注塑成型设备
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发布时间:2022-03-16 15:57:20 来源:im电竞盘口 作者:im电竞下比赛的网址



说明:

  注射成型是塑料制品最常用的成型方法。本次设计为遥控器的注射模具设计,本文主要论述了塑料注射模的基本原理和设计过程,并着重讲述了遥控器注塑模具的设计过程。此塑件为薄壁零件,设计难点主要是顶出方式和浇注形式的确定。通过本次设计对注塑模具有了大概的了解,加强了对塑料模具成型原理的理解,同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力。

  塑料注射模具是成型塑料制件的一种重要工艺装备,在塑料制品的生产中起着关键的作用。塑料模具工业从起步到现在,历经半个世纪,有了很大发展,模具水平有了较大提高。在成型工艺方面,多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟,如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂家在29—34英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术,一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件,取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。在制造技术方面,CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶,以生产家用电器的企业为代表,陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统。如美国EDS的UGⅡ、美国Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美国CV公司的CADS5、美国Delta cam公司的CADS5、美国Delta cam公司的Doct5、日本HZS公司的 CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech等[1]。

  整体来看,中国塑料模具无论是在数量上,还是质量、技术和能力等方面都有了很大的进步,但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比,差距任然很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时,一些低挡塑料模具却供过于求,市场竞争激烈,还有一些技术含量不太高的中高档塑料模具也有供过于求的趋势[2]。

  加入WTO,给塑料模具产业带来了巨大的挑战,同时带来更多的机会,由于中国塑料模具以中低档产品为主,产品价格优势明显,有些甚至只有国外价格的1∕5——1∕3。加入WTO后,国外同类产品对国内冲击不大,而中国中低档模具的出口量则加大;在高精模具方面,加入WTO前本来就主要依靠进口,加入WTO后,不仅为高精尖产品的进口带来了更多的便利,同时还促使更多外资来中国建厂,带来国外先进的模具技术和管理经验,对培养中国的专业模具人才起到了推动作[3]。

  虽然近几年模具出口增幅大于进口增幅,但所增加绝对量仍是进口大于出口,至使模具外贸逆差逐年增大。这一状况在2006年已得到改善,逆差略有减

  少。模具外贸逆差增大主要有两方面原因:一是国民经济持续高速发展,特别是汽车产业的高速发展带来了对模具的旺盛需求,有些高档模具国内实在生产不了,只好进口;但确实也有一些模具国内可以生产,也可以进口。这与中

  国现行的关税政策及项目审批制度有关。二是对模具出口鼓励不够。现在模具与其它机电产品一样,出口退税率只有13%,而未达17%[4]。

  从市场情况来看,塑料模具生产企业应重点发展那些技术含量高的大型、精密、复杂、寿命高的模具,并大力开发国际市场,发展出口模具。随着中国塑料工业,特别是工程塑料的高速发展,可以预见,中国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度,未来几年年增长率仍将保持20%左右的水平。

  近年来,港资、台资、外资在中国大陆发展迅速,这些企业中大量自产自用塑料模具无确切的统计资料,因此未能进入上述统计之中。在科技发展中,人是第一要素,因此我们特别注意人才的培养,实现产、学、研相结合,培养更多的模具人才,搞好技术创新,,提高模具设计制造水平。在制造中积极采用多媒体与虚拟现实技术,逐步走向网络化、智能化环境,实现模具企业的敏捷制造、动态联盟与系统集成。我国模具工业一个完全信息化的、充满着朝气和希望而又实实在在的新时代即将到来[5]。

  面对国外先进技术与高质量制品的挑战,中国塑模企业不仅要加快产业集群化,发挥规模效应,还要注重模具产业链的前端研发、人才建设和产业链后端的检测以及信息服务,尽快缩短技术、管理、工装水平与国际水准的差距。这是塑料模具企业在发展中必须解决的重要问题。并且也要注意当前整个工业生产的发展特点(产品品种多、更新快、市场竞争激烈)。为了适应用户对模具制造的短交货期、高精度、低成本的迫切要求,我们必须学习国外先进技术,改善我们操作和管理方面的各种问题。

  塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展,因此对模具的要求也越来越高。为了满足市场需要,未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工都必将有较快发展,而且这种发展必须跟上时代步伐。展望未来,下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。

  (2)多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。

  (3为各种快速经济模具,特别是与快速成型技术相结合的RP/RT技术将得到快速发展。

  (5)更高速、更高精度、更加智慧化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。

  (6)更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展,随之将产生一些特殊的和更为先进的加工方法。

  (7)各种模具型腔表面处理技术,如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。

  (9)热流道技术将会迅速发展,气辅和其它注射成型工艺及模具也将会有所发展。

  (11)在可持续发展和绿色产品被日益重视的今天,“绿色模具”的概念已逐渐被提到议事日程上来。即,今后的模具,从结构设计、原材料选用、制造工艺及模具修复和报废,以及模具的回收利用等方面,都将越来越考虑其节约资源、重复使用、利于环保,以及可持续发展这一趋向[6]。

  非结晶型塑料,品种牌号很多。各品种的机电性能和成型性能也各有差异,应按品种确定成型方法和成型射时间和冷却时间最重要,它们对塑件的质量均有决定性影响。注射时间中的充模时间和充模速度成正比,在生产中,充模时间一般为3s~5s。注射时间中的保压时间就是对型腔的压实时间,在整个注射时间内所占的比例较大,一般为20s~25s,(特厚塑件可高达5min~ 10min)。在熔料冻结浇口之前,保压时间的多少,将对塑件密度和尺寸精度产生影响。保压时间的长短不仅与塑件的结构尺寸有关,而且与料温、模温以及主流道和浇口的大小有关。如果主流道和浇口的尺寸合理、工艺条件正常,通常以塑件收缩率波动范围最小的压实时间为最佳值。

  冷却时间主要决定于塑件的厚度、塑件的热性能和结晶性能以及模具温度等。冷却时间的长短应以脱模时塑件不引起变形为原则,冷却时间一般在30s~120s之间。成型周期中的其他时间则与生产过程是否连续化和自动化,以及连续化和自动化的参与程度有关[7]。

  工艺条件:吸湿性强,成型前需充分干燥,要求含水量不小于0.3%,对于表面光泽要求叫高的制品,需要长时间预热干燥;

  流动性一般,溢料间隙约0.4mm(流动性比PS和AS差,但比PC、RPVC好);

  成型难度较聚苯乙烯大,宜采用较高的料温和模温(对耐热,高抗冲击型和中抗击型品种,应在允许范围内,将其料温去取最大值),料温对制品物性影响较大,若料温过高,很容易使熔体分解(分解温度约250°C)。若制品精度要求过高,模温宜取50°C~60°C,若制品表面要求具有光泽或对于耐热型品种,模温宜取600°C~80°C;

  注射压力应比成型聚苯乙烯时高,采用柱塞式注射机时,料温可取180°C~330°C、注射压力可取100Mpa~140Mpa,采用螺杆式注射机时,料温可取160°C~220°C,注射压力可取70Mpa~100Mpa;

  设计模具时需注意:浇注系统的流动阻力应可能小,浇口形式及其位置应合理并能防止产生熔接痕或减少熔接痕数量,另外,脱模斜度宜取2°以上,顶出力不宜过大,否则,成型时或成型后对制品进行机械加工时,制品表面容易“发白”变浑,对于有发白现象的制品,需要在热水中加热,以消除发白现象。

  塑料的种类很多,其成型的方法也很多,有注射成型、压缩成型、压注成型、挤出成型、气动与液压成型、泡沫塑料的成型等。其中前四种方法最为常用。本塑件的成型采用注射成型。

  注射成型又称为注射模塑,是热塑性塑料制件的一种主要成型方法,除个别热塑性塑料外,几乎所有热塑性塑料都可用此方法成型。近年来,注射成型已成功的用来成型某些热固性塑件。

  注射成型可成型各种形状的塑料制件。它的特点是成型周期短,能一次成型外观复杂、尺寸精密、带有嵌件的塑料制件,且生产率高,易于实现自动化生产,所有广泛用于塑料制件的生产中,但注射成型的设备及模具的制造费用较高,不适合单件及批量较小的塑料制件生产。

  注射成型所用的设备是注塑机。目前注塑机的种类很多,但普遍采用的是柱塞式注塑机和螺杆式注塑机[8]。

  注射成型是原理是将颗粒状态或粉状塑料从注塑机的料斗送进加热的料筒中,经过加热熔融塑化成为粘流态熔体,在注射剂柱塞或螺杆的高压推动下,以很大的流速通过喷嘴注模具型腔,经一定时间的保压冷却定型后可保持模具型腔所赋予的形状,然后开模分型获得成型塑件,这样就完成了一次工作循环。

  注射成型工业过程包括:成型前的准备、注射成型过程以及塑件的后处理三个阶段。

  a.成型前的准备为确保注射过程顺利进行和保证质量,应对所用设备和塑料进行一下准备工作:

  (1) 成型前对原料的预处理根据各种塑料的特性及供料状况,一般在成型前对原料进行外观(指色泽、粒度大小及均匀性等)和工艺性能(熔融指数、流动性、收缩率等)检验。如果来料为粉料,则有时还需进行捏合、塑炼、造料等操作。此外对所用料粒有时还需要进行干燥。

  (2) 料筒的清洗在注射成型前,如果料筒内残余塑料与将要使用的塑料不一致以及需要调换颜色或发现塑料中有分解现象时,都需要对料筒进行清洗或更换。

  柱塞式注射机料筒内的存料量较多且料筒中间有分流梭,因此清洗较困难,必须拆卸清洗或者采用专用料筒。

  (3) 螺杆式注射机通常是直接换料清洗为节省时间和原料,换料清洗应根据塑料的热稳定性成型温度范围及各种塑料之间的相容性的因素采用正确的清洗步骤。当新料的成型温度高预料筒内存料的成型温度时,先将料筒温度升至新料的最低成型温度,然后加入新料,并连续“对空注射”,直至全部存料清洗完毕,在调整料筒温度进行正常生产。当新料成型温度比存料成型温度低,则先将料筒温度升高到存料最好的流动温度后切断电源,用新料在降温下进行清洗。当新料与存料成型温度相近时,则不必变更温度,直接清洗即可。

  (4) 脱模剂的使用脱模剂是使塑件容易从模具中脱出而敷在模具表面上的一种助剂。常用的脱模剂有硬脂酸锌液体石蜡和硅油等。除了硬脂酸锌不能用于聚酰胺之外,上述三种脱模剂对于一般塑料均可使用,其中尤以硅油脱模效果最好,只要对模具施用一次,即可长效脱模,但价格很贵。硬脂酸锌多用于高温模具,而液体石蜡多用于中低温模具。

  b.注射成型过程注射过程是塑料转变为塑件的主要阶段。它包括加料、塑化、加压、注射、保压、冷却定型和脱模等步骤。

  (1) 加料由注射剂料斗落入一定量的塑料,以保证操作稳定、塑料塑化均匀,最终获得良好的塑件。通常其加料量由注射机装置来控制。

  (2) 塑化塑化是指塑料在料筒内经加热达到熔融流动状态,并具有良好的塑性的全过程。就生产的工艺而论,对这一过程的总要求是:在规定时间内提供足够数量的熔融塑料,塑料熔体在进入型腔之前要充分塑化,既要达到规定的成型温度,又要使塑化料各处的温度尽量均匀一致,还要使热分解物的含量达最小值。这些要求与塑料的特性、工艺条件的控制及注射机塑化装置的结构等密切相关。

  (3) 加压注射注射机用柱塞或螺杆推动具有流动性和温度均匀的塑料熔体,从料筒中经过喷嘴、浇注系统直至注入模腔。

  (4) 保压保压是自注射结束到柱塞或螺杆开始后移的这段过程,即压实工序。保压的目的一方面是防止注射压力解除后,如果浇口尚未冻结,发生型腔中熔料通过浇口流向浇注系统,导致熔体倒流;另一方面则是当型腔内熔体冷却收缩时,继续保持施压状态的柱塞或螺杆可迫使浇口附近的熔料不断补充进模具中,使型腔中塑料能成型出形状完整而致密的塑件。

  (5) 冷却定型当浇注系统的塑料已经冷却凝固,继续保压已不再需要,此时可退回柱塞或螺杆,同时通入冷却水或空气等冷却介质,对模具进一步冷

  却,这一阶段称冷却定型。实际上冷却定型过程从塑料注入型腔起就开始,它包括从注射完成、保压到脱模前这一段时间。

  (6) 脱模塑件冷却到一定温度即可开模,在推出机构的作用下将塑件推出模外。

  c.塑料的后处理塑件经注射成型后,除去浇口凝料,修饰浇口处余料及飞边毛刺外,常需要进行适当的后处理,借以改善和提高塑件的性能,塑件的后处理主要指退火和调湿处理。

  (1) 退火处理退火处理是使塑件在定温的加热液体介质(如热水甘油和液体石蜡)或热空气循环烘箱中静置一段时间,然后缓慢冷却的过程。其目的在于减少由于塑件在料筒塑化不均匀或在型腔内冷却速度不一致,而形成内应力,这在生产厚壁或带有金属镶件得塑件时尤为重要。一般退火温度控制在塑件使用温度以上10-15℃,或低于塑料的热变形温度10-20℃。退火处理的时间取决于塑件品种、加热介质、温度、塑件的形状和成型条件。退火时间到达后,塑件缓慢冷却至室温,冷却太快,有可能重新产生内应力。

  (2) 调湿处理将刚脱模的塑件放在热水中进行处理,以隔绝空气,防止塑件氧化而变色,同时,加快达到吸湿平衡的一种处理方法。通过处理,使塑件的颜色性能和尺寸达到稳定。通常聚酰胺类塑件需进行调湿处理,处理的时间随塑料的品种形状厚度及结晶度大小而异[10]。

  注射模具主要包括动模和定模两部分,动模安装在注射机的移动模板上,定模安装在注射机的固定模板上。注射时动模与定模闭合,构成型腔和浇注系统,开模时动模与定模分离,以便取出塑料制品[11]。

  方案二:采用弹簧抽芯,型芯将由大小不同的三对镶块组成,由镶块组成的型芯结构内部是空心的,空心部分加一顶杆。在锁模力解除后,顶杆抽出,在弹簧力的作用下,型芯镶块向里运动,从而实现脱模。

  方案一采用强制脱模,虽然模具设计结构比较,但是塑件容易产生变形或者破坏。方案二采用弹簧抽芯机构,由于弹簧存在一定的拧紧力,使镶块中间

  经过以上三种方案比较及塑件本身特点,决定采用侧浇口。其模具的二维装配图如下图所示:

  注塑件脱模后的尺寸要比模具零件的相应尺寸小。这是由于注塑成型过程中熔融塑料产生收缩造成的。成型塑件的收缩率是一个与多种因素有关的量。通常,塑料的收缩率是有生产厂家按照某一实验标准给定的成型工艺,经过实验后给出一个取值范围。实际过程中的成型工艺不可能完全与实验条件相同,因此,对具体的塑件,要根据其成型工艺选择收缩率范围内适当的值,一般是取塑件收缩率的平均值[12]。

  在选择塑件收缩率值时要注意,厚壁塑件(壁厚在3mm 以上)按给定收缩率范围的上限取值,而薄壁塑件(壁厚在1mm 以下)按给定收缩绿范围的下限取值。成型收缩率与模具和塑件尺寸有下述关系式

  式中,k 为成型收缩率;M S 为模具尺寸(mm );P S 为塑件尺寸(mm )

  d. 塑件的总体积 因塑料的体积与压缩率有关,故所需体积为: 斜V =压K V=2×

  不同的注射成型方法,对注射机的要求及装配位置是不同的。用于注射成型的设备有:通用注射机、热固性塑料注射机、特种注射成型工艺用注射机等类

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