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魔猴網(wǎng)注塑成型設計規范

魔猴君  知識堂   685天前

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零件在注塑之前可能經(jīng)過(guò)三個(gè)不同的路徑:有些零件首先通過(guò)3D打印制作原型,對注塑的可制造性的考慮很有限。另一些則采取更傳統的機加工途徑,在可制造性上一般會(huì )更好一些,因為CNC之類(lèi)的機加工和注塑成型的設計要求有一些類(lèi)似甚至相同;還有很多人則是沒(méi)有經(jīng)過(guò)原型迭代測試,干脆直接跳到注塑成型。

 

在生產(chǎn)開(kāi)始之前,有一些重要的設計元素需要考慮,這些因素可以改善零件的可制造性(可塑性),減少生產(chǎn)過(guò)程中可能出現的意外、外觀(guān)缺陷和其他問(wèn)題的機會(huì )。

 

1.拔模斜度

 

注塑成型的零件需要在注塑完成后從模具中取出。但是,如果沒(méi)有合適的設計,將零件取出將變得很困難。例如,一個(gè)零件如果有著(zhù)深而直的壁,由于材料冷卻會(huì )收縮到模芯上,很容易粘在模具里,不容易取出。我們生活中凍冰塊用的冰塊盒,也是一種模具,如果你仔細觀(guān)察,會(huì )發(fā)現凍出來(lái)的冰塊并不是真正的直上直下的方塊,而是從上到下有一點(diǎn)角度,最上面稍微大點(diǎn),最小面稍微小點(diǎn)。如果是直上直下的設計,我們將很難從冰塊盒里將冰塊取出。同樣道理,如果我們想注塑零件能順利從模具中取出,就需要使它們在側面有一個(gè)錐形角度,我們稱(chēng)之為拔模斜度或者脫模斜度。

 

拔模斜度在CNC加工中也有類(lèi)似的概念,但是對于注塑成型來(lái)說(shuō)更重要,有限的拔模斜度可能對注射系統產(chǎn)生過(guò)大的壓力,可能會(huì )造成零件損壞,甚至可能損壞模具。尤其是對于想要實(shí)現使用脫模針來(lái)自動(dòng)脫模的零件,拔模角度更是必須的。

拔模斜度 

圖:拔模斜度的一個(gè)示例

 

拔模角度沒(méi)有固定值,是根據具體零件的材料,表面光潔度,零件深度等等因素決定的。一個(gè)表面光滑的零件,比一個(gè)表面有很多紋理的零件所需的拔模角度就小。一個(gè)比較好的經(jīng)驗法則是每2.5厘米模腔深度對應1度的拔模斜度,但這也并不絕對。我們在魔猴會(huì )根據零件的每個(gè)特征來(lái)具體分析查看,預測突出需要增加拔模斜度的零件。

 

2.倒角

倒角不是注塑成型的必要條件,但我們應該在零件中盡可能多的使用倒角來(lái)消除零件上的尖角 這將改善材料的流動(dòng)性和零件的完整性。

 

填充在模具腔內的塑料在有弧度的拐角處流動(dòng)得更好,就像河流的流動(dòng)一樣。河流沒(méi)有90度的拐角,因為水的流動(dòng)產(chǎn)生了內外的拐角,所以它很容易向下游最終目的地流動(dòng)。同樣,融化的塑料也希望走一條阻力最小的道路,以盡量減少材料和模具上的壓力。和拔模斜度類(lèi)似,倒角也有助于零件的脫模,因為圓角可以減少零件粘在模具中導致其變形甚至斷裂的機會(huì )。

倒角 

 

圖:尖角有高應力集中,塑性流動(dòng)受到阻礙。倒角使應力集中度降低,塑料的流動(dòng)得到加強。

 

 

3.壁厚

 

在零件設計中控制壁厚有助于管理零件的美觀(guān)、重量和強度。太厚的零件會(huì )導致難看的凹陷、翹曲和內部空隙(空氣袋)。為了避免這種情況,我們魔猴總結了一份不同材料的推薦的壁厚,-但這只是一個(gè)一般規則,因為不是所有的零件都適用表中的推薦壁厚。此外,兩個(gè)不同壁厚的連接處應該有圓弧或者坡度過(guò)渡,這樣更有利于塑料樹(shù)脂在模腔內的流動(dòng)性和減少成品的應力集中(如圖所示)

壁厚過(guò)渡 

圖:不同壁厚連接處應該有坡度過(guò)渡

 

 

 

 

表:不同塑料的推薦厚度

材料

推薦壁厚(MM)

ABS

1-3.5

POM(聚甲醛)

0.75-3

PMMA(有機玻璃亞克力)

0.6-13

液晶樹(shù)脂

0.75-3

長(cháng)纖維增強塑料

2-25

尼龍

0.75-3

PC

1-4

Polyester

0.6-3.2

PE

0.75-5

PPS

0.5-4.5

PP

0.6-4

PS

0.9-3.8

PU

2-19

 

4. 減重和加強筋

除了采用適當的壁厚外,還應該考慮其他因素,以確保零件的設計完整性。人們可能會(huì )認為,零件越厚,零件就越堅固--這是一個(gè)錯誤的假設。一個(gè)正確設計的結構性零件應該包含加強筋和夾層三角筋,這可以增加強度,并有助于消除外觀(guān)缺陷,如翹曲、凹陷和空隙。

 

對于較厚的零件部分,通過(guò)減重設計,并使用合適的加強筋,將有機會(huì )保留你的零件的整體高度和直徑,而不一定會(huì )犧牲性能,并且還很有可能提高零件的性能和外觀(guān)。

 

加強筋的厚度一般法則是是采用相鄰表面厚度的40%60%,如圖所示,零件的壁厚和支撐它的加強筋厚度之比約為21,這有助于避免厚的部分與薄的部分以不同的速度冷卻。它還有助于減少沉降和應力,避免在你的部件中產(chǎn)生翹曲。

加強筋 

圖:加強筋的厚度應為壁厚的一半左右

坡道和夾層三角筋是另一個(gè)加強和改善部件外觀(guān)的設計元素。同樣,塑料流體喜歡幾何形狀之間的平滑過(guò)渡,一個(gè)小的斜坡有助于材料在不同層次之間的滑動(dòng)。夾層三角筋有助于支撐墻體或特征,同時(shí)減少成型應力。

 

 

 

5. 型芯和型腔設計

 

型芯和型腔通常被稱(chēng)為模具的A面和B面或上半部和下半部,采用型芯-型腔的方法進(jìn)行零件設計可以節省制造時(shí)間和金錢(qián),并改善零件的整體外觀(guān)。比方說(shuō),你正在設計一個(gè)簡(jiǎn)單的盒子。如果模具的A面和B面使用傳統方式,直接A,B面堆成,你會(huì )產(chǎn)生一個(gè)非常深的深槽,難以制造并增加模具成本,而且深槽可能導致包括打不飽(缺料)和不容易脫出以及模具容易損壞等問(wèn)題。

 

 

通過(guò)型芯-型腔的設計可以將所有這些問(wèn)題降到最低。這種設計技術(shù)要求外墻和內墻的設計按照同樣的拔模角度彼此平行。這種方法可以保持一致的壁厚,保持零件的完整性,提高強度和可塑性,并降低整體制造成本。

型腔設計 

圖:傳統設計:盒子的壁將成為深槽,加工和拋光墻體的成本較高。芯腔法。通過(guò)芯腔方法設計的盒子??梢杂酶蟮?、更快的刀具來(lái)處理特征。拋光更容易、更快。

 

6.底切

 

注塑成型的零件需要設計的越簡(jiǎn)單越好,對嗎?這是一個(gè)錯誤的答案,因為在魔猴,我們支持復雜的零件設計,包括需要底切、通孔和其他特征。

 

外側底的處理相對簡(jiǎn)單和成本效益較高的,因為我們通過(guò)銷(xiāo)釘驅動(dòng)的側面滑塊芯模來(lái)實(shí)現。當模具被打開(kāi)和關(guān)閉時(shí),凸輪沿著(zhù)一個(gè)傾斜的銷(xiāo)軸移動(dòng)。當打開(kāi)時(shí),凸輪完全縮回,以便在不損壞模具的情況下輕松彈出零件,并再次關(guān)閉,直到凸輪就位以制造下一個(gè)零件。

 

在無(wú)法使用側面滑塊模芯的情況下,我們可以使用手動(dòng)移除的鑲件。這些是最小1立方厘米的模具部件,在壓機關(guān)閉前由操作員裝入。零件成型后,零件與鑲件一起被彈出。然后,操作員拿起零件,手動(dòng)取出鑲件,并將其放回模具中,用于下一個(gè)零件。

底切的處理 

圖:左圖展示了一個(gè)帶有底切特征的夾子。在右圖中,底切下方的開(kāi)孔允許插入鑲件模具,并提供所需的閂鎖開(kāi)關(guān)。

 

 

7.澆口和頂桿設計

 

澆口和頂是塑料樹(shù)脂有效地進(jìn)入模具和塑料零件有效地從模具中彈出的必要條件。我們在準備進(jìn)行模具制作之前,應該考慮澆口和頂桿的位置。

 

最常用的是片狀澆口,因為它為模具工程師們提供了最佳的加工能力,并能在工藝需要時(shí)增加尺寸。片狀澆口的尺寸從流道開(kāi)始逐漸變小,因此最小的點(diǎn)在零件的表面。這使得零件和流道之間有一個(gè)凍結點(diǎn),可以消除零件表面的熱量,以最大限度地減少零件中的任何凹陷風(fēng)險。成型后,需要手動(dòng)移除標簽澆口,留下0.15毫米以?xún)鹊臐部跉堄?。副澆口一般通過(guò)在零件側面或頂(后澆口)中加入一個(gè)隧道澆口來(lái)使用。這兩種澆口方式一般都能減少留在工件外部的殘余物的尺寸。隧道式閘門(mén)仍然從外部進(jìn)入零件,但在零件表面的中間位置,所以它們通常會(huì )留下較少的閘門(mén)痕跡。柱狀閘門(mén)在零件外部沒(méi)有留下明顯的痕跡,因為零件通過(guò)靠近零件周邊的一個(gè)頂進(jìn)行填充。風(fēng)險是由于熱量和零件厚度而在零件的另一側留下的外觀(guān)陰影。因此,在對有紋理或高度拋光的高度外觀(guān)要求的零件使用這種方法時(shí)要謹慎。

 

熱頭澆口的效果不錯,因為它們對澆口和流道系統的零件浪費最小。對于需要從中心到外緣均衡填充的零件,熱頭澆口是最好的,它可以最大限度地減少任何模具的移動(dòng),因為片狀澆口會(huì )在模具中產(chǎn)生不平衡的壓力。熱頭澆口通常是最美觀(guān)的澆口(直徑約為1.27毫米),通??梢噪[藏在凹陷處或標志或文字周?chē)?/span>

 

直接澆口是最不好使用的,直接澆口的直徑很大,很難手工拆除,很多時(shí)候需要用銑削的方式拆除夾具。一般只用于玻璃含量高的特定材料或零件中間需要二次加工的地方。

   

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