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注塑模具基本知识

来源:开云体网官网    发布时间:2024-08-14 00:14:11

  合模装置最大的作用是实现模具开闭以及顶出制品。合模装置可分为如图所示的连杆式和直接利用油压实行合模的直压式。

  注射装置是使树脂材料受热融化后射入模具内的装置。如图所示从料头把树脂挤入料筒中,通过螺杆的转动将熔体输送至机筒的前端。在那个过程中,在加热器的作用下加热使机筒内的树脂材料受热,在螺杆的剪切应力作用下使树脂成为熔融状态,将相当于成型品及主流道,分流道的熔融树脂滞留于机筒的前端(称之为计量),螺杆的不断向前将材料射入模腔。

  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反映出来。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施都有重要意义。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。综合上述种种原因,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采取了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。

  此时,若分流道到各模腔的长度不相等的话,树脂就不能在同一时间入模腔,导致各制品的尺寸,外观,物性发生差异。因此,我们一般将分流道的长度设计为相等的。

  成形品中的主流道和分流道并不是产品,有时会被丢弃或粉碎后作为成型材料再度使用。我们将它称之为回料。

  回料一般不作为成型材料被单独使用,通常是与新料混配后使用。这是因为经过一次成型后,树脂的机械性能,流动性,颜色等各种特性都可能会发生变化。新料与回料的混合比例一般控制在30%以下,如果回料的使用比例过高,有可能使材料的固有特性下降,即使回料的使用量控制在30%以下,我们也必须根据所求制品的品质要求,强度,成型模具构造,成型品的形状等,来决定回料的正确使用量。特别是填充等级的材料,尤其要注意这一点。

  精密模具的发展,对测量的要求慢慢的升高。精密的三坐标测量机,长期以来受环境的限制,很少在生产现场使用。新一代三座标测量机大多数都具有温度补偿及采用抗振材料,改善防尘措施,提高环境适应性和使用可靠性,使其能方便地安装在车间使用,以实现测量现场化的特点。

  当熔融树脂在模具内流动时,须控制螺杆的移动速度(射出速度),并在树脂充满模腔后用压力(保压力)来控制。当螺杆位置,注射压力达到一定值时我们大家可以将速度控制切换成压力控制。

  所谓模具(Mold)是指,树脂材料射入金属模型后得到具有一定形状的制品的装置。虽然在图中没有标明,事实上为了控制模具的温度,在模具上还有使冷媒(温水或油)通过的冷却孔,加热器等装置。

  值得注意的是,模具表面抛光不单受抛光设备和工艺技术的影响,还受模具材料镜面度的影响,这一点还没有引起足够的重视,也就是说,抛光本身受模具材料的制约。例如,用45#碳素钢做注塑模时,抛光至Ra0.2μm时,肉眼可见明显的缺陷,继续抛下去只能增加光亮度,而粗糙度已无望改善,故目前国内在镜面模具生产中往往采用进口模具材料,如瑞典的一胜百136、日本大同的PD555等都能获得满意的镜面度。

  1、激光快速成型技术(RPM)发展讯速,我国已达到国际水平,并逐步实现商品化。世界上已经商业化的快速成形工艺主要有SLA(立体光刻)、LOM(分层分体制造)、SLS(选择性激光烧结)、3D-P(三维印刷)。

  清华大学最先引进了美国3D公司的SLA250(立体光刻或称光敏树脂激光固化)设备与技术并进行开发研究,经几年努力,多次改进,完善、推出了“M-RPMS-型多功能快速原型制造系统”(拥有分层实体制造-SSM、熔融挤压成型-MEM),这是我国自主知识产权的世界唯一拥有两种快速成形工艺的系统(国家专利),具备比较好的性能价格比。

  判定精密注塑的依据是注塑制品的精度,即制品的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。要进行精密注塑必须有许多相关的条件,而最本质的是塑料材料、注塑模具、注塑工艺和注塑设备这四项基本因素。设计塑料制品时,应首先选定工程塑料材料,而能进行精密注塑的工程塑料又必须选用那些力学性能高、尺寸稳定、抗蠕变性能好、耐环境应力开裂的材料。其次应根据所选择的塑料材料、成品尺寸精度、件重、质量发展要求以及预想的模具结构选用适用的注塑机。在工艺流程中,影响精密注塑制品的因素大多数来源于模具的精度、注塑收缩,以及制品的环境和温度和湿度变化幅度等方面。

  所谓注塑成型(Injection Molding)是指,受热融化的材料由高压射入模腔,经冷却固化后,得到成形品的方法。该方法适用于形状复杂部件的批量生产,是重要的加工方法之一。

  模具可制造性评价功能在新一代模具软件中的作用十分重要,既要对多方案进行筛选,又要对模具设计过程中的合理性和经济性做评估,并为模具设计者提供修改依据。

  在新一代模具软件中,可制造性评价最重要的包含模具设计与制造费用的估算、模具可装配性评价、模具零件制造工艺性评价、模具结构及成形性能的评价等。新一代软件还应有面向装配的功能,因为模具的功能只有通过其装配结构才能反映出来。采用面向装配的设计方法后,模具装配不再是逐个零件的简单拼装,其数据结构既能描述模具的功能,又可定义模具零部件之间相互关系的装配特征,实现零部件的关联,因而能有效保证模具的质量。

  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,中间要经过温度尝应力尝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)具有不一样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。

  2、无模多点成形技术是用高度可调的冲头群体代替传统模具进行板材曲面成形的又一先进制造技术,无模多点成形系统以CAD/CAM/CAT技术为主要手段,快速经济地实现三维曲面的自动成形。吉林工大承担了有关无模成形的国家重点科技攻关项目,已自主设计并制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备。

  我国这项技术与美国的麻省理工学院、日本东京大学、日本东京工业大学相比,在理论研究和实际应用方面均处领头羊,目前正向着推广应用方面发展。3、树脂冲压模具首次在国产轿车的试制中得到成功应用。一汽模具制造有限公司设计制造了12套树脂模具用于全新小红旗轿车的改型试制,这12套模具分别是行李箱、发动机罩、前后左右翼子板等大型复杂内外覆盖件的拉延模具,其主要特征是模具型面以CAD/CAM加工的主模型为基准,采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形,凸凹模间隙采用进口专用蜡片准确控制,模具的尺寸精度高,制造周期可缩短二分之一至三分之二,制造费用可节省1000万元左右(12套模具)。为我国轿车试制和小批量生产开辟了一条新途径,属国内首创。瑞士汽巴精化有关专家觉得可达90年代国际水平。

  镜面模具材料不单是化学成分问题,更主要的是冶炼时要求采用真空脱气、氩气保护铸锭、垂直连铸连轧、柔锻等一系列先进工艺,使镜面模具钢具内部缺陷少、杂质粒度细、弥散程度高、金属晶粒度细、均匀度好等一系列优点,以达到抛光至镜面的模具钢的要求。

  开始设计注塑模时,第一步是要选择确定模具的结构、类型和一些最基本的参数和尺寸,如型腔的个数和需要的注塑量、制品在分型面上的投影面积、成型时需要用的工艺合模力、注塑压力、模具的厚度和安装固定尺寸以及开模行程等等。这一些数据均与注塑机的技术规格紧密关联,如果二者之间不能匹配,则模具将没办法使用,此时只能重新选择确定模具的结构类型或更换注塑机机型。为了了解模具结构类型与注塑机机型是否匹配,必须将二者之间的有关数据来进行校核。

  新一代模具软件以立体的思想、直观的感觉来设计模具结构,所生成的三维结构信息能方便地用于模具可制造性评价和数控加工,这就要求模具软件在三维参数化特征造型、成型的过程模拟、数控工艺流程仿真及信息交流和组织与管理方面达到相当完善的程度并有较高集成化水平。衡量软件集成化程度的高低,不仅要看功能模块是否齐全,而且要看这些功能模块是否共用同一数据模型,是否以统一的方式形成全局动态数据库,实现信息的综合管理与共享,以支持模具设计、制造、装配、检验、测试及投产的全过程。

  模具抛光技术是模具表面工程中的重要组成部分,是模具制作的完整过程中后处理的重要工艺。目前,国内模具抛光至Ra0.05μm的抛光设备、磨具磨料及工艺,可以基本满足需要,而要抛至Ra0.025μm的镜面抛光设备、磨具磨料及工艺尚处摸索阶段。随着镜面注塑模具在生产中的大规模应用,模具抛光技术就成为模具生产的核心问题。由于国内抛光工艺技术及材料等方面还存在一定问题,所以如傻瓜相机镜头注塑模、CD、VCD光盘及工具透明度要求高的注塑模仍有很大一部分依赖进口。

  已成为熔体的材料进入主流道,经分流道,浇入模腔内。经过冷却阶段后打开模具,成型机上的顶出装置会把顶出杆顶出,将制品推出。

  成形品是由使熔融树脂流入的主流道,引导熔融树脂进入模腔的分流道及制品所构成的。如果一次成型只可得到一个产品,生产效率不高。若我们利用分流道将多个模腔连结在一起的话,则可以同时成型出数个产品。

  在精密注塑中,模具是用以取得符合质量发展要求的精密塑料制品的关键之一,精密注塑用的模具应切实符合制品尺寸、精度及形状的要求。但即使模具的精度、尺寸一致,其模塑的塑料制品之实际尺寸也会因收缩量差异而不一致。因此,有效地控制塑料制品的收缩率在精密注塑技术中就显得十分重要。

  模具设计得合理与否会直接影响塑料制品的收缩率,由于模具型腔尺寸是由塑料制品尺寸加上所估算的收缩率求得的,而收缩率则是由塑料生产厂商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有热收缩、相变收缩、取向收缩、压缩收缩与弹性回复等因素,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,在设计模具时一定要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模速度、注射熔体温度与模具的温度、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不同、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。

  目前,英、美、德等国及我国一些高等院校和科研院所开发的模具软件,具有新一代模具CAD/CAM软件的智能化、集成化、模具可制造性评价等特点。

  新一代模具软件应建立在从模具设计实践中归纳总结出的大量知识上。这些知识经过了系统化和科学化的整理,以特定的形式存储在工程知识库中并能方便地被模具所调用。在智能化软件的支持下,模具CAD不再是对传统设计与计算方式的模仿,而是在先进设计理论的指导下,充分运用本领域专家的丰富知识和成功经验,其设计结果必然具有合理性和先进性。