11.3.1 注塑模设计的基本原则
注塑成型是最大量生产塑料制件的主要成型方法之一。能有效地利用这种成型方法的关键在于模具。模具与制件设计有着非常密切的关系。模具是把制件设计意图化为大批量生产的手段,如在制件设计方面存在不合理之处或缺陷,势必制造不出高质量的模具。因此,首先必须在制件设计上把住关,按照塑料制件工艺设计的要求进行,对已确定的制件设计从模具结构上弥补制件设计中不可避免的缺点,以及实现大批量生产,这是模具应完成的任务。
1.与注塑机的关系
1)根据制件的体积(或质量)与型腔数、与注塑机开模运动方向相垂直的分型面上总投影面积,以及浇注系统等,使用注塑量与锁模力适当的注塑机(单位型腔压力一般选择:柱塞型注塑机40~50MPa,螺杆型注塑机25~45MPa)。
2)根据塑料材料、制件的形状、尺寸与精度等级、模具的结构特点等,使用具有足够注射压力的注塑机。
3)设计模具的尺寸与注塑机的拉杆间距、装模板尺寸、安装模具螺钉孔的位置关系要求恰当。
4)考虑模具的厚度、制件的高度尺寸及具有侧向分型抽芯机构的抽拔距离等关系,即制件的推出与注塑机开模行程、装模板的最大最小间距相适应。
5)模具的推出机构与注塑机顶出杆的位置相适应,分析推出制件时所需脱膜力的大小与分布,在制件推出时确保推出平衡。
6)模具上定位环的外径尺寸与注塑机的定位孔尺寸应成一定精度的间隙配合。
7)模具上主流道的进口直径应比注塑机喷嘴的喷口直径大0.5~1mm。
8)模具上主流道衬套的凹球半径应大于注塑机喷嘴头部凸球面半径。
2.与塑料材料的关系
1)根据制件的使用要求(如物理力学性能、化学性能等)进行认真的研究,选择适当的塑料材料。
2)塑料材料的成型收缩率除因材料的品种,即本身的特性(结晶性与非结晶性)不同而异之外,还因成型工艺条件(如材料的湿度、模具的温度、成型的压力、温度与保压冷却时间等)、塑料制件的结构以及模具的结构等不同而异,故应认真审核,确定收缩率的值,并且根据允许公差表确定模具尺寸。
3)影响塑料制件精度的因素十分复杂,因此塑料制件精度的确定应该合理,尽可能选用低精度等级。
4)脱模斜度的确定:大部分制件的最小脱模斜度为1°左右,具体的值要根据塑料材料与制件的使用要求而确定。在不影响使用要求的情况下,应尽量取大。
3.与模具结构的关系
1)应根据制件所需数量与设备条件确定适当的型腔数量、型腔位置的排列。尽量使型腔排列紧凑,流道长度要求最短,并且力求锁模压力平衡。型腔尽量采用拼镶结构,以提高塑件的精度。
2)根据塑料材料、模具材料、制件的形状、模具结构、成型压力等计算模具型腔壁厚及底板的厚度(模具的刚度和强度计算)。
3)根据制件的最大断面轮廓,尽量采用一个与注塑机开模运动方向相垂直的分型面,且分型面上滑动配合部分应尽量简单。应设法避免与开模运动方向垂直的侧向分型抽芯,同时要考虑制件的留模,并顺利顶出与保证制件的精度要求。
4)对有侧凹和侧孔的制件,应将抽芯或分型距离短的、投影面积较小的作为侧向分型抽芯,并采用在动模一侧进行侧向分型抽拔型芯等基本模具结构形式,同时要考虑侧向分型抽芯机构(如侧型芯、瓣合块、侧向成型杆、机械传动机构等)的位置正确与动作可靠。
5)确定制件合适的脱模方式(采用推杆、推板、推管、气压或液压、多元件组合以及其他的形式)与脱模位置,保证制件在脱模过程中不变形,不损伤制件的外观,且脱模机构工作可靠、运动灵活,本身具有足够的强度和刚度,并确保模具的安全。
6)确定浇注系统的形式、位置及尺寸,保证熔料平稳而有顺序地充满型腔,顺利地排出型腔内的气体,可靠地传递压力,并通过浇口的适时凝固来控制补料时间。
7)对模具温度控制系统进行设计。根据塑料的品种,确定温度调节系统是采用加热方式还是冷却方式。如采用冷却方式,则要确定冷却孔的面积、尺寸及分布。要采用快速、大流量冷却水,最终达到模温均一,塑件各部位同时冷却,以提高生产率和提高塑件质量。并要求温度调节系统要尽量做到结构简单、加工容易、成本低廉。