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干貨收藏!四大考量、五大訣竅 助力提升模具設計

2019-06-17 09:27:58來源:雅式出版有限公司 閱讀量:13288

  【塑料機械網 技術學堂】根據Research and Markets的研究數據,目前,全球塑料注塑件的市值規模達3,250億美元,預計最快在2025年該市值就將達到4787.2億美元,2019-2025年的年復合增長率為5.7%。
 
  受亞洲經濟高速發展的驅動,以及受益于工藝效率和新樹脂材料的推進,塑料部件在更為復雜的應用中廣泛使用,這為產品設計師和工程師帶來了巨大的機遇和挑戰。
 
  塑料注射成型的一個顯著優勢就是能夠以相對開發成本而言(工具)較低的單價成本生產非常大批量的產品。不過,這些相同的大體量生產需要使用良好的模具設計。
 
  細小的,逐步改進的模具設計,對小批量注塑部件的生產影響可能微不足道,但在生產數百萬個成品零件時就會產生重大的經濟影響。這就是為什么在任何工具項目在設計階段,采用合理的設計邏輯至關重要。
 
  以下是為高溫環境中使用的產品設計兩個多腔注塑模具時,需要考慮的四大關鍵因素和五大注意事項,而這些考量普遍適用于任何應用的項目。
 
  材料設計
 
  每種熱成型樹脂都具有獨特的化學和機械性能,需要與將要用于模塑它的模具鋼部件配合。例如,當使用聚醚醚酮PEEK(一種用于汽車、航空航天和醫療應用的高溫工程塑料)時,該模具需要能夠承受更高的成型溫度,同時保持尺寸穩定性。

  1、用高溫PEEK塑料材料生產的部件
 
  針對使用高溫PEEK塑料材料生產的部件,建議的模具工具材料選擇是S136不銹鋼。不銹鋼適用于PEEK要求的較高溫度下的大規模生產。另外不銹鋼還能耐玻璃纖維的磨損,并經過高度拋光處理,可令塑料部件獲得超卓的表面質量。
 
  由于PEEK必須在高溫高壓下注塑,因此必須小心地對模具工具進行熱處理。熱處理過程是在最終拋光之前,和CNC加工之后進行。

  2、模具拋光和熱處理前進行粗磨
 
  由于S136不銹鋼并非一種價格低廉的工具鋼,因此建議僅加工一部分模塑工具插件,以降低總工具成本。一旦加工好,就可以將插件放入更大標準的模塑工具材料(如P20或NAK80塑料模具鋼)的模塊化模具中,然后將其安裝到機器中。
 
  由于PEEK要求的注塑成型溫度通常超過大多數注塑機的標準加熱回路溫度,為了滿足必要的高成型溫度,必須使用單獨的電加熱線圈。
 
  電加熱器可以非常有效和均勻地分配熱量以獲得良好的成型效果,但反過來又對冷卻通道的正確設計提出更高要求,以便快速散熱以獲得良好的循環時間。
 
  拔模角度設計
 
  由于樹脂具有獨特的收縮率,在冷卻時會出現收縮,這可能導致模塑部件粘在模腔內,出現黏膜情況。
 
  制造商的規格表雖然有助于確定最小拔模角度,但這也受到零件表面紋理的影響。在某一點上,更多紋理(咬花)的注塑部件需要更大的拔模角度。

  3、移動分型線需要拔模角度
 
  產品設計師在兩個垂直面的直角交叉處確定分型線是很普遍的。但如果其中一個面是外觀面,而模具中出現任何多余料,則可能會損壞外觀表面。
 
  為了避免出現這種損壞情況,最好將分型線移到相鄰的非外觀面上。該分型線應沿拔模角稍微傾斜移動,而不是剛好90度。如果出現多余料,則可以在不損壞成品部件外觀的情況下將其裁剪掉。
 
  壁厚設計
 
  壁厚管理對于控制應力標記至關重要,同時確保設計滿足最小壁厚的同時與相鄰部位的厚度保持最大程度的一致性。

  4、在澆口附近施加高注射壓力
 
  澆口是代表高初始注射壓力的區域,而窄的壁厚也意味著增加注射壓力會受到限制。如果不平衡,這兩種力會對模具造成剪切,多余料甚至損壞效果。因此,增加澆口附近的壁厚,降低注射壓力或同時實施兩個動作都是良好的設計實踐。
 
  其次,出現多余料的可能性也會增加,因為壓力會精確地施加在分割線上。如果出現多余料,則需要花費大量時間和精力來移除,還會在成品上留下相應的標記。
 
  最后,相鄰區域質量不均等也將導致凹痕。這些損害不僅令塑料部件外觀變得難看,而且還會損害部件的結構完整性。
 
  脫模設計
 
  脫模力應該均衡地施加在注塑部件的表面區域,同時考慮厚度和質量,以防止部件翹曲或斷裂。另外,在澆口周圍的區域,將需要增加卸料板或額外的頂針式脫模裝置。這些頂針式脫模裝置是在短射的情況下清理澆口所必需的。

  5、幾何形狀很難平衡?
 
  由于澆口附近的區域將處于應力下,因此最好盡可能將壁厚設計得更厚些,或者利用襯墊或其他平坦區域以提供頂針頂出的推動力。
 
  隨著設計師和工程師繼續沿著新產品開發方向不斷前進,把握對塑料注塑模具的細微差別以及正確調適這些差別至關重要。
 

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