注塑成型模腔數量的確定是注塑模具結構設計的重要環節,模腔數量的確定受諸多因素的約束,合理確定模腔數量是保證塑件質量、降低生產成本、充分發揮裝置生產潛力的前提條件。
1 影響模腔數量的因素
1 .1與 裝置有關的因素(1 ) 注塑機的最大注塑量
注塑機理論注塑量是指在對空注塑的條件下,注塑螺 杆或柱塞作一次最大注塑行程時,注塑裝置所能達到 的最大注塑量。注塑機實際額定注塑量與理論注塑量 有一定的差異,注塑成型實際額定注塑量主要取決於理論注塑量,另外還與塑料密度、壓縮比、膨脹率有 一定的關係。注塑機實際額定注塑量必須大於注塑成 型塑件所需的總注塑量,否則就會造成製品的形狀不 完整 、 內部組織疏鬆或製品強度下降等缺陷;但不宜過大, 否則注塑機利用率偏低,浪費電能,且塑料長時間處於粘流態可導致塑料分解和變質 。
(2 ) 注塑機的塑化能力
塑料從固態顆粒轉變為熔融狀態的熔體過程稱為塑料 的塑化。 注塑機塑化能力是指注塑機在單位時間內所 能塑化的塑料量, 因此又稱為塑化速率。
在設計模具時,所選裝置的塑化能力一般要較實際需 要的大20%-25%左右,以保證注塑機完成一次注塑過 程後在下一週期有足夠的時間完成額定量原料的塑化,確保模腔充滿 。
(3 ) 注塑機的鎖模力
鎖模力又稱合模力,是指注塑機的合模裝置對模具所施加的最大夾緊力。當熔體充滿模腔時,注塑壓力在模腔內所產生的作用力會使模具沿分型面脹開 ,為此 注塑機的鎖模力必須大於模腔內熔體對動模的作用力 ,以避免發生溢料和漲模現象 。
(4 )注塑機的拉桿空間
模具安裝到注塑機上,其最大外形尺寸必須與注塑機安裝空間相適應。模腔的數量、排列的方式直接影響模具的長度與寬度,為使模具安裝時可以穿過拉桿空 間固定在動、定模固定板上,模具的長度或寬度應小 於注塑機拉桿間距 。
1.2與塑件有關的因素
(1 )塑件的精度等級
模腔數量較多時,由於分流道和澆口的製造誤差,即使分流道採用平衡布置的方式,也很難將各模腔的注塑工藝引數同時調整到最佳值,因而無法保證各模腔塑件的收縮率均勻一致,其中一腔或數腔充不滿,或即使充滿卻存在諸如熔接不良或內部組織疏鬆等缺陷 ,為此調高注塑壓力,又容易使其他塑件產生飛邊。 對於精度要求很高的塑件,其互換性將受到嚴重影響。
實踐證明,每增加乙個模腔,塑件的尺寸精度約降低 4%(國外有實驗表明,每增加乙個模腔,其成型製品的尺寸精度就下降5%)。成型高精度塑件時,模腔不宜過 多,通常不超過4腔,且必須採用平衡布置分流道的方式。對一般要求的塑件,日本有人提出不宜超過16 腔。依經驗,即使每腔製品相同、尺寸較小、成型容易的話,若1模超過24腔是必須慎重考慮的。因為多模腔難以使模腔的成型條件一致 。
(2)塑件的尺寸大小
對於大型或薄壁塑料製件,熔體有可能因流動距離過長或流動阻力太大而無法充滿整個模腔。為此,通常採用一模一腔。若採用一模多腔,則流道系統長度增加,為保證各模腔充滿 ,應對其注塑成型時的流動距離比(流動比是指熔體在模具中進行最長距離的流動時 ,其各段料流通道及各段模腔的長度與其對應截面厚度比值之和) 進行校核,確保注塑成型時的流動距離 比小於生產原料所允許的最大流動比。
(3)塑件的結構特徵
塑件的結構對澆口形式具有一定的對應性。大型深腔類零件一般選用直接澆口,環形、迴轉體零件一般採 用盤形澆口、輪輻式或爪形澆口,這類澆口用在普通澆注系統的模具中,模腔數量只能是一模一腔。有些不同結構的塑件,當生產精度較低、所用原料相同時 ,模腔可以相套排列,實現一模多件。
1.3與原料有關的因素塑料的種類不同,其熔體的粘度、流動性、熱敏性、充填特性等對澆口形式有不同的要求j。表1所列為部分塑料所適應的澆口形式。不同的澆口形式對成型質量及塑件的效能會產生不同的影響。如上所述若只能採用直接澆口、盤形澆口等,所對應模具同樣只能是一模一腔,而其餘各類澆 口都 可以使用一模多腔。
1.4與生產有關的因素
效益是企業發展的命脈,塑件生產同樣追求最高的效益、最低的成本。從經濟性的角度來看,模腔的數量 不但與年產量有關,而且還與生產批量、塑件成型週期、模具加工費等成一定的函式關係j。
在經濟快速發展的時代,產品更新換代快,開發周期 短。客戶往往指定訂貨量及交貨日期,從某種程度上 訂貨量及交貨日期也決定著模具設計時模腔的數量。 小批量生產通常採用單模腔模具;大批量生產,宜採用多模腔模具。模腔數量越多,模具維修要求越高 ,模具加工週期越長。在實際生產中,模腔數量的確定還應考慮現有可呼叫裝置的工作能力。
1.5與模具有關的因素
模具結構要求對稱、受力平衡時,可以通過改變模腔數量及其排列形式來滿足。模腔數量還與注塑模具澆注系統 、調溫系統、脫模結構等因素有關,模具設計 過程中應綜合考慮。
模具製造精度直接影響塑件精度。若企業模具製造能力強,模具精度高,為提高生產率模腔數量可選大值。
另外,在模具設計過程 中不要一味追求模腔數量。模腔數量越多,其製造費用越高,製造難度也越大,很難滿足均衡進料、同時凝固的要求,模具質量很難保 證;模具外形尺寸相對越大,與之匹配的注塑機也必須增大,大型注塑機**高,運轉費用也高,且動作 緩慢,用於多腔注塑模未必有利。模具模腔數量越多 ,故障發生率也越高,若其中一腔出了問題,就必須 立即修理,否則對注塑機和模具都將造成損害,而經常性的停機修模又必然影響生產效率。
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