流道板的外形和排布(一)单型腔:流道板圆形或正方形。8.2.2.4 多型腔热流道板的外形和排布(二) 单型腔:有时喷嘴直接与热嘴接触而省却热流道板。8.2.2.4 多型腔热流道板的外形和排布(三) 双型腔:直线排布。8.2.2.4 多型腔热流道板的外形和排布(四) 双型腔:V形排布。8.2.2.4 多型腔热流道板的外形和排布(五) 三型腔:T形排布。8.2.2.4 多型腔热流道板的外形和排布(六) 三型腔:Y形排布。8.2.2.4 多型腔热流道板的外形和排布(七) 四型腔:工字形排布。8.2.2.4 多型腔热流道板的外形和排布(八) 四型腔:十字形排布。8.2.2.4 多型腔热流道板的外形和排布(九) 四型腔:X形排布。8.2.2.5 加热器的选择与安装(一) 直线型加热管:可直接插入热流道板孔内。8.2.2.5 加热器的选择与安装(二) 可弯型加热管:其形状可以任意改变。8.2.2.5 加热器的选择与安装(三) 加热管的安装:沿热流道板外形对称布置。8.2.2.5 加热器的选择与安装(四) ? ? T t t WC P ? 860 2 1 ? ?加热功率可以按下式计算: P:加热器功率,千瓦 W:热流道板的重量,公斤 C:钢材比热(碳钢0.115千卡/公斤) T: 升温时间,小时 t 1 : 热流道板温度,℃ t 2 : 室温,℃ η: 加热器效率(0.5~0.7)8.2.2.6 热流道板在模具上的固定平面方向上 由中央销钉和至 少一颗定位销固 定。垂直方向上 由绝缘垫片和热 嘴及中央支撑块 固定,必须预留 热膨胀间隙。8.2.2.7 热流道板线性膨胀量的计算 T L k L * * ? ? 热流道板线性膨胀量的计算如下: L: 测量长度,米 k: 热膨胀系数,℃ -1 ,钢材约为 1X10 -5 (℃ -1 ) T: 热流道板温度与室温之差, ℃8.2.2.8 热流道板的材料热流道板通常使用合金钢,如DIN 1.2312、P20等预硬钢。 高温工作时也可使用热作钢,如DIN 1.2343、H13等。使用具有良好热传导性能的铜合金嵌入加热管与流道板 间隙。8.2.3 热嘴 8.2.3.1 开放式热嘴 8.2.3.2 针阀式热嘴 8.2.3.3 热嘴在母模板上的定位 8.2.3.4 加热圈8.2.3.1 开放式热嘴(一) 热嘴浇口在整个注塑周期中不封闭,对于某些塑料易产生流涎。8.2.3.1 开放式热嘴(二)塑料从2~4个斜孔中注出,点浇口开在母模上,浇口附近形成 塑料绝热层。8.2.3.1 开放式热嘴(三)塑料从直浇口中注出,产品上留有少量水口料,浇口附近形成 塑料绝热层。8.2.3.1 开放式热嘴(四)塑料从单斜浇口中注出,再流向各分流道。实际上热流道只起 到了节省主流道的作用。8.2.3.1 开放式热嘴(五)热嘴底部圆周构成型腔,在产品上有一道圆。适用于有大平面 的产品。8.2.3.1 开放式热嘴(六) 热嘴内配备有鱼雷,鱼雷的针尖形成环状浇口,是一种很受欢迎的热嘴。8.2.3.2 针阀式热嘴(一)热嘴浇口在完成注射后被针 阀封闭,杜绝了流涎的产生。针阀可以由液压或气压驱动。8.2.3.2 针阀式热嘴(二) 下图表达了针阀式热嘴的细部结构。8.2.3.3 热嘴在母模板上的定位 热嘴径向两次定位,轴向台阶定位。8.2.3.4 加热圈 下图是热嘴外包裹的弹簧式加热圈。8.2.4 温控系统 8.2.4.1 单点温控器 8.2.4.2 多点温控器 8.2.4.3 热电偶8.2.4.1 单点温控器 单点温控器:控制一组加热元件。 8.2.4.2 多点温控器 多点温控器:控制多组加热元件。 8.2.4.3 热电偶(一)热电偶用于反馈热嘴和热流道板上的实时温度,从而对热嘴和 热流道板进行温度控制,下图为热嘴用探针式热电偶。8.2.4.3 热电偶(二) 下图为热流道板用热电偶。8.3 国内外热流道技术应用概况 8.3.1 国外应用概况 8.3.2 国内应用概况 8.3.3 主要热流道公司介绍8.3.1 国外应用概况在世界上工业较为发达的国家和地区热流道模具生产极为活跃。 热流道模具比例不断提高。许多10 人以下的小模具厂都进行热流道 模具的生产。从总体上来说,北美、欧洲使用热流道技术时间较久,经验较 多水平较高。在亚洲,除日本外,新加坡,韩国,中国台湾和香港地区处于 领先地位。北美、欧洲虽然模具制造水平较高,但价格较高交货期 较长。相比之下,亚洲的热流道模具制造商在价格与交货期上更具 竞争性。8.3.2 国内应用概况近年来我国塑料模具工业发展很快,其中热流道技术得到了大 力推广,热流道模具比例不断提高。但整体上与国外发达国家相比, 还存在着不小的差距,仍需加大推广力度,加快应用步伐。目前国内一般的内热式、外热式热流道元件以及分流板多点热 喷嘴的结构应用较为普遍,具有世界先进水平的高难度针阀式喷嘴 和通断控制式喷嘴 国内现在也能自行设计制造。与之相应,国产商 品化热流道系统元件也已出现。但就全国范围而言,总体上热流道 的采用率较低。8.3.3 主要热流道公司介绍(一)Mold-Masters:是全球热浇道技术的领导者。公司在研发方 面以重金投入,拥有超过1600项已批准和待批的国际专利。Mold- Masters? 设计和生产业内最先进的热浇道系统、温度控制器和整 套热浇道解决方案。其支持网络遍及40多个国家,并在北美、南美、 欧洲和太平洋沿岸地区建有生产设施。Mold-Masters公司已在中国开办了一座全新的拥有当今最尖 端制造技术的新厂。这座占地七千五百平方米的厂房座落上海西部 的昆山市,将会成为Mold-Masters? 在中国的总部。它将整合现 在设于该区的业务,让Mold-Master? 对不断增长的中国客户加强 支持。8.3.3 主要热流道公司介绍(二)Husky:是世界领先的塑料成型装备供应商,提供的产品包括热 流道、机械手、模具等。Husky遍布世界的四十多个服务商向100多个 国家的客户提供服务。总部设在加拿大。Husky在中国上海外高桥自由贸易区设有工厂,距离市中心和浦 东机场大约20公里,这是Husky亚洲总部。8.3.3 主要热流道公司介绍(三)INCOE:美国INCOE公司成立于1958年,是一家致力于注塑成型热 流道系统及技术的全球性的专业性生产与供货商。INCOE已于亚洲区内成立多家分公司,专责市场推广及营销INCOE 热流道注塑系统,针阀过程控制及温度控制系统等产品, 主要市场为 新加坡, 亚洲各国, 香港, 上海及中国内地。8.3.3 主要热流道公司介绍(四)YUDO: 韩国柳道热流道系统公司,主要产品为热流道系统和温 控箱,提供价格合理、品质优良的产品和一流的售后服务。YUDO在中国成立了柳道万和(苏州)热流道有限公司。 8.3.3 主要热流道公司介绍(五)目前市面上提供热流道的公司比较繁多,除以上几家公司外,还 有美国的D-M-E公司、上海克朗宁公司、香港麦士德公司以及一些 小规模工厂等等。各家公司水平参差不齐,相对来说,欧美公司技术 水平较高,价格较贵,而亚洲和国内公司性价比较高。实际上,热流道技术原理相对比较简单,一些有条件的塑料加工 企业也可以自己设计热流道板和温控系统,只需购买技术含量较高的 热嘴即可。 8.4 热流道应用实例 8.4.1 电脑按键 8.4.2 汽车车轮轮毂 8.4.3 扫描器掀盖 8.4.4 电脑插槽支架8.4.1 电脑按键 材料为ABS或PS,采用潜水口,一出四。8.4.2 汽车车轮轮毂 材料为ABS,一出一,中心进浇。8.4.3 扫描器掀盖 材料为ABS,一出一,一处为开放式浇口,一处为针阀式浇口。8.4.4 电脑插槽支架 材料为PC+ABS,一出二,潜水口。8.5 热流道技术的发展前景 ① CAE软件不断发展,将带来热流道技术的革新,例如Moldflow在模流 方面的应用和ANSYS在热平衡方面的应用。 ② 热嘴的小型化,以实现小型制品的一模多腔和大型制品多浇口充模。 ③ 热流道元件的标准化、系列化。 ④ 开发精确的温控系统。 ⑤ 热流道系统材料的改良,满足高温要求。 9 模具材料 9.1 模具材料的分类 9.2 模具材料的基本性能 9.3 模具材料的加工性能 9.4 塑料模具材料介绍9.1 模具材料的分类(一)模具的用途很广,各种模具的工作条件差别很大,所以制造模 具和材料范围很广,从一般的碳素结构钢、碳素工具钢、合金结构 钢、合金工具钢、弹簧钢、高速工具钢、不锈耐热钢,直到适应特 殊模具需要的硬质合金、钢结硬质合金、高温合金、难熔合金、马 氏体时效钢、粉末高速钢、粉末高合金模具钢以及铜合金、铝合金、 锌合金、增强塑料等。本章讨论的重点是应用最广的模具材料-- 合金工具钢中的合金模具钢。国内外对模具材料一般是根据其用途分为三大类,即冷作模具 材料、热作模具材料和塑料成形用模具材料。9.1 模具材料的分类(二)冷作模具材料主要用于制造对冷状态下的工件进行压制成形的 模具。如:冷冲裁模具、冷冲压模具、冷拉深模具、压印模具、冷 挤压模具、冷镦模具、螺纹压制模具和粉末压制模具等。一些塑料成型模具也可以使用冷作钢,例如在加工PPS材料时, 就可以使用C 12 MoV。9.1 模具材料的分类(三)热作模具材料主要用于制造对高温状态下的工件进行压力加工 的模具,如热锻模具、热挤压模具、压铸模具、热镦锻模具等。9.1 模具材料的分类(四)近50年来,随着石化工业的迅速发展,塑料已经成为十分重要 的工业材料,国内外广泛地采用各种塑料制品取代金属、木材、皮 革等传统材料制品。塑料制品很多是采用模压成形的,所以塑料制 品成形用模具的需要量迅速增加,不少工业发达国家塑料成形用模 具的产值近来已经超过冷作模具的产值,在模具制造业中居首位。
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