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1、第二節 模具的整体結构布局1.成品的收縮率 1.1它是成品冷卻后的收縮量与冷卻前在模型內之尺寸的比值.這個比值是經常會發生變化的,可以產生收縮率有所浮動的因素有:原料品种,成型保壓時間,模具溫度,室內溫度,所以設計人員在設計模具型腔的具体尺寸時,應搞清正常條件下的原料收縮率是最最重要的,否則,當收縮率取錯,基本上將要重新更改模仁,那么,收縮率在設計的過程如何應用呢?最主要的還是利用收縮率來計算. 模具型腔的尺寸,即: 模具尺寸=成品尺寸*(1+收縮率) 而另外一种算法應用极少,即: 模具尺寸=成品尺寸/(1-收縮率) 而各种原料的收縮率請參考第八章 “成型部分”附表 1.2長條形成品的收縮率如
2、何确定:長條形成品在扣收縮率時,在寬度方向和長度方向是肯定有出入的,即可能是寬度尺寸收縮率放5%0,而長度方向則為3.5%0,這樣的例子.但究竟如何面對這些不定因素,我們還需要從實際積累經驗,從現實的角度考慮,在此無法論証抱歉.2.一模多腔如何布置: 在現行的模具設計過程中,由于客戶對成品的品質及精度要求日益增高,所以,大批量生產如一模十穴,一模八穴的可能很少(限本公司之內).因為從理論出發,每增加一個模穴,成品就會降低4%的精度.所以,在常用的多穴布置時,一般取一模二穴到一模4穴.如圖1中.(1*2和1*4)這是最簡單的布置方法,但在簡單的背后,我們最難保証的就是實際注射成型時的天側和地側端
3、的模腔尺寸無法協調控制,總是一個到位,另一個不到位.原因是熔体塑膠受重力的影響,地側模腔填充較滿. 而以上解決的辦法可以是改變進澆口的進澆平衡.如按鍵的進澆系統,一定要設計圓弧流道,宁可多繞遠一點,也不要對日后的成型調机帶來麻煩.以往已有圓弧流道之成功的實例.3.模具的模仁尺寸确定: 以往以過分呆板的表格形式參照來确定模仁尺寸是不對的.舉一個例子說明,如圖2.圖中母仁CAV部分完全根据表格中數据參照之形式取值是絕對不可取的.而公仁COR部分,也要根据實際情況計算模仁的最佳尺寸,那么如何對模仁的邊界進行尺寸取值呢?須注意以下几點: 3.1考慮成品的總体高度若成品高度尺寸不是太大,則母仁CAV部分
4、的邊緣厚度尺寸只須達到封閉熔体塑膠即可.一般為1530mm.查表定值,當然,這一尺寸還要考慮水路布置及螺釘部分.若成品的高度過大時,側壁厚度取值就完全不一樣了.圖2中就是如此,T1的值必須從CAV部分的加工是否變形,注射是否變形等方面考慮取值.所以,如此這樣,模仁的厚度就要相應增加,甚至是考慮做成母模一体式結构.減少模具的加工費用,而且澆道減短,這是一個非常好的主意. 做母模一体式的模具,除了以上的條件之外,還需具備:a. 母模側型腔不可太复雜,減少加工出錯,避免熱處理補焊b. 母模側基本無設變可能. 3.2考慮模仁的加工成本: 圖2所示,在公仁COR一側之成型的PL面上由頂出塊封住塑膠,值為
5、T2,所以公仁COR的總体寬度的大小,只須考慮如何保証其固定平穩就OK了.若該寬度尺寸過大,會徹底增加本体板開模穴的時間,而且加工COR時,也會拉掉許多的料,不合理,若該寬度尺寸過小,則會出現整個COR模仁無作業加工基准而及作業孔的空間.所以,据以上情況,設計人員的一筆一划將直接影響著整個模具的品質和成本,不可一味地參照例表中數据取值,這是絕對不科學的.4.模架尺寸如何确定: 在正常的思路及方法下,我們确定模架的方法比較多,有人是根据成品直接計算模架,有人是將成成品,模仁一一畫出.然后套用模架,那么,這兩种方法如何相輔相承地靈活應用呢?要現場所決定,建議第二种方法行事. 在模仁的寬度确定了,可
6、以試比較的方法來選擇不同的模架,基本上當CAV或COR,并同模仁壓塊之最大投影寬度在頂出板的寬度范圍就可以了.若要跑滑塊或所遇母模型腔特別深之特殊情況,可以据實追加模架寬度. 另外,模架高度方面主要是母模和公模本体板及枕板部分的厚度,母模本板厚度主要考慮加工時不變形就可以了.如果母模板中模仁穴過深,一般情況下,母模板底部厚度為3080mm即可.公模本体板厚度可以為公模仁PL面以下高度的3倍.公模仁的PL面以下厚度与本体板底部厚度比值為1/2關系. 枕板高度,視成品的需要頂出量而定,其它無影響因素. 還有一點要注意,許多人對簡易三板模和標准三板模的應用場合還不是特別明确,在此簡單說明. 簡易三板
7、模比標准三板模的結构上少了四根GP導柱,簡易三板模的公,母模之間的合模導向完全是通過LP(即前板導柱)控制,而LP一般相當長.再利用其頭部導向公,母模合模,必然容易失穩,在模具型腔內部,若靠破,斜破或合模時滑動的元件或部位較多時,容易碰傷.所以,就必須利用標准三板模的GP(4*)來對公,母模的合模進行導向.當然,所有GP的高度不用過高,只需GP頭部高出公模仁最高點1.5倍的GP直徑就可以了.目的是為讓公仁部進入母仁內腔之前就開始導向合模.GP的導套,在過分厚的模板中是不需要從上通到下的,實際起到作用的只有2/3的板厚即可.如圖2所示.5.直束子与斜束子的區別: 以前,許多說法認為直束子沒有斜束
8、子的定位精度高,這從現在的角度出發,是不完全也是不根本的講法,因為光用斜束子的模具比起光用直束子的模具而言,在插破處易產生毛邊的依舊有毛邊.那么,現在如何正确選用這兩种束子呢? 5.1直束子:它是一對束塊保持垂直面束緊關系的裝置, 垂直面的配合高度就決定了定位作用的長度,即運用了直束子的模具在合模合緊之前就產生了一段距离的公,母模相對定位,完全不會使模腔內插破角度小(0.5)的斜面切傷.所以,据以上情況,直束子并不是只可以運用在公,母面無滑塊机构的情況下,而是被應用在所有有較多插破關系成型的各類机构模具中,主要是內部結构成品模具中. 5.2斜束子:它是一對束塊保持傾斜面束緊關系的裝置,也因此運
9、用斜束子的模具在定位時,只有當合模合緊,才強有力的發揮作用,保証公,母模面在任何實際注射壓力下都能定位完好.所以斜束子的運用可以側重于外面成品的模具中,使外觀成型模仁有准确有力地定位,不產生段差,發揮其斜束子的咬合作用.6.模具全周束子的運用: 全周束子是大面積約束定位及補強功能,當母模的模腔特別深,成型的側壁注射力特別大時,為了保証整個模具的注射時定位与補強,則采用公模板包住母模板的全周束子.如圖37.模仁斜壓塊的取值: 斜壓塊的作用是對模仁施力使其定位于基准面一側,所以斜壓塊的大小取值是跟模仁有著直接關系.如圖3所示.注意:不管斜壓塊是否在高度H上顯得特別大,請各位不要把其做得太矮小,以低
10、于PL面過多,其實只需下降1mm.8. SUP支撐柱的運用: 支撐柱SUP在模具設計時希望能引起足夠的重視,從晉重一點的角度講,如果SUP不夠足實,就好比一個人生病不能擔重荷,模具也不能承受高壓注射,否則毛邊甚至是溢料,因為模具的公模部分彈性變形.這樣,一旦模具成型時尺寸不到位,將會給調机人員帶來更大難度. 那么,如何設置SUP的位置:8.1模具的進澆口附近,尤其是肓形澆口的附近,因為有許多的上,下蓋,及掀蓋,在采用肓形澆口進澆口產生了溢料,澆口附近注射壓力太大.8.2靠破,插破面的正下方,一定要有支撐柱SUP8.3熱流道系統模具中,母模板背后偷空部分亦應多布置SUP對分流板及母模板進行支撐,
11、因為此處注射壓力极高,變形可能性极大.8.4在公模側枕板之間必須要盡量有針對性的布置SUP,且保証公模的底部各個部位都有所支撐.8.5在模具比較小的情況下,布置大的SUP要注意不可以減弱頂出板的強度,防止頂了, 板由于SUP的偷孔太大太多而被損坏.9.入子拆法: 9.1拆入子的目的.9.1.1方便加工与維修模具是相當复雜的零件,在加工過程中,往往會遇到一些結构复雜,特殊的形狀.這些形狀加工困難,并且不易維修.對于這些形狀,可以以拆入子的方法來降低其加工与維修難度.(例如圖4所示) 它加工方法的問題點 放電:速度慢,要做電极,且做自然不易排气,難成形. 線割:成形周邊与筋底沒有貫通無法加工 銑:
12、由于刀具規格受深度限制,且加工不到位。 磨:筋需貫通9.1.2利于成型和脫模當成品中有較深的筋,或者其它不易成型的結构(例如圖5,圖6所示).這些結构在成型時易造成射不飽,燒焦,接痕等缺陷.拆入子可以相當有效地解決這一問題.入子四邊的間隙不僅可以利于成品在成型時增加排气,并且也防止成品在脫模時可能出現的真空粘模情況. 圖5中筋太深且太薄如果不拆入子很難充滿,而且會燒焦 圖6中若不拆入子容易出現包風現象,而且在頂出時會因真空而頂不出.如拆成入子可以改善上述情況9.1.3替換入子,增加模具強度在模仁或滑塊等成型零件上有小面積擦破(或靠破)時,為了增強模具強度,提高模具壽命,可以把擦破(或靠破)部分
13、拆入子后,用較好的材料替代.圖7中公模高出PL面的部分較薄且需插破故強度 9.2不夠,將其拆成入子,用較好材料代替(比如NAK80, 彈簧鋼)可以增強模具強度9.1.4節省料材,降低成本在模仁或滑塊等成型零件上,當部分形狀异常高出其它面時,或者不利于加工時,可以拆入子來節省備料,降低加工成本.圖7中公模高出PL面的部分若不拆入子那公模備料多出一大截,而且加工也費時,成本將有很大的浪費 9.2拆入子的方法: 9.2.1拆入子的方法:(1) 入子的邊界一般處于成型形狀的較突出部分,如模具高出來的各式各樣的台階圖8;或較深陷的部分如模具上的筋或卡鉤,凹坑等.如圖9.在較易加工的地方,是絕對不可以拆入
14、子的,因為那樣的就直接切斷了此處的水路流通,可以這樣強調,拆入子是在加工條件不得已情況或拆了比不拆要節省明顯的加工費有時才考慮.否則,應著重考慮模仁水路流通,請設計人員要有所著重. (2) 入子頂部的靠破不可以与成型面中重要尺寸重疊,以防止入子重要尺寸不到位而直接影響到靠破面的改動,造成補焊加工.如圖8(3) 模仁全部為入子拼合式之拆法:特大的模具為了減少其加工周期,也為了方便加工,一般設計思路是將整個模腔分割成几個模塊進行同步加工.如圖10所示,那么如何對其進行分割呢,考慮方面如下. 總体成型型腔區域的高度,將其有界分開備料不會浪費.比如說 “入子1”的整個成型區域象 “山區”.而 “入子3
15、”的成型區域象平原,海拔相差很大,此時則可以無條件分割,而且對水路的控制較有益.不會因為水路离成型面太遠而力不能及. 成型型腔有較深的筋,從易加工性出發,也必須將筋處模仁分割,比如: “入子6”上有許多排加強筋,若作為自然模后,必須以較慢速度的放電加工,而拆成入子則可以單獨取出,以較快的磨床加工為工藝,絕對事半功倍.再比如: “入子2”和 “入子3”之間有一根較深的加強筋,自然模仁加工時須放電,且電极需要很大一塊料(板),費用极高,而拆成兩塊入子,則可以用側面銑削加工的方法很快做成.綜上所述,分割模仁的基本考慮點應是根据成型面和區域的高低面以及成型面上,較難成型的低凹部位,主要指筋.注意點:分
16、割模仁的作法在作備料尺寸時,一定要求准确.并且要求以基准角定位加工,否則將造成一定的累積誤差.(4) 加強筋的拆法:在成品的結构設計中,加強筋的出現實在是太尋常了,那么,在模具之角度出發,應如何處理這方面的成型呢?在正常的處理方法上,當筋深已達到筋寬的5倍尺寸時,就可以考慮入子成型了,當然,在筋處考慮是否可以拆入子不但需從加工出發,更需從冷卻角度出發,不可一味見到有筋就有入子拆法.這是不對的,設計人員請因事置宜,請參照圖11. 另外,如圖11中(b),該圖示為先端走紙面的筋,在這些筋的端部因為要有走紙作用,所以在成品的表面要求上不可有任何段差,入子線,毛邊等成品缺陷.但由于這些走紙面的筋在模具
17、上必須要拆入子才能更順利地加工出來,成型中拆入子也能更好地排气,不至短射,所以,應必須考慮另外一种特別的入子拆法,如圖11(b).保証入子的一側尖角處留有0.5mm的平面台階,作強度保証.(5) 拆入子的典例(圖12) 9.3入子的固定部分: 拆入子的基本原則是:好裝 好拆 好加工 好固定. 拆入子的形式基本有兩种形式,帖拆和通拆 貼拆-是在大入子上挖一個沉穴(不通,然后用正面或背面鎖螺釘之方法邊接固定,好處是入子底部不妨礙通水路或大入子過高,貼拆可以減少入子穴加工量,如圖13. 通拆-是在大入子上以線割的形式加工一個通穴,然后入子以背部拉鉤或螺釘的形式固定,這种固定形式先從入子孔的加工方法上
18、就有別于貼拆入子之形式,即一個以線割加工,另一個以放電加工,所以,為了選擇最富有經濟效益的加工,才是設計人員真正考慮的.如圖14 9.4圓入子的防轉: 在圓入子的頭部成型部分為非絕對回轉体時,或入子成型部分為非圓柱形,或入子成型頂部為斜面等類似的情況,圓入子都必須做成防轉性質,這是非常有必要,且容易造成疏忽的方面,如圖14中的兩個常見的圓入子防轉形式.10.模具設計中的注意點 10.1當模具的定位環安裝在前板,而注道襯套被安裝在母模板時,前板与母模板須在模架加工階段追加定位梢,以保証定位環与注道襯套的對中性. 10.2當模具的注道襯套被沉入模具中過深時,須考慮注机之噴嘴能否抵住注道襯套的頂部球
19、面. 10.3熱流道系統中為保証整個系統安裝不損坏,設計人員須在模個的前板,前枕板,母模板之間插入導柱,導套以起安裝導向作用;導柱,導套的規格比GP,GB可以小一個規格型號,但不可太小. 10.4三板模中,前板与后板厚度須保持一致,以便上机安裝,所以一般都需偷肉前板 10.5直筒式導套在模具設計時,側面要有無頭螺釘抵緊防滑 10.6公,母模板的吊模孔選擇時,是建立在起吊整組模具的基礎上的而其它各模板上的吊模孔設計只須考慮模板自己重量,另外,在相拼模仁的模具中,設計人員一定要設置各塊大模仁的吊模作業孔,包括滑塊頂部 10.7模具中裝有油壓缸,并凸出了模具整個外形,須考慮在油壓缸四周設計保護杆四根,以防止油缸在作業及運輸中損坏. 10.8模具設計的總体理念 首先:所有的設計安排必須以最終的成型注射為宗旨,保証在最短的成型周期注塑最佳的成品 其次:以加工的實際條件出發,考慮零件的可加工性,并盡可能优先采用傳統机械加工,有必要時,作回轉体零件,這樣可以方便其固定部分的鑽孔加工. 10.9單個零件的尺寸標注,一定要標明:PL面,基准角,入子位置,甚至是加工工藝安排.
