精密注塑會受到很多相關(guān)因素和環(huán)境條件的影響筋蓖,而最基本的是塑料材料卸耘、注塑模具、注塑工藝和注塑設(shè)備這四項基本因素孟若。在設(shè)計塑料制品的前期笙铸,應(yīng)首先根據(jù)其應(yīng)用環(huán)境選定相應(yīng)性能需要的工程塑料。其次炮方,應(yīng)根據(jù)所選擇的塑料材料奖踏、成品尺寸精度、制件重量誊批、質(zhì)量要求以及預(yù)想的模具結(jié)構(gòu)來選用適當(dāng)?shù)淖⑺軝C都鸳。
在影響精密注塑的相關(guān)因素當(dāng)中,模具是獲得符合質(zhì)量要求的精密塑料制品的關(guān)鍵设哀。
模具的設(shè)計
模具設(shè)計是否合理會直接影響塑料制品的質(zhì)量猪楣。由于模具型腔尺寸是由塑料制品要求尺寸加上所用材料的收縮率得來,而收縮率常常是由塑料生產(chǎn)廠家或工程塑料手冊推薦的一個范圍內(nèi)的數(shù)值甥迷,它不僅與模具的澆口形式象掖、澆口位置與分布有關(guān),而且與工程塑料的結(jié)晶取向性(各向異性)歹恬、塑料制品的形狀腾蔼、尺寸到澆口的距離及位置有關(guān)。影響塑料收縮率的主要因素包括熱收縮晌该、相變收縮肥荔、取向收縮、壓縮收縮與彈性回復(fù)等朝群,而這些影響因素與精密注塑制品的成型條件或操作條件有關(guān)燕耿。因此中符,模具的設(shè)計者必須有豐富的設(shè)計和注塑成型經(jīng)驗,必須考慮這些影響因素與注塑條件的關(guān)系及其表觀因素誉帅,如注塑壓力與模腔壓力及充填速度淀散、注射熔體溫度與模具溫度、模具結(jié)構(gòu)及澆口形式與分布蚜锨,以及澆口截面積档插、制品壁厚、塑料材料中增強填料的含量亚再、塑料材料的結(jié)晶度與取向性等因素的影響郭膛。上述因素的影響也因塑料材料的不同,或者其它成型條件如溫度氛悬、濕度芳倒、繼續(xù)結(jié)晶化、成型后的內(nèi)應(yīng)力标宪、注塑機的變化而不同。
由于注塑過程是把塑料從固態(tài)(粉料或粒料)向液態(tài)(熔體)又向固態(tài)(制品)轉(zhuǎn)變的過程袋凶。從粒料到熔體励普,再由熔體到制品,中間要經(jīng)過溫度場弦捶、應(yīng)力場铜氛、流場以及密度場等的作用。在這些場的共同作用下党砸,不同的塑料(熱固性或熱塑性蟀委、結(jié)晶性或非結(jié)晶性、增強型或非增強型等)具有不同的聚合物結(jié)構(gòu)形態(tài)和流變性能莉狠。凡是影響到上述“場”的因素必將會影響到塑料制品的物理力學(xué)性能猜艇、尺寸、形狀堪俩、精度與外觀質(zhì)量跳昼。
這樣,工藝因素與聚合物的性能肋乍、結(jié)構(gòu)形態(tài)和塑料制品之間的內(nèi)在聯(lián)系會通過塑料制品表現(xiàn)出來鹅颊。分析清楚這些內(nèi)在的聯(lián)系,對合理地擬定注塑加工工藝墓造、合理地設(shè)計并按圖紙制造模具堪伍、乃至合理選擇注塑加工設(shè)備都有重要意義。精密注塑與普通注塑在注塑壓力和注射速率上也有區(qū)別觅闽,精密注塑常采用高壓或超高壓注射帝雇、高速注射以獲得較小的成型收縮率涮俄。綜合上述各種原因,設(shè)計精密注塑模具時除考慮一般模具的設(shè)計要素外摊求,還須考慮以下幾點﹕
1 采用適當(dāng)?shù)哪>叱叽绻睿?
2 防止產(chǎn)生成型收縮率誤差禽拔;
3 防止發(fā)生注塑變形;
4 防止發(fā)生脫模變形室叉;
5 使模具制造誤差降至最卸闷堋;
6 防止模具精度的誤差茧痕;
7 保持模具精度宜切。
防止產(chǎn)生成型收縮率誤差
由于收縮率會因注塑壓力而發(fā)生變化,因此慢况,對于單型腔模具孤咏,型腔內(nèi)的模腔壓力應(yīng)盡量一致。至于多型腔模具阀秤,型腔之間的模腔壓力應(yīng)相差很小山刨。在單型腔多澆口或多型腔多澆口的情況下,必須以相同的注塑壓力注射鼠台,使型腔壓力一致随港。為此,必須確保使?jié)部谖恢镁馊匪酢榱耸剐颓粌?nèi)的模腔壓力一致溃登,最好使?jié)部谌肟谔幍膲毫Ρ3忠恢隆部谔帀毫Φ木馀c流道中的流動阻力有關(guān)缎苞。所以犬捧,在澆口壓力達(dá)到均衡之前,應(yīng)先使流道均衡售碳。
由于熔體溫度和模具溫度對實際收縮率產(chǎn)生影響强重,因此在設(shè)計精密注塑模具型腔時,為了便于確定成型條件贸人,必須注意型腔的排列竿屹。因為熔融塑料把熱量帶入模具,而模具的溫度梯度分布一般是圍繞在型腔的周圍灸姊,呈以主流道為中心的同心圓形狀拱燃。
因此,流道均衡力惯、型腔排列和以主流道為中心的同心圓狀排列等設(shè)計措施碗誉,對減小各型腔之間的收縮率誤差、擴大成型條件的允許范圍以及降低成本都是必要的父晶。精密注塑模具的型腔排列方式應(yīng)滿足流道均衡和以主流道為中心排列兩方面的要求哮缺,且必須采用以主流道為對稱線的型腔排列方式弄跌。
由于模具溫度對成型收縮率的影響很大,同時也直接影響注塑制品的力學(xué)性能尝苇,還會引起制品表面發(fā)花等各種成型缺陷铛只,因此必須使模具保持在規(guī)定的溫度范圍內(nèi),而且還要使模具溫度不隨時間變化而變化芝杏。多型腔模具的各型腔之間的溫差也不得發(fā)生變化尸校。為此,在模具設(shè)計中必須采取對模具加熱或冷卻的溫度控制措施债鼎,且為了使模具各型腔間的溫差盡量縮小替程,必須注意溫控-冷卻回路的設(shè)計。在型腔蚂旁、型芯溫控回路中撕陈,主要有串聯(lián)冷卻與并聯(lián)冷卻兩種連接方式。
從熱交換效率來看粤搂,冷卻水的流動應(yīng)呈紊流生凯。但是在并聯(lián)冷卻回路中,成為分流的一條回路中的流量比在串聯(lián)冷卻回路中的流量小辜色,這樣可能會形成層流啥葡,而且實際進入每條回路中的流量也不一定相同。由于進入各回路的冷卻水溫度相同缰俊,各型腔的溫度也應(yīng)相同,但實際上因各回路中的流量不同娩梨,且每條回路的冷卻能力也不相同沿腰,致使各模腔的溫度也不可能一致。采用串聯(lián)冷卻回路的缺點是冷卻水的流動阻力大狈定,最前面的型腔入口處的冷卻水溫度同最后型腔入口處的冷卻水溫度有明顯的差別颂龙。冷卻水出入口的溫差因流量的大小而變化。對于小型精密注塑模具而言纽什,一般從降低模具成本考慮措嵌,采用串聯(lián)冷卻回路較適宜。
模具型腔和型芯應(yīng)有各自的冷卻水回路系統(tǒng)芦缰。在冷卻回路的設(shè)計上企巢,由于從型腔和型芯上所攝取的熱量不同,回路結(jié)構(gòu)的熱阻力也不一樣让蕾,型腔與型芯入口處的水溫會產(chǎn)生很大的溫差浪规。若采用同一系統(tǒng),冷卻回路設(shè)計也較困難探孝。另外笋婿,在對注塑制品采取防止翹曲的對策時誉裆,也希望型腔與型芯之間保持一定的溫差。因此設(shè)計型腔與型芯的冷卻回路時應(yīng)能分別進行溫度的調(diào)節(jié)和控制列啃。
模具精度的保持
為了保持在注塑壓力捶卧、鎖模力下的模具精度,設(shè)計模具結(jié)構(gòu)時必須考慮對型腔零件進行磨削屉馋、研磨和拋光等加工的可行性疲飘。盡管型腔、型芯的加工已經(jīng)達(dá)到高精度的要求酬裆,而且收縮率也同所預(yù)計的一樣辟侠,但由于成型時的中心偏移,其所成型的制品內(nèi)側(cè)葱有、外側(cè)的相關(guān)尺寸都很難達(dá)到塑料零部件的設(shè)計要求眨柑。為了保持動、定模型腔在分型面上的尺寸精度复做,除了設(shè)置常規(guī)模具所常用的導(dǎo)柱坪腔、導(dǎo)套定中心外,還必須加裝錐形定位銷或楔形塊等定位副旬渤,以確保定位精度準(zhǔn)確吏口、可靠。
制作精密注塑模具的材料要選擇力學(xué)性能高冰更、熱蠕變小的優(yōu)質(zhì)合金工具鋼产徊,制作型腔、澆道的模具材料要選擇經(jīng)過嚴(yán)格熱處理的硬度高蜀细、耐磨性好舟铜、耐腐蝕性強、抗熱變形的材料奠衔,同時還要考慮機械加工谆刨、電加工的難易性和經(jīng)濟性。為防止發(fā)生時效變化而改變模具的尺寸精度归斤,必須在設(shè)計模具時規(guī)定降低模具材料熱處理的殘存奧氏體組織的回火處理或低溫處理痊夭。
對精密注塑模具的易損零件,尤其是型腔脏里、型芯等易損件她我,要在設(shè)計時考慮修理的可能性,以保持模具維修后仍具有較高精度迫横。
模具排氣設(shè)計是否合理也是決定模具精度保持的一主要因素鸦难。精密制品多數(shù)是使用工程塑料成型,在成型過程中為了保證塑料良好的流動性以及塑料分子收縮的一致性一般要求模溫在一定范圍才能成型籍喧。當(dāng)模具溫度過高水仑,模具配件因為膨脹會導(dǎo)致模內(nèi)的氣體排出困難蒿缎,造成產(chǎn)品出現(xiàn)困氣、燒焦颂芒、缺料等不良現(xiàn)象菠告,因此模具的型腔部分設(shè)計要多使用鑲嵌配件,頂出配件在磨擦面要設(shè)計排氣槽防止燒針現(xiàn)象乱感。
合理地設(shè)計精密注塑模具是獲得精密制品的基礎(chǔ)和必要前提蚜冀。通過合理地確定模具的尺寸與公差、采取防止注塑制品產(chǎn)生收縮率誤差蠢耻、注塑變形逞扰、脫模變形、溢邊等威视,以及確保模具精度等技術(shù)措施唾浙,并采用正確的精密注塑工藝、適用的工程塑料材料和精密的注塑設(shè)備捂齐,使之達(dá)到最佳的匹配蛮放,對于提高精密塑料件的質(zhì)量、可靠性和性能奠宜,降低生產(chǎn)成本包颁,提高生產(chǎn)效率具有十分重要的意義。
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