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設計塑膠模具產(chǎn)品有哪些竅門(mén)
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型和精確尺寸的工具。下面，小編為大家分享設計塑膠模具產(chǎn)品的竅門(mén)，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(guān))
如果設計者選擇了錯誤的澆口，成型加工時(shí)幾乎不可能從優(yōu)化加工參數來(lái)矯正由此產(chǎn)生的後果。
基本設計原則：
不要將澆口置於高壓力區域;
盡量避免或減少熔合線(xiàn);
盡量使熔合線(xiàn)遠離高壓力區域;
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)
一些被所有設計師認可的簡(jiǎn)單裝配技術(shù)如卡扣裝配、壓機裝配和螺紋裝配等，以其簡(jiǎn)便、快速地裝配組件可大大地節約生產(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。在卡扣設計中，設計者必須確保配件的幾何尺寸，避免應力松弛引起裝配部件松動(dòng)。
壓件裝配可以使塑料組件在最低的成本下進(jìn)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(lái)說(shuō)，沒(méi)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(wú)定型塑料和半結晶性塑料。一般來(lái)說(shuō)，半結晶性熱塑性塑料主要用於機械強度高的部件，而無(wú)定型熱塑性塑料由於不易彎曲，則常被應用於外殼。
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(lèi)產(chǎn)品。玻璃纖維主要用於增加強度、堅固度和提高應用溫度;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(lái)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(huì )對它們的機械性能和尺寸穩定性產(chǎn)生較大的影響。在進(jìn)行時(shí)，應特別注意這種性能。
設計核對表
新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)或產(chǎn)品改善的目標是使產(chǎn)品有優(yōu)良的表現，而同時(shí)獲得低的生產(chǎn)成本。設計任務(wù)主要包括原料的選擇、加工方法的選擇、強度計算和模具設計。
只有全盤(pán)考慮這些因素，并有系統化的跟進(jìn)，才能生產(chǎn)出高質(zhì)量的、具商業(yè)效益的模具。必須強調的是，塑料的實(shí)用性和成本效率不是必然的，設計者必須非常注重原料選擇和加工過(guò)程的正確解決方案。
原材料比較
與其他傳統原材料相比，設計塑料原材料零件時(shí)需特別注意。
塑料的特性可在很大的范圍內變化多端。通過(guò)添加填料、增強材料和改性劑，其性質(zhì)會(huì )產(chǎn)生很大的轉化。
有時(shí)在相同的操作條件下，塑料會(huì )呈現出與金屬完全不同的表現。因此，對澆鑄金屬經(jīng)濟有效的功能設計，如果倉促地用於塑料，將會(huì )很容易失敗。
當材料的使用溫度越接近它的熔點(diǎn)，溫度和時(shí)間將更直接影響原材料的形變表現。
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加工，再好的設計也會(huì )失敗。同樣的，制品并不能以加工過(guò)程來(lái)解決設計弱點(diǎn)。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。
節約成本設計
設計者對塑料零部件最終的成本負有大部分的責任。他的決策預先決定了生產(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，在許多方面可以節約成本。多功能一體化設計、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(jìn)一步節約成本。
澆口的位置
設計者不但要進(jìn)行塑料制品的設計計算，還必須特別注意模具的澆口設計。他們必須選擇正確的澆口體系以及澆點(diǎn)的數目和位置。澆口的類(lèi)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(lái)說(shuō)，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);
設計中考慮加強肋。
如果設計用的材料不能滿(mǎn)足所需剛性，則應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(guò)設置又厚又高的加強肋來(lái)實(shí)現。但是對熱塑性工程塑料，這種方法常會(huì )產(chǎn)生制品表面凹痕、內部空洞和翹曲等問(wèn)題。而且，如果加強肋的高度過(guò)高，在負荷下結構將有可能膨脹。出於這種考慮，必須在合理比例內保持加強肋的尺寸。
為確保帶加強肋的制品容易頂出，必須設計適當的脫模錐度。
對於表面要求非常高的組件，如汽車(chē)輪蓋的尺寸非常重要。正確的加強肋設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。
在塑料設計中，十字結構是最好的，因為它能應付許多不同的負荷排列變化。正確設計的可承受預期應力的十字結構，可以確保在整個(gè)制品上的應力均勻分布。
公差
注射成型制品不可能具有機械加工制品一樣的公差。雖然大多數人都意識到這一點(diǎn)，但還是常常會(huì )指定無(wú)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，它們是根據在容許范圍內注射成型制品公差的和尺寸來(lái)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(diǎn)是低的退貨率和快的生產(chǎn)周期。
技術(shù)注射成型會(huì )比較昂貴，因為它對模具和生產(chǎn)過(guò)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%連續的生產(chǎn)監控。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(guò)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。設計者應切記，脫模斜度的重要性在於它能使脫模容易及防翹曲。
一個(gè)與公差相關(guān)的問(wèn)題是，當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(zhù)性差異的收縮，從而導致尺寸不準確。
塑料制品的幾何形狀對收縮也有影響，進(jìn)而影響到公差。如果復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據。
使用半結晶性塑料時(shí)，必須考慮模後收縮。
脫模後不必馬上進(jìn)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後或在適當的預處理後才可進(jìn)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 、旋轉焊接 、振動(dòng)焊接 、超聲焊接，其他方法有：高頻焊接 、感應焊接 、熱氣焊接、激光焊接等。
為得到高質(zhì)量、重復性好的焊接質(zhì)量，需要選擇一種合適的焊接方法，以使焊接參數最優(yōu)化，并確保需要焊接的零件設計正確，與所選用的焊接方法相匹配。
在決定選用某種焊接方法前，與設備制造商或樹(shù)脂供應商進(jìn)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(shí)塑料的焊接性能相當不同。非晶態(tài)聚合物和半結晶聚合物不能焊接在一起。由於水氣會(huì )影響焊接質(zhì)量，所以尼龍等吸水性塑料焊接前需要預先乾燥。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。玻璃纖維和穩定劑等樹(shù)脂添加劑同樣會(huì )影響焊接質(zhì)量。選擇適宜的工藝參數和零件設計，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，在焊接區域上，由於纖維分離和再取向使得強度減弱，這一點(diǎn)在設計中必須予以考慮。
高質(zhì)量焊接的基本保證在於焊接剖面的正確設計。如果對焊接區域外觀(guān)有特殊審美要求，則需要考慮特殊幾何形狀。
薄壁零件設計時(shí)需要在零件雙方之間加入一個(gè)導槽，這樣，當使用一定的焊接壓力時(shí)，零件壁不會(huì )移動(dòng)而偏離預定位置。
壁厚
在工程塑料零件的設計中，經(jīng)驗表明，有一些設計要點(diǎn)必須考慮，這些要點(diǎn)之一就是壁厚的設計。
改變一個(gè)零件的壁厚，對以下主要性能將有顯著(zhù)影響：
零件重量;
在模塑中可得到的流動(dòng)長(cháng)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(cháng)、而壁厚薄，則聚合物應具有相當的低熔融粘度(易於流動(dòng)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。在塑料零件的設計中，很重要的一點(diǎn)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，根據零件剛性不同，這將導致嚴重的翹曲和尺寸精度問(wèn)題。為取得均勻的壁厚，模制品的厚壁部分應設置模心。此舉可防止形成空隙，并減少內部壓力，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，內應力升高，有時(shí)還存在切口效應，從而大大降低其機械性能。
附：設計核對表
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. 應力：形式(靜應力、動(dòng)應力);周期(短期、長(cháng)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(shí)間
3. 使用環(huán)境空氣—水—濕度;化學(xué)品;UV應力;……
設計要求
1. 公差
2. 制件最大容許變形量
3. 組裝—拆解(聯(lián)結技術(shù))
4. 特殊要求與認證：有關(guān)法規;公司內部規范
5. 表面質(zhì)量：允許的標識
測試條件
所有用於性能和質(zhì)量判定的測試方法，詳列
性?xún)r(jià)比
1. 系統或部件成本與原始組裝件比較
2. 產(chǎn)量
其他
1. 環(huán)境法規
2. 安全系數
3. 所有與制件相關(guān)的信息說(shuō)明，如制件的功能、使用條件、機械應力、環(huán)境應力等以及可能的誤用等。
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