为了确保塑件能够顺利从模具中取出,应尽量让塑件在开模时停留在动模的一侧。同时,必须确保塑件的精度达到规定要求。此外,还需满足塑件外观质量的标准。模具的加工与制造过程也应简便。还需考虑成型面积、排气效果以及侧向抽芯的影响。在这些因素中,第5点以及第2点和第8点尤为重要。为了模具的加工制造更加便捷,我们应当优先选取那些平直且易于加工的分型面。如图所示,选用A-A这种平直的分型面,前模(亦称定模)只需制作成平面,胶位则全部设置在后模(亦称动模),从而大大简化了前模的加工难度。此外,A-A分型面还是整个模具的核心分模面。图中所示虚线标明的B-B和C-C区域,构成了滑块的关键分型面。这种分型面的选取,对于进行线切割操作以及加工后模芯和后模镶件等成型部件,具有显著优势。在挑选分型面时,应尽量确保塑件在模具开启后停留在后模的一侧,这样做有利于后模设置中的推出机构进行动作。具体来说,如图所示,通过A-A分型面,将B-B处的滑块向左移动,C-C处的滑块向右移动,随后由于塑件的收缩,它们会紧贴在后模芯和后模镶件上。最后,借助注射机的顶出装置以及模具的推出机构,将塑件推出。在浇注系统中,浇口的设计至关重要。其中,主流道的设计尤为关键。主流道,其一端紧邻注射机的喷嘴,另一端则与分流道相接,它是一段具有锥形特征的流动通道。
主流道的小端尺寸大约在4毫米左右。主流道衬套的设计形式较为特殊,因为主流道小端入口处会与注射机的喷嘴频繁接触,这使得它成为了一个易损部件,对材料的选择有着较高的要求。因此,模具中的主流道部分通常设计成可拆卸和更换的主流道衬套,也就是我们常说的浇口套或唧咀。这样的设计便于我们选用优质的钢材,并对其进行单独的加工和热处理。唧咀作为标准件,可以直接购买使用。唧咀主要分为带托唧咀和不带托唧咀两大类,其中前者如附图所示,常用于安装定位圈。唧咀的尺寸包括Φ 12、Φ 16、Φ 20等多种规格。鉴于注射机的喷嘴半径为20,因此所使用的唧咀型号为R21。第7页图(3)展示了相关内容。3. 关于主流道衬套的固定,由于使用了带托唧咀,故需配合定位圈将其固定在模具的面板上。定位圈作为标准件,其外径尺寸为120毫米,内径则为35毫米。具体固定方式可参照下页第8页图(4)中的B部分所示。在多型腔或单型腔多浇口(即塑件尺寸较大)的情况下,应当设置分流道。分流道指的是从主流道末端至浇口之间的一段塑料熔体流动路径。在浇注系统中,熔融塑料从主流道流入型腔之前,需经过一个过渡段,该段通过截面积的调整和流动方向的改变来实现平稳的流动状态。因此,分流道的设计必须确保有效的压力传递,维持理想的填充效果,同时在流动过程中尽量减少压力损失,以确保塑料熔体能均匀地分布在各个型腔中。
主分流道的轮廓与大小,特指图(6)中位于水口板下方、呈水平状态的通道。为了便于后续的加工和模具脱模,分流道通常布置在分型面上。这些分流道的横截面形状通常是圆形、梯形、U形、半圆形或矩形。在工程设计中,梯形截面的加工工艺性较好,且塑料熔体的热量散失和流动阻力都相对较小。一般可以通过以下经验公式来确定其截面尺寸:LmB = (式1),BH32 = (式2)。其中,B代表梯形大底边的宽度(单位:毫米),m代表塑件的重量(单位:克),L代表分流道的长度(单位:毫米),H代表梯形的高度(单位:毫米)。梯形的侧面斜角a通常取值在50至150度之间。在使用式(式1)时,需注意其适用范围,即塑件厚度应小于某个值,重量应小于200克,且计算结果应在某个范围内才被认为是合理的。该电动机的绝缘胶架体积适中,重量估算在4克左右,分流道长度设计规划为140毫米,并设有4个型腔。因此,计算得出:B的值约为8毫米,H的值取为5毫米。在第9页中,梯形小底边的宽度设定为6毫米,其侧边与垂直于分型面的角度大约为100度。此外,鉴于采用了水口板——即我们所提及的定模板与中间板之间额外增加的那块板——因此分流道的截面形状需设计为梯形,这样有利于分流道与主流道凝料在脱模过程中的分离。
实际操作中,我们通常采用两种不同截面积的梯形流道,分别是较大尺寸和较小尺寸的。具体可参照下图(图5)所示:2. 主分流道的长度设计上,应尽量缩短其长度,减少弯折,以便在注射成型过程中,以最经济的手段利用原料和注射机的能耗,从而降低压力和热量的损失。分流道的设计采用直线形式,总长度为140毫米。3. 副分流道的设计涉及图(6)中位于主分流道之下的两个土字形流道。在这些副分流道中,竖直方向的流道呈锥形,其锥度设定为单边20度。锥形流道的底部直径为φ6mm,而在水平方向上,上下两层的流道直径均为φ4mm。这些尺寸的选取均基于经验,而它们的总长度则是。分流道的表面粗糙度并非必须极低,这是因为分流道与模具接触的外层塑料在迅速冷却过程中,中心部位的塑料熔体流动状态相对较好。因此,分流道的内表面粗糙度Ra通常只需保持在m左右即可,表面略微粗糙有助于塑料熔体外层冷却皮层的稳固,进而与中心部位的熔体形成一定的速度差异,确保熔体在流动过程中具备恰当的剪切速率和剪切热。在加工过程中,铣床完成流道铣削后,只需略微省去模具的表面处理步骤,即去除加工纹理即可。(省模,指的是模具制造中一项关键工序,通常需要配备专业的省模女工,她们会使用打磨机、砂纸、油石等工具对模具型腔表面进行打磨,使其光滑、明亮,并降低表面的粗糙度。)
在分型面上对分流道的布局与先前描述的型腔排列紧密相联,存在多种布局方式,然而布置时需遵守两个基本原则:首先,确保排列紧密,以减小模具板面的尺寸;其次,力求流程简短,并努力实现锁模力的均衡。本模具所采用的流道布局模式为平衡式,具体可参照下方的图示(图6)。在模具设计中,浇口,又称作进料口,是连接分流道与型腔的必经之路。除了直接浇口之外,它是浇注系统中截面积最小的部分,然而,它却是整个浇注系统的核心环节。浇口的位置、形状以及尺寸对塑件的性能和质量具有显著的影响。浇口的选择至关重要,根据分类,浇口主要分为限制性和非限制性两种类型。在我们的设计方案中,我们决定采纳限制性浇口。限制性浇口一方面通过截面积的急剧减小,导致分流道输送的塑料熔体流速加速,提升剪切速度,从而实现理想的流动状态,使型腔迅速且均匀地被充满;另一方面,它优化了塑料熔体进入型腔的流动特性,通过调整浇口尺寸,实现多型腔同步填充,并能够精确控制填充和冷却时间,以及塑件表面的质量。此外,它还起到封闭型腔以防止塑料熔体倒流的作用,并便于浇口凝料与塑件的分离。图(6)展示了我们使用的侧浇口技术,亦称作边缘浇口,在国际上被称为标准浇口。这种浇口通常设置在分型面上,塑料熔体在型腔的侧面进行充模。其截面形状通常是矩形狭缝,位于第11页。通过调整截面的厚度和宽度,我们可以控制熔体充模时的剪切速率以及浇口的封闭时间。
该灯浇口加工简便,易于修整,还能依据塑件的具体形状特点灵活调整进料点开元棋盘牌下载app,因此,它已成为一种普遍采用的浇口类型,广泛用于中小型塑件的多型腔模具,并且对多种塑料的成型表现出了良好的适应性;然而,若存在浇口痕迹,则可能产生熔接痕、缩孔、气孔等缺陷,同时,注射压力会有较大损失,且对深型腔塑件的排气造成不便。针对此模具,其浇口的具体形状与大小可参照图(7)所示。该浇口各部分的尺寸均是通过经验值确定的。在实际的加工过程中,我们首先使用直径为Φ 4 的圆形铣刀来铣削出分流道,接着对材料进行热处理,随后制作一个铜公(电极)用于放电,最终通过电火花技术加工出所需的浇口。模具设计阶段,浇口的具体位置和尺寸需严格遵守标准。在初步试模之后,还需对浇口尺寸进行优化调整。不论选用何种类型的浇口,其开设位置对塑件的成型性能和质量均有显著影响。因此,合理确定浇口的开设位置是确保产品质量的关键步骤。此外,浇口位置的不同还会对模具的结构设计产生影响。为确保塑件性能优异且外观精美,我们必须慎重选择浇口位置,并遵循以下几项关键原则:首先,流动路径应尽可能缩短;其次,浇口应设置在塑件最厚的部分;再者,需最大限度地降低熔接线的出现;此外,还需确保型腔内气体能够顺利排出;同时,还需考虑分子定向效应;最后,要避免喷射和蠕动现象的产生。
浇口位置应避免出现曲折及承受冲击力,同时需留意其对产品外观可能产生的负面影响。鉴于该塑件的具体特性,结合上述原则进行综合考量,每个型腔设计时均设定了两个浇注点,分别如图(8)和图(9)所示,其中进浇点1的分流道设置在滑块上,而进浇点2的分流道则位于后模模仁上。图(8)和图(9)中展示的浇注系统平衡问题,在中小型塑件的注射模具中已普遍采用了一模多腔的设计方式。在这种设计中,关键在于确保每个型腔都能实现均匀的填充和成型。通常在塑件外形和模具构造条件允许的前提下,应将连接主流道至各型腔的分流道设计为长度一致、形状和横截面积相等的样式(型腔排列应为均衡型),若不符合此要求,则需调整浇口尺寸,以确保各浇口的流量和成型工艺条件达到统一,这一过程即称为浇注系统的均衡。显而易见,我们所设计的模具属于平衡型,这意味着从主流道至各个型腔的分流道在长度上保持一致,且其形状与横截面尺寸亦完全相同。在注射循环结束后,需注意喷嘴与主流道入口附近的一小段熔体由于辐射散热,其温度会低于所需的塑料熔体温度。为此,从喷嘴端部至注射机料筒内部约10至25毫米的范围内,存在一个温度逐步上升的区域。直至该区域温度升高至正常塑料熔体温度,注射过程才能恢复正常。该区域的塑料流动性较差,成型效果不理想;若低温的冷料流入模具腔室,将导致产品出现缺陷。
为了消除这种现象带来的影响,我们采用了一种方法,即通过增设一个井穴来延长主流道,以便能够容纳冷料。这样的井穴能有效阻止冷料流入浇注系统的流道和型腔之中。我们将这个专门用于存放因注射间隔而产生的冷料的井穴称作冷料穴。冷料穴通常位于主流道相对的动模板上,即塑料流动转向之处,其直径与主流道大端直径相仿,甚至稍大,深度大约是直径的1至几倍,确保冷料体积小于冷料穴体积。冷料穴存在六种不同类型,其中Z字形端部和拉料杆型较为常见,具体选择需根据塑料的特性合理进行。本模具所采用的冷料穴具体位置及形态,详见图(6)所示。实际上,只需将分流道进行适当延长即可。至于成型零件的设计与加工工艺,模具中那些负责决定塑件几何形状及尺寸的部件,统称为成型零件,涵盖凹模、型芯、镶块、成型杆以及成型环等多种部件。成型零件在作业过程中,会直接与塑料相接触,面临塑料熔体带来的高压冲击以及料流的冲刷作用,而且在脱模阶段,还会与塑件产生摩擦。鉴于此,成型零件必须具备恰当的几何形态,确保较高的尺寸准确度以及较低的表面粗糙度。除此之外,成型零件的结构设计也需合理,并且需要具备较强的强度、刚度以及良好的耐磨性。在塑造成型零件的过程中,需充分考虑塑料的特性、塑件的结构和使用需求,进而明确型腔的整体布局。同时,需挑选合适的分型面和浇注口位置,并决定脱模方法和排气点。接着,依据成型零件的加工、热处理和装配等具体要求,进行结构设计。在此过程中,还需计算成型零件的工作尺寸,并对关键部件进行强度和刚度的评估。
A. 成型零件的结构设计方面,本套模具所包含的成型零件主要有前模仁、后模仁,以及两个行位和四个镶件。根据前面对分型面的分析,我们可以将成型零件大致划分为三个部分:首先是前模仁,这部分包括图(2)中A-A分型面之上的区域;其次是左侧的行位,它位于图(2)中B-B分型面左侧;再者是右侧的行位,它位于图(2)中C-C分型面右侧;最后是后模仁,它涵盖了图(2)中B-B分型面和C-C分型面之下的区域。此外,在后模仁上还需镶嵌四个镶件,以便与前模仁相碰穿,从而形成电动机绝缘胶架中间部分的长方形孔。前模仁的设计主要呈现为一块长方体,其底面平坦,面积需确保能够完全覆盖四个型腔。鉴于存在四个型腔,模仁承受的压力相对较大,因此根据经验,其厚度需要适当增加。此外,还需考虑固定前模仁的螺丝孔的布局、冷却水道的配置、两个分流道孔的设置、斜导柱从前模仁穿过的斜孔设计,以及前模仁与前模框固定方式的选择。设计初期,前模仁的尺寸为宽度160毫米、厚度25毫米以及长度260毫米。经过最终设计,结构如附图所示,顶部对称设置了两条运水通道。因此,在前模框上精确地钻制了与这两条运水通道相对应的四个孔。这些孔使得长型水咀能够穿过,并通过螺纹连接,固定在前模仁上。图(10)2. 行位1的设计:行位1,