魔猴網(wǎng)注塑成型設(shè)計(jì)規(guī)范

魔猴君  知識(shí)堂   758天前

零件在注塑之前可能經(jīng)過三個(gè)不同的路徑：有些零件首先通過3D打印制作原型，對(duì)注塑的可制造性的考慮很有限。另一些則采取更傳統(tǒng)的機(jī)加工途徑，在可制造性上一般會(huì)更好一些，因?yàn)?/span>CNC之類的機(jī)加工和注塑成型的設(shè)計(jì)要求有一些類似甚至相同；還有很多人則是沒有經(jīng)過原型迭代測(cè)試，干脆直接跳到注塑成型。

在生產(chǎn)開始之前，有一些重要的設(shè)計(jì)元素需要考慮，這些因素可以改善零件的可制造性（可塑性），減少生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的意外、外觀缺陷和其他問題的機(jī)會(huì)。

1.拔模斜度

注塑成型的零件需要在注塑完成后從模具中取出。但是，如果沒有合適的設(shè)計(jì)，將零件取出將變得很困難。例如，一個(gè)零件如果有著深而直的壁，由于材料冷卻會(huì)收縮到模芯上，很容易粘在模具里，不容易取出。我們生活中凍冰塊用的冰塊盒，也是一種模具，如果你仔細(xì)觀察，會(huì)發(fā)現(xiàn)凍出來的冰塊并不是真正的直上直下的方塊，而是從上到下有一點(diǎn)角度，最上面稍微大點(diǎn)，最小面稍微小點(diǎn)。如果是直上直下的設(shè)計(jì)，我們將很難從冰塊盒里將冰塊取出。同樣道理，如果我們想注塑零件能順利從模具中取出，就需要使它們?cè)趥?cè)面有一個(gè)錐形角度，我們稱之為拔模斜度或者脫模斜度。

拔模斜度在CNC加工中也有類似的概念，但是對(duì)于注塑成型來說更重要，有限的拔模斜度可能對(duì)注射系統(tǒng)產(chǎn)生過大的壓力，可能會(huì)造成零件損壞，甚至可能損壞模具。尤其是對(duì)于想要實(shí)現(xiàn)使用脫模針來自動(dòng)脫模的零件，拔模角度更是必須的。

圖：拔模斜度的一個(gè)示例

拔模角度沒有固定值，是根據(jù)具體零件的材料，表面光潔度，零件深度等等因素決定的。一個(gè)表面光滑的零件，比一個(gè)表面有很多紋理的零件所需的拔模角度就小。一個(gè)比較好的經(jīng)驗(yàn)法則是每2.5厘米的模腔深度對(duì)應(yīng)1度的拔模斜度，但這也并不絕對(duì)。我們?cè)谀Ш飼?huì)根據(jù)零件的每個(gè)特征來具體分析查看，預(yù)測(cè)突出需要增加拔模斜度的零件。

2.倒角

倒角不是注塑成型的必要條件，但我們應(yīng)該在零件中盡可能多的使用倒角來消除零件上的尖角 這將改善材料的流動(dòng)性和零件的完整性。

填充在模具腔內(nèi)的塑料在有弧度的拐角處流動(dòng)得更好，就像河流的流動(dòng)一樣。河流沒有90度的拐角，因?yàn)樗牧鲃?dòng)產(chǎn)生了內(nèi)外的拐角，所以它很容易向下游最終目的地流動(dòng)。同樣，融化的塑料也希望走一條阻力最小的道路，以盡量減少材料和模具上的壓力。和拔模斜度類似，倒角也有助于零件的脫模，因?yàn)閳A角可以減少零件粘在模具中導(dǎo)致其變形甚至斷裂的機(jī)會(huì)。

圖：尖角有高應(yīng)力集中，塑性流動(dòng)受到阻礙。倒角使應(yīng)力集中度降低，塑料的流動(dòng)得到加強(qiáng)。

3.壁厚

在零件設(shè)計(jì)中控制壁厚有助于管理零件的美觀、重量和強(qiáng)度。太厚的零件會(huì)導(dǎo)致難看的凹陷、翹曲和內(nèi)部空隙（空氣袋）。為了避免這種情況，我們魔猴總結(jié)了一份不同材料的推薦的壁厚，-但這只是一個(gè)一般規(guī)則，因?yàn)椴皇撬械牧慵歼m用表中的推薦壁厚。此外，兩個(gè)不同壁厚的連接處應(yīng)該有圓弧或者坡度過渡，這樣更有利于塑料樹脂在模腔內(nèi)的流動(dòng)性和減少成品的應(yīng)力集中（如圖所示）

圖：不同壁厚連接處應(yīng)該有坡度過渡

表：不同塑料的推薦厚度

4. 減重和加強(qiáng)筋

除了采用適當(dāng)?shù)谋诤裢?，還應(yīng)該考慮其他因素，以確保零件的設(shè)計(jì)完整性。人們可能會(huì)認(rèn)為，零件越厚，零件就越堅(jiān)固--這是一個(gè)錯(cuò)誤的假設(shè)。一個(gè)正確設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)性零件應(yīng)該包含加強(qiáng)筋和夾層三角筋，這可以增加強(qiáng)度，并有助于消除外觀缺陷，如翹曲、凹陷和空隙。

對(duì)于較厚的零件部分，通過減重設(shè)計(jì)，并使用合適的加強(qiáng)筋，將有機(jī)會(huì)保留你的零件的整體高度和直徑，而不一定會(huì)犧牲性能，并且還很有可能提高零件的性能和外觀。

加強(qiáng)筋的厚度一般法則是是采用相鄰表面厚度的40%至60%，如圖所示，零件的壁厚和支撐它的加強(qiáng)筋厚度之比約為2：1，這有助于避免厚的部分與薄的部分以不同的速度冷卻。它還有助于減少沉降和應(yīng)力，避免在你的部件中產(chǎn)生翹曲。

圖：加強(qiáng)筋的厚度應(yīng)為壁厚的一半左右

坡道和夾層三角筋是另一個(gè)加強(qiáng)和改善部件外觀的設(shè)計(jì)元素。同樣，塑料流體喜歡幾何形狀之間的平滑過渡，一個(gè)小的斜坡有助于材料在不同層次之間的滑動(dòng)。夾層三角筋有助于支撐墻體或特征，同時(shí)減少成型應(yīng)力。

5. 型芯和型腔設(shè)計(jì)

型芯和型腔通常被稱為模具的A面和B面或上半部和下半部，采用型芯-型腔的方法進(jìn)行零件設(shè)計(jì)可以節(jié)省制造時(shí)間和金錢，并改善零件的整體外觀。比方說，你正在設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的盒子。如果模具的A面和B面使用傳統(tǒng)方式，直接A，B面堆成，你會(huì)產(chǎn)生一個(gè)非常深的深槽，難以制造并增加模具成本，而且深槽可能導(dǎo)致包括打不飽（缺料）和不容易脫出以及模具容易損壞等問題。

通過型芯-型腔的設(shè)計(jì)可以將所有這些問題降到最低。這種設(shè)計(jì)技術(shù)要求外墻和內(nèi)墻的設(shè)計(jì)按照同樣的拔模角度彼此平行。這種方法可以保持一致的壁厚，保持零件的完整性，提高強(qiáng)度和可塑性，并降低整體制造成本。

圖：傳統(tǒng)設(shè)計(jì)：盒子的壁將成為深槽，加工和拋光墻體的成本較高。芯腔法。通過芯腔方法設(shè)計(jì)的盒子。可以用更大的、更快的刀具來處理特征。拋光更容易、更快。

6.底切

注塑成型的零件需要設(shè)計(jì)的越簡單越好，對(duì)嗎？這是一個(gè)錯(cuò)誤的答案，因?yàn)?/span>在魔猴，我們支持復(fù)雜的零件設(shè)計(jì)，包括需要底切、通孔和其他特征。

外側(cè)底切的處理是相對(duì)簡單和成本效益較高的，因?yàn)槲覀兺ㄟ^銷釘驅(qū)動(dòng)的側(cè)面滑塊芯模來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)模具被打開和關(guān)閉時(shí)，凸輪沿著一個(gè)傾斜的銷軸移動(dòng)。當(dāng)打開時(shí)，凸輪完全縮回，以便在不損壞模具的情況下輕松彈出零件，并再次關(guān)閉，直到凸輪就位以制造下一個(gè)零件。

在無法使用側(cè)面滑塊模芯的情況下，我們可以使用手動(dòng)移除的鑲件。這些是最小1立方厘米的模具部件，在壓機(jī)關(guān)閉前由操作員裝入。零件成型后，零件與鑲件一起被彈出。然后，操作員拿起零件，手動(dòng)取出鑲件，并將其放回模具中，用于下一個(gè)零件。

圖：左圖展示了一個(gè)帶有底切特征的夾子。在右圖中，底切下方的開孔允許插入鑲件模具，并提供所需的閂鎖開關(guān)。

7.澆口和頂桿設(shè)計(jì)

澆口和頂桿是塑料樹脂有效地進(jìn)入模具和塑料零件有效地從模具中彈出的必要條件。我們?cè)跍?zhǔn)備進(jìn)行模具制作之前，應(yīng)該考慮澆口和頂桿的位置。

最常用的是片狀澆口，因?yàn)樗鼮槟＞?/span>工程師們提供了最佳的加工能力，并能在工藝需要時(shí)增加尺寸。片狀澆口的尺寸從流道開始逐漸變小，因此最小的點(diǎn)在零件的表面。這使得零件和流道之間有一個(gè)凍結(jié)點(diǎn)，可以消除零件表面的熱量，以最大限度地減少零件中的任何凹陷風(fēng)險(xiǎn)。成型后，需要手動(dòng)移除標(biāo)簽澆口，留下0.15毫米以內(nèi)的澆口殘余。副澆口一般通過在零件側(cè)面或頂桿（后澆口）中加入一個(gè)隧道澆口來使用。這兩種澆口方式一般都能減少留在工件外部的殘余物的尺寸。隧道式閘門仍然從外部進(jìn)入零件，但在零件表面的中間位置，所以它們通常會(huì)留下較少的閘門痕跡。柱狀閘門在零件外部沒有留下明顯的痕跡，因?yàn)榱慵ㄟ^靠近零件周邊的一個(gè)頂桿進(jìn)行填充。風(fēng)險(xiǎn)是由于熱量和零件厚度而在零件的另一側(cè)留下的外觀陰影。因此，在對(duì)有紋理或高度拋光的高度外觀要求的零件使用這種方法時(shí)要謹(jǐn)慎。

熱頭澆口的效果也很不錯(cuò)，因?yàn)樗鼈儗?duì)澆口和流道系統(tǒng)的零件浪費(fèi)最小。對(duì)于需要從中心到外緣均衡填充的零件，熱頭澆口是最好的，它可以最大限度地減少任何模具的移動(dòng)，因?yàn)?/span>片狀澆口會(huì)在模具中產(chǎn)生不平衡的壓力。熱頭澆口通常是最美觀的澆口（直徑約為1.27毫米），通?？梢噪[藏在凹陷處或標(biāo)志或文字周圍。

直接澆口是最不好使用的，直接澆口的直徑很大，很難手工拆除，很多時(shí)候需要用銑削的方式拆除夾具。一般只用于玻璃含量高的特定材料或零件中間需要二次加工的地方。