AMODEL PPA模具設(shè)計與維護

AMODEL PPA模具設(shè)計與維護

AMODEL PPA的模具用鋼和表面處理
與任何一種工程塑料一樣，模具所生產(chǎn)部件的數(shù)量和質(zhì)量將決定對模具用鋼的選擇。對于大批量生產(chǎn)，高質(zhì)量模具的初期投資是值得的。一般而言，常見的模具用鋼，比如用 H13、S7和 P20 來制作注塑模具是可以接受的。若采用玻纖或礦物增強牌號的塑料注塑，耐磨性強的 H13 的效果較好。應(yīng)避免使用像鋁之類的軟金屬，即便是原型制作也不宜采用。模具用鋼在生產(chǎn)前應(yīng)淬硬，較好在淬硬前對模具進行試料，這樣有助于模具的加工。

根據(jù)所選擇使用的塑料之收縮率確定模具的所有尺寸后，謹(jǐn)慎的做法是采用“保險”的方法加工模具。這就是說，內(nèi)部的注塑部件尺寸（模芯）之加工的尺寸應(yīng)大于實際尺寸，外部尺寸的加工尺寸應(yīng)小于預(yù)期尺寸。在初次試料后，測量模塑部件尺寸并調(diào)整較終的模具尺寸以生產(chǎn)出預(yù)期尺寸的部件。
 

即使初次試模對表面外觀要求不高，還是應(yīng)去除所有的機加工痕跡以保證部件能順利地脫模。所有表面都應(yīng)該沿脫模方向拋光。修飾部分允許紋理表面，但是不允許出現(xiàn)咬邊。更詳細的信息可參見第 20 頁中關(guān)于使用脫模角度幫助部件脫模的討論部分。通常不必對模具用鋼進行電鍍。如果要求表面光澤度好和耐用，可通過表面處理實現(xiàn)，如高密度鍍鉻或氮化鈦處理。此外還可以購買到許多其它的表面涂料和／或表面處理劑。雖然我們尚未對所有這些產(chǎn)品進行調(diào)查研究，但至今尚未發(fā)現(xiàn)其它表面涂料和／或表面處理劑的長期效果明顯優(yōu)于高密度鍍鉻或氮化鈦。
雖然 AMODEL PPA對模具用鋼沒有化學(xué)腐蝕性，但還是會產(chǎn)生磨損和磨擦，尤其是在使用玻纖和礦物／玻纖填充牌號時。通常，磨損發(fā)生在模具中高剪切的部分，如澆口、拐角處和模穴中較先與注射塑料相接觸的區(qū)域。設(shè)計模具時，選擇澆口位置和模穴布局時應(yīng)考慮到磨損因素。在澆口采用嵌入件并在易受磨損部分采用易于更換的內(nèi)部模穴組件可以減少停機維修時間。

AMODEL PPA的模具類型
有幾種類型的模具可用來模塑 AMODEL 塑料。包括雙板模、三板模和熱流道系統(tǒng)，并且它們都具有手動或液壓滑塊以及其它必要的特征。AMODEL 塑料通常不適宜壓制成型、傳遞模塑或吹塑成型。

雙板模
雙板模，又稱 AB 模，是所有模具類型中使用較廣泛和較簡單的一種。它具有一個固定的 A側(cè)和一個可移動的 B 側(cè)。熔融的塑料通過 A 側(cè)的澆道注入，沿合模線的流道系統(tǒng)進入模穴（通常會在 B 側(cè)）。
由于脫模系統(tǒng)通常設(shè)計為從可移動的 B 側(cè)脫模，因此在模具打開時應(yīng)保證部件、澆道和流道系統(tǒng)位于 B 側(cè)。為此，通常的做法是在 B 側(cè)開冷料井、流道系統(tǒng)以及大部分的模穴。

冷料井通常開在 B 側(cè)，位于澆道的對面，它具有兩種功能。首先，它收集注入料中的前沿部分，這部分經(jīng)常會含有來自噴嘴的塑料 “冷料”，并可以防止這些冷料進入模穴。第二，依靠輕微的咬邊，在打開模具時冷料井可以將澆道從 A 側(cè)拉出。在 B 側(cè)冷料井處安裝頂針可以彈出澆道。

通常，流道系統(tǒng)也開在模具的可移動側(cè)。流道系統(tǒng)內(nèi)的頂針，一部分位于模具表面以下，稱作 “吸針” ，其作用是保證流道留在可移動側(cè)。這些吸針會做輕微的咬邊。
為了保證模塑部件本身在模具打開時留在可移動側(cè)，通常是使部件的主要部分位于該側(cè)。應(yīng)盡量減少固定一側(cè)的細節(jié)特征。當(dāng) A 側(cè)必須保留重要的細節(jié)特征時，則建議在 A 側(cè)采取主動的脫模方案，比如彈簧脫模系統(tǒng)。

AMODEL PPA的三板模
三板模是二板模系統(tǒng)的改進，它在定模板與動模板之間加入一中間板。該中間板將澆道和流道系統(tǒng)與部件分開。流道系統(tǒng)在定模板和中間板之間形成，模塑部件在中間板和動模板之間形成。打開模具，部件留在動模板，并從動模板脫模。而流道系統(tǒng)和澆道則與模塑部件分離，留在中間板和定模板之間。中間板的彈簧脫模系統(tǒng)使流道脫模。

三板模具有以下幾個優(yōu)點，使其比二板模更具有吸引力。首先，除澆口是在部件脫模過程中完成的，并非作為第二步操作。第二，通過讓澆口的進澆點位于中間板，在澆口數(shù)量和位置的選擇上就具有更大的自由度。較大的部件可以在多處位置開澆口，以易于填充。

AMODEL PPA的熱流道系統(tǒng)
熱流道系統(tǒng)利用電加熱分流板通道替代冷澆道和流道系統(tǒng)，使注射的加熱部分保持熔融狀態(tài)。塑料直接從分流板通道的進澆點注入位于B 側(cè)的模穴中。熱流道系統(tǒng)的較大優(yōu)點是其材料利用率高。由于沒有澆道和流道結(jié)塊形成，100% 的塑料被用在部件中。

對于AMODEL PPA 這樣的結(jié)晶材料來說，熱流道系統(tǒng)的熱控制是十分關(guān)鍵的。應(yīng)避免在分流板通道中的滯留時間過長，否則會導(dǎo)致材料熱分解。應(yīng)對分流板通道的每一進澆點分別進行溫度控制。分流板通道和進澆點中每一熱源的控溫?zé)犭娕嫉陌卜盼恢脩?yīng)在熱源和塑料之間并靠近塑料處。

通常情況下，模具設(shè)計應(yīng)盡可能簡單。在確定模穴位置時還應(yīng)考慮脫模和澆口位置。模具的熱控制也十分關(guān)鍵。循環(huán)導(dǎo)熱介質(zhì)應(yīng)能滿足維持模穴溫度均一的要求。對于這些問題的不妥處理會產(chǎn)生部件脫模問題。

AMODEL PPA的平衡模穴布局
對于任何多穴模，模穴的分布平衡對于部件的成型質(zhì)量十分關(guān)鍵。這意味著所有的模穴必須具有相同的體積并在同一時間內(nèi)填注。模穴分布不平衡會導(dǎo)致某些模穴過度填充而其它模穴填充不足。分布平衡的模穴按照相同的速率在相同的壓力下填充，保證了部件的均一性。通常的方法是采用相同尺寸的流道，并將模穴放置在距澆道等距離的位置。到每一模穴的流程應(yīng)是相同的。

有時可在一個多腔模具中注塑兩個或多個不同形狀的部件。通常這種模具不可能達到平衡，因而應(yīng)盡量避免。當(dāng)出于經(jīng)濟方面的考慮，要求不同模穴放置在單一模具中時，流道系統(tǒng)應(yīng)配備模穴開關(guān)。如果不能同時模塑合格的部件，模穴開關(guān)可允許各部分分別模塑。

AMODEL PPA的熱控制
由于熱塑性塑料的注塑成型過程實質(zhì)上包括熔融塑料注入模穴并在其固化后脫模，所以正確的溫度控制是十分重要的。這通常是通過讓導(dǎo)熱介質(zhì)循環(huán)流過模具內(nèi)的通道來實現(xiàn)的。模具溫度低于 95℃ 時可使用水，但當(dāng)溫度更高時則須使用油。模具所須達到的溫度取決于所加工的塑料牌號。

不能使用電加熱棒。盡管電加熱棒具備加熱模具的能力，但它無法為模具排熱。由于注入模具中的聚合物溫度較模穴溫度高，所以多余的熱量需被排掉。這種情況在被隔熱的部分尤其明顯，比如在模芯軸銷處，熱量會在此處聚集并影響脫模?？蓪~鈹合金制成的導(dǎo)熱軸銷插入這些區(qū)域以加速熱傳導(dǎo)。

模具內(nèi)導(dǎo)熱通道的位置應(yīng)與每一模穴等距離，且流量設(shè)計應(yīng)保證每一模穴獲得等量且溫度相同的流體。穿過模穴的流型應(yīng)為并流而不能是串流。內(nèi)部的導(dǎo)熱流體管路應(yīng)保證在有限的流速下能產(chǎn)生湍流以加大傳熱速率。

AMODEL PPA的流道系統(tǒng)
流道系統(tǒng)的作用是提供連接澆道和模穴的通道。為了避免在澆道和流道系統(tǒng)中的材料浪費，通常對該材料進行粉碎并循環(huán)使用。通常可將 25% 的粉碎澆道和流道結(jié)塊與 75% 的新塑料混合。所以，當(dāng)澆道和流道結(jié)塊的重量不超過注塑重量的 25% 時，這種模具設(shè)計是較節(jié)約材料的。

減少流道結(jié)塊的方法是同時減少流道的長度和流道的比表面積。圓形流道的比表面積較小，它是效率較高的流道，但是其加工制作較困難。斜率為 10% 的梯形流道會使流道結(jié)塊的重量增加 25%，但它更易于機加工。流道結(jié)塊的大小取決于流道的長度和所用塑料的牌號。無論在何種情況下，流道的主軸厚度都應(yīng)大于部件較厚的部分，以防止流道在部件完全固化之前凝固。當(dāng)需要流道分流去填充兩個或多個模穴時，所有二級流道的體積之和不應(yīng)大于初級流道的體積。這是為了防止熔體前端的流速降低。在流道中每一轉(zhuǎn)角處以及澆道基座處都應(yīng)該設(shè)有冷料井。這些冷料井用于清除前進熔體的前沿，并防止冷料進入模穴。由于分流板通道流道系統(tǒng)內(nèi)的材料通常要循環(huán)使用，因而應(yīng)保證流道系統(tǒng)的排氣狀況良好以防止出現(xiàn)燒焦。保證流道系統(tǒng)的良好排氣還可以使在流道內(nèi)產(chǎn)生的氣體由流道排出，而不是穿過模穴排出?？梢酝ㄟ^拉料桿和吸針產(chǎn)生的咬邊使流道系統(tǒng)留在相應(yīng)的板上。流道系統(tǒng)上的大量頂針能保證脫模的順利進行。

AMODEL PPA的澆口
所有常規(guī)的澆口類型，包括熱流道，都適用于加工 AMODEL 塑料。澆口方式的選擇應(yīng)考慮以下幾個方面：選擇澆口位置以利于部件壓實、移除澆口的方法、回用料的產(chǎn)生和使用以及模塑的美觀要求。
 

AMODEL PPA的澆道澆口澆道（直接）澆口較常用于熱流道系統(tǒng)，也常用于原型模。該方法是將模穴直接沿澆道放置或置于熱流道進澆點的下部。該方法的主要優(yōu)點是其系統(tǒng)簡單，且減小了流道結(jié)塊體積和流道長度。澆道澆口的缺點是其部件上可能會看到冷料，并需要去除澆道或熱流道的痕跡，這些通常需要后序的機加工操作或壓機操作工的手動操作。

AMODEL PPA的側(cè)澆口
側(cè)澆口是迄今為止較常見的澆口類型。這些澆口可用于常規(guī)的澆道和流道系統(tǒng)。塑料沿合模線通過流道進入模穴。在流道系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有冷料井以防止冷料進入部件。通常將咬邊置于模具的可移動側(cè)以起到拉料桿的作用。在澆口與部件的結(jié)合處也可以有輕微的咬邊，這有助于流道／部件的分離。

側(cè)澆口的優(yōu)點包括易于加工、改造、維護和無故障運行。冷料井消除了部件中的冷料。該方法的一個缺點是其會產(chǎn)生邊角料，但廢料可部分用于粉碎并重新使用。強烈建議使用澆口嵌入件以便在出現(xiàn)嚴(yán)重磨損時，易于更換澆口。
輪輻式澆口基本只用于注塑沒有接合線的環(huán)形部件。使用纖維增強牌號的塑料注塑時，若采用其它澆口類型則易發(fā)生翹曲，而采用輪輻式澆口可保證部件的高平直度。與澆道澆口一樣，該方法也需要機加工操作來去除澆口。

AMODEL PPA的潛伏式澆口
由于潛伏式澆口可實現(xiàn)自動除澆口，所以是另一類使用較為廣泛的澆口類型。潛伏式澆口采用與標(biāo)準(zhǔn)的側(cè)澆口相類似的常規(guī)合模線流道系統(tǒng)。如圖 7 所示，潛伏式澆口離模穴很近，但其流道從合模線和澆口下面穿入分模面以下的部分。在脫模時，模塑部件和流道／澆口通過模具用鋼本身分離。為了保證流道不被卡在模具中并能順利脫模，進澆點的角度十分重要。由于增強牌號的 AMODEL 塑料模量高，建議與模具合模線的垂直夾角不超過 30 度。對于模量較低的未填充牌號，可采用較低的進澆點角度。潛伏式澆口的主要優(yōu)點是其自動除澆口的特征。其缺點是澆口摩損可能不規(guī)則。采用潛伏式澆口時強烈建議使用澆口嵌入件。

AMODEL PPA的熱流道模具
熱流道模具因其材料利用率高而得到極為廣泛的使用。盡管熱流道模具通常與直澆口合用，但它可采用上述的任何一種澆口類型。通?？烧J為熱流道模具是一種全面的系統(tǒng)，但某些方面的設(shè)計對成功注塑 AMODEL 塑料仍十分重要。應(yīng)保證熱流道分流板通道流動暢通，不能有尖角或死角。熔融塑料易在拐角或死角處滯留，造成熱分解，并較終污染熔體和部件。熱流道模具的溫度控制是十分關(guān)鍵的。模具內(nèi)每一進澆點均應(yīng)分別配備熱電偶和熱源。熱電偶的安放位置應(yīng)介于熱源和熔融管路之間，以保證進行準(zhǔn)確的熱控制，從而避免塑料的熱分解。

AMODEL PPA的澆口尺寸
澆口的尺寸取決于以下幾個因素，即部件的大小、部件的厚度、所選用澆口的類型以及塑料的牌號。通常情況下，澆口尺寸不小于澆口處壁厚的 50% 以保證較佳的壓實效果。如果澆口過小，部件可能會填充不足、無規(guī)律的收縮、出現(xiàn)內(nèi)部空洞或凹陷以及機械性能差。長方形側(cè)澆口寬度應(yīng)為其深度的 1.52 倍，并與部件的厚度成正比 （如上所述）。潛 伏 式 澆 口 沿 短 軸 方 向 上 的 較 小 尺 寸 為0.5 mm，并隨著部件的尺寸增加而增大。三板模的澆口應(yīng)按照比例選取，但是對于小部件其直徑不能小于 0.5 mm，而對于大部件其直徑不能超過 3.2 mm。三板模的澆口尺寸過大，在除澆口過程中會遇到困難。

AMODEL PPA的澆口位置
澆口應(yīng)始終位于部件厚度較大的部分，使熔融塑料由厚的部分流至薄的部分。澆口位置還應(yīng)該從美觀的角度考慮，但是不建議使熔融塑料由薄的部分流至厚的部分。其它一些會影響到澆口位置選擇的因素包括：接合線的位置、部件平直度的要求以及填充部件所需的澆口數(shù)量。

AMODEL PPA的排氣
模穴中的排氣口，如圖 8 所示，在塑料填充過程中可排出模穴中的氣體。排氣效果不好會使氣體積聚在模穴內(nèi)，當(dāng)升高至一定溫度時會在部件上產(chǎn)生燒焦并沉積在模塑表面。這被稱為憋氣。排氣效果差還會導(dǎo)致接合線強度差且模穴不能完全填滿。大多數(shù)牌號的 AMODEL 塑料要求相對快的注塑速率，這就要求模具具有相當(dāng)大的排氣量。

排氣口的位置取決于模穴的布局，可以通過流體流動模擬準(zhǔn)確地預(yù)測出。也可用短射找到排氣區(qū)域。通常情況下，排氣口應(yīng)位于澆口的對面，在預(yù)期的接合線位置以及在合模線上的不同位置，使排氣總量約為模穴體積的 25%。合模線以下部分的排氣可通過將排氣口與頂針相結(jié)合而實現(xiàn)。模芯軸銷處以及較深模穴內(nèi)的排氣還可以通過消除所形成的真空來防止部件的翹曲，有助于脫模的順利進行。如果需要經(jīng)常性地中斷生產(chǎn)以清除模具內(nèi)的沉積物，可以通過添加額外的或更深的排氣口來緩解這一問題。

AMODEL PPA的注塑公差
模塑部件尺寸的可變性是以下幾個部分共同作用的結(jié)果，即模穴的尺寸可變性、成型過程引起的尺寸可變性以及材料收縮引起的尺寸可變性。材料收縮率為填充材料類型和填充量的函數(shù)。填充材料類型水平越高，收縮率越低。像玻璃纖維這樣具有長徑比特點的填料，在沿流動方向和橫向上的收縮率不同。請查閱數(shù)據(jù)表以獲得不同牌號塑料的收縮率。只要減少成型過程中的變化因素， AMODEL 塑料的公差就會相對較好。實際的公差與部件尺寸有關(guān)。尺寸越大，所需的公差也越大。通常對于給定的尺寸可以保證公差維持在 +/– 0.2% 。對于很大尺寸的部件，公差可能會優(yōu)于 0.2%。對于尺寸非常小的部件，可認為 +/– 0.05 mm 為較佳公差。對于統(tǒng)計公差而言，可將上述的目標(biāo)值加倍。

AMODEL PPA的部件脫模
在計劃將部件從模穴中脫模時，有幾個重要的因素需加以考慮。脫模過程的大部分問題均可追其根源以避免發(fā)生。

AMODEL PPA的脫模角度
脫模角度是指通過增加一個錐度，使得頂針只須推送一小段距離就能讓部件自由從模具中滑出。該錐度的大小通常被稱為脫模角度。盡管通常不認為脫模角屬于脫模系統(tǒng)的一部分，但是它們對脫模系統(tǒng)的正常運作至關(guān)重要。對于 AMODEL 塑料來說，外表面脫模角度為 0.5至 1 度，而內(nèi)表面或模芯的脫模角度為 1 至1.5 度。如果尺寸公差不允許采用所推薦的脫模角度，應(yīng)研究其它的辦法，比如分隔可移動和固定模具表面間的部件或分割模芯軸銷。因為脫模角度減少了一半，這兩種方法都可以降低尺寸變化。對于紋理表面，紋理深度每增加 0.025 mm 脫模角度應(yīng)增大 1 度。

AMODEL PPA的模具拋光
模具頂桿表面應(yīng)沿著脫模方向拋光，稱為拉伸拋光，這一點十分必要。不允許出現(xiàn)咬邊，因為咬邊會使物件粘模。模具拋光應(yīng)該是模具預(yù)防性維護的常規(guī)部分。

AMODEL PPA的頂針
部件脫模較常見的方法是通過固定在模具移動側(cè)頂針板上的頂針來實現(xiàn)的。當(dāng)模具打開后，頂針前移將部件推出模穴。頂針的安放和大小對于確保部件脫模的成功尤為重要。如果頂針的尺寸過小或數(shù)量過少，會導(dǎo)致注塑缺陷（稱為頂出痕）或者造成注塑循環(huán)時間不必要的延長。頂針應(yīng)圍繞部件均勻分布以保證脫模均勻。在模穴較深處，應(yīng)放置額外的頂針。這些頂針能保證部件被推出模穴時受力均勻。否則，較深的部分會被較淺的部分拉出模穴，這會導(dǎo)致部件變形或破裂。如果部件較深部分的模穴為長條形 , 應(yīng)考慮安裝片形或長方形頂針。頂針應(yīng)盡量大些以減小脫模時單位面積的作用力。

AMODEL PPA的脫模板
如果部件需要使用許多模芯時，尤其是當(dāng)必須滿足低脫模角度公差要求時，脫模板可將模芯拉回至模具的可移動側(cè)，然后使用頂針。通常脫模板為彈簧驅(qū)動的，以降低設(shè)計復(fù)雜程度。

AMODEL PPA的定模板頂出裝置
如果部件很復(fù)雜，要求模具移動側(cè)和固定側(cè)都有大量的細節(jié)特征時，在模具打開時部件很有可能留在固定側(cè)，這是我們所不希望看到的。這通常可以利用移動側(cè)澆道處的咬邊 （拉料桿）緩解。情況嚴(yán)重時，可利用固定側(cè)的彈簧頂針板迫使部件留在移動側(cè)。此時可應(yīng)用移動側(cè)頂針的使用原則。

可拆換模芯
當(dāng)內(nèi)徑需要有咬邊時，可使用可拆型模芯。但由于可拆型模芯復(fù)雜程度高且維護困難，應(yīng)盡可能避免使用。

AMODEL PPA的模具維護
正確的模具維護對保證部件質(zhì)量和較大程度地延長模具壽命十分關(guān)鍵。推薦的較低維護標(biāo)準(zhǔn)見表 5。個別的模具可能要求額外的維護事項。每班檢查部件是否帶有折斷的模芯或頂針，以及是否有表明模穴損壞的拖帶痕跡。檢查部件是否有燒焦，若有燒焦則表明排氣口可能堵塞。檢查模具在開關(guān)時是否有異常移動。用模具清潔劑清洗模具表面，尤其是排氣口。每天檢查模具是否有磨損、彎曲或松動的頂針。清潔所有非合模線上的排氣口。每 20,000 次循環(huán)或每次生產(chǎn)作業(yè)（取較少者）從壓機上取下模具。排空并清洗所有油／水管線。確認管線的流動自如。如果模具不用，則在存放之前用安全溶劑清洗并噴涂防銹劑。檢查所有夾具、螺栓及板均已緊固，而且狀態(tài)良好。如果要將模具存放起來，則將較后的注塑件裝袋并與模具一起保管，以代表其所生產(chǎn)部件的質(zhì)量。每 100,000 次循環(huán)拆卸所有板子，并用安全溶劑進行清洗。檢查所有部件是否磨損。若有必要請更換。按要求潤滑所有運動部件。檢查澆口和排氣口的尺寸是否正確。檢查所有墊圈、密封件及 O 型環(huán)是否完整。檢查脫模系統(tǒng)是否對齊。在模具從存放處裝回用經(jīng)過許可的溶劑清除模具防腐劑。檢查模具在存放期間是否受到損壞。檢查油／水管線是否有滲漏。把上次的較后一個注塑件交給操作工，以進行質(zhì)量比較。

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