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塑料模具6大系统

塑料模具6大系统

试模和量产的成败以及成本的高低,80%決定于设计阶段。我们的目标应当是让设计部门担负起试模和量产成败的责任,设计工程师要清楚的知道自己设计的产品和模具是如何历经酸甜苦辣之途,才完成任务的,这样设计水平才能不断精进。设计工程师也应在最短的时间內将最新的更正设计反映在设计图面和文档上,这样知识和经验才能累积、分享和传承。加工、钳工和品管的责任是按图施工和品管,並且反馈设计合理化的意见。这样经年累月下來,竞争力不断增强的模具/注塑厂將脱颖而出。


模具结构----六大系统之一:模具成型零件(排位与订料)


概述:模具成型零件----由上下内模(包括行位/镶件)组成,它们形成一个封闭的型腔。通俗来说,凡是有产品胶位的地方都称为模具成型零件。

排位与订料:

1:产品在模仁(内模)的排位以最佳效果形成排放位置,要充分考虑进胶的平衡性,流道尽短地流入型腔,要充分考虑进胶位置和分型面因素,要与制品的外形大小,深度成比例。

2:产品到模仁边的距离与产品之间的距离:

小件制品距离一般为15-25MM之间,成品之间一般为15-20MM,如有镶呵则一般为25MM左右,成品间有主流道的最少要有15MM,大件制品距离边一般为30-50MM,有镶呵最小为35,镶呵出多件产品,刚其之间距离为10-15MM左右,成品长度在200MM以上,宽度在150MM 以上其产品距离应不小于30MM

3:模仁到模胚边距离:

300MM以内,模胚为50-60MM之间;330-350MM以内,模胚为60-70MM之间;550MM以上,模胚一般要在75MM以上。

4:模仁底部到模胚底部距离;

公模300MM以内,模胚为40-50MM之间;330以上,模胚为50-70MM之间;母模300MM以内,模胚为25-30MM之间;330MM以上模胚为25-35MM

5:模仁用料,母模一般模具国产NAK80,较高要求,则用进口NAK80,有特殊或批量大模具选用热处理材料,有腐蚀性胶料如PVCPOMNL或透明PMMAPC等则选择不锈钢系列,如2316S136S136H等,公模仁一般选用德国P20,有腐蚀性胶料如PVCPOMNL或透明PMMAPC等亦要选择不锈钢系列,斜顶一般选用进口718,法兰一般选用王牌,散热要求高的镶件用铍铜。

6:订料尺寸,统一填写实际精料尺寸,要知会供应商加3-5MM加工余量,一般长宽加余量,厚度则以标准板料无需加余量(订料取数一般为1924293439MM-----比标准板薄1MM)。


模具结构----六大系统之二:模胚结构


概述:模胚----用来固定成型零件和支承顶出系统。

模胚分为二板模(大水口)和三板模(细水口及简化型细水口)<多一块剥料板>

大水口型号:

1)工字型:AI(有托板)、BI(既有托板又有推板)、CI(没有托板又没有推板)、DI(有推板)

2)直身无面板型: AHBHCHDH

3)直身有面板型: ATBTCTDT

细水口型号:

1)有剥料板工字型:DAIDBIDCIDDI

2)无剥料板工字型:EAIEBIECIEDI

细水口与简化型细水口之区别:

简化型细水口只是简化取消了四支边钉,只需四支水口边钉即可。细水口不可以取消了四支边钉,因为细水口四支水口边钉末端装有限位块,是为了防止小水口拉杆断掉后导致A板掉下来所带来的风险,可以起到双保险作用。由于水口边钉末端有限位块,所以B板要作避空让限位块穿过,正因为B板要作避空,所以AB板固定不能依靠水口边钉,而要依靠另外四支边钉,所以细水口不可以取消了四支边钉。而简化型细水口因为四支水口边钉末端没装有限位块,所以B板不需要作避空,B板可以装四个导套,使A板水口边钉与B板导套装配起来,使AB板固定,所以简化型细水口可以取消了四支边钉。但简化型细水口也就少了一份保险!


细水口模开模过程:细水口模有两次分型,第一次在剥料板(水口板)与母模板之间,第二次在母模板与公模板之间。

1)当公模侧起初受到注塑机的拉力时,公母模板之间由于裝有开闭器,而剥料板与母模板之间沒有任何连结和阻碍 (多数情況下长小拉杆上还装有弹簧) ,这时在拉力作用下剥料板与母模板首先分间,母模板随着公模板一起向后运动,运动到设定距离时,被长小拉杆限位块挡住,由于母模板随注塑机继续向后运动,这样小拉杆也被带动,它又带动剥料板运动,以便将料头打下,运动到设定距离时,又被短小拉杆限位块挡住,。这个设定距离运动完后,长小拉杆和短小拉杆及母模板都停止运动。

2)注塑机继续向后运动,拉力不断增大,超过开闭器锁紧力。母模板与公模板分开,分开到设定距离时停止不动。

3)在注塑机顶棍推动下,顶出板带动顶出机构开始顶出运动,将成品顶出(自动落下或由机械手取走)


合模过程:当顶出板上有拉回机构时,在合模前,顶出板被注塑机强制拉回。

1)在注塑机板推动下,公模侧向母模侧运动,若顶出板沒有被预先拉回,回针最先接触母模板,在反作用力下,顶出板在回针的带动下回位。

2)公模板压向母模板和剥料板,最后完全合紧,注塑机上的喷嘴与模具上的浇口衫套密合,开始注塑。

这样就完成塑胶模具的整个运动周期。


模具结构----六大系统之三:浇注系统


概述:浇注系统----模具的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔为止的塑料液体流动通道。当塑料熔体通过浇注系统流入模具型腔时,其流动过程为主流道、分流道、次分流道、浇口、型腔 。

设计流道时应遵守以下原则.

(a).考虑使塑料熔体迅速填充型腔,减少压力

与热量的损失。

(b).从经济上考虑,应尽量减小因流道而产生

的废料比例。

(c).要容易消除制品上浇口的痕迹。


主流道

1.主流道:从注塑机喷嘴开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道。

2.主流道最常见的形式:

a.定模部分由整体构成的最简单的主流道形式,这种形式常常用于简易模具。

b.如果定模部分是由两块模板组成,而主流道又是主模板直接加工而成为避免错误而流道中塑料脱不出的现象和简化加工精度,应在两部分结合处设有最小0.1MM小台阶。

c.目前最普遍的主流道结构是以浇口套的形式镶入模板中适用于所有注塑模具。

主流道应保持光滑的表面,避免留有影响塑料流动的尖角或毛刺等,而且在主流道末端设置冷置井以防止制品中出现固化的冷料影响制品质量。

为防止塑料机喷嘴与浇口套接触处有间隙而产生溢料,浇口套的球壮半径要大些,约大2-5MM,主流道的小端尺寸应比喷嘴尺寸略大,这样可以喷嘴与浇口套容易对位,主流道应设2-4度的脱模斜度,但不能过大,否则注塑时会出现旋窝或流速慢。

分流道

1.分流道:从主流道末端开始到浇口为止的塑料溶体的流动通道。

1. 圆形分流道断面的直径D一般在2-12的范围内变动。对流动性很好的材料,当分流道很短时,其直径可小到2MM,对流动性很差的材料,直径可达到12MM。实验证明,对多数材料来说,分流道直径在5-6MM以下时,对流动性影响较大,但直径在8MM以上时,再增大其直径,对流动性的影响则不大。

2.梯形断面分流道的断面高度H=2/3B,斜度常取5-10度,底部圆角为r=1-3MM,分流道宽度B常在4-12MM范围内变动。

正六边形断面分流道,H=0.433BB为外接圆直径D

3.U形断面分流道深度H=2RR为圆半径),斜度为5-10度。

流道配置要考虑压力的平衡,以防模板因承受偏载而产生溢料现象。

充填平衡是塑胶射出成型产品和模具设计最重要的原则之一。

浇口

在不超过塑流力所能及的流长/壁厚比的前题下,浇口的数目是越少越好。

每增加一个浇口,至少要增加一条熔接线(熔接痕),同時还要增加一個浇口痕迹、较多的积风(气穴)以及流道的体积。

為了減少浇口的数目,每一浇口应就塑流力所能及的流长/壁厚比之內,找出可以涵盖最大产品面积的进浇位置。

要避免熔接线(熔接痕)发生在外观和强度的敏感区域。

冷料井

流道末端应设置冷料井,防止冷料进入模穴(型腔)或堵塞浇口。


模具结构----六大系统之四:出模系统


概述:出模系统分为两大机构:抽芯机构和顶出机构。


. 抽芯机构——啤件有倒扣位而不能直接顶出时,需做一个活动零件滑出倒扣位,让啤件得以顺利从型腔中顶出,此机构称为抽芯机构。它的基本原理都是将模具开模时垂直方向的运动换为水平方向的设计,使之脱离倒扣位。有经验的人都知道,一个造型复杂的产品,一般最头痛的事就是考虑产品如何从模具脱离出来,也就是考虑如何抽芯。抽芯机构可以说是我们学习模具设计要花费精力最多的一个环节。


抽芯机构一般都是做行位或者斜顶。


1:行位

行位设计的原则:1. 动作简单 2. 定位准确 3. 压制可靠 4. 强度足够 5. 加工方便

常用抽芯机构--行位的结构组成:

(1)滑动成型零件--行位(本体)

(2)行位固定零件--铲基

(3)行位抽芯零件--斜导柱或拨块(狗腿)或T形块或油缸

(4)行位导向零件--压块

(5)行位限位零件--波仔螺丝或波仔螺丝+杯头螺丝或弹簧+杯头螺丝


行位常见类型:

1.水平滑动行位。2. 斜滑动行位。3. 内滑动行位。4.爆炸式行位。


行位设计时应注意的问题:

1. 抽芯距至少应大于倒扣深度2mm2. 行位必须设计有碰数平面。 3.后模行位的胶位面如果有外观夹口要求时,行位必须伸入前模作管位,以便于后续的省模。 4.后模行位封胶位斜度的处理。 5.当后模行位有伸入胶位的情况时,其伸入部分有必要作斜度。以利于FIT模和减小摩擦. 6.行位及其配件应安装、拆卸方便。 7.行位应避免利角的产生 8.前模行位或后模行位伸入前模的部分要做斜度,对于后模行位前模模胚处,直接采取避空方式即可。


2:斜顶

斜顶是模具的机构之一, 设计前先对产品结构作一系統分析, 根据产品结构, 为处理一些倒勾而引入的机构 (处理倒勾的机构还有行位)那么行位与斜顶的不同在哪里呢?

斜顶与行位的基本原理都是将模具开模时垂直方向的运动换为水平方向的设计, 其最大的不同﹐在于其动作的驱动力来源不同:斜顶主要靠顶针板运动而动作﹐并非像行位是靠公母模开闭的设计而动作. 因此斜顶的设计与顶针板行程有关系, 这就是斜顶设计与行位设计最大的不同点。

斜顶设计时应注意的问题:

1. 斜顶不单止起到抽芯的作用,还可以起到顶出的作用。2. 斜顶必须设计有一段5-10MM长的直身位作为封胶位以及作为碰数平面。3. 抽芯距至少应大于倒扣深度2mm4.斜顶在产品胶位面滑动的方向,要有足够给斜顶滑动的空间,不能出现铲胶或者与其它零件出现干涉的现象。



. 顶出机构——啤件硬化到一定的程度,动模打开后,将啤件和流道从型腔中顶出的机构。

顶出机构的顶出方式一般都是顶针、推块、推板、吹气钉,以顶针最为常用。

顶针顶出设计时应注意的问题:

1.首先考虑在产品四个角位下顶针。2.平衡性 3.根据热涨冷缩的原理去考虑在产品粘模的区域下顶针。4)尽量使用直径3毫米以上的顶针。5)顶针尽量使用同一种大小规格。


A. 顶出装置的相关零件:

1. 回位杆:

顶针在將制品顶针出后,其顶端位置会高于公模面许多,在下一次合模时(模具合

聚之前)必须使其退回到顶出前的初始位置,以免顶针碰坏母模面,所以必须有

回位杆帮助顶针回位。

PS:有时我们亦会在回位杆底部钻圆孔放弹簧或弹力胶开模时回位杆先弹出,

合模時回位杆早一步先顶住母模PL 面,以免顶针碰坏母模成品面。

2. 弹簧

辅助回位杆使顶针快回位。

弹簧自由长(L)/压缩量=压缩比(轻负荷弹簧一般为百分之3545

顶出行程(S) + 预压量=压缩量

3. 顶出导杆(中托司):

当制品量大,顶出行程长,有较细的顶针或套筒时为确保顶出过程顶针的动作平稳须

设置导向装置,并且导杆要深入公模板底部至少15mm 以确保位置精度。

4. 支撑柱:

当成型较大制品时由于顶板的尺寸较大,使得间隔板之间的跨度随之增大,当射

出压力较高时公模板可能会变形而导致制品结合线处会溢料,甚至发生顶针动不

畅或卡死,为解決此一问题除了增加公模板的厚度外,还可在公模板和下固定板

间用支撑柱来防止在成型过程中公模板的变形。

5. 停止销:

在下顶出板与下固定板间设置停止销是为防止成型中有异物杂质进入或顶出板

翘曲变形而导致回位不确实成型不良,所以使用停止销来减少接触面积以确保回

位确实。

6. KO :

在下固定板间开口使射出机的打击杆能直接进入下顶出板顶出其位置

当成型较大制品时,由于模具体积大如果以一般的方式如设计会导致射出厂工作

人员架模不方便,因此改改为套筒式由打击杆强制将顶出板拉回。

B. 顶出行程:

顶出行程一般规定被顶出的制品脱离模具5-10mm

在成型一些形狀简单且脱模角度较大者的桶形制品也可使顶出行程为成品深度的2/3

值得注意的是

顶出行程过长,因为有些模具要求顶出制品的顶杆很细,如果顶出行程设计的太长就

容易损坏顶杆且增加成型时间使成本增加,所以考虑用双节的顶针来增加顶针的强度

. 顶出位置的设定:

1.冷却后由于塑料会对钢件产生收缩的应力,而有抱紧的现象所以正确的顶出应设置

在制品脱模有困难。

2. 顶针设计时应尽量排在成品垂直之壁厚之正下方,可获得较大之顶出力量。

3.当在斜面或曲面上配置顶针时,需考虑沉头定位问题及顶出时顶针先端會有顶滑现

象见图。

4. 顶针配置时在允许范围內直应尽量加大且为标准规格品,相对也需考虑顶针(异材

)散热问题否则将来成品表面会留痕迹。

5.每一套模具顶针直径尺寸不宜太多种,否则加工时需频频换刀既浪费时间及易出错。

6. 顶针孔配合公差,模仁孔为(ψXX.XX +0.02,+0.01) XY 方向位置度±0.1 內即可顶管

XY 方向位置度公差需在±0.02

7. 顶针在配置时需考虑顶出时力量分布是否平均成品深度是否一致。

若不一致需考虑增扁顶在侧面咬花或局部增加顶出。

8.在排气不良场所可考虑加顶针以利排气。

9.在凸出模仁排布顶针需注意其模仁强度之限制。

顶针打在垂直壁厚之正下方比较不会顶白

顶针尽量不要打在活动面上

考虑顶针与模仁侧壁的强度

顶针尽量不要设计在行位下面

如果无法避免则必须装置急回机构

令顶针在合模时先回复原位

D. 顶出装置的种类

圆顶针、扁顶针、套筒、顶出块、斜顶、气顶

1. 圆顶针:

为最普遍最简单的顶出装置圆顶针及顶针孔都易于加工,因此已被作为标准件而

广泛使用,在加工较长的顶针孔时可采用距公模入子表面一段距离后改为扩孔的

方式来減少顶针与模具接触面,避免发生咬蚀以简化模具制造,顶针需淬火处

理,使其具有足夠的强度和耐磨性。

2. 扁顶针

在成品內部有RIB 時常需采用扁顶针的方法比较有效。

R 角处是为增加顶针强度。

3. 套筒

在成品中出现boss 時采用顶针套筒是非常有效的,这种方式可以将boss 的脱模

角度減小到0.5°,同時为使顶出顺畅平稳应设置顶出导杆。

4. 顶出块

在中大型的模具中为使成品易于脱模经常使用顶出块配合顶针的顶出结构

当顶出块上有滑块时为防止干涉,应在顶出块的端面设有角度,以防止当

顶出块回位不彻底时影响滑块的运动。

PS:若成品在顶针处有顶白现象时,可配合延时顶出装置来解決。

5. 斜顶:

当制品侧壁內表面出现凹凸形状或制品顶端內表面出現L 型倒勾等情況时采用

成型斜顶杆是非常有效的。设计成型斜顶时应注意以下几点:

1. 为避免成型斜顶在运动时受翻转力矩的作用而发生卡死现象,斜顶的角度

通常采用(5° 2. 为使斜顶杆在顶出过程中顺畅在设计时应使斜顶顶端低于公模表面

0.05MM

3. 为保证成型斜顶的强度与耐磨性应进行表面淬火处理(HRC50)以上或表面渗氮硬化。

6. 气顶:

气顶出方式不论是在公模部分或母模部分其顶出都很方便不需要安裝推板。在顶

出过程中整个制品的底部均受同样的压力,所以即便是软的塑料,也可以在不

发生变形的条件下脱离模具,通常气顶出要求脱模斜度最小大于2°,所以对于

形狀复杂需要较大脱模力的制品,則无法满足其要求。


E . 急回机构:

某些模具结构无法避免顶出杆与侧行位发生干涉时必须装置急回机构使顶出杆在合模时

先回复原位见图。


模具结构----六大系统之五:冷却系统


概述:冷却系统----由加工在内模/行位/镶件或模胚上的槽或孔和冷却元件组成的通道,一些介质(如水)在这些通道中通过,对成型部分冷却,从而缩短模啤件的生产周期(注:有些产品在注塑成型的时候不但不要冷却,反而还要加热)。

设计者应知道成型周期相当大的部分﹐有时可占到成型周期的80%﹐要用于冷却。因而对于生产率要求较高的模具﹐將这种“损失“时间控制到最小是绝对必要的。而用于冷卻的工具就是水路。所以水路的排布在整个模具设计过程中占有非常重要的地位。


冷却系统设计时应注意的问题:

1.冷却系统应保证制品冷却的充分性和均匀性。

2.中小型模具水孔边距制品胶位的距离以模具基准取整数,一般为15-20MM,预硬模为10-15MM。大型模具水孔边距制品胶位的距离以模具基准取整数,一般为25-30MM,预硬模为20-25MM

3.

4.加强热点的冷却,避开冷点。

所谓热点就是肉厚相对较厚且不能充分散热的区域。所谓冷点肉厚较薄处、滯流区及波前对接处。

5.靠近高热量区,远离低热量区。

6.水管的长度不能太长:冷却液从水管进口到出口的温度变化就在5度以內,较精密的产品就控制在3度以內。

7. 冷卻孔道离顶针,套筒,入子,斜顶的距离(P)要在5mm以上為最安全(P值最小為3mm)


8. 确定冷却水孔的直径应注意的问题是, 无论多大的模具,水孔的直径不能大于14MM, 否则冷却液会形成乱流状況。

一般水孔的直径可根据制品的平均肉厚来确定。平均肉厚為2 MM, 水孔的直径取8-10MM;平均肉厚為2-4MM, 水孔的直径取10-12MM;平均肉厚為4-6MM, 水孔的直径取10-14MM


冷却孔道设计形式

1:直通式

2:循环式(最常用)

3:隔板式

4: 喷流式

5:螺旋式


模具结构----六大系统之六:模具辅助零件(标准件)


概述:模具辅助零件----一些起固定或支承或控制作用的机构或部件,如:撑头、拴打螺丝、拉勾、锁模块等。

注意:模具零件尽量使用标准零件,标准零件与孔相配时,要与标准零件的尺寸为准。


模具本身的性质是很单纯的,几乎所有的模具不外乎都是由这六大系统所构成,只因产品复杂,而导致模具的复杂,但都逃不开这六大系统。只要我们紧紧抓住这六大系统去有系统性地进行学习,不断积累经验,不久之后你会发觉:模具设计也不过如此而已。


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