塑胶模具及成型缺陷分析-2

创世界品牌　　　建百年金发-1-内容提要塑料的成型加工方法注塑机以及成型参数简介制品设计模具结构及其设计注塑成型及其缺陷原因分析Moldflow简介及分析流程技术支持与客户服务创世界品牌　　　建百年金发-2-制品设计的原则•最大的设计原则：满足功能要求，尽可能降低成本。•在选材方面的设计原则：1.塑料的物理机械性能，如强度、刚性、韧性、弹性、吸水性以及对应的敏感性等；2.塑料的成型工艺性，如流动性、结晶速率，对成型温度、压力的敏感性等；3.塑料的尺寸稳定性，如收缩率、收缩的各向异性等。•在制品形状方面的设计原则：在满足设计要求功能的条件下，制件尽可能简单，厚度均匀，有利于充模、排气、补缩，有利于热塑性熔体的高效冷却硬化或热固性材料快速受热固化。•在模具方面的考虑：合理的加工精度要求，结构利于模具的设计与制造，尽量避免侧抽芯，使脱模简单容易，降低模具的加工成本。•在成本方面的考虑：有利于提高制品的产率和产量，质量小利于降本，提高模具的寿命和更换期限。创世界品牌　　　建百年金发-3-制品设计的几个要点（1）•制件的整体外形尺寸：要考虑到塑料的流动性。塑料流动性较差时，如纤维增强料、高粉体填充料、熔指较低的PVC、PC、HDPE等料成型制件，或者制件的厚度较薄时，制件的外形尺寸不能太大，较大的制件必须采用多浇口注射，但是流道也不宜太长。•尺寸精度：影响制件的尺寸精度因素很多，有模具的制造精度、模具磨损、注塑工艺、成型后的时效变化、制件的结构对尺寸也有影响，因此对塑料制品的精度要求不能太高。•表面粗糙度：制件的表面粗糙度取决于模具型腔表面的粗糙度，其他影响因素有：塑料品种、成型工艺、模具型腔的磨损和腐蚀。模具型腔的表面粗糙度要比制件表面的粗糙度低1－2级。•圆角设计：塑料制品的转角处应尽量使用圆弧过渡，采用圆角可以降低制件内应力，提高制件强度，避免应力开裂；改善流动状况，避免尖角处剪切过热，致材料分解，尤其PVC和POM；采用圆角也利于制件脱模。当圆角半径小于制件壁厚30％时应力集中急剧增大。一般情况下内圆角半径为厚度的一半，外圆角半径为制件厚度的1.5倍。创世界品牌　　　建百年金发-4-制品设计的几个要点（2）•脱模斜度：由于塑件成型时冷却过程中产生收缩，使其紧箍在凸模或成型芯上。为了便于脱模，防止因脱模力过大而拉坏塑件或其表面受损，并使制件留在动模一侧，与脱模方向平行的塑件内、外表面都应具有合理的斜度。脱模斜度的大小与下列因素有关：１）制件精度要求越高，脱模斜度应越小；２）尺寸大的制件，应采用较小的脱模斜度；３）制件的形状复杂不易脱模的，应选用较大的斜度；４）制件收缩率大，斜度也应加大；５）增强塑料宜选大斜度，含有自润滑剂的塑料可用小斜度；６）制件壁厚大，斜度也应加大；７）斜度的开向尺寸大端。具备以下条件的型心，可采用较小的脱模斜度：１）推出时制件刚度足够；２）制件与模具钢材表面的摩擦系数较低；３）型心的表面粗糙度值小，抛光方向又与制件的脱模方向一致；４）制件收缩量小，滑动摩擦力小．不同塑料的脱模斜度参考值塑料名称脱模斜度型腔型芯PE、PP、S-PVC、PA、CPT25’-45’20’-45’R-PVC、PC、PSU35’-40’30’-50’PS、PMMA、ABS、POM35’-1°30’30’-40’热固性塑料25’-40’20’-50’创世界品牌　　　建百年金发-5-制品设计的几个要点（3）•制件壁厚设计原则：制品的壁厚均匀。满足条件：（1）有足够的强度和刚度，能承受顶出时的冲击力，装配时的紧固力；（2）在满足上述条件和不会欠注的情况下，壁厚尽量小。制件厚度过厚：用料多，冷却时间长，形成气泡、缩孔、凹痕等缺陷。制件厚度过薄：强度不够，流动阻力大，成型困难。粗厚件(左边)会导致塑件的收缩和翘曲(中间图示)应该将塑件设计为具有均匀肉厚的(左边)塑件。左边为不良设计，右边是典型的塑件设计。创世界品牌　　　建百年金发-6-制品设计的几个要点（4）•孔的设计原则：1、孔间距应为孔径的2倍以上；2、孔的周边应增加厚度，受力孔或装配时受紧固力的孔要增加凸台加强；3、孔与制品边缘的距离应大于孔径；4、孔的形状要简单，圆孔最好，孔深方向与开模方向一致，易于成型；5、孔位应不降低制件强度；6、与开模方向垂直的孔不宜过深；7、异形孔的设计考虑其成型性；8、孔径过小时，孔不宜过深；9、需要攻丝的孔应避免熔接痕造成攻丝开裂，可以在熔接痕位置加筋。创世界品牌　　　建百年金发-7-制品设计的几个要点（5）•加强筋与其它防止变形的结构设计加强筋的作用：增加制品的强度，改善制品的变形。加强筋设计原则：1、防止物料局部集中，以免产生缩痕和气泡；2、加强筋不宜过高过厚，两肋间距大于2－3t（t为壁厚），筋厚小于0.5-0.7t；3、筋的方向尽量与成型时熔体流动方向一致，利于充填，甚至可以起到导流效果；4、筋的端面应低于制品支撑面0.6-1mm。•支承面1、与制品的几何中心对称、均横，以保证稳定性；2、利于熔体流动，便于成型；3、受力点与受力中心对称，分布均横，以免破坏其稳定性。创世界品牌　　　建百年金发-8-制品设计的几个要点（6）•嵌件的设计1、目的：根据制品的需求，主要是为了增加制品的强度、紧固、硬度、结构稳定性、尺寸稳定性、耐磨性，或是为了提高导电性，或是为了绝缘，或是为了减少塑料的消耗，还有是为了提高制件精度，运动部件支撑孔等。2、嵌件的组成：一般是金属制成。也有使用木材、非金属材料等。3、金属嵌件设计注意的问题：（1）增加了模具结构的复杂性，模具要增加嵌件的定位装置；（2）由于金属与塑料的线膨胀系数不一样，引起收缩量的不同，易在制品内引起应力，造成制品变形或开裂，特别是比较长的制品；（3）嵌件与制品的连接与定位。a.连接：为防止嵌件在使用过程中转动或拔出，嵌件表面设计有滚花或内凹以增加粘附力。b.定位：一是保证制品的形状稳定；二是为了模具的安全。创世界品牌　　　建百年金发-9-制品设计的几个要点（7）•强制脱模的结构•螺纹设计1、塑件外螺纹直径应大于4mm,精度低于IT8级;2、塑料螺纹与金属螺纹的配合长度小于螺纹直径的1.5~2倍；3、螺纹的始端、末端应留有台阶。创世界品牌　　　建百年金发-10-制品设计的几个要点（7）•制件结构设计上需要考虑的工艺性案例：合理的结构设计，可以降低模具的复杂程度，降低模具加工制造的难度，从而降低成本，提高模具寿命。合理的制件结构也能提供非常宽泛的注塑工艺设置，大大降低生产调机的难度。•右图案例是很多经典设计的汇总。创世界品牌　　　建百年金发-11-内容提要塑料的成型加工方法注塑机以及成型参数简介制品设计注塑模具结构及其设计成型的缺陷及其原因分行Moldflow简介及分析流程技术支持与客户服务创世界品牌　　　建百年金发-12-注塑模具的结构（1）创世界品牌　　　建百年金发-13-注塑模具的结构（2）创世界品牌　　　建百年金发-14-注塑模具的结构（3）创世界品牌　　　建百年金发-15-注塑模具的动作（1）创世界品牌　　　建百年金发-16-注塑模具的动作（2）创世界品牌　　　建百年金发-17-注塑模具设计全流程制件功能构思制件设计制件的成型性检查模具设计构思浇注系统设计模流分析模具总装设计生成模具部件图纸模具的加工工艺性检查模具加工制造试模修模投产试模合格试模不合格再试模OKNOOKNOOKOKNOOKOK形成创意阶段设计阶段制造阶段创世界品牌　　　建百年金发-18-浇注系统设计•浇注系统：从注塑机喷嘴开始到模具型腔截止的塑料流动通道，由主流道、分流道、冷料井和浇口等组成。主流道：从喷嘴到分流道为止的一段，主流道要流动阻力小，温降小，补料好，易脱模，回流料少。分流道：从主流道末端到浇口之间的这段，分流道要比表面积小，冷却缓慢，散热少，保证充填均横，排除冷料。分流道的比表面积取决于其结构，一般圆形六边形半圆形梯形U形。冷料井一般在分流道的支流末端，用来排出前端冷料。创世界品牌　　　建百年金发-19-流道的充填平横设计创世界品牌　　　建百年金发-20-浇口设计（1）浇口：又称进料口或内流道，连接分流道和型腔的狭窄通道。其作用：1.控制充模快慢；2.对流体进行分流；3.控制补料，防止倒流；4.多腔模平横进料；5.多浇口平横进料；6.剪切发热；7.便于浇注系统与制件分离。创世界品牌　　　建百年金发-21-浇口设计（2）创世界品牌　　　建百年金发-22-浇口设计（3）创世界品牌　　　建百年金发-23-分型面的设计•分型面：为了便于将塑件从密闭的模腔内取出，也为了便于安放嵌件或取出浇注系统，必须将模具分成两个或几个部分。通常将分开模具能取出塑件的面称为分型面。同时，以分型面为界，模具又可被分成两大部分，即动模与定模部分。而其他的面则被称作分离面或分模面，注射模只有一个分型面。分型面的设计要考虑：制件的脱模方式和留模方式；制件的飞边和外观；脱模斜度的要求；制件的同轴度要求；分型面的排气功能；模具制造的要求。创世界品牌　　　建百年金发-24-排溢、排气系统设计•排溢系统：是指排出充模熔体前锋的冷料和模具内的气体，使充模过程顺利，提高制品质量。包括溢料井和排气槽。浇注系统中的冷料井也是一种排溢系统。排气槽的厚度取决于材料的黏度和温度，材料不同，其溢边值不同；排气槽尽量设在分型面上，同时充分利用模具中的镶块、顶杆、抽芯机构等进行排气；型腔的充填末端一定要有排气；对于特殊部位容易困气的地方，在受力弱点，模具材料采用疏松的烧结合金排气，能够承受力的地方，通过增加顶杆排气；冷料槽开在料流前锋推进的末端。创世界品牌　　　建百年金发-25-顶出机构设计•顶出机构：使塑件从模具上脱出来的机构称为顶出机构或脱模机构。顶出机构的动作方向与模具开模方向是一致的。良好的顶出机构要求脱模时塑件不变形和不损坏，而且顶出机构的位置应位于制件不明显处。在设计顶出系统时应遵循以下原则：1.为使制品不致因顶出而产生变形，推力点应尽量靠近型芯或难于脱模的部位，如制品上细长的中空圆柱，多采用推管（标准件通常为司筒）顶出。推力点的布置应尽量均匀。2.推力点应作用在制品上承受力最大的部位，即刚性好的部位，如筋部、突缘和壳体形制品的壁缘等处。3.尽量避免推力点作用在制品的薄平面上，防止制品破裂和穿孔等，如壳体形制品及筒形制品多采用推板顶出。4.为避免使顶出的痕迹影响制品的外观，顶出装置应设在制品的隐蔽面或非装饰表面。对于透明制品尤其要注意顶出位置及顶出形式的选择。创世界品牌　　　建百年金发-26-冷却系统设计•冷却系统：其作用是用来降低或维持模具温度，加快制件从熔态向固态的转变，减少成型周期。对于某些小而薄的制件，有时自然冷却即可。设计的基本原则：1.尽量保证塑件收缩均匀，维持模具热平衡；2.冷却水孔的数量越多，孔径越大，水道分部越均匀，对塑件冷却越均匀；3.水孔与型腔表面各处应有相同的距离;4.浇口处应加强冷却；5.降低入水与出水的温差；6.要结合塑料的特性和制件的结构，合理考虑冷却水道的排列形式；7.冷却水道要避免接近塑件的熔接痕部位，以免熔接不牢，影响强度；8.保证冷却通道不泄漏；9.防止冷却水道与模具其他部位发生干涉;10.冷却通道的进出口要低于模具的外表平面；11.冷却水道要利于加工和清理；12冷却效果不能太强，以致造成充模困难。