模具的主要加工方法（模具的基本功能）

2023-04-20 19:40:02 2

模具的主要加工方法?2.3 充模時空氣從模腔的排出2.3.1 單澆口，我來為大家講解一下關於模具的主要加工方法?跟著小編一起來看一看吧!

模具的主要加工方法

2.3 充模時空氣從模腔的排出

2.3.1 單澆口

在製造精良的模具中，分型面配合緊密，封死了模腔空間的空氣。當塑料被注射進入這一空間時，空氣不會逸出，而將被壓縮在模腔中的槽穴內或分型面附近的空間。當空氣被壓縮時，將迅速加熱使溫度超過塑料本身容許的界限，造成以下後果。

●與熱空氣接觸的塑料將會燒焦或灼傷，塑料製品將被毀壞。●塑料不能完全充滿模腔的空間，造成氣穴，塑料製品報廢。分型面十分完美的配合是少有的，也會有一些自然的排氣地方，例如模芯上頂杆和頂套的間隙。而且壓縮空氣的作用在低速注射時也不是那樣明顯。然而，對於快速注射排氣是必需的，因此在模腔邊緣尤其在各個深筋和凹糟處，必須設計排氣道以保證空氣能很容易地從模腔空間逸出。

2.3.2 不均勻要厚

塑料在較厚截面的流動較快，在模腔中通過有筋的截面就比窄截面快，這將會造成塑料向澆口折回，因此會把空氣封閉在制品壁內。發生這種情形的位置通常是可以預測的。應在這些地方設置一些小孔、頂杆或排氣植進行排氣。

2.3.3多澆口

從兩個或多個澆口向一個模腔注射時，塑料將從兩處或多處進入模腔，塑料熔流的位置將互相集中向一處，封閉住空氣。結果會在塑料製品上出現灼傷點，或者在塑料製品中產生氣穴。在這些位置設置排氣孔，可讓空氣逸出，保證塑料製品的質量。

2.4 塑料的冷卻

模具是一個熱交換器———塑料在注塑機構中獲得的，使其變軟而適合注射的大部分能量（熱量），在模具打開頂出塑料製品之前必須散去，塑料製品必須變硬以適應頂出要求。

塑料在室溫T∶下進入料鬥，之後在擠塑機構中被加熱到模塑溫度T。，並在模具中冷卻到頂出溫度T。。Te一般應該高於T.，例如，在多數情況下，T.大約為20～25℃，而T∶可能在50～80℃之間，正好保證塑料製品在頂出過程中及在頂出之後不會被損壞的溫度，這當然取決於模塑料的類型。

通常，頂出溫度儘可能高，可節約模塑循環時間。然而，當頂出很熱的塑料製品時會產生一些問題。

①將更多的熱量耗散在模塑車間中，這在冬季還是可取的，在夏季儘可能把大量的熱量送到外邊應更好。應將熱量送到外邊冷卻塔中，誰也不願在已經很熱的車間裡增加更多的熱量。

②由於收縮效應，塑料製品在頂出時越熱，其完全冷卻後將越小。

某些製品所用的材料收縮率大（例如PE和PP），頂出溫度對製品最後尺寸就有很大的影響。

一副好模具的關鍵是其模塊和模板中冷卻設置的質量和效率，實際上就是其每秒鐘能夠導出的熱量的多少，並且不能製造得太複雜，費用太高。冷卻設置越有效，熱的導出越快，模塑周期越短。

設計人員常遇到的一個最大的難題是∶選擇合適的模具材料和布置冷卻水道，使塑料在模腔中能迅速、均勻地冷卻。對於塑料在小範圍的積聚通常很難進行冷卻，因此花費也大，為此加強設計和增加製造費用可能是很值得的，因為從冷卻時間節約下來的每一秒鐘，都使生產效率成比例增加。

我們最感興趣的是實際溫差△T，一是輸入塑料和頂出製品之間的，二是塑料和冷卻水之間的，模具材料的熱傳導率也很重要。

冷卻效率能被理解為進入（IN）和離開（OUT）模具冷卻水的溫差。如果冷卻水溫度不上升，這就是通過模具的冷卻水流太大（水流管道尺寸過大或過分的層流狀態），沒有帶走熱量。這是效率低的信號。較小的管道將提供更多的紊流，更好、更快地冷卻，所需水泵的動力也較小。溫度能上升大約3～5℃就足夠了。

冷卻水的實際溫度並不太重要，然而，通過模具的冷卻水的流量（體積流量）卻是非常重要的。如果水流分布合理並有適當的紊流，就能夠獲得良好的冷卻效果，甚至在冷卻水溫度較高的情況下。在大部分工廠中，所提供的冷卻水溫度大約4～10℃，壓力大約294～490kPa。

供應模具冷卻液的主管道，要有足夠的輸送能力，並要考慮到使用軟管和安裝錯誤等情況的發生，這一點非常重要。

2.5 塑料製品的頂出

頂出方面的關鍵是可靠性。在自動模塑作業中應該不再存在制品頂不出的情況，每次注射都要成功。模具應該100%的時間內都正常工作。舉例來說，即使製品頂出的失敗僅萬分之一，對於一個有16腔，循環周期為10s的模具來說，總計停工的可能為每1.74h一次。這當然是不能允許的。這裡的簡單計算如下∶

例∶3600s/h÷10s/次=360次/h

16腔∶360次/h×16件/次=5760件/h 萬分之一失敗率∶10000件÷5760件/h=1.74h

在決定頂出方法時，基本的考慮是承認墨菲（Murphy）定律∶"如果可能發生，就會發生"。100%可靠的頂出系統未必需要一個複雜的系統，但是設計人員必須設想出現頂出失敗的所有可能性。

錯誤的頂出作業會產生災難性的事故，例如，損壞注塑機或模具的機械部件。關於機械故障，可做的事是很少的，除非另選一臺與該類模具相適應的注塑機。同樣，關於模具所需的壓縮空氣或電力供應所造成的全面故障，也很少可做什麼修補。

然而，設計人員在設計的可靠性和足夠的零件強度方面還是有大量的工作可做的。典型的、設計不足的（太小）頂杆造成頻繁的損壞，可採用較大的頂杆;給頂杆和脫模板適當的導向，可以消除頂出事故的頻繁發生，因為位置不正易造成頂杆彎曲和頂杆孔的磨損。

在模具中，合理地設計氣流環路，沒有堵塞和洩漏現象發生，能夠避免一些在壓縮空氣和真空系統中可預見的問題發生。同時，選擇適當的硬體（控制器等）對實現可重複的精確操作也是很重要的。

彈簧若使用不當或質量差，也是造成模具故障的通病。當頂出採用壓縮空氣直接作用於塑料製品時，氣路的布置和氣道尺寸大小就顯得重要了。這裡要同時滿足所有頂出點的壓力需要，否則會發生部分型腔的製品被頂出後壓縮空氣跑掉的現象。如果採用多個氣缸作用的機械頂出系統，則氣流必須均勻分布，讓執行機構同時動作，不能有漏氣現象，否則會造成頂杆託板停頓或動作遲緩，發生頂出故障。另外，製品還會因只部分被頂出而掛在模具上，造成一些常見的麻煩。可能的原因如下。

●氣體頂出方法不當（設計不良或裝配馬虎）。●機械頂出機構的行程不足（設計錯誤）。

●模具行程不足（裝配不當）。

◆為製品頂出設計的開模滯留（模芯或模腔）的邊際條件考慮不當。有一些倒陷，模具的檢驗常常都是正確的，但是沒有考慮實際情況。

這一專題的更深入的討論，參閱第十二章。

2.6 生產的經濟性和適當的要求2.6.1 模具類型和模腔數目

設計人員應該充分了解模具的實際要求。在開始設計之前確定模具生產的規模是非常重要的。

模具設計師通常首先要考慮和決定模具的類型和模腔數目。不管怎樣，搞清楚決定模具的結構和大小的依據是很有益處的。

①生產新產品之前的試驗 形狀必須正確，但模具生產的許多特點可以不要求。例如，高精整要求可以省去，孔可鑽削加工不用模塑，雕刻也可以省去，避免用側型芯而採用加工塑件的方法替代。同樣，模具冷卻系統也可以不要，一些頂出機構或者完全省去，或者可以簡化。這樣的模具將不考慮模具生產的高效率，但將是廉價的，即使加工的製品比完全模塑出的更貴一些。

例∶一副模具為實驗目的僅僅（一般僅為單腔）生產少量（一個到幾百個）樣品。（注意，這裡時間和成本因素很重要;這樣的模具常常要求成本儘可能的低。）

②新材料性能的研究或不規則形狀收縮率的測定 不準備用該模具大量生產，但製品的形狀必須正確，冷卻和頂出系統與生產用模具的考慮相同。不管怎樣，模具構造方面的節省能夠用選擇低成本的模具材料和省去一些費用高又不會影響試驗結果的特殊工藝來實現，能省去的工藝有;拋光、側型芯、特別精整、雕刻等，這些工藝對於試驗結果是不重要的。採用低碳鋼、鋁和黃銅等一類材料製造模具。這樣的模具總產量小，但普遍比採用專門的模具材料節省機加工時間（除非用模具鋼省去熱處理和熱處理後的磨削工藝）。建立冷卻系統也是重要的。要獲得良好的試驗結果，在選擇模具材料時還必須考慮材料的熱傳導率。

③工程目的的實驗模具 這類模具是為實驗樣品而進行非常有限的生產，但製作必須非常準確，從模具材料的熱處理到適當的冷卻系統和頂出系統，以便生產出精密的實驗樣品建立標準。

例∶一副模具只進行有限的生產，大約生產幾百至一千件塑料製品.

這可能是新產品的初期生產，例如，在產品大批量投產前，試驗顧客的認可情況，很可能在初期生產之後要對製品作些改進，也可能會放棄這種產品。

這類模具必須生產出正確的製品形狀，但簡化還是可行的。如果省去某些模具性能所節約的模具成本，比在模塑後加上這些性能所需的勞力成本大得多，就可以簡化。這裡也要考慮進行這些模塑後作業的專用設備的成本。典型的例子有∶應用鑽削或銑削加工側孔或側槽來替代側型芯的模塑;儘量使用直澆口或邊澆口的簡單二板模具，不用三板模具或熱流道模具。然而，在某些情況下，不同的流道可能給製品外觀造成嚴重的差異、這樣使用廉價的流道系統和澆口可能會產生一些間題。!

對於有限的生產，單腔模具一般足夠了。然而，2～4個模腔採用低成本的模具應更有利。因為這樣能更充分地利用注塑機能力並與生產用模具性能更接近。

④準備大量生產用模具 對於總體壽命為注塑100萬次的模具來說，其可以在五年內每年計劃注塑 20萬次，或者可以根據模塑人員的需要在第一年內就注塑100萬次，然後報廢。這裡必須保證模腔形狀精度和模具的生產效率與最初情況一樣。

模塑人員關心以下情況∶①塑料製品的交貨期;②每件製品的生產成本儘可能最低;③對模具方面的投入保持在低水平。這些情況將影響到對模腔數的選擇。

例∶製品在今後幾年中每年需要400萬件，該製品的模塑周期為10s

單腔生產∶3600s/h÷10s/件=360 件/h

生產400萬件;400000件＋360件/h=11h∶

為方便起見，假定一年為5400工作時，即24h/d×5d/周×50周/a=600h

假定注塑機的工作時間的效率為90%，即5400h/a。這樣每年生產出全部400萬件最少需要兩腔（實際需要55sh，比5400h稍多一點）。然而，這沒有考慮偶然事故和停工等的可能性。實際上，為適應該生產量的要求，並保持最低模具成本的模腔設置，最少需三腔，四腔可能更好。