精密注射模设计要点

1引言 　　随着电子、电信、医疗、汽车等行业的迅速发展，对塑件的精度、性能要求也越来越高、精密注射成型要求塑件不仅具有较高的尺寸精度、较低的翘曲变形，而且还要有优异的光学性能。注射成型是重要的塑料成型方法之一，如何提高注射成型技术水平，生产出高精度的塑件，创造高附加值的产品，模具设计是重要环节。在精密注射成型模设计中，除了应考虑一般模具设计事项外，还要特别考虑如下事项。 　　2适当的模具尺寸精度 　　2.1塑件尺寸精度与模具尺寸精度的关联 　　根据塑件图考虑模具设计、模具制作和塑件成型过程。首先从塑件图面尺寸求得模具图面尺寸，然后按模具图面尺寸制作模具，得到模具实际尺寸，再由模具得到成型塑件。但问题是如何保证塑件实际尺寸在图面所要求尺寸公差内。 　　2.2适当的收缩率 　　即使同一树脂收缩率也会因成型条件不同而不同，精密成型要求收缩率变化小，预计收缩率和实际收缩率尽可能无差异。当前收缩率的确定主要是通过整理以往类似塑件的实际收缩率来推定，也有用实验模求实际收缩率，再经修正，设计制作生产模。但完全恰当地推定收缩率几乎是不可能的，不可避免地要在试模后修正模具。为便于模具修正，在设计模具凹部尺寸时应将收缩率取小值，设计凸部尺寸时将收缩率取小值，设计凸部尺寸时将收缩率取大值。 　　3防止产生收缩率波动 　　精密注射成型必须以确定的尺寸作为制怍模具的前提。然而，即使模具尺寸一定，塑件实际尺寸也会因实际收缩率不同而不同，所以在精密注射成型中，收缩率控制十分重要。 　　3.1影响收缩率的主要因素 　　模具尺寸可由塑件尺寸加上收缩率求得，所以在模具设计时需考虑影响收缩率的主要因素。影响收缩率的主要因素有:①注射压力；②树脂温度；③模具温度；④浇口截面积；⑤注射时间；⑥冷却时间；⑦塑件壁厚；⑧增强材料含量；⑨定向性；⑩注射速度。但塑件成型后仍然存在收缩，影响成型后收缩的主要因素有内部应力、结晶度、温度、湿度等。 　　(1)注射压力的影响。注射压力对收缩率影响很大，注射压力大，收缩率小，塑件实际尺寸较大。在单个模腔内，注射压力内因塑件形状不同而不同，在多模腔内，各模腔内注射压力存在差异，结果各模腔的收缩率也不相同。 　　(2)模具温度。无论是非结晶树脂还是结晶树脂，模具温度高，收缩率大。精密成型必须将模具温度维持在特定温度，因此在模具设计时，必须注意冷却回路设计。 　　(3)浇口截面积。改变浇口截面积会使收缩率发生变化，收缩率随浇口尺寸变大而变小，这与树脂的流动性有关。 　　(4)塑件壁厚。对于非结晶树脂，壁厚大，收缩率大，对于结晶树脂，则必须避免壁厚发生较大变化。多模腔时，如果模腔壁厚有差异，收缩率也将产生差异。 　　(5)增强材料含量。用玻璃纤维增强树脂时，玻璃纤维含量越多，收缩率越小，流动方向的收缩率比横向收缩率小。为了防止扭曲、翘曲，还必须考虑浇口形状、位置和数量的影响。 　　(6)定向性。所有树脂都存在定向性，结晶树脂的定向性特别大，并因壁厚和成型条件不同而有差异。 　　3.2采取措施 　　(1)保证流道，浇口平衡。单模腔多浇口以及多模腔中进行充模时，浇口要平衡。由于树脂流动与流道中的流动阻力有关，在取浇口平衡前先取流道平衡。 　　(2)模腔排列方式。为了使成型条件设定容易，要注意模腔排列方式。由于熔融树脂将热量带入模具，在一般模腔排列情况下，模具温度分布以浇口为中心的同心圆状，在选择模腔排列方式时，既要取流道平衡，又要取以浇口为中心的同心圆状排列。 　　(3)冷却回路设计。模具温度对收缩率影响很大，同时冷却时间不同也会带来温度变化。从热交换效率来看，冷却液的流动应为素流，冷却回路设计为串联的折流板式。冷却时型腔与型芯处热量是不同的，热阻力也因回路构造不同而异，入口水温在模腔与型芯处具有较大差异，因此，精密成型模的冷却回路应采用型腔与型芯分别设计，并分别用温控机进行温度控制。 　　4防止产生成型变形 　　成型变形产生的原因是收缩不均匀，有内应力，防止产生成型变形的措施有： 　　(1)选择合适的浇口数量。例如在设计中心有孔的圆筒形注射模时，必须在中心设置浇口。然而在树脂的流动方向与垂直方向收缩率存在较大差异，有产生椭圆的缺点。当中心孔有高精度圆度要求时，模具需设计成3个或6个浇口，还要注意各浇口的平衡。在使用侧浇口时，3个浇口将使圆筒状塑件内径增大，当外表面不允许有浇口痕迹时，使用内侧多点分浇口可以达到要求。 　　(2)浇口形状和位置。根据塑件形状选用合适的浇口，如同一环形塑件，采用侧浇口、点浇口、轮辐浇口和薄膜浇口成型后变形程度不同，其中薄膜浇口的特点是可看作长的矩形边缘浇口，通常跨越模腔的整个整度，提供较大的流动面积，充填时间快且充填均匀，翘曲变形小，特别适用于翘曲变形量大的塑料成型。