設(shè)計塑膠模具產(chǎn)品有哪些竅門

時間：2024-10-10 08:15:16 模具設(shè)計我要投稿

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　　塑料模具,是塑料加工工業(yè)中和塑料成型機配套,賦予塑料制品以完整構(gòu)型和精確尺寸的工具。下面，小編為大家分享設(shè)計塑膠模具產(chǎn)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(zhì)：

　　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(zhì)量(外觀)

　　如果設(shè)計者選擇了錯誤的澆口，成型加工時幾乎不可能從優(yōu)化加工參數(shù)來矯正由此產(chǎn)生的後果。

　　基本設(shè)計原則：

　　不要將澆口置於高壓力區(qū)域;

　　盡量避免或減少熔合線;

　　盡量使熔合線遠離高壓力區(qū)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(shù)

　　一些被所有設(shè)計師認可的簡單裝配技術(shù)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(jié)約生產(chǎn)成本。

　　卡扣裝配的最大優(yōu)勢是不需要增加額外裝配部件。在卡扣設(shè)計中，設(shè)計者必須確保配件的幾何尺寸，避免應(yīng)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(chǎn)生，確保正確的軸套尺寸是關(guān)鍵的一環(huán)。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(lǐng)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(jié)晶性塑料。一般來說，半結(jié)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(yīng)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(chǎn)品。玻璃纖維主要用於增加強度、堅固度和提高應(yīng)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(zhì)。

　　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(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響。在進行時，應(yīng)特別注意這種性能。

　　設(shè)計核對表

　　新產(chǎn)品開發(fā)或產(chǎn)品改善的目標是使產(chǎn)品有優(yōu)良的表現(xiàn)，而同時獲得低的生產(chǎn)成本。設(shè)計任務(wù)主要包括原料的選擇、加工方法的選擇、強度計算和模具設(shè)計。

　　只有全盤考慮這些因素，并有系統(tǒng)化的跟進，才能生產(chǎn)出高質(zhì)量的、具商業(yè)效益的模具。必須強調(diào)的是，塑料的實用性和成本效率不是必然的，設(shè)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(tǒng)原材料相比，設(shè)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(nèi)變化多端。通過添加填料、增強材料和改性劑，其性質(zhì)會產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)化。

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

　　當(dāng)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(xiàn)。

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

　　節(jié)約成本設(shè)計

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

　　充分發(fā)揮塑料原材料特性的優(yōu)勢，在許多方面可以節(jié)約成本。多功能一體化設(shè)計、運用低成本組裝技術(shù)(如卡扣，焊接裝置，固定裝置，雙料注塑技術(shù)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(jié)約成本。

　　澆口的位置

　　設(shè)計者不但要進行塑料制品的設(shè)計計算，還必須特別注意模具的澆口設(shè)計。他們必須選擇正確的澆口體系以及澆點的數(shù)目和位置。澆口的類型和位置不同將對制品的質(zhì)量產(chǎn)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(shè)計中考慮加強肋。

　　如果設(shè)計用的材料不能滿足所需剛性，則應(yīng)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(shè)置又厚又高的加強肋來實現(xiàn)。但是對熱塑性工程塑料，這種方法常會產(chǎn)生制品表面凹痕、內(nèi)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(jié)構(gòu)將有可能膨脹。出於這種考慮，必須在合理比例內(nèi)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(shè)計適當(dāng)?shù)拿撃ｅF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(shè)計可以減少組件形成表面凹痕的可能，以提高組件的質(zhì)量。

　　在塑料設(shè)計中，十字結(jié)構(gòu)是最好的，因為它能應(yīng)付許多不同的負荷排列變化。正確設(shè)計的可承受預(yù)期應(yīng)力的十字結(jié)構(gòu)，可以確保在整個制品上的應(yīng)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(shù)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(chǎn)變得不可能。

　　注射成型一般分為3種質(zhì)量等級，即一般用途的注射成型、技術(shù)注射成型和高精度注射成型。DIN16901標準指出，它們是根據(jù)在容許范圍內(nèi)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(zhì)量控制，其特點是低的退貨率和快的生產(chǎn)周期。

　　技術(shù)注射成型會比較昂貴，因為它對模具和生產(chǎn)過程有更高的要求，要求頻繁的質(zhì)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(chǎn)條件和100%連續(xù)的生產(chǎn)監(jiān)控。這將影響生產(chǎn)周期，增加單位生產(chǎn)成本和質(zhì)量控制成本。

　　設(shè)計者在決定注射模具制品的成本方面起了關(guān)鍵作用，他們必須確定商業(yè)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(shè)計者應(yīng)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(guān)的問題是，當(dāng)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(guān)。玻璃增強材料的這一性質(zhì)更明顯。玻璃纖維的取向性可在水平方向和垂直方向產(chǎn)生具有顯著性差異的收縮，從而導(dǎo)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(fù)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(guān)收縮值和翹曲行為的準確數(shù)據(jù)。

　　使用半結(jié)晶性塑料時，必須考慮模後收縮。

　　脫模後不必馬上進行質(zhì)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(dāng)?shù)念A(yù)處理後才可進行質(zhì)量控制。

　　焊接技術(shù)

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

　　為得到高質(zhì)量、重復(fù)性好的焊接質(zhì)量，需要選擇一種合適的焊接方法，以使焊接參數(shù)最優(yōu)化，并確保需要焊接的零件設(shè)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(shè)備制造商或樹脂供應(yīng)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(dāng)不同。非晶態(tài)聚合物和半結(jié)晶聚合物不能焊接在一起。由於水氣會影響焊接質(zhì)量，所以尼龍等吸水性塑料焊接前需要預(yù)先乾燥。為使焊接質(zhì)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(huán)境中。玻璃纖維和穩(wěn)定劑等樹脂添加劑同樣會影響焊接質(zhì)量。選擇適宜的工藝參數(shù)和零件設(shè)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(qū)域上，由於纖維分離和再取向使得強度減弱，這一點在設(shè)計中必須予以考慮。

　　高質(zhì)量焊接的基本保證在於焊接剖面的正確設(shè)計。如果對焊接區(qū)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(shè)計時需要在零件雙方之間加入一個導(dǎo)槽，這樣，當(dāng)使用一定的焊接壓力時，零件壁不會移動而偏離預(yù)定位置。

　　壁厚

　　在工程塑料零件的設(shè)計中，經(jīng)驗表明，有一些設(shè)計要點必須考慮，這些要點之一就是壁厚的設(shè)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(chǎn)周期;

　　模塑零件的剛性;

　　公差;

　　零件質(zhì)量，如表面光潔度、翹曲和空隙。

　　在設(shè)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(yīng)具有相當(dāng)?shù)牡腿廴谡扯?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(chǎn)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(zhì)量。在塑料零件的設(shè)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(jù)零件剛性不同，這將導(dǎo)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(yīng)設(shè)置模心。此舉可防止形成空隙，并減少內(nèi)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(nèi)應(yīng)力升高，有時還存在切口效應(yīng)，從而大大降低其機械性能。

　　附：設(shè)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(yīng)力：形式(靜應(yīng)力、動應(yīng)力);周期(短期、長期、中等);程度(最大和最小值)

　　2. 服務(wù)溫度：最大和最小值;暴露時間

　　3. 使用環(huán)境空氣—水—濕度;化學(xué)品;UV應(yīng)力;……

　　設(shè)計要求

　　1. 公差

　　2. 制件最大容許變形量

　　3. 組裝—拆解(聯(lián)結(jié)技術(shù))