高光無痕注塑模具設計

時間：2024-08-27 00:22:19 模具設計

高光無痕注塑模具設計

　　模具在很大程度上決定著產品的質量，今天小編就給大家講講高光無痕注塑模具設計，大家一起來看看吧。

　　一、高光無痕注塑的原理

　　1、模具成型對溫度要求較高(一般為80℃-130℃左右)，在注塑轉入保壓后改用冷卻水，使模具溫度降至60-70℃。較高的模溫下保壓成型有利于消除熔接線、流痕、產品內應力等缺陷。因此模具在工作時需進行加熱處理，為了防止熱量損失，通常都會在定模側加隔熱板。

　　2、模腔表面極度光亮(一般為鏡面2級或更高)。高光模具生產出的產品可以直接用于裝機(裝配)，無需做任何表面處理。因此它對模具鋼材及塑膠材料的要求都很高。

　　3、熱流道系統的熱噴咀較多，每個熱噴咀必須帶封針且有獨立的氣道，通過電磁閥及時間繼電器等進行單獨控制，實現分時進膠，從而達到控制甚至消除熔接痕的目的，控制方式復雜。

　　4、模具加熱的方式通常有水蒸氣(熱水)加熱和電熱棒(管)加熱兩種。水蒸氣(熱水)加熱方式是通過特定的溫控機在注塑過程中給模具輸入蒸氣(熱水)，從而使模具快速升溫;在注塑完后用冷水冷卻模具，使模具快速降溫。電加熱的方式與水加熱溫控機，在原理上是一樣的，就是熱源不一樣，電加熱是二次能源，水加熱是三次能源，按原理來說電加熱能源損耗少，利用率高、節能效益好。使用方便、所以說：如果是平板(面)產品還是采用電加熱方式實慧。

　　二、模具材料

　　1 、產品表面普通要求的模具材料可用NK80(日本大同);

　　2、高光要求材料選用S136H(瑞典)、CEANA1(日本);

　　3、NK80可不用淬火處理;S136H應在粗加工后淬火至52度;CEANA1本身具備42度也不需要淬火處理(建議用此鋼材，因不影響后續加工或改動);

　　4、德國葛利茲品牌中也有不錯的選擇;CPM40/GEST80

　　三、模具水道設計

　　1、水道采用5-6mm大小的孔徑;水嘴用1/8或3/8的牙(模具側)，另一側用3/4英制螺紋(老式接法);管件材料用不銹鋼管;現在我們改成一進一出，分流口最好是做在模具內，接口采用能徑用DN25(內外喇叭**接)連接，這樣熱能損耗少，**方便、接口方便。

　　2、水道一側離產品面一般選用5-6mm;選大了對模具升溫時間有影響，選小了對模具的強度有影響。水道平行產品面須要平均勻排布(原質中心15mm等距離分布)熱電偶應設計在兩水道中間，深度在50mm以上，最大不超過去100mm，視模具定結構而靈活掌握。每套模具PT100是一配一的，保持它的準確度，必須把它插到模具型腔模仁內，并加以固定。用引線連到模具外側，再連接到溫控機插座上。

　　3、模具水道接頭必須設計在模具上下側端或后側端;操作側(站人一側)不允許有水道進出口或水管排布，避免管子破裂湯傷生產人員。切記!

　　4、模具進出水嘴處采用分流板設計，水熱模具溫控機系統只有一進一出接口，以減少過多的水管連接，減少熱能不必要的損耗;且達到**與節能的目的。且波紋管外表用隔熱膠帶纏繞，起到保溫與**的作用。

　　5、模具的施工孔洞(不要的孔洞)，要用堵頭堵塞，確保不漏氣漏水，方法是先用銅堵，然后再用錐度喉牙加耐高溫膠密封;高光模具對冷卻水道的排布比較講究(水熱模具水道是共用的)，好的水道排布不僅可以大大提高注塑效率，而且在改善產品質量方面也起到重要作用。高光模具的水道不僅要均勻而且必須要充分(要有足夠的數量)。這樣對模具升溫就很快;同時，采用加長水管直接將模芯運水引出而不采用密封圈，這樣可防止模具長期在高溫下作業，致使密封圈老化，也可降低許多模具的維修成本。值的一提的是，高光模具的運水管必須采用耐高溫材料(250℃)波紋管。高壓1.6Mpa的波紋管，以防止高溫高壓下水管爆裂。對于圓型產品采用環形運水;對于長條形產品采用平行運水水道。對于高度落差大的產品采用水井形式;對于異形產品采用與產品外型一至的三維運水方式。

　　四、模具隔熱系統

　　1、模具定模鑲芯或動模鑲芯四面要做到掏空處理;模框與鑲芯要有一定的間隙(視模具材料的熱膨脹系數，單面1mm)。防止模框膨脹，以減少模芯于模框的接觸面，做到使熱能損耗最小化;模芯與模框的鎖定采用斜契式或其它類似方式，前端采用隔熱效果明顯的粉塵樹脂或其它材料(如石棉板)。

　　2、模框與鑲芯的詳細結構，模框的冷卻水非常重要，為防止模仁中的熱能傳至模框，要在靠近導柱位置，上下排布一圈運水。??

　　3、導套運動部位盡可能采用石墨材料或者把導柱前端避空處理，配合處只要保證25mm長度就足夠了;

　　五、模具澆口設計

　　模具澆口設計要盡可能地減少熔接痕，并有利于排氣及減少剪切。對采用水加熱溫控機的模具，澆口尺寸要開得大一些并且盡量采用大澆口進膠，在不影響產品機能及成型效率下，澆口應盡量縮短其長度、深度、寬度。若澆口過小，則易造成充填不足(短射)、收縮凹陷、熔接線等外觀上的缺陷，且成型收縮會增大。若澆口過大，則澆口周圍產生過乖的殘余應力，導致產口變形或破裂，且澆口的去除加工困難等。最好選用一個澆口，除非流動比超過實際的極限。樹脂的流動長度曲線圖，將會提供在某一確定的成型條件下材料的流動長度。多個澆口經常產生熔接線與熔接痕。除了長、窄的產品，采用單澆口將會確保更一致的材料、溫度、保壓分布，以便更好的配合的效果。

　　六、模具排氣;

　　盡可能的在產品周圍相隔10mm為一段，均勻分布開排氣槽，深度為0.15mm;產品中間貼面也需要排氣設計;

　　七、模具的分型面配合;

　　因為高光模具的溫度高低有很大的落差，所以貼面配合要求較高，同時要減少貼面的面積，分型面四周有10mm配合就夠了。

　　八、加熱棒(管)高光模具設計

　　1、在澆口處上下側要有電熱棒(管)，冷卻水孔一般為6mm(能大更好);兩水孔中心距離為15-20mm;加熱棒壁離產品表面距離為5mm，兩加熱棒之間的中心距離為20mm;冷卻水于加熱棒壁距離為6-8mm，有條件的話最好與電熱棒穿插排布。

　　2、內模腔運水可以用耐高溫密封圈密封或者采用硬密封方式;

　　3、加熱棒直徑為4.92mm，模具設計時為5mm，裝配加熱棒前先用5mm的頂針磨刃口把加熱棒的毛刺去掉。

　　4、模具進出水嘴處采用與水蒸汽加熱模具一樣的分流板設計(冷卻水)，因為電熱模具控制系統只有一進一出的水路管道。

　　九、高興對產品的要求

　　高光模具對產品結構要求很嚴格，越光亮的產品對光的折射效果越敏感，表面稍有缺陷很快就會被發現，因此如何解決縮水問題是高光產品的首要問題。一般的產品筋位厚度不超過主體膠位厚度的0.6mm倍便不縮水，或者說縮水較小不易被發現，可忽略不計。但對高光產品而言，這樣的要求遠遠不夠，還需將產品筋位的厚度減小到不超過主體膠位厚度的1倍，對于螺絲柱位還必須做火山口式斜頂結構。

　　十、高光模對塑膠材料的選擇

　　目前常用高光塑膠材料是HIPS和ABS+PC。作為常用的兩種機殼材料，盡管ABS+PC的志本會大一些，但成型出的產品在耐沖擊性、表面光澤度以及硬度方面都比HIPS好，所以在生產高光產品時，通常選用的是高光ABS材料。ABS屬于無定形聚合物，無明顯熔點。由于其牌號品級繁多，在注塑料過程中應按品級的不同制訂合適的工藝參數，一般在160℃以上，270℃以下即可成型。在成型過程中、ABS熱穩定性好，可選擇的范圍較大，不易出現降解或分解。且ABS的熔體粘度適中，其流動性比聚本烯(PC)、聚碳酸酯等要好，而且熔體的冷卻固化速度比啼快，一般在5-15秒內即可冷固。ABS的流動性與注射溫度和注射壓力都有關系，其中注射壓力稍敏感些。為此，在成型過程中可能從注射壓力入手，以降低其熔體粘度，提高充模性能。ABS因組分的不同，吸水及粘附水的性能各異，其表面粘附水及吸水率在0.2%-0.5%，有時可達0.3%-0.8%之間，為了得到較為理想的制品，在成型前作干燥處理，使含水量降至0.1%以下。否則制件表面將會出現氣泡、銀絲線等瑕疵品。能常塑膠材料需要1%金屬粉提高高光效果。

　　十一、模具的拋光與保養

　　在塑料模具加工中所說的拋光與其它行業中所要求的表面拋光有很大的不同，嚴格來說：模具的拋光應該稱為鏡面加工。它不僅對拋光本身有很高的要求并且對表面平整度、光滑度以及幾何精確度也有很高的標準。表面拋光一般只要求獲得光亮的表面即可。鏡面加工的標準分為四級：AO=Ra0.008um，A1=Ra0.016um，A3=Ra0.032um，A4=Ra0.063um，由于電解拋光、流體拋光等方法很難精確控制零件的幾何精度，而化學拋光、超聲波拋光、磁研磨拋光等到方法的表面質量又達不到要求，所以精密模具的鏡面加工還是以機械拋光為主。

　　1、機械拋光基本程序，要想獲得高質量的拋光效果，最重要的是要具備高質量的油石、砂紙和研磨膏等拋光工具和輔助品。最重要的還有拋光的工作環境，要求是無塵車間。而拋光程序的選擇取決于前期加工的表面狀況，如機械加工、電火花加工，磨加工等等。

　　2、機械拋光的一般過程如下：

　　一、粗拋、精銑、電火花、磨等工藝后的表面可以選擇轉速在35000-40000rpm的旋轉表面拋光機或超聲波研磨機進行拋光。常用的方法有利用直徑3mm、WA#400的輪子去除白色電火花層。然后是手工油石研磨，條狀油石加煤油作為潤滑劑或冷卻劑。一般的使用順序為#180-#240-#400-#600-#1000。許多模具制造商為了節約時間而選擇從#400開始。

　　3、半精拋主要使用砂紙和煤油。砂紙的號數依次為：#400-#600-#800-#1000-#1200-#1500。實際上#1500砂紙只用適于淬硬模具鋼(52HRC以上)，而不適用于預硬鋼，因為這樣可能會導致預硬鋼件表面燒傷。

　　4、精拋主要使鉆石研磨膏。若通常的研磨順序是9um(#1800)-6um(#3000)-um(8000)。9um的鉆石研磨膏和拋光布輪可用來去除#1200和#1500號砂紙留下的發狀磨痕。接著用粘氈和鉆石研磨膏進行拋光，順序為1um(#14000)-1/2um(60000)-1/4um(#100000)。精度要求在1um以上(包括號1um)的拋光工藝在模具的拋光則必須一個絕對潔凈的空間。灰塵、煙霧，頭皮屑和口水沫都有可能報廢數個小時工作后得到的高精度拋光表面。

　　二、1、機械拋光中要注意的問題，用砂紙拋光應注意以下幾點;

　　1、用砂紙拋光需要利用軟的木棒或竹棒。在拋光圓面或球面時，使用軟木棒可更好的配合圓面和球面的弧度。而較硬的木條像櫻桃木，則更適用于平整表面的拋光。修木條的末端使其能與鋼件表面形狀保持吻合，這樣可以避免木條的銳角接觸鋼件表面而造成較深的劃痕。

　　2、當換用不同型號的砂紙時，拋光方向應變換45°-90°，前一種型號砂紙拋光后留下的條紋陰影即可分析出來。在換不同型號砂紙之前，必須用100%純棉花沾酒精之類的清潔液對拋光表面進行仔細的擦拭，因為一顆很小的沙礫留在表面都會毀壞接下去的整個拋光工作。從砂紙拋光換成鉆石研磨膏拋光時，這個清斗過程同樣重要。在拋光繼續進行之前，所有顆粒和煤油都必須被完全清洗干凈。

　　3、為了避免擦傷和燒傷工件表面，在用#1200和#1500砂紙進行拋光時必須特別小心。軒為有必要加載一個輕載荷以及采用兩步拋光法對表面進行拋光。用每一種型號的砂紙進行拋光時都應沿兩個不同方向進行兩面三刀次拋光，兩面三刀個方向之間每次轉動45°-90°。

　　三、鉆石研磨拋光應注意發下幾點;

　　1、這種拋光必須盡量在較輕的壓力下進行特別是拋光預硬鋼件和細研磨膏拋光時。在用#8000研磨膏時，常用載荷為100-200g/cm²，但要保持此載荷的精度很難做到。為了更容易做到這一點，可以在木條上做一個薄且窄的手柄，比如加一銅片;或者在竹條上去一部分而使其更軟。這樣可以幫助控制拋光壓力，以確保模具表面壓力不會過高。

　　2、當使用鉆石研磨拋光時，不僅是工作表面要求潔凈，工作者的雙手也必須仔細清洗干凈。

　　3、每次拋光時間不應過長，時間越短，效果越好。如果拋光過程進行得過長會造成點蝕。

　　4、為獲得高質量的拋光效果，容易發熱的拋光方法和工具都應避免。比如;拋光輪拋光，拋光輪產生的熱量會很容易造成桔皮。

　　5、當拋光過程停止時，保證工件表面潔凈和仔細去除所有研磨劑和潤滑劑非常重要，隨后應在表面噴淋一層模具防銹涂層。

　　四、影響模具拋光質量的因素

　　由于機械拋光主要還是靠人工完成，所以拋光技術目前還是影響拋光質量的主要原因。除此之外，還與模具材料、拋光前的表面狀況、熱處理工藝等有關。優質的鋼材是獲得良好拋光質量的前提條件，如果鋼材表面硬度不均或特性上有差異，往往會產生拋光困難。鋼材中的種類雜物和氣孔都不利于拋光。

　　一、不同硬度對拋光工藝的影響

　　二、硬度增高使研磨的困難增大，但拋光后的粗糙度減小。由于硬度的增高，要達到較低的粗糙度所需的拋光時間相應增長。同時硬度增高，拋光過度的可能性相減少。

　　三、工件表面狀況對拋光工藝的影響

　　鋼材在切削機械加工的破碎過程中，表面會因熱量、內應力或其它因素而損壞，切削參數不當會影響拋光效果，所以要求用高速CNC精加工，加工切削量控制在0.05-0.07mm.JN 電火花加工后的表面比普通機械加工或熱處理后的表面更難研磨,因此電火花加工結束前應采用精規準電火花修整,否則表面會形成硬化溥層。如果電火花精修規準選擇不當，熱影響層的深度最大可達0.4mm。硬化層的硬度比基本硬度高，必須去除。因此最好增加一道粗磨加工，徹底清除損壞表面層，構成一片平均粗糙的金屬面，為拋光加工提供一個良好的基礎。

　　十二、高光模具的保養

　　1、模具工件表面平時必須有高等級的防銹劑或用保鮮膜封貼，以防止與空氣直接接觸，導致生銹;

　　2、防止任何雜物或手直接與型腔面接觸;

　　3、清洗鏡面工作，應采用高密度的紙巾噴上清洗劑由上至下輕輕擦洗，且不能來回擦洗;不可用醫用藥棉和布條;不可用**直接在工件上吹，因為氣管內的雜物水氣都會導至工作表面損壞。

　　4、每次模具生產后或試模后，必須用**把模具水道內吹凈，防止模具模仁生銹。

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