注塑模具简单介绍及模具设计注意事项之一 (仅供参考)

一张图开篇,其余全靠编系列之--注塑模具简单介绍。通过本文了解注塑成型的原理,典型模具结构及相关模具术语。还介绍了注塑模具设计的步骤。仅供参考!

关键词:注塑模具;模具设计

注塑模具:

注塑模具是一种生产塑胶制品的工具;也是赋予塑胶制品完整结构和精确尺寸的工具。注塑成型是批量生产某些形状复杂部件时用到的一种加工方法。具体指将受热融化的塑料由注塑机高压射入模腔,经冷却固化后,得到成形品。

一、注塑模具的基本介绍展开

注塑成型的工艺流程
注塑工艺
注塑成型工艺流程

注塑成型是一个循环过程,完成注塑成型需要经过预塑、注塑、冷却定型三个阶段。

预塑阶段:注塑机螺杆通过旋转将从料斗输送过来的塑胶原料向螺杆前端输送,塑料在高温和剪切力的作用下均匀塑化并逐步聚集在料筒的前端,随着熔融塑料的聚集,压力越来越大,最后克服螺杆背压将螺杆逐步往后推,当料筒前部的塑料达到所需的注塑量时,螺杆停止后退和转动,预塑阶段结束。

注塑阶段:注塑机螺杆在注塑油缸的作用下向前移动,将储存在料筒前部的熔融塑料以多级速度和压力向前推压,经过模具的流道和浇口注入已闭合的模具型腔中,完成注塑动作。

冷却定型阶段:熔融塑料在模具型腔中经过保压,防止塑料倒流直到塑料固化,型腔中压力消失。一个生产周期中冷却定型时间占的比例最大。

注塑模具的基本结构
注塑模具结构
注塑模具结构

注塑模具的结构虽然由于塑料品种和性能、塑料制品的形状和结构以及注射机的类型等不同而可能千变万化,但是基本结构是一致的。模具主要由模架(导向)结构、浇注系统、调温系统、脱模结构、、侧分型与抽芯结构、成型零件和结构零件组成。其中浇注系统和成型零件是与塑料直接接触部分,并随塑料和制品而变化,是塑模中最复杂,变化最大,要求加工光洁度和精度最高的部分。

注塑模具由动模和定模两部分组成,动模安装在注射成型机的移动模板上,定模安装在注射成型机的固定模板上。在注射成型时动模与定模闭合构成浇注系统和型腔,开模时动模和定模分离以便取出塑料制品。为了减少繁重的模具设计和制造工作量,注塑模大多采用了标准模架。

注塑模具的分类

注塑模具依成型特性区分为热固性塑胶模具、热塑性塑胶模具两种;依成型工艺区分为吹塑模、挤塑模、热成型模、热压模(压塑模)、注射模等,其中热压模以溢料方式又可分为溢式、半溢式、不溢式三种,注射模以浇注系统又可分为冷流道模、热流道模两种;以按装卸方式可分为移动式、固定式两种。

二、注塑模具的典型结构展开

注塑模具结构特征可分为:单分型面注塑模具,双分型面注塑模具,斜导柱侧向抽芯注塑模具,齿轮齿条侧向抽芯注塑模具,带活动镶件的注塑模具,热流道注塑模具。

按模架系统分为:大水口系统(二板模)、细水口系统(三板模)及热流道系统模具。

大水口系统
大水口系统
大水口系统

大水口模具(又称两板模):流道及浇口设计在同一分模在线,与产品一同脱模,设计较简单,制作成本及时间较少,广泛被模具制作者接受及使用,但缺点是产品外观在水口位置较为明显,亦要进行后续处理将水口及产品分离。

龙记模架大水口细分类方法:按不同A板,B板,推板及托板组合,共分A,B,C,D四个型号。而模架因码模结构不同,而有工字模(I型),直身模(H型)及直身模加面板(T型)三类,结合A,B,C,D四个型号,标准大水口模架共有12种不同型号规格,模具制作者可因应产品要求而配置不同之板厚组合。

细水口系统

细水口模具(又称三板模):流道与浇口不在同一分模在线;产品在分模在线脱模,水口料则另外在水口板分模在线脱模。由于细水口需要设计多一组水口板分模线及控制模具开合行程装置,设计复杂,制作时间及成本会较大水口模架为高;由于产品及浇口已分离,外观较佳,亦无须增加后续水口分离之工作。

细水口系统
细水口系统

龙记模架细水口细分类方法:细水口模架比大水口模架多了四支控制模板开合行程的拉杆及一块水口板,并分D及E型两大类,D型有水口推板而E型则没有,与大水口模架一样,因板件配置不同而再分为A,B,C,D四个型号,但细水口模架只有工字模(I型),直身模(H型)两类,合共有16种不同型号规格,模具制作者可因应产品要求而配置不同之板厚组合。

热流道系统模具

热流道系统模具:热流道模具是利用加热装置使流道内熔体始终不凝固的模具。因为它比传统模具成形周期短,而且更节约原料,所以热流道模具在当今世界各工业发达国家和地区均得到极为广泛的应用。

视实际应用而定,一般为定制型。热流道模具已被成功地用于加工各种塑料材料。如PP,PE,PS,ABS,PBT,PA,PSU,PC,POM,LCP,PVC,PET,PMMA,PEI,ABS/PC等。任何可以用冷流道模具加工的塑料材料都可以用热流道模具加工。

简化型细水口系统
简化型细水口系统
简化型细水口系统

简化型细水口模具(又称三板模):功能与细水口模架相若,流道与浇口不在同一分模在线;产品在分模在线脱模,水口料则另外在水口板分模在线脱模。由于简化型细水口少了四组拉杆及导套,设计空间较大,故可以做到与大水口系统一样的较小模架尺寸,令模具制作更灵活;由于产品及浇口已分离,外观较佳,亦无须增加后续水口分离之工作。

龙记模架简化型细水口细分类方法:简化型细水口模架少了四组拉杆,A,B板导柱亦改为四组长导柱,由水口板延至方铁。模架分为F型及G型两大类,F型有水口推板而G型则没有,由于A板及B板之间没有推板,故只有A及C两个型号,加上只有工字模(I型),直身模(H型)两类,共有8种不同型号规格,模具制作者可因应产品要求而配置不同之板厚组合。

三、注塑模具设计注意点展开

一般情况下设计时要考虑的条件有:产品塑料特性、要求使用模次与用户指定条件。下面将模具类别以美国SPI-SPE为标准分下列五类(即以生产模次数来划分),来简单说明模具设计需考虑的事项(仅供参考)。

101类模(SPI-SPE 标准1,000,000模次或以上 长期生产精密模)
  1. 需要详细模具结构图
  2. 模胚材料硬度最低为280BHN(DME #2 钢 / 4140 钢)
  3. 有胶位的内模件钢材一定要见硬至48~50HRC,其余零件如行位、压锁、压条等亦应为硬件
  4. 顶针板要有导柱
  5. 行位要有硬片
  6. 如有需求的话,上模、下模及行位要有温度控制
  7. 所有运水道建议采用无电浸镍或用420不锈钢做模板,这样可防止生锈及清理垃圾
  8. 需要直身锁或斜锁
102类模(SPI-SPE 标准不超过1,000,000模次 大量生产模具)
  1. 需要详细模具结构图
  2. 模胚材料硬度最低为280BHN(DME #2 钢 / 4140 钢)
  3. 有胶位的内模件钢材要见硬至最低48~52HRC,其余有用的零件亦应同一处理
  4. 下列项目可能或不需要,视乎最终生产数量而定,建议与用户做模具讨论时确认下列项目是否需要:
    • 顶针板导柱
    • 行位硬片
    • 电镀运水孔
    • 电镀模腔
  5. 建议采用直身锁或斜锁
103类模(SPI-SPE 标准少于500,000模次 中量生产模)
  1. 需要详细模具结构图
  2. 模胚材料硬度最小为165BHN(DME #1 钢 / 1040 钢)
  3. 内模钢材为P20(28~32HRC)或高硬度(36~38HRC)。
  4. 其余要求视乎需要而定
104类模(SPI-SPE 标准少于100,000模次 少量生产模)
  1. 需要模具结构图
  2. 模胚材料可用软钢或铝(1040 钢)
  3. 内模件可用铝,软钢或其它认可金属
  4. 其余要求视乎需要而定
105类模(SPI-SPE 标准少于500模次 首办模或试验模)
  1. 可用铝铸铁或环氧树脂或任何材料只要有足够强度可生产最少测试数量便可

四、注塑模具相关工艺术语展开

待完善...

结束语展开

待完善...

参考引用:
  1. 《机械设计手册》
  2. 《模具设计手册》
  3. 《塑料模具设计手册》
  4. 360百科: https://baike.so.com/doc/

责任编辑:Andrew