全部 高分子 智能汽车 陶瓷 消费电子 弹性体 生物降解 5G材料 光伏 医用材料 锂电 汽车材料 新消费电子 会议列表 展会 半导体
为何说“三分工艺,七分模具”

模具与注塑工艺

陈志光

(夏新工程塑胶有限公司,厦门海沧,361022

摘要:模具是注塑工艺的前提条件,行业中流传着“三分工艺,七分模具”的说法,可见模具的重要性。其实模具与工艺是同等重要、缺一不可的,作为一个模具或者注塑行业的工程技术人员都必须充分的了解两者之间的联系,才能更好做好各自的工作。

关键词:模具、流道、注塑工艺。

近几十年中注塑加工行业,在我国的发展是非常的迅速。许多行业都涉及到塑胶件的使用,但是我国的注塑工业却无法像国外一样更加的系统和完善,主要的原因在于我国从事注塑加工的技术人员在理论方面不够扎实,许多都是靠经验在工作。做为一个优秀的工艺人员必须同时具备注塑、模具、设计、后加工等各方面知识,才能游刃有余的解决生产中遇到的各种问题,其中模具对于注塑工艺的影响尤其重要。接下来我将在文章中介绍:模具与注塑工艺的密切关系。

注塑行业当中流传着“三分工艺,七分模具”的说法,那么我们不免想既然模具这么重要,但是模具所涉及的面这么广,怎样才能抓住模具的设计要点呢?其实了解模具的工程人员都知道,流道是模具的心脏。我们也将重点介绍浇道系统和注塑工艺的联系。

流道系统(runner systems)将熔胶从竖浇道引导到模穴内,要推动熔胶流过流道系统就需要额外的压力。当熔胶流经流道系统时,产生的剪切热(摩擦热)使熔胶温度升高,有助于熔胶的流动。设计良好的流道系统有下列好处:

Ÿ可以决定最佳的模穴数目

Ÿ确定熔胶可以填饱模穴

Ÿ可以达成多模穴系统之平衡充填

Ÿ可以达成多浇口之模穴的平衡充填

Ÿ可以使废料最少化

Ÿ使塑件顶出较容易

Ÿ达成能源使用效率最佳化

Ÿ可控制充填时间/保压时间/成形周期时间

1.    模穴数目的决定

模穴数目的多少取决于可应用的生产时间、射出机射出量的大小、所需之塑件品质、注塑机塑化能力、塑件形状与尺寸,以及模具成本等因素。以下三组简单的公式可以协助决定模穴数目,应选取三组公式所获得之最小值作为设计模穴数目。

高分子论坛注塑模具微信群,请加群主:18666186648

(1)   产品数量 

  假如塑件尺寸公差的要求不甚严格,而且需要大量的成品,则选择多模穴较恰当。模穴数目取决于供应一定量塑件所需的时间(tm)、每批次的塑件数量(L)、生产一模塑件所需的时间(tc)、和淘汰因子(K),其中,

K =1/1 -不良率)      模穴数 = L × K × tc / tm

(2)   射出量

注塑机的射出量也是决定模穴数目的一个重要因素,取射出量能的80﹪为射出重量(S),再除以塑件重量(W),即可计算出模穴数目。


模穴数目 =S / W

(3) 塑化能力

  注塑机的塑化能力是影响模穴数目的另一个重要因素。将射出机的塑化能力(P)除以每分钟估计的射出次数(X)和塑件重量(W),即可计算出模穴数目。

  模穴数目= P / ( X × W)

从以上三个公式可以看出,设计模具的时候需要充分考虑产品的交期及品质要求,如果交期较短应该尽量采用多模穴的生产,但是如果产品的品质要求高,由于重力或者流道阻力的不同每个模穴的流动性能都不一致,我们则应该考虑单模穴或者尽量少的模穴生产。另外我们应该充分的评估注塑设备的射出压力大小以及最大储料量,避免模具生产时注塑压力不足造成缩水或者欠注等缺陷。更要避免由于模穴太多,注塑机射出量不够而造成欠注。

2.    流道配置:

流道配置主要包含三方面:流道结构、流道尺寸、流道横截面。

a.流道结构:

多模穴系统的基本流道配置方式有:标准流道系统(鱼骨形)、H形流道系统(分枝形)、辐射流道系统(星形)。H形和幅射流道系统提供自然平衡,亦即从竖浇道到所有的模穴都有相同的流动距离和流道尺寸,所以各模穴都有相同的充填条件。至于鱼骨形流道系统,虽然不是自然平衡,却比自然平衡系统可以在相同的模具内塞进更多模穴,造成最小的流道体和最低的模具加工成本。

b.流道尺寸:

流道的设计必须能够方便可靠地让塑件脱模,在射出成形的时候,流道不可以比塑件其它部分的截面更早凝固,这样才能够有效的进行保压。

图2.比图1.的浇口更加的适合于成型,能够让产品的压力分布更加均匀。


建议的流道的设计应该更加规范。不具有锐角的系统有助于塑料的流动,所以,应该将竖浇道根部设计成半径r2的圆角。其它的设计规格如下列:(如图3所示)

                  Dco tmax+ 1.5  (mm)

                           Ds Dn + 1.0 (mm)

                           α≧ 1° ~ 2°

                           tan(α) = (Dco– D) / 2L

3  流道底部的圆角可以改善熔胶的流动性能

c.流道截面:

常见的流道截面有:圆形流道、梯形流道、改良梯形流道(圆形与梯形之组合)、半圆形流道、长方形流道(如图4.所示)。其中圆形浇口具有最佳的体积与表面积比值,也具有最小的压力降和热损失,但是却必须在两侧模板都进行加工,而且合模时两侧的半圆也必须对齐,模具加工成本通常较高昂。相对地,梯形流道只在母模侧加工,其效能也很好,梯形流道通常应用于三板模,因为三板模如果采用圆形流道时,可能无法顺利脱模,而且模具可能在分模线造成圆形流道与模板滑动件之间的干涉。在选择何种形式的流道截面,应该根据产品的要求,以及对于制造成本的综合评估才能决定。


3.    流道直径

流道的直径和长度会影响流动阻力。流动阻力愈大的流道,充填就会造成愈大的压力降。加大流道直径可以降低流动阻力,但是会耗用较多的树脂材料,也需要更长的冷却时间,才能顶出塑件。最佳化熔胶传送系统,最初估算的流道直径为:(表1.例举了常用塑料的建议流道直径)

 

其中,

D = 流道直径(mm)

W = 塑件重量(g)

L =流道长度(mm)

1  常用塑料(无填充料)的典型流道尺寸

材料

直径

材料

直径

mm

inch

mm

inch

ABS, SAN

5.0-10.0

3/16-3/8

Polycarbonate

聚碳酸脂(PC)

5.0-10.0

3/16-3/8

AcrylicPMMA

压克力

8.0-10.0

5/16-3/8

Polyethylene

聚乙烯

2.0-10.0

1/16-3/8

PolyphenylenePP

聚丙烯

5.0-10.0

3/16-3/8

Nylon 尼龙(PA

2.0-10.0

1/16-3/8

Polyvinyl PVC

聚氯乙烯

3.0-10.0

1/8-3/8

PolystyrenePS

聚苯乙烯

3.0-10.0

1/8-3/8

4.    流道形式:

流道形式主要有:绝热式、内部加热式、外部加热式。如果更通俗的进行划分,流道可以分为冷流道和热流道。两种流道系统在工艺的主要区别在于,冷流道在填充过程中热量损失较大,所需的成型压力比较大,另外冷料容易造成熔体破裂现象,在浇口处易形成气痕等缺陷。热流道对于熔体的热量损失小,填充的过程流动长度也相对较短,成型过程中对于设备的压力要求大大降低,同时可以降低浇口应力的形成。各种流道系统的优缺点对比如表2.所示。

2. 各种流道系统的优缺点

热流道种类

   

   

绝热式

设计较简单

成本较低

Ÿ会在浇口处产生不必要的凝固层。

Ÿ必须以短周期时间维持熔融状态。

Ÿ需要较长的起动时间以到达稳定的熔胶温度。

Ÿ有充填不均之问题。

内部加热式

改善热分布情形

Ÿ成本较高,设计较复杂。

Ÿ应注意流动平衡和复杂的温度控制。

Ÿ应考虑模具的不同组件之间的热膨胀。

外部加热式

改善热分布情形

温度控制较佳

Ÿ成本较高,设计较复杂。

Ÿ应考虑不同的模具组件之间的热膨胀。

5.    流道平衡:

   流道平衡通常可以分为:自然平衡和人工平衡两种。在通常的情况下如果能够采用自然平衡的就尽量采用自然平衡。让熔胶平衡地流入模穴是高品质塑件的先决条件,改变流道的尺寸与长度就可以达成自然平衡的流道。如过无法达成自然平衡之流道系统,可以改用人工平衡流道系统,经由改变浇口尺寸获得相似的平衡充填,但是会显著地影响浇口的冷凝时间。

 另外,人工平衡流道系统有可能因为塑料差异就射出不同品质的塑件,所以需要更严谨地控制成形条件。只要成形件稍有变化,充填模式就可能改变,造成不平衡的充填,这也是我们在工艺调试中,发现很多产品不稳定的主要原因。

高分子论坛注塑模具微信群,请加群主:18666186648

6.    浇口设计:

设计恰当的浇口可以均匀迅速、单一方向地传送熔胶以充填模穴,并且获得适当的凝固时间来冷却塑件。浇口应该设置在非功能区、非外观区等适当位置。浇口最好设置在塑件的最厚部位,让塑料从厚区流向薄区,有助于获得良好的流动路径和保压路径。同时浇口位置应设置在塑件中央,可以使熔胶流动到塑件的各个极端位置都有相同的流动长度。

不恰当的浇口位置常造成一系列问题,影响生产效率和产品稳定性浇口的位置必须让模穴内的气体在射出成形时排到模具外,否则将会造成短射、包风、烧焦痕迹、或是在浇口处贮积高压力。浇口位置与尺寸的设计也应该要避免喷射流现象,加大浇口或者改善浇口位置使熔胶冲击模壁,可以改善喷射流现象。对称的塑件应使用对称的浇口,以维持对称性。假如流动路径不对称,会使塑件的部份区域先完成充填、保压、冷却,最后造成不均匀的收缩和翘曲。假如选择的浇口位置无法避免让塑件产生缝合线或熔合线,应该将浇口移到非功能区、非外观区等位置。

  浇口凝固时间是模穴进行保压的最终有效时间。太小的浇口使得最后凝固的部位发生在塑件内部,而不是发生在浇口,甚至浇口可能在解除保压之后才凝固,使熔胶从塑件逆流到流道系统。我们必须通过良好的浇口设计来防止熔胶逆流。设计初期应该使用较小尺寸的浇口,必要时,还可以将浇口加大。浇口长度短越好,以减少浇口区的压力降,适当浇口长度从 1~1.5mm

 添加纤维的塑料需要使用较大的浇口,以防止通过浇口的纤维断裂。潜式浇口和针状浇口从等小尺寸的浇口可能损伤添加纤维,边缘浇口等能够产生均匀充填模式的浇口可以使纤维均匀的分布在塑件中。表3.例举了常见浇口的形式。

             

                    3. 常见浇口形式

   浇口的形式多种多样,在此就不在一一例举了,但是我们在日常工作中应该根据实际需要进行合理的应用浇。比如产品外观要求比较高,我们可以采用一些抗冲击型浇口,来消除气痕等外观缺陷,另外如果需要全自动生产并且要求降低人工数量,则可以自动去除式的浇口。当然还有一些热流道浇口、阀式浇口等特殊浇口,我们应该根据实际情况进行设定。

高分子论坛注塑模具微信群,请加群主:18666186648

7.    其他系统:

前面我们提到流道系统是模具的心脏,但是一套良好模具光有心脏是不够的。除了流系统外,我还需要考虑模具的结构、冷却系统、顶出系统,这些系统也和注塑工艺息息相关。

a.      模具结构:模具结构设计的面是非常的广,在此就不在做太多讲述。但是主要的原则是设计出的产品必须有较广的工艺范围,把一些外观缺陷留在非外观面,模具结果必须能够适合于成型。

b.      冷却系统:冷却系统主要涉及水路的合理安排。我们在工艺调试中经常会发现很多产品容易翘曲变形,或者有残留应力容易开裂。这些工艺问题都和水路排布有关,当水路排布不足,产品冷却不充分,就很容易产生变形,影响产品的装配及尺寸。另外冷却不均匀容易残留内应力,导致产品在使用中应力开裂,大大降低了产品的性能。

c.      顶出系统:顶出形式可以分为,顶针顶出、推板顶出、油缸顶出等,但是主要的作用就是将成型的产品顶出脱离模具。顶出系统,如果设置不合理,常会造成产品顶出变形,顶裂、拉伤等缺陷。顶出系统的设置原则是:产品顶出均匀,在抱紧力最大的位置安排顶针。

8.    结论:

模具与工艺是密不可分的,只有充分的了解两种技术之间的关系,才能更好提高各自领域的技术水平。模具的流道系统、结构、冷却系统、顶出系统等,都是注塑工艺流程的先决条件,许多工艺异常都与这几大系统中的缺陷有联系,只有排除模具遗留的隐患,才能调出稳定的注塑工艺条件。

相关推荐
CMF工艺突破|热转印UV纳米纹理
今天军团介绍一个新的CMF工艺:热转印UV纳米纹理,以及为了方便更多人理解CMF,我们还原一个关于工艺的对话(当然这个对话是针对CMF初学者来说,老司机们就直接看这个工艺的关键点就可以了)。
0
0
70
两分钟带你看遍塑料常用成型工艺
塑料成型加工即是一门科学也是一门艺术。设计人员通过各种模具和工艺,将一堆粒子变成商场里色彩缤纷、琳琅满目的商品,甚至可以称为艺术品。这个过程就如同雕刻家利用手中的一把精刀将一块璞转变成玉的过程。
0
0
72
@所有人,为大家献上一份常用塑料注射成型工艺参数表,请收藏
摘要:塑料成型就好比烹饪,如果把添加剂比作调味料的话,那么成型工艺就相当于烹饪火候。面对不同的材料,为什么有经验的师傅会在最短的时间内做出最可口的佳肴?那是因为他们心里早有“一本账”,一本记有各种材料物性和加工性能的账。
0
0
62
风靡汽车内饰界的热点工艺介绍——3D模内电子( 3D-IME )
之前有提到汽车越来越像手机了,概念车将成真,带动产业将不可估量,今天我们要讲的是LDS应用在未来汽车行业情景。
0
0
59
一分钟视频看小米最新笔记本Pro微观工艺之旅!全金属+极简设计
9月11日小米发布会不仅带来了几款全新陶瓷(MIX2)及玻璃盖板(Note3)手机,还带来了一部采用极简设计+全金属机身的笔记本Pro,以下这个视频是这款笔记本加工的工艺,包括选材冲压、CNC、阳极氧化、检测等,我们一起来欣赏一下:
0
0
54
iPhone十年新品问世,如何评价iPhone X的极致工艺
9月13号北京时间凌晨1点,“苹果2017秋季新品发布会”在苹果新总部Apple Park的乔布斯剧场盛大举行,这是苹果手机问世的第十个年头,此次同时三款手机新品齐发:iPhone 8、iPhone 8 Plus 和十周年纪念机iPhone X。全面屏+前后玻璃盖板+高强度金属中框的外观惊艳了世人。
0
0
57
这些有趣的GIF动图让你分分钟搞懂所有塑料工艺
塑料这种高分子聚合物有各种各样的处理方法。每种方法都有其优点和缺点,更适合于特定的应用。接下来我们通过相关有趣的动图看看他们是如何被加工的!
0
0
68
【贴合工艺】浅析三种全贴合工艺的优缺点
导读:当前,智能机越来越普及,而作为TP与L手机3D玻璃盖板设计的四大问题及解决方案CM的贴合技术也在逐渐发展中,目前市面上主要有三种贴合工艺,即OCA贴合,LOCA贴合和UV-OCA贴合,但是,这三种贴合方式各有什么优缺点,大家又了解多少呢,本文将做一个简单的介绍。
0
0
58
金属外观纹理的10种实现工艺
产品外观设计多种多样,纹理是影响产品外观精致因素之一,不同的纹理能带来不同的风格与感受,下面我们来简单讲解一下几种表面纹理实现工艺。长按下图加入金属手机外壳交流群。
0
0
54
往复式单螺杆混炼挤出机的工艺与应用,一篇搞懂!
随着塑料加工业中高分子材料工业的飞速发展,往复式单螺杆混炼挤出机的开发应用日趋令人瞩目。在挤出行业中占主要地位的单、双螺杆挤出机许多方面的性能已经不能满足共混、填充、增强、增韧等改性的要求。使用往复式单螺杆挤出机生产一些高技术含量、高附加值的产品逐渐成为一种趋势。
0
0
68
来自一位CMF设计师的自述:色彩、材料、工艺的编织
色彩关乎情感因素和心理因素; 色彩可以从视觉上定义品牌形象不同档位功能; 色彩与时尚度息息相关; 色彩是感性的也是理性的; 色彩是丰富多彩故事趣味的;
0
0
70
小米6镜面银工艺解读(干货转载)
今天从公众号MIUI转载一篇文章给大家,关于更多技术细节,还请大家留言讨论!因为选择了四曲面机身,菲林贴膜易出气泡,只能用电镀来搞定;因为选择了四曲面机身,用电镀就很难保证靶材厚度一致,良品率极低;在材料选择上还需要考虑再三,由于会金属会屏蔽信号的缘故,手机上的银色镜面不能使用其他行业广泛使用的铝制材料。也许是今年会最火的手机,小米6,还有很多黑科技没有被披露,如用了高温尼龙PA4T,作为中框材料;
0
0
55
视频丨小米6拆解,探索每一步工艺
今年4月份发布的小米6,四曲面3D玻璃+高光不锈钢中框的结合吸引了众多手机爱好者的目光,具体可查看文章:小米6今日发布,不锈钢中框+四曲面玻璃成2017主流。今天小编就和大家一起来看小米6拆解的过程,深入探索其制作工艺。
0
0
49
汽车内饰主流的六大制造工艺
随着汽车技术的快速发展,大量的新技术、新材料和新工艺在汽车上得到广泛应用尤其是对汽车内饰的精致性、舒适性和豪华性要求越来越高。而满足用户对汽车内饰的要求,更离不开汽车内饰的各种制造工艺。为此,今天小编针对当前汽车内饰的主流制造工艺及应用情况进行了介绍。
0
0
61
减少汽车VOCs,这几种材料与工艺将被替代
随着车内各类污染事件频发,车内污染问题已成为继装饰装修污染、室内PM2.5污染之后的第三大污染问题。消费者对于车内健康的诉求也愈发强烈。减少汽车VOCs,就要从源头入手,以新材料、新工艺替代旧材料、旧工艺。今天我们就说一下哪几种材料和工艺将被替代。
0
0
58
干货!带你了解五大常见薄膜装饰的制程工艺
无论你是手机界或者汽车界或者家电界或者任何工业产品的CMF,都遇到过一个越来越普及的工艺,本质上讲就是一张膜的工艺,学名叫——薄膜装饰。 薄膜装饰运用领域广泛,主要包括IMD、OMD、彩板、水转印、烫印等,今天,我们来了解一下几种常见薄膜装饰制程工艺。
0
0
53
环保要求那么高,塑料件不喷漆,还能有什么装饰工艺?
玻纤增强聚碳酸酯,或者玻纤增强尼龙等制品,若表面有瑕疵会议影响消费者的选择,因此产品为了获得好看的表面,往往会进行装饰;涂装是最为常见的一种,但是由于环保标准的提高,这种方法越来越受到限制。替代的方法有多种,如模内装饰(IMD),其中又分为IML,IMR,IMF,此外还要水转印、热转印。今天要介绍的是模外装饰工艺。
0
0
56
华为、三星等3D玻璃纳米装饰膜生产工艺揭秘
大家可以看看下面这张三星s7的图,这机壳是不是很炫酷?揣着这款机出去是不是有一种特壕的感觉?那么这种酷炫的外观是如何做出来的呢?下面就带大家了解这种酷炫机壳的制成技术——微纳纹理工艺。
0
0
57
长虹雷春堂博士:免喷涂材料技术难点、模具设计以及工艺探讨
无需喷涂,直接一次注塑成型即可达到喷漆所需要的“靓丽”外观效果,是一款真正环保和低VOC产品;包括:高光免喷涂(高光材料、钢琴黑材料、陶瓷白)、珠光效果、金属质感效果……
0
0
59
【收藏】汽车外饰件选材、工艺、供应商及发展趋势详解
导读:当今社会是个看脸的时代,汽车也是一样,除了性能,颜值外观是大家比较关注的。不仅那动辄百万的豪车,包括现在的家用型汽车也都追求着高大上的外观造型。这就越发显示出了汽车外饰件的重要性,今天,我们从选材、装饰工艺、供应商企业及发展趋势等来详细了解一下。
0
0
51