設計塑膠模具產品有哪些竅門

時間：2024-10-10 08:15:16 模具設計我要投稿

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設計塑膠模具產品有哪些竅門

　　塑料模具,是塑料加工工業中和塑料成型機配套,賦予塑料制品以完整構型和精確尺寸的工具。下面，小編為大家分享設計塑膠模具產品的竅門，希望對大家有所幫助!

　　澆口位置的選擇將決定塑料制品以下性質：

　　填充行為

　　制品的最終尺寸(公差)

　　收縮行為，翹曲

　　機械性能水平

　　表面質量(外觀)

　　如果設計者選擇了錯誤的澆口，成型加工時幾乎不可能從優化加工參數來矯正由此產生的後果。

　　基本設計原則：

　　不要將澆口置於高壓力區域;

　　盡量避免或減少熔合線;

　　盡量使熔合線遠離高壓力區域;

　　對於增強型塑料，澆口位置決定零件的翹曲性能;

　　提供足夠的排氣口以避免空氣存集。

　　基本裝配技術

　　一些被所有設計師認可的簡單裝配技術如卡扣裝配、壓機裝配和螺紋裝配等，以其簡便、快速地裝配組件可大大地節約生產成本。

　　卡扣裝配的最大優勢是不需要增加額外裝配部件。在卡扣設計中，設計者必須確保配件的幾何尺寸，避免應力松弛引起裝配部件松動。

　　壓件裝配可以使塑料組件在最低的成本下進行高強度裝配。

　　螺紋裝配由分離型、組合型螺桿或整體螺桿嵌件的運用組成。為了避免不合格組件的產生，確保正確的軸套尺寸是關鍵的一環。螺件制造商可在這方面提出不少建議。

　　材料選擇

　　一般來說，沒有不好的材料，只有在特定的領域使用了錯誤的材料。

　　在注射成型中最常用的是熱塑性塑料。它又可分為無定型塑料和半結晶性塑料。一般來說，半結晶性熱塑性塑料主要用於機械強度高的部件，而無定型熱塑性塑料由於不易彎曲，則常被應用於外殼。

　　熱塑性塑料有未增強、玻璃纖維增強、礦物及玻璃體填充等種類產品。玻璃纖維主要用於增加強度、堅固度和提高應用溫度;礦物和玻纖則具較低的增強效果，主要用於減少翹曲。

　　在一些熱塑性塑料中加入了一系列增強材料、填料和改性劑來改變它們的性質。

　　一些熱塑性材料，特別是PA6和PA66，吸濕性很強。這可能會對它們的機械性能和尺寸穩定性產生較大的影響。在進行時，應特別注意這種性能。

　　設計核對表

　　新產品開發或產品改善的目標是使產品有優良的表現，而同時獲得低的生產成本。設計任務主要包括原料的選擇、加工方法的選擇、強度計算和模具設計。

　　只有全盤考慮這些因素，并有系統化的跟進，才能生產出高質量的、具商業效益的模具。必須強調的是，塑料的實用性和成本效率不是必然的，設計者必須非常注重原料選擇和加工過程的正確解決方案。

　　原材料比較

　　與其他傳統原材料相比，設計塑料原材料零件時需特別注意。

　　塑料的特性可在很大的范圍內變化多端。通過添加填料、增強材料和改性劑，其性質會產生很大的轉化。

　　有時在相同的操作條件下，塑料會呈現出與金屬完全不同的表現。因此，對澆鑄金屬經濟有效的功能設計，如果倉促地用於塑料，將會很容易失敗。

　　當材料的使用溫度越接近它的熔點，溫度和時間將更直接影響原材料的形變表現。

　　塑料的特性不僅僅是純原材料的性質。如果原材料在不適用的范圍內加工，再好的設計也會失敗。同樣的，制品并不能以加工過程來解決設計弱點。因此只有考慮到所有因素的優化工藝，才能保證塑料零部件的質量。

　　節約成本設計

　　設計者對塑料零部件最終的成本負有大部分的責任。他的決策預先決定了生產、模具制作和組裝的成本。後期的修正和優化通常是昂貴和不可行的。

　　充分發揮塑料原材料特性的優勢，在許多方面可以節約成本。多功能一體化設計、運用低成本組裝技術(如卡扣，焊接裝置，固定裝置，雙料注塑技術等)、利用自潤滑特性、免卻表面處理程序等。注意壁厚、模具、公差、原料等能夠進一步節約成本。

　　澆口的位置

　　設計者不但要進行塑料制品的設計計算，還必須特別注意模具的澆口設計。他們必須選擇正確的澆口體系以及澆點的數目和位置。澆口的類型和位置不同將對制品的質量產生較大的影響。

　　加強肋

　　一般來說，部件的剛性可用以下方法增強：

　　增加壁厚;

　　增大彈性模量(如加大增強纖維的含量);

　　設計中考慮加強肋。

　　如果設計用的材料不能滿足所需剛性，則應選擇具有更大彈性模量的材料。大的慣性力矩可很容易地通過設置又厚又高的加強肋來實現。但是對熱塑性工程塑料，這種方法常會產生制品表面凹痕、內部空洞和翹曲等問題。而且，如果加強肋的高度過高，在負荷下結構將有可能膨脹。出於這種考慮，必須在合理比例內保持加強肋的尺寸。

　　為確保帶加強肋的制品容易頂出，必須設計適當的脫模錐度。

　　對於表面要求非常高的組件，如汽車輪蓋的尺寸非常重要。正確的加強肋設計可以減少組件形成表面凹痕的可能，以提高組件的質量。

　　在塑料設計中，十字結構是最好的，因為它能應付許多不同的負荷排列變化。正確設計的可承受預期應力的十字結構，可以確保在整個制品上的應力均勻分布。

　　公差

　　注射成型制品不可能具有機械加工制品一樣的公差。雖然大多數人都意識到這一點，但還是常常會指定無法達到的公差，或使具成本效益的生產變得不可能。

　　注射成型一般分為3種質量等級，即一般用途的注射成型、技術注射成型和高精度注射成型。DIN16901標準指出，它們是根據在容許范圍內注射成型制品公差的和尺寸來劃分的。

　　一般用途的注射成型要求低水平的質量控制，其特點是低的退貨率和快的生產周期。

　　技術注射成型會比較昂貴，因為它對模具和生產過程有更高的要求，要求頻繁的質量檢查，因而增加了退貨率。

　　第三種，即高精度的注射成型，要求精確的模具、最佳的生產條件和100%連續的生產監控。這將影響生產周期，增加單位生產成本和質量控制成本。

　　設計者在決定注射模具制品的成本方面起了關鍵作用，他們必須確定商業上可行的公差，選定的公差雖然不必盡可能地嚴格，但必須足夠嚴格。

　　為了不對塑料部件制定過分嚴格的公差范圍，必須要注意一些影響注射成型制品尺寸準確性的因素。

　　模具制造的公差必須相對嚴格地遵守。設計者應切記，脫模斜度的重要性在於它能使脫模容易及防翹曲。

　　一個與公差相關的問題是，當成型品是由不同材料或不同壁厚制成。模後收縮值與方向和厚度相關。玻璃增強材料的這一性質更明顯。玻璃纖維的取向性可在水平方向和垂直方向產生具有顯著性差異的收縮，從而導致尺寸不準確。

　　塑料制品的幾何形狀對收縮也有影響，進而影響到公差。如果復雜的成型加工對公差的要求非常嚴格，必須要獲得模具原型有關收縮值和翹曲行為的準確數據。

　　使用半結晶性塑料時，必須考慮模後收縮。

　　脫模後不必馬上進行質量控制。DIN16901標準指出，需要在標準氣候條件(23℃，50%相對濕度)下儲存16h後或在適當的預處理後才可進行質量控制。

　　焊接技術

　　最常用的塑料工程零件的焊接方法有：高溫工具焊接、旋轉焊接、振動焊接、超聲焊接，其他方法有：高頻焊接、感應焊接、熱氣焊接、激光焊接等。

　　為得到高質量、重復性好的焊接質量，需要選擇一種合適的焊接方法，以使焊接參數最優化，并確保需要焊接的零件設計正確，與所選用的焊接方法相匹配。

　　在決定選用某種焊接方法前，與設備制造商或樹脂供應商進行探討是十分明智的選擇。

　　從理論上講，所有熱塑性塑料都是可以焊接的。但是有時塑料的焊接性能相當不同。非晶態聚合物和半結晶聚合物不能焊接在一起。由於水氣會影響焊接質量，所以尼龍等吸水性塑料焊接前需要預先乾燥。為使焊接質量最好，尼龍零件最好注塑後立即焊接，或焊接前將之放在乾燥環境中。玻璃纖維和穩定劑等樹脂添加劑同樣會影響焊接質量。選擇適宜的工藝參數和零件設計，未增強塑料的焊接裝配件的強度可以和其原料相媲美。對於玻璃纖維增強塑料而言，在焊接區域上，由於纖維分離和再取向使得強度減弱，這一點在設計中必須予以考慮。

　　高質量焊接的基本保證在於焊接剖面的正確設計。如果對焊接區域外觀有特殊審美要求，則需要考慮特殊幾何形狀。

　　薄壁零件設計時需要在零件雙方之間加入一個導槽，這樣，當使用一定的焊接壓力時，零件壁不會移動而偏離預定位置。

　　壁厚

　　在工程塑料零件的設計中，經驗表明，有一些設計要點必須考慮，這些要點之一就是壁厚的設計。

　　改變一個零件的壁厚，對以下主要性能將有顯著影響：

　　零件重量;

　　在模塑中可得到的流動長度;

　　零件的生產周期;

　　模塑零件的剛性;

　　公差;

　　零件質量，如表面光潔度、翹曲和空隙。

　　在設計的最初階段，有必要考慮一下所用材料是否可以得到所要求的壁厚。流程與壁厚的比率對注塑工藝中模腔填充有很大影響。如果在注塑工藝中，要得到流程長、而壁厚薄，則聚合物應具有相當的低熔融粘度(易於流動熔解)是非常必要的。

　　如果不考慮後果就增加壁厚，將使材料和生產成本增加，而剛性并未有增加。

　　增加壁厚不僅決定了機械性能，還將決定成品的質量。在塑料零件的設計中，很重要的一點是盡量使壁厚均勻。同一種零件的壁厚不同可引起零件的不同收縮性，根據零件剛性不同，這將導致嚴重的翹曲和尺寸精度問題。為取得均勻的壁厚，模制品的厚壁部分應設置模心。此舉可防止形成空隙，并減少內部壓力，從而使扭曲變形減至最小。零件中形成的空隙和微孔，將使橫截面變窄，內應力升高，有時還存在切口效應，從而大大降低其機械性能。

　　附：設計核對表

　　總體

　　1. 制件功能

　　2. 修改與整合的可能性(增加功能)

　　使用條件

　　1. 應力：形式(靜應力、動應力);周期(短期、長期、中等);程度(最大和最小值)

　　2. 服務溫度：最大和最小值;暴露時間

　　3. 使用環境空氣—水—濕度;化學品;UV應力;……

　　設計要求

　　1. 公差

　　2. 制件最大容許變形量

　　3. 組裝—拆解(聯結技術)