如何設計塑料注射模具？
塑料注塑過程是塑料零件大規模生產的最常用過程之一。 由於高速且一致地交付了詳細的零件，汽車，消費電子，醫療設備和包裝等行業都大量使用了此過程。 但是，注射模製零件的性能，壽命和成本效益在很大程度上取決於模具的設計效果。
創建塑料注射模具不僅在腔形成上工作。 它包括有關材料，零件功能，生產量和模具配置的許多相互關聯的決定。 這些方面將幫助您製造更好，更有效的模具，無論您是否’是工程師，產品設計師或製造商。
設計塑料注射模具的分步指南
如果您是模具設計領域的新手，那麼這些步驟將幫助您理解而不會淹沒。
產品設計首先
當您開始模具設計過程時，您應該熟悉要模製的零件的物理和功能細節。 零件設計越好，創建一個保證精度和質量的模具就越簡單。
產品設計的考慮
尺寸和公差：高精度零件需要緊張的公差。 黴菌尺寸應考慮塑料收縮，公差應明確定義，以避免下游問題。
材料選擇：對於半晶（尼龍）和無定形（ABS）而言，塑料在成型過程中的行為不同。 不同的塑料流動和冷卻，這會影響模具溫度和設計。
壁厚：壁的均勻厚度對於減少翹曲，水槽標記和空隙的影響非常重要。 如果無法避免較厚的區域，則添加肋骨或核心可以有助於平均分配材料並增強冷卻。
表面表面表面：模具將其表面處理受所需的表面處理（光澤，啞光，質感）的影響。 美學零件可能具有拋光錶面，或者可能需要特殊的紋理過程。
通過儘早加強這些零件細節，以後對模具設計的改動更少，並且可以控制時間和成本。
選擇正確的模具配置
模具佈局的決定主要基於零件的複雜性和要生產的零件數量。
常見的黴菌類型
兩板模具：這是最簡單，最廣泛的模具類型。 它具有一條零件線，適用於簡單零件的中小型批處理生產。
三板模具：通常用於具有復雜特徵或需要多個門的情況的更複雜的組件。
熱跑者模具：將塑料保存在跑步者係統中，並消除了修剪跑步者的需求。 它可以最大程度地減少廢物並加速生產週期，尤其是對大量案例的有利優勢。
家庭模具：可以在一個週期內生產不同的組件。 這對於組件或類似零件很方便，但需要嚴格的流量控制才能均勻地填充腔。
每種類型都有在成本，易於維護和生產效率之間的權衡。 諸如模具流量分析之類的仿真工具可以幫助選擇您的零件和生產需求的最佳配置。
核心和空腔考慮
任何注射模具的核心是核心和腔 – 構成最終產品的零件。 這些必須謹慎地設計，以使它們結實，準確且可重複。
重要的設計元素
分開線：這是模具的兩個半融合在一起的地方。 應該將其定位以最大程度地減少可見痕跡和易於零件的彈射。 這樣的複雜零件可能需要舉重或側面運動才能採取降低效果以及其他功能。
草稿角度：小角度（關於 1°-2°）在垂直表面上有助於從模具中取出零件。 對於紋理表面或易於收縮的材料，可能需要更多的草稿。
底切：這些是將零件鎖定在模具中的特徵，需要其他機制，例如幻燈片或舉昇機。 它們增加了成本和復雜性，因此盡可能消除它們。
芯和腔的鋼類型取決於生產量。 對於長時間運行的大量黴菌，使用了諸如H13之類的硬化鋼，而鋁或較軟的鋼可用於原型或低量生產。
設計彈出系統
一旦塑料冷卻並變硬，就需要從模具中取出而不會造成損壞。 彈出系統照顧這一步驟。
彈出方法
彈射器引腳：這些零件從後面推出。 為了避免標記，應將其放置在零件的較厚，強的部分中。
袖子噴射器：圓形零件的理想選擇，因為它們在零件周圍提供均勻的壓力。
脫衣舞板和空氣射擊：使用銷釘可能會留下斑點或具有復雜表面的較大零件時使用。
設計較差的彈出系統會導致刮擦，扭曲或卡住的零件。 正確計劃該系統有助於確保平穩，一致的零件去除並避免生產延遲。
門和跑步系統
柵極和跑步者係統將熔融塑料從注入噴嘴到黴菌腔。 它們的設計影響塑料流，腔體的填充及其冷卻。
鑰匙門設計元素
門類型：通用門樣式包括邊緣，銷釘，潛艇和風扇門。 選擇取決於零件的形狀和功能需求。 例如，潛艇大門允許自動修剪，從而節省了大量生產的時間。
門放置：將門定位在平衡的，不可疫苗的區域有助於防止美容缺陷並確保流動。 放置不佳會導致焊接線或較弱的斑點。
跑步者設計：跑步者應短暫且平衡，以減少壓力損失並最大程度地減少材料浪費。 在多腔模具中，跑步者平衡可確保所有腔體以相同的速度填充。
正確尺寸和放置的大門有助於減輕注入壓力並提高整體零件質量。
冷卻系統優化
冷卻構成了注射週期中最長的階段，因此精心設計的冷卻系統直接影響生產力和零件質量。
有效冷卻的元素
冷卻通道佈局：冷卻通道應盡可能遵循零件的幾何形狀，以使其均勻地進行冷卻和減少週期時間。
擋板和起泡器：應用於傳統通道無法到達的地方，即深或狹窄的口袋。
共形冷卻：現在，可以使用現代3D打印來設計模仿零件形狀的冷卻通道。 它提供了更有效和均勻的冷卻。
正確的冷卻最小化零件翹曲，提供尺寸穩定性並改善模具的壽命。
模具通風
在註射過程中，空氣和氣體將需要從空腔中排出，以避免諸如燃燒痕跡或不完全填充的問題。
發洩的最佳實踐
排氣深度：通常從0.02到0.05毫米；足夠淺以防止塑料，但足夠深，可以使空氣脫落。 可能需要根據所使用的材料對深度進行調整。
排氣位置：通風孔應放在流道的末端，拐角處或靠近薄元素的末端，空氣有很高的可能被困。
適當的排氣可增強零件的質量，減輕壓力的模具，並有助於預防缺陷。
黴菌流和結構分析
使用數字工具，可以模擬在切割任何鋼之前塑料如何通過模具移動。 這些工具在問題識別中很重要，並在它們變得昂貴之前就解決了這些工具。
為什麼模擬很重要
模具流量分析：有助於檢測空氣陷阱，焊接線和流動可能停滯的區域。 它還有助於選擇最佳的門位置和跑步者的大小。
結構分析（FEA）：確保模具結構可以處理夾緊和注射力而不會變形。
早期仿真節省了時間，降低了成本並增加了一次鏡頭獲得優質零件的可能性。
在完整生產之前測試原型
為您的成型或使用快速原型製作（例如3D打印）創建測試模具，可以在投資昂貴的鋼製工具之前確保您的設計。
原型製作的好處
確保零件適合併正常工作。
識彆扭曲或較差流動等問題。
使利益相關者能夠審查和批准設計。
驗證後，從原型轉變為生產模具更容易，風險更低。
設計可維護性
設計最佳的模具還需要維護。 如果您一開始計劃它，則將最小化停機時間並延長模具的使用壽命。
維護友好功能
模塊化插入物：這些使其更容易地更換破舊的區域，而無需刮擦整個模具。
耐磨材料：應用於持續摩擦的幻燈片和舉昇機。
檢查訪問：模具功能等端口和訪問孔有助於清潔和視覺檢查。
對齊系統：銷釘和指導銷確保在組裝過程中一切都正確排隊。
清晰的文檔（例如CAD文件，圖紙和維護程序）也有助於黴菌技術人員快速處理維修。
結論
塑料注射模具設計並不是技術人員的工作 – 這是對材料科學，工程和實踐經驗的仔細研究。 從塑料流動方式到冷卻和彈出的方式，都會影響結果。
正確完成後，良好的成型會產生高質量的零件，減少浪費和縮短的周期，同時長期保存。 通過了解所討論的重要方面，即材料選擇，黴菌類型，冷卻和彈出，您可以設計可提供可靠的性能和一致結果的模具。
