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2022/10/19

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注塑模具设计原则和核心是什么? - 广州国际3D打印展

广州国际3D打印展览会即将在2023年3月1-3日在中国进出口商品交易会展馆B区举行。邀您关注今日3D打印展新资讯:



一、 开模方向和分型线


每个注塑产品在开始设计时首先要确定其开模方向和分型线,以保证尽可能减少抽芯滑块机构和消除分型线对外观的影响。
1、 开模方向确定后,产品的加强筋、卡扣、凸起等结构尽可能设计成与开模方向一致,以避免抽芯减少拼缝线,延长模具寿命。
2、 开模方向确定后,可选择适当的分型线,避免开模方向存在倒扣,以改善外观及性能。


二 、脱模斜度


1 、适当的脱模斜度可避免产品拉毛(拉花)。光滑表面的脱模斜度应≥0.5度,细皮纹(砂面)表面大于1度,粗皮纹表面大于1.5度。
2 、适当的脱模斜度可避免产品顶伤,如顶白、顶变形、顶破。
3、 深腔结构产品设计时外表面斜度尽量要求大于内表面斜度,以保证注塑时模具型芯不偏位,得到均匀的产品壁厚,并保证产品开口部位的材料强度。


三、 产品壁厚


1 、各种塑料均有一定的壁厚范围,一般0.5~4mm,当壁厚超过4mm时,将引起冷却时间过长,产生缩印等问题,应考虑改变产品结构。
2 、壁厚不均会引起表面缩水
3 、壁厚不均会引起气孔和熔接痕。


四、 加强筋


1、 加强筋的合理应用,可增加产品刚性,减少变形。
2、 加强筋的厚度必须≤ (0.5~0.7)T产品壁厚,否则引起表面缩水。
3、 加强筋的单面斜度应大于1.5°,以避免顶伤。


五、圆角


1、 圆角太小可能引起产品应力集中,导致产品开裂。
2、圆角太小可能引起模具型腔应力集中,导致型腔开裂。
3、 设置合理的圆角,还可以改善模具的加工工艺,如型腔可直接用R刀铣加工,而避免低效率的电加工。
4 、不同的圆角可能会引起分型线的移动,应结合实际情况选择不同的圆角或清角。


六、 孔


1 、孔的形状应尽量简单,一般取圆形。
2 、孔的轴向和开模方向一致,可以避免抽芯。
3 、当孔的长径比大于2时,应设置脱模斜度。此时孔的直径应按小径尺寸(最大实体尺寸)计算。
4 、盲孔的长径比一般不超过4。防孔针冲弯
5 、孔与产品边缘的距离一般大于孔径尺寸。


七、 注塑模的抽芯、滑块机构及避免


1、 当塑件按开模方向不能顺利脱模时,应设计抽芯滑块机构。抽芯机构滑块能成型复杂产品结构,但易引起产品拼缝线、缩水等缺陷,并增加模具成本缩短模具寿命。
2、设计注塑产品时,如无特殊要求,尽量避免抽芯结构。如孔轴向和筋的方向改为开模方向,利用型腔型芯碰穿等方法。


八、 一体铰链


1 、利用PP料的韧性,可将铰链设计成和产品一体。
2 、作为铰链的薄膜尺寸应小于0.5mm,且保持均匀,
3 、注塑一体铰链时,浇口只能设计在铰链的某一侧。


九、 嵌件


1 、在注塑产品中镶入嵌件可增加局部强度、硬度、尺寸精度和设置小螺纹孔(轴),满足各种特殊需求。同时会增加产品成本。
2 、嵌件一般为铜,也可以是其它金属或塑料件。
3 、嵌件在嵌入塑料中的部分应设计止转和防拔出结构。如:滚花、孔、折弯、压扁、轴肩等。
4 、嵌件周围塑料应适当加厚,以防止塑件应力开裂。
5 、设计嵌件时,应充分考虑其在模具中的定位方式(孔、销、磁性)


十、 标识


产品标识一般设置在产品内表面较平坦处,并采用凸起形式,选择法向与开模方向尺可能一致的面处设置标识,可以避免拉伤。


十一、 注塑件精度


由于注塑时收缩率的不均匀性和不确定性,注塑件精度明显低于金属件,不能简单地套用机械零件的尺寸公差应按标准选择适当的公差要求.我国也于1993年发布了GB/T14486-93 《工程塑料模塑塑料件尺寸公差》,设计者可根据所用的塑料原料和制件使用要求,根据标准中的规定确定制件的尺寸公差。同时要根据工厂综合实力,同行的产品的设计精度来确定适合的设计公差精度。


十二、 注塑件的变形


提高注塑产品结构的刚性,减少变形。尽量避免平板结构,合理设置翻边,凹凸结构。设置合理的加强筋。


十三、扣位


1、将扣位装置设计成多个扣位同时共用,使整体的装置不会因为个别扣位的损坏而不能运作,从而增加其使用寿命,再是多考滤加圆角,增加强度。
2、是扣位相关尺寸的公差要求十分严谨,倒扣位置过多容易形成扣位损坏;相反,倒扣位置过少则装配位置难於控制或组合部份出现过松的现象。解决办法是要预留改模容易加胶的方式来实现。


十四、 焊接(热板焊、超声波焊、振动焊)


1、 采用焊接,可提高联接强度。
2 、采用焊接,可简化产品设计。


十五、 合理考虑工艺和产品性能之间的矛盾


1 设计注塑产品时必须综合考虑产品外观、性能和工艺之间的矛盾。有时牺牲部分工艺性,可得到很好的外观或性能。
2 结构设计实在无法避免注塑缺陷时,尽可能让缺陷发生在产品的隐蔽部位。


十六、螺丝柱孔径与自攻螺丝直径的关系


自攻螺丝 螺丝柱孔径
M2 1.7mm
M2.3 2.0mm
M2.6 2.2mm
M3 2.5mm


十七、BOSS的设计原则:


1、 支柱尽量不要单独使用,应尽量连接至外壁或与加强筋一同使用,目的是加强支柱的强度及使胶料流动更顺畅。
2、 支柱高度一般是不会超过支柱直径的两倍半。因过高的支柱会导致塑胶部件成型时困气(長度太長時會引起氣孔﹐燒焦﹐充填不足等)。
3、 支柱高度若超过支柱直径的两倍半,尤其是远离外壁的支柱,加强支柱的强度的方法是使用加强筋
4、 BOSS的形狀以圓形為主﹐其它形狀則加工不易
5、 BOSS的位置不能太接近轉角或外側壁,应与产品外壁保持一段距离
6)、BOSS周圍可用除去部分肉厚(即开火山口)來防收縮下陷
7)、BOSS的拨模角度:通常外取0.5°,内取0.5°或1


分模的目的,是让产品能顺利从模具中拿出来,我们拿个图举例说明一下。


广州模具展


上面的这个图中,除了从A-A线条处把模腔分开,任何一处分开模都不能顺利的把产品拿出来,因为有倒扣给扣住了(图中阴影部份)。


上图中,若从B-B线条处分模,我们可以看到,图中的阴影部份就是产品被阻挡的部份,即A到B之间的胶位面是倒扣。


因此,我们可以得出一个结论,为了保证产品能顺利脱模,产品分模线的选择,应在开模方向的最大投影边处。


投影,在初中时候的数学老师有讲过,有些同学说,我早忘了,好,略补一下。


广州模具展


如图,平行光从产品开模方向照射过来,在垂直平面上,形成一个阴影(黄色线条),阴影的最大边就是产品的最大投影边。


分型线选择的原则比较多,这是最基本的一条。有了这一条,简单的平板模,分模是完全够用了


这里还有个重要的知识点,即产品的开模方向。所有的一切,都基于这个展开的。


大部份产品的开模方向比较容易选择,即产品的最大投影面的垂直方向为产品的开模方向。


根据三视图原理,任何产品我们都能找出它的三个投影面,投影面积的大小各不相同,找出最大的投影面即可。


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鉴于后面的分模课程中,会遇到不少有倒扣的产品,这里,我们把分型面选择的几个原则全都讲一下:


1:保证产品能从模具中拿出,分模面位置应选择在产品脱模方向最大的投影边影位置。
2:对于外观件,模具分型不能影响外观,需保证外观质量和精度。
3:保证开模后产品能留在后模,有利于脱模,和侧向抽芯。
4:保证产品的质量和成型时零件的强度,刚性。
5:考虑模具的锁模力,将产品投影面积大的方向,放在前、后模的合模方向上。


理论知识到这里结束,接下来,解释几个本课中出现的模具词语


1:倒扣是指模具上对产品脱模造成阻挡的部份,使得产品不能顺利的拿出。
2:分型线由于构成模腔的几个零件相拼合,其拼合处在产品上形成的线条。
3:分型面构成模腔的几个零件拼合处的相互接触面。
4:胶位面在模具上,产品跟模具的接触面统称为胶位面
5:脱模产品从模具中顺利拿出的这一动作
6:脱模方向使产品能从模具中顺利拿出的方向。
7:外观面产品的外表面,装配好之后能直接看到的面。
8:锁模力注塑机对模具施加的对抗注塑压力的力





文章来源:广州国际模具展览会


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