塑料精密注射成型模具设计的七个要点

1、塑料精密注射成型模具设计的七个要点引言随着电子、电信、医疗、汽车等行业的迅速发展，对塑料制品的高精度、高性能要求与日俱增，精密注射 成型要求制品不仅具有较高的尺寸精度、 较低的翘曲变形， 而且还应有优异的光学性能等 . 注射成型是最重 要的塑料成型方法之一，如何提高注射成型技术水平，生产出高精度的塑料制品，创造附加值高的产品， 模具的设计是重要环节。在精密注射成型设计中， 除了应考虑一般模具设计事项外， 还要特别考虑如下事项 :1) 为了得到所要尺寸公 差的制品， 要考虑适当的模具尺寸公差。 2)要考虑防止产生成型收缩率波动。 3)要考虑防止产生成型变形 .4) 要考虑防止产生脱模变形。 5)

2、要使模具制作误差最小 .6)要考虑防止模具精度波动 .7) 要考虑维持模具精度 .1、适当的模具尺寸和公差1.1 制品尺寸精度与模具尺寸精度的关连绘出制品图，考虑模具设计、模具制作和成型过程。首先可从制品图面尺寸求模具图面尺寸。按此模具图画尺寸制作模具，得到模具的实际尺寸。用此模具可 得到成型的制品，得到制品实际尺寸。间题是此实际尺寸如何在图面所要尺寸公差内。1.2 适当的收缩率如上所述，即使在用同一颜料的同一树脂中，收缩率也因成型条件不同而异。在精密成型中，收缩率变化 程度要小，预计收缩率和实际收缩半要尽可能无差异。主要是采用整理以往的类似制品的实际收缩率来推 定收缩率，也有用实验模求实际收

3、缩率，再经修正、设计制作生产模的情形 .但完全恰当推定收缩率几乎是不可能的， 不可避免地要在试成型后修正模具。 修正结果， 凹部将增大尺寸， 凸部将缩小尺寸。因此，对凹部尺寸，将收缩率设在小值，对于凸部尺寸将收缩率设在大值。齿轮外径尺 寸变大时不能啮合，变小时仅齿隙变大，所以要将收缩率设在小值。2、防止产生成型收缩率波动精密注射成型，必须以确实可按所要尺寸制作模具为前提。然而，即使模具尺寸一定，制品实际尺寸也因 实际收缩不同而异 .所以在精密注射成型中，收缩率的控制是十分重要的.模具设计的合适与否支配收缩率，还因树脂批次不同而异，若改变颜料，收缩率也产生差异。因成型机不同，成型条件的设定、再现

4、性以及 各成型周期的动作有波动，对实际收缩率产生波动等，因而收缩的控制是困难的 .2.1 影响收缩率的主要因素模具尺寸可由制品尺寸加上收缩率求得，所以在模具设计时，需要考虑收缩率的主要因家 . 影响成型收缩率 的主要因素有 (1)树脂压力， (2) 树脂温度， (3) 模具温度， (4)浇口截面积， (5) 注射时间， (6) 冷却时间， (7) 制品壁厚， (8)增强材料含盆， (9)定向性， (10) 注射速度。这些影响因树脂和成型条件等项目的变化不同而(1) 树脂压力树脂压力对收缩率影响很大，树脂压力若大，收缩率变小，制品尺寸则大。即使在同一模腔内，树脂压力 也因制品形状不同而异，因此产

5、生收缩率差异。在多腔模的场合，各模腔内树脂压力容易产生差异，结果 各模腔的收缩率也不相同。(2) 模具温度无论是非结晶性树脂或是结晶性树脂，模具温度若高，收缩率则变大.精密成型要将模具温度维持在特定温度。在模具设计时，必须注意冷却回路设计。(3) 浇口截面积一般说来，改变浇口截面积时，收缩率也变化.收缩率随着浇口尺寸变大而变小，这与树脂的流动性有关。(4) 制品壁厚度制品壁厚度也影响收率 .对于非结晶性树脂，因树脂对壁厚的收缩率影响倾向不同，壁厚大，收缩率也大， 反之，收缩率变小。而对于结晶性树脂，必须避免壁厚变化特别大。在多腔模的情形，如果模腔壁厚有差 异，收缩率也将产生差异 .(5) 增强

6、材料含量用玻瑞纤维增强树脂时，加玻纤量愈多，收缩率则愈小，流动方向的收缩率比横向收缩率小，根据树脂其 差较大，为了防止扭曲飞翘曲，必须考虑浇口形状飞侥口位置和浇口数 .(6) 定向性定向性虽有较大差异，然而对所有树脂都存在定向性。结晶性树脂的定向性特别大，由于壁厚和成型条件 而有差异。此外，还有产生成型后收缩。影响成型后收缩的主要因素有内部应力缓和，结晶，温度，湿度2.2 可采取的措施(1) 流道，浇口平衡如上所述，收缩率因树脂压力变化。在单腔模多点浇口以及多腔模的情形，要同样进行充模，就要进行浇 口平衡。树脂流动与在流道中的流动阻力有关，所以在取浇口平衡前最好取流道平衡。(2) 模腔排列 为

7、了使成型条件的设定容易，所以需要注意模腔排列。由于熔融树脂将热带入模具，在一般模腔排列的情 况下，模具温度分布呈以浇口为中心的同心圆状。所以在选择多腔模的模腔排列时，既要易取流道平衡， 又要取以浇口为中心的同心回状排列 .(3) 精密注射成型的冷却回路设计如上所述，模具温度对收缩率影响很大，同时，因时间不同温度变化，多腔模各模腔的温度差也难以避免， 所以需要注意冷却回路设计。从热交换效率来看，冷却液的流动应为紊流，冷却回路最好设为串联的折流板式。在回路设计中，型腔与型芯应带出的热量也不同，热阻力也因回路构造不同而异，入口水温在模腔与型芯 产生较大差异 .因此，精密成型模具的冷却回路为型腔与型芯

8、分别设计，用分别的温调机进行温度控制。3、防止产生成型变形成型变形产生的原因是在不均匀的收缩下有内应力，所以需要防止不均匀地收缩。(1) 浇口数在齿轮中心有孔的圆形制品的情形， 必须在中心设浇口 .然而在树脂的流动方向与垂直方向收缩率有较大差 异时，却有产生椭圆的缺点，在需要更高精度的圆度时，需要设成 3 点或 6 点浇口。但需要充分注意各浇 口的平衡。在使用侧浇口时， 3 点浇口将使圆筒状制品内径增大，在外表和端面不允许浇口痕迹的情形少使用内侧多 点匀分浇口，可以得到良好结果。(2) 浇口形状和位置需要根据制品形状选用适当形状的浇口。图置表示浇口形状和位置对变形的影响。5)测浇u(b)3点浇

9、u (c)辐条式浇口 d)薄膜浇口图1浇口形状和位置与变形的例子4、防止脱模产生变形精密制品一般较小，制品壁厚较薄，有的还有许多薄筋。棋具设计必须考虑使制品不变形，而且可适当脱 棋.对于收缩率较小的树脂，当成型压力高的情形，需要注意制品易留在模腔内.用收缩率小的树脂成型齿轮时, 齿轮部分模腔最好设计在顶出一侧的模板上。在用顶销时，濡要注意无变形的顶销数和顶压位置。带孔齿轮需要芯销，这时为了有助于在顶岀时平行顶 岀，而需要设置顶岀侧模板上。对于角状制品，可以使用冲孔模板顶出，用这种模板顶出可以防止产生变形。一般精密制品拔模斜度较小。为了减小脱模力，而需要镜面加工，研磨方向必须为拔模方向。要按拔模

10、方 向设容易研磨的分块型芯。5. 最小的模具制作误差5.1按所要加工方式的适当的模具构造为了得到所要精度的制品尺寸，必须有相应的模具尺寸，而模具需要有极高精度的加工，又受精加工机械 限制.为了维持模具精度，需要耐磨性高，为此需要采用淬火.用磨床及电火花加工机床加工淬火模具的精度可达 0.01毫米以内。2的增强措施。由于用平面磨床无法加工封闭槽形，可选用】形，但因】形强度差，需要采用如图用电火花加工机床彤模加工时，必须注意电极端的磨损变大。加工图3的齿轮用模腔以及用钢丝电火花加工机床加工时，应尽可能设计能够贯通加工的构造。从防止磨削变形和缩短加工时间方面来看，要选定淬火变形少的钢材，而且要设计为

11、淬火变形少的形状。 形状复杂时，悴火冷却不易均匀，易产生淬火变形。5.2总分割式模具为了将淬火零件加工成较高精度，要使用磨床。因此，需要采用镶件组成分割式模具。这种模具有如下特征：(1)因为可选择适当材料，所以能够使用适当硬度模具材料。(2) 能够利用耐蚀性和耐磨性高的模具材料.(3) 能够分别热处理，所以容易设定热处理条件。(4) 能够使用镜面加工性良好的模具材料，镜面加工操作也容易，所以能够提高镜面度。(5) 因为容易按拔模方向研磨，所以有利于采用拔模斜度小的模具。(6) 由于硬化，可延长模具精度保持时间，模具寿命长。(7) 容易设在任意位置排气，所以充模容易.(8) 磨削加工容易.(9)

12、 能够提高模具零件精度，所以可能提高制品精度。(10) 可在较小的公差内制作备模腔和型芯，所以部件互换性高，容易维修(11) 因为以磨削加工为主体，所以加工效率高。(12) 零件数多，需要极大提高各零件加工精度.(13) 局限于特定加工方法(14) 采用完全淬火1i -*1h *r|宓1丄謨甘丄l齿轮5.3总分割式模具设计方面的注意点关系精度和各部件所要精度必须从所要制品精度逆运算决定。因为分割数愈多，积象误差愈大，愈要提高加工精度，所以分割数僻要定在最小限度。一般禁止在制品表面设分型线，不仅外观上嫌弃，而且在功能上也将成为障碍。若在产生应力处有分型线时，也往往因应力集中而引起破损。因为磨削加

13、工容易得到均匀的尺寸零件，所以应分割成可用研磨剂加工的形状。易损易坏部分应分割成易更换的，并且考虑选用高耐磨性合金。此外，要考虑组装和拆卸容易。必须用能够容易、正确地复原精度的机构，组装模腔和型芯的各部件，如果分别装在基座上，则模腔与型芯必须同心。在使用安装销钉的情形，必须正确研磨销孔。6、防止模具精度的误差确保滑动件各周期的定位，需要防止模具精度的波动。为了维持滑动件的精度，滑动件都应悴火研磨.侧芯 滑动部分的配合应有定位退拔部分，如图4所示，在侧芯尺寸大时，中间部分可以设狭小的导槽。3轴 4 h it* 口 14芒曾 hi0h5退拔导带7、模具精度的维持7.1确保模腔与模芯的中心一致为了经常正确地合模，的构造.图5-7表示其例必须设计成两模板可确实正确定位7.2防止模具变形为了避免因树脂压力作用于模腔而产生的模具变形，棋具强度就要足够大。在型芯板中间常加支柱，销的 材料也选用高强度钢，并且将容易受弯曲的销设