薄壁制品的模具设计及相关问题的要求

所谓薄壁注射就是制件壁厚小于等于0.5mm或制件流程与制件壁厚比在300以上的注射成型。生产薄壁制品要求改变通常的加工工艺，要求有更高的注射压力和注射速度，更短的冷却时间（或不需要保压时间及冷却时间），更高的模具温度。生产工艺的改变对模具设计提出了更高的要求，如浇口的型式、制件的布置、制件的顶出等。下面以箱包装饰条制品为例阐述生产该制品中的一些问题。箱包装饰条制品如图1所示，制品材料为PP，壁厚0.3mm，长235mm，制品表面要求光滑。1塑料注射成型机的选择为了避免熔融塑料在未充填满模腔时便已凝固，薄壁注塑都采用高速注射。所谓高速注射，是指螺杆的向前速度始终在300mm/s以上。在高速注射下，注射时间一般在0.5s以内。高速注射大都采用高速注射成型机，有时也采用一般注射成型机辅助于蓄能器。后者油泵在“冷却时间”充填蓄能器，亦可用小油泵在注射及保压以外的时间里充填，被蓄存的高压油在注射时释放出来，一般能提高注射速度3倍。速度是注射薄壁制品成功的关键因素之一。快速充模和高的注射压力以高速将熔融的塑料注入模腔中，从而防止浇口凝固。薄壁制品的注射压力一般超过21Mpa，为了能经受得住注射时的高压，注射机的锁模力往往很大，有资料介绍其最小值在900Kg/cm2～1300Kg/cm2。图1箱包装饰条通常制品的注射量为机筒容量的40％-80％，薄壁制品总成型周期的大大缩短有可能将最小注射量减少到机筒容量的20％-30％。在注塑时必须十分小心，因为对材料来说，小的注射量意味着材料在机筒内的滞留时间将加长，从而导致制品性能的下降。2模具设计箱包装饰条制品要求一模12腔。由于制品腔数多，因此模具设计中的制品的布置型式和浇注系统的结构设计是该模具成败的关键。该制品表面要求光滑，如采用普通浇注系统侧浇口从一侧进料，这样虽能保证整个制品的强度，但从一侧进料，注射熔料的流程过长，因此要校核材料的流长比，该制品的流长比为235/0.3=783。流长比大，注射压力无法达到要求。如采用普通浇注系统侧浇口两侧进料，虽可以减少注射时间和注射压力，流长比（此时流长比为392）也能达到注射要求。但在制品的中间要产生熔接痕，从而影响制品的强度。从模具费用考虑，采用普通浇注系统可以降低整个模具费用。由于该制品的特殊性，为保证该制品充满型腔，采用普通浇注系统的平衡布置势必将增加流道的直径。这样浇注系统凝料将大大的多于制品的重量，材料浪费严重。为此，本模具结构采用了热流道浇注系统。熔料经热流道点浇口至制品分型面，然后再由侧浇口注入型腔成型。如图2所示。图中圆为热流道的点浇口。使用热流道还有助于将成型周期缩短至最小，成型压力损失小，有助于制品的成型。实践证明完全正确，生产的制品符合要求。图2制品的浇口型式外还应该考虑模具的用材，由于薄壁注塑的压力太大，模具必须制造得十分坚固。因此要选用硬度高的钢材，如H-13等，H-13具有极高的韧性和抗机械疲劳性。然而，坚固模具的成本可能高于标准模具的30％-40％。