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笔模具如何设计、又如何实现精密注塑?

发布日期:2018.10.10
由于笔模具温度对成型收缩率的影响很大,同时也直接影响注塑制品的力学性能,还会引起制品表面发花等各种成型缺陷,因此必须使模具保持在规定的温度范围内,而且还要使模具温度不随时间变化而变化。多型腔模具的各型腔之间的温差也不得发生变化。为此,在模具设计中必须采取对模具加热或冷却的温度控制措施,且为了使模具各型腔间的温差尽量缩小,必须注意温控-冷却回路的设计。在型腔、型芯温控回路中,主要有串联冷却与并联冷却两种连接方式。 精密注塑会受到很多相关因素和环境条件的影响,而最基本的是塑料材料、注塑模具、注塑工艺和注塑设备这四项基本因素。在设计塑料制品的前期,应首先根据其应用环境选定相应性能需要的工程塑料。其次,应根据所选择的塑料材料、成品尺寸精度、制件重量、质量要求以及预想的模具结构来选用适当的注塑机。

一、模具的设计 
笔模具设计是否合理会直接影响塑料制品的质量。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缩率得来,而收缩率常常是由塑料生产厂家或工程塑料手册推荐的一个范围内的数值,它不仅与模具的浇口形式、浇口位置与分布有关,而且与工程塑料的结晶取向性(各向异性)、塑料制品的形状、尺寸到浇口的距离及位置有关。影响塑料收缩率的主要因素包括热收缩、相变收缩、取向收缩、压缩收缩与弹性回复等,而这些影响因素与精密注塑制品的成型条件或操作条件有关。因此,模具的设计者必须有丰富的设计和注塑成型经验,必须考虑这些影响因素与注塑条件的关系及其表观因素,如注塑压力与模腔压力及充填速度、注射熔体温度与模具温度、模具结构及浇口形式与分布,以及浇口截面积、制品壁厚、塑料材料中增强填料的含量、塑料材料的结晶度与取向性等因素的影响。上述因素的影响也因塑料材料的不同,或者其它成型条件如温度、湿度、继续结晶化、成型后的内应力、注塑机的变化而不同。
由于注塑过程是把塑料从固态(粉料或粒料)向液态(熔体)又向固态(制品)转变的过程。从粒料到熔体,再由熔体到制品,中间要经过温度场、应力场、流场以及密度场等的作用。在这些场的共同作用下,不同的塑料(热固性或热塑性、结晶性或非结晶性、增强型或非增强型等)具有不同的聚合物结构形态和流变性能。凡是影响到上述“场”的因素必将会影响到塑料制品的物理力学性能、尺寸、形状、精度与外观质量。 
这样,工艺因素与聚合物的性能、结构形态和塑料制品之间的内在联系会通过塑料制品表现出来。分析清楚这些内在的联系,对合理地拟定注塑加工工艺、合理地设计并按图纸制造模具、乃至合理选择注塑加工设备都有重要意义。精密注塑与普通注塑在注塑压力和注射速率上也有区别,精密注塑常采用高压或超高压注射、高速注射以获得较小的成型收缩率。综合上述各种原因,设计精密注塑模具时除考虑一般模具的设计要素外,还须考虑以下几点﹕ 
1 、采用适当的模具尺寸公差; 
2 、防止产生成型收缩率误差; 
3 、防止发生注塑变形; 
4 、防止发生脱模变形; 
5 、使模具制造误差降至最小; 
6、 防止模具精度的误差; 
7、 保持模具精度。
 
二、防止产生成型收缩率误差
由于收缩率会因注塑压力而发生变化,因此,对于单型腔模具,型腔内的模腔压力应尽量一致。至于多型腔模具,型腔之间的模腔压力应相差很小。在单型腔多浇口或多型腔多浇口的情况下,必须以相同的注塑压力注射,使型腔压力一致。为此,必须确保使浇口位置均衡。为了使型腔内的模腔压力一致,最好使浇口入口处的压力保持一致。浇口处压力的均衡与流道中的流动阻力有关。所以,在浇口压力达到均衡之前,应先使流道均衡。 
由于熔体温度和模具温度对实际收缩率产生影响,因此在设计精密注塑模具型腔时,为了便于确定成型条件,必须注意型腔的排列。因为熔融塑料把热量带入模具,而模具的温度梯度分布一般是围绕在型腔的周围,呈以主流道为中心的同心圆形状。 
因此,流道均衡、型腔排列和以主流道为中心的同心圆状排列等设计措施,对减小各型腔之间的收缩率误差、扩大成型条件的允许范围以及降低成本都是必要的。精密注塑模具的型腔排列方式应满足流道均衡和以主流道为中心排列两方面的要求,且必须采用以主流道为对称线的型腔排列方式。
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