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    注塑模具入門知識分享(三)

    文章來源: 科翔模具 人氣:1178 發表時間:2022-09-15 09:24:35

    產品完成一個成形周期后開模,產品會包裹在模具的一邊,必須將其從模具上取下來,此工作必須由頂出系統來完成.它是整套模具結構中重要組成部分,一般由頂出,復位和頂出導向等三部分組成.

     

    1、按動力來分

    1、手動頂出: 當模具開模后,由人工操縱頂出系統頂出產品.它可使模具結構簡化,脫模平穩,產品不易變形.但工人勞動強度大,生產率低,適用范圍不廣.一般在手動旋出螺紋型芯時使用. 

     

    2、機動頂出: 通過注射機動力或加設之馬達來推動脫模機構頂出產品,它可通過機臺上的頂桿推頂針板,來達到脫模目的.也可在公母模板上安裝定距拉桿或鏈條,靠開模力拖動頂出機構頂出產品,調模時必須注意控制開模行程,適用于頂出系統在母模側之模具.

     

    3、液壓頂出: 在模具上安裝專用油缸,由注射機控制油缸動作,其頂出力速度和時間都可通過液壓系統來調節,可在合模之前頂出系統先回位.

     

    4、氣動頂出: 利用壓縮空氣在模具上設置氣道和細小的頂出氣孔,直接將產品吹出.產品上不留頂出痕跡,適用于薄件或長筒形產品.

     

    2、按模具結構分

    一次頂出機構,二次頂出機構,母模頂出機構,澆注系統頂出機構,螺紋頂出機構等.

     

    設計原則:

    1、選擇分模面時盡量使產品留在有脫模機構的一邊,

    2、頂出力和位置平衡,確保產品不變形,不頂破.

    3、頂針須設在不影響產品外觀和功能處.

    4、盡量使用標準件,安全,可靠有利于制造和更換.

    頂出系統形式多種多樣,它與產品之形狀,結構和塑料性能有關,一般有頂桿,頂管,推板,頂出塊,氣壓,復合式頂出等.

     

    3、頂桿

    它是頂出機構中最簡單,最常見的一種形式,其截面積形式主要有如下:

    1.圓形因圓形制造加工和修配方便,頂出效果好,在生產中應用最廣泛.但圓形頂出面積相對較小,易產生應力集中,頂穿產品,頂變形等不良.在脫模斜度小,阻力大等管形,箱形產品中盡量避免使用.當頂桿較細長時,一般設置成臺階形的有托頂針,以加強剛度,避免彎曲和折斷.

     

    設計要點:

    1、頂出位置應設置在阻力大處,不可離鑲件或型芯太近,對于箱形類等深腔模具.側面阻力最大,應采用頂面和側面同時頂出方式,以免產品變形頂破.

    2、產品阻力均衡時,頂桿應對稱設置,使受力平衡.

    3、當有細而深之加強筋時,一般在其底部設置頂桿.

    4、若模具上有鑲件,頂針設在其上效果更佳.

    5、在產品進膠口處避免設置頂針,以免破裂.

    6、當產品表面不允許有頂出痕跡時,可設置頂出耳再剪除.

    7、對于薄肉產品在分流道上設置頂針,即可將產品帶出.

    8、頂針與頂針孔配合,一般為間隙配合.如太松易產生毛邊,太緊易造成卡死.為利于加工和裝配,減少摩擦面,一般在模仁上預留10—15mm之配合長度,其余部分擴孔0.5—1.0mm成逃孔.

    9、為防止頂針在生產時轉動,須將其固定在頂針板上,其形式多種多樣,須根據頂針大小,形狀,位置來具體確定,在此不一一列舉.

    10、頂出系統托模以后在進行下一周期生產時,必須退回原處,其形式主要有強制回位,拉桿回位,彈簧回位,油缸等.

     

    4、頂管

    又叫司筒或套筒頂針,它適用于環形筒形或帶中心孔之產品頂出.由于它是全周接觸,受力均勻,不會使產品變形,也不易留下明顯頂出痕跡,可提高產品同心度.但對于周邊肉厚較薄之產品避免使用,以免加工困難和強度減弱,造成損壞.

     

    5、推板

    此形式適用于各種容器,箱形,筒形和細長帶中心孔之薄件產品.它頂出平穩均勻,頂出力大,不留頂出痕.一般會有固定連接,以免生產中或托模時將推板推落.但只要導柱足夠長,嚴格控制托模行程,推板也可不固定.

     

    推板與型芯之間的配合須順暢,防止摩擦或卡死,也必須防止塑料滲入間隙中,當產品為盲孔時,會因真空吸附造成脫模困難和產品變形,一般會在公模上設置一菌形閥,在頂出時菌形閥打開,進入空氣,使脫模順暢.它可用彈簧回位,也可跟頂出裝置連在一起兼作頂桿作用.

     

    6、頂出塊

    有些帶突緣或尺寸較大之產品,為便于加工和脫模,常設計成頂出塊形式頂出.大多其平面為分模面,下面有兩支或數支較大直徑頂桿連接,頂出面積較大,平穩.在有成形面和尺寸較大之模具中應用較廣泛.

     

    7、氣壓頂出

    當產品為深腔薄肉件時,用壓縮空氣頂出,簡單而有效.可在公模仁上設置一些細小進氣孔,也可設置菌形桿,開模后通入5—6個大氣壓之壓縮空氣,使彈簧壓縮開啟閥門,高壓空氣進入產品與公模仁之間,使產品脫模.但對于箱形產品,因氣體進入會使側壁橫向摳張,而使空氣漏掉,這時應配與推板配合使用.

     

    8、復合頂出

    受產品形狀影響,多數模具采用兩種以上頂出方式,以便達到理想的頂出效果,具體形式須根據產品和模具結構來定,在此不作具體敘述.

     

    9、其它頂出方式

    9.1點狀進膠澆道自動脫落

    點澆口在母模一邊,為取出膠道,須加設一分型面.開模后一般由人工取出膠道,造成操作麻煩,生產率降低,為適應自動化生產,最好設計成自動脫落裝置,使膠道在頂出時自動脫落.

     

    a.側凹拉斷  在分流道盡頭鉆一斜孔,開模后拉出膠道,由中心頂桿頂出.

    b.拉料桿拉斷  由拉料桿拉出膠道,開模一定行程后限位桿帶動推板將膠道推落.

    c.母模推板推脫  開模時母模板與母模推板先分型,膠道留在母模板與母模一起移動一定行程后,限位桿限制推板移動,推板與模板分開,膠道被拉斷而自動脫落.

     

    d.頂針拉斷  對于細長深腔模具,可在母模設置一頂出系統,開模后以限位桿行程使頂針反向頂出膠道,產品由推板推出,此方式與開模行程有關,應用較特殊.

     

    9.2母模側頂出方式

    一般的產品都會留在公模側頂出,但有些產品因形狀特殊或產品特殊要求,頂出裝置必須設在母模.因母模是固定的機臺,頂桿無法作用在頂板上,必須借助開模力或外力來完成.常見的有油缸,電動,拉勾等.

     

    9.3螺紋頂出

    因螺紋與一般產品形狀特殊,必須旋轉頂出或側向脫模,根據產品復雜程度和產量,一般有采用手動和機動兩種方式.

     

    1)強制脫螺紋

    a. 對于本身彈性強之塑料(PP . PE),可利用其彈性進行強制脫模而不會損壞螺牙.

     

    b. 用具有彈性的珪橡膠做成螺紋型芯,開模時用彈簧先退出型芯中頂桿,使橡膠型芯產生向內收縮,再用頂針將產品脫出.此方式能簡化模具結構,但橡膠型芯壽命較短,只適用于小批量生產.

     

    c. 有些螺紋可通過半圓滑塊或型環成形,用兩個對半滑塊合起來組成完整螺紋或產品頂出后用手,

     

    2)電機將螺紋旋出.

    螺紋脫出時必須作相對轉動,模具上必須要有止轉裝置來保證.

     

    a. 外部止動  模具母模設有止轉花紋,公模仁回轉時產品可自動脫落.

    b. 內部止動  有內螺紋之產品在公模仁頂面設置止轉形式,脫模時止動模仁旋轉并軸向頂出螺紋可脫出,注意止動模仁螺距必須與產品螺距一致.

     

    c. 產品端面止動  在產品端面設置止動小凸點,型芯旋轉時推板將產品頂出.

    小型產品有側澆口時,只頂出膠道也可將產品帶出,但對于軟性塑料則避免使用.

     

    型芯旋轉驅動方式  常用的有人工,電動,油缸,氣缸,液壓馬達及大螺距絲桿螺母驅動等方式,一般來講,旋轉機構在設計時,產品有幾扣螺紋,螺紋型芯就必須轉幾圈.

     

    冷卻系統

     

    冷卻系統之設計規則 設計冷卻系統的目的在于維持模具適當而有效率的冷卻。冷卻孔道應使用標準尺寸,以方便加工與組裝。設計冷卻系統時,模具設計者必須根據塑件的肉厚與體積決定下列設計參數:冷卻孔道的位置與尺寸、孔道的長度、孔道的種類、孔道的配置與冷卻系統之設計規則。


    設計冷卻系統的目的在于維持適當而有效率的冷卻。冷卻孔道應使用標準尺寸,以方便加工與組裝。設計冷卻系統時,模具設計者必須根據塑件的肉厚與體積決定下列設計參數:冷卻孔道的位置與尺寸、孔道的長度、孔道的種類、孔道的配置與連接、以及冷卻劑的流動速率與熱傳性質。 


    1
    、冷卻管路的位置與尺寸 
    要維持經濟有效的冷卻時間,就應避免塑件肉厚過大。塑件所需的冷卻時間隨其肉厚增加而急速增長。塑件肉厚應該盡可能維持均勻,例如圖6-56的設計。冷卻孔道最好設置是在公模塊與母模塊內,設在模塊以外的冷卻孔道比較不易精確地冷卻模具。

     

    通常,鋼模的冷卻孔道與模具表面、模穴或模心的距離應維持為冷卻孔道直徑的1~2倍,經驗要求,鋼材冷卻孔道要維持1倍直徑的深度,鈹鋼合金要1.5倍直徑的深度,鋁材要2倍直徑的深度。冷卻孔道之間的間距應維持3~5倍直徑。冷卻孔道直徑通常為10~14 mm(7/16~9/16英吋),如圖6-57所示。

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    2、流動速率與熱傳 
    塑件兩側的溫度應維持在最小的差異,緊配塑件溫差應維持在10℃以內。當冷卻劑之流動從層流轉變為擾流,熱傳效果變佳。層流在層與層之間僅以熱傳導傳熱;擾流則以徑向方向質傳,加上熱傳導和熱對流兩種方式傳熱,結果,熱傳效率顯者增加,如圖6-58所示。應注意確保冷卻管路之各部份的冷卻劑都是擾流。


    當冷卻劑到達擾流流動狀態后,流速的增加對于熱傳的改善很有限,所以,當雷諾數超過10,000時,就不須再增加冷卻劑的流動速率,否則,只會小幅地改善熱傳,卻造成冷卻管路的高壓力,需要更高的幫浦費用。圖6-59說明了一旦冷卻劑變成擾流后,更高的冷媒流動速率并無法改善熱傳速率或冷卻時間,但是壓力降與幫浦成本卻顯著提高。

     

    冷卻劑會向阻力最低的路徑流動。有時候可以嘗試使用限流塞將冷卻劑引導流向熱負荷較高的冷卻孔道。氣隙會降低熱傳效率,因此,應嘗試消除鑲埋件與模板之間的氣隙,以及冷卻管路內的氣泡。 


    模流分析軟件的冷卻分析可以協助發現與修正靜止冷卻管路和快捷方式冷卻管路,以及冷卻管路的高壓力降。

     

    排氣系統

     

    注塑模的排氣是模具設計中的一個重要問題,特別是在快速注塑成型中對注塑模的排氣要求就更加嚴格。 

    1、注塑模中氣體的來源: 
    1、澆注系統和模具型腔中存有的空氣。 
    2、有些原料含有未被干燥排除的水分,它們在高溫下氣化成水蒸氣。 
    3、由于注塑時溫度過高,某些性質不穩定的塑料發生分解所產生的氣體。 
     4、塑料原料中的某些添加劑揮發或相互發生化學反應所生成的氣體

     

    2、注塑模的排氣不良,將會給塑件的質量等諸多方面帶來一系列的危害。主要表現如下: 

    1、在注塑過程中,熔體將取代型腔中的氣體,如果氣體排出不及時,將會造成熔體充填困難,造成注射量不足而不能充滿型腔。 


    2
    、排除不暢的氣體會在型腔內形成高壓,并在一定的壓縮程度下滲人塑料內部,造成氣孔、組織疏松、空洞、銀紋等質量缺陷。 


    3
    、由于氣體被高度壓縮,使得型腔內溫度急劇上升,進而引起周圍熔體分解、燒灼、使塑件出現局部碳化和燒焦現象。它主要出現在兩股熔體的合流處,死角及澆口凸緣處。 


    4
    、氣體的排除不暢,使得進入各型腔的熔體速度不同,因此,易形成流動痕和熔合痕,并使塑件的力學性能降低。 


    5
    、由于型腔中氣體的阻礙,會降低充模速度,影響成型周期,降低生產效率。

     

    3、排氣槽設計要點:

    1、排氣槽盡量放在分型面的凹模一邊,方便模具的制造與清理;

    2、盡量設在料流末端和塑件壁厚較大部分;

    3、排氣方向不應朝向操作人員,并應加工成曲線或折彎狀態,以免氣體噴射時燙傷工人;

    4、排氣槽寬度常取1.5-6mm,槽深0.02-0.05mm,以塑料不進入排氣槽為宜。

     

    4、排氣系統的方式:

     

    1.開設排氣槽

    排氣槽通常開設在型腔一側,圍繞型腔開設或在熔體最后充滿部位。

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    排氣通道尺寸:排氣道A 深:0.01~0.02mm  寬:3~5mm  長:一般3~5mm

    排氣道B 深:0.05~0.08mm 寬:3~5mm或更大  長:根據需要而定

    排氣道C 深:可取1mm  寬:可大于5mm  長:連通至模板邊界

     

    分型面排氣

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    模具流道排氣

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    2 抽真空排氣

         這種方式要求模具的分型面溫和要好,通過氣孔將模腔內放入氣體抽凈。但需要配備抽真空設備,增加模具成本,一般不采用。

     

    3 利用間隙排氣

    1)鑲拼零件的配合面間隙,如型腔、型芯鑲塊。

    2)側向抽芯零件間隙

    3)頂出零件配合間隙(推桿、塊)

    4)分型面間隙(粗糙度一般)利用間隙排氣時,使用時間長了,間隙可能堵塞,應定期清理,保持暢通。

     

    4 利用多孔金屬排氣

    近年來新發展的一種內部具有均勻的相互連通的孔隙結構的金屬材料---多孔金屬,對模具型腔的排氣具有很好的效果。當型腔某些部位排氣困難時,可循用多孔金屬制作型腔鑲塊,排氣效果十分明顯。模具使用時應注意維護與清理,保持氣孔暢通。

     

    5 混合排氣

    通常是開設排氣通道和間隙排氣混用。

    塑料的溢邊值與排氣間隙,排氣系統應保證氣體順利逸出,塑料熔體不能流出。

     

    塑料材料的溢邊值可分為如下三種:

    低粘度材料不產生醫療的間隙為:0.01~0.03mm

    中粘度材料不產生醫療的間隙為:0.03~0.05mm

    高粘度材料不產生醫療的間隙為:0.05~0.08mm

     

    常用材料的模具排氣間隙如下:

    材料

    排氣間隙

    PE

    0.015mm

    PA

    0.01mm

    PP

    0.015mm

    PS

    0.015mm

    PC

    0.01~0.025mm

    POM

    0.01~0.025mm

    PET

    0.01~0.03mm

    ABS

    0.025mm

     

    抽芯系統

     

    當塑料制品側壁帶有通孔凹槽,凸臺時,塑料制品不能直接從模具內脫出,必須將成型孔,凹槽及凸臺的成型零件做成活動的,稱為活動型芯。完成活動型抽出和復位的機構叫做抽苡機構。

     

    1、抽芯機構的分類

     

    1.機動抽芯  

    開模時,依靠注射檢的開模動作,通過抽芯機來帶活動型芯,把型芯抽出。機動抽芯具有脫模力大,勞動強度小,生產率高和操作方便等優點,在生產中廣泛采用。按其傳動機構可分為以下幾種:斜導柱抽芯,斜滑塊抽芯,齒輪齒條抽芯等。

     

    2.手動抽芯

    開模時,依靠人力直接或通過傳遞零件的作用抽出活動型芯。其缺點是生產,勞動強度大,而且由于受到限制,故難以得到大的抽芯力、其優點是模具結構簡單,制造方便,制造模具周期短,適用于塑料制品試制和小批量生產。因塑料制品特點的限制,在無法采用機動抽芯時,就必須采用手動抽芯。手動抽芯按其傳動機構又可分為以下幾種:螺紋機構抽芯,齒輪齒條抽芯,活動鑲塊芯,其他抽芯等。

     

    3.液壓抽芯

    活動型芯的,依靠液壓筒進行,其優點是根據脫模力的大小和抽芯距的長短可更換芯液壓裝置,因此能得到較大的脫模力和較長的抽芯距,由于使用高壓液體為動力,傳遞平穩。其缺點是增加了操作工序,同時還要有整套的抽芯液壓裝置,因此,它的使用范圍受到限制,一般很小采用。

     

    2、 斜導柱抽芯機構設計原則:

    1、活動型芯一般比較小,應牢固裝在滑塊上,防止在抽芯進松動滑脫。型芯與滑塊連接有一定的強度和剛度。

    2、滑塊在導滑槽中滑動要平穩,不要發生卡住,跳動等現象。

    3、滑塊限位裝裝置要可靠,保證開模后滑塊停止在一定而不任意滑動。

    4、鎖緊塊要能承受注射時向壓力,應選用可靠的連接方式與模板連接。鎖緊塊和模板可做成一體。鎖緊塊的斜角θ,一般取θ1-θ>2°-3°,否則斜導柱無法帶動滑塊運動。

    5、滑塊完成抽芯運動后,仍停留在導滑槽內,留在導滑槽內的長度不應小于滑塊全長的-4、3,否財,滑塊在開始復位時容易傾斜而損壞模具。

    6、防止滑塊設在定模的情況下,為保證塑料制品留在定模上,開模前必須先抽出側向型芯,最好采取定向定距拉緊裝置。

    3、斜滑塊抽芯機構設計

    塑料制品側面的凹穴或凸臺較淺,所需的抽芯距不大,但所需的脫模力較大時,可選用斜滑塊抽芯結構。這種斜滑塊抽芯結構的特點是:當推桿推動斜滑塊時,推桿及抽芯(或分型)動作同時進行。

    因斜滑塊剛性好,能承受較大的脫模力,因此,斜滑塊的斜角比斜導柱的斜角稍大,一般斜塊的斜角不能大于30°,否則易發生故障。斜滑塊推出長度一般不超過導長度的2/3,如果太長,會影響斜滑塊的導滑。  因為斜塊抽芯結構簡單,安全可靠,制造比較方便。因此,在塑料射模具中應用廣泛。

    1、斜滑塊的導滑及組合形式。按導滑部分形狀可分為矩形,半圓形和燕尾形。

    2、斜滑塊的組合形式  斜滑塊的組合,應考慮抽芯方向,并盡量保持塑料制品的外觀美不使塑料制品表面留有明顯的痕跡。同時還要考慮滑塊的組合部分有足夠的強度。如果塑料制品外形有轉折處,則斜滑塊的拼縫線應與塑料制品的折線重合。


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