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有关模具钢零割、注塑机、塑料原料及其制品的基础知识
 
产品名称:有关模具钢零割、注塑机、塑料原料及其制品的基础知识

产品编号:93112-187

产品型号:有关模具钢零割、注塑机、塑料原料及其制品的基础知识

市场价格:0元/件

批发价格:0元/件

更新时间:2013.08.24

出品单位:45钢_S45C_碳钢板_碳板切割_碳板零割_碳板加工_模具钢零割★无锡佳商特★


   产品详细介绍
有关模具钢零割、注塑机、塑料原料及其制品的基础知识

下一个钢板钢板零售工件:吹塑45钢模具和热固性塑料45钢模具

第一部分有关模具钢零割、注塑机、塑料原料及其制品的基础知识
第1章模具钢零割工程入门
《模具钢零割工程》主要论述有关热塑性塑料注塑模具钢零割的工程问题。然而,这里所论及的大部分问题,对于其他各种塑料模具钢零割,如塑料吹塑模具钢零割以及对于某些热固性塑料的成型模具钢零割等都有应用价值。
第一篇模具钢零割工程,所要达到的目的,不仅是对于初次接触模具钢零割的技术人员,而且对于有较丰富经验的模具钢零割设计师,使他们能用工程的观点去处理模具钢零割问题。
对于在塑料工业其他部门工作的人员,例如从事销售和售后服务的人员来说,在他们的工作中也需要了解有关塑料校具的知识,《模具钢零割工程》也是值得推荐的阅读资料。
第一篇模具钢零割工程,包括三部分。
第一部分有关模具钢零割、注塑机、塑料原料及其制品的基础知识。
第二部分模具钢零割设计的一般指导原则。
第三部分模具钢零割设计者要考虑的特殊问题。
在模具钢零割设计方面还有不少好书,其中一部分列在木章结尾推荐的参考文献中。这些书的内容是具有专门用途的塑料制品成型模具钢零割的设计实例。实际只是具有不同特点的许多完整的模具钢零割图纸的集合,没有这些特点应用原理的介绍。许多情况显示,模具钢零割技术距当今技术水平的要求大约落后20~30年。这并不是说这些模具钢零割书没有价值,正相反,模具钢零割设计人员可能会从中找到许多解决模具钢零割设计难题的冇意思的方法。但是这些模具钢零割设计案例所提供的不应仅仅是仿制,而应从中吸取反映当今技术水准的设计思想。
第一篇的内容与其说是模具钢零割设计知识的完整集合,倒不如说是把模具钢零割设计知识分解成了许多部分(单元),并以工程的观点分别加以论述,而且还对各种知识的应用场合给予分析说明。
第一篇模具钢零割工程
1.1 注塑模
注塑模是用装配形成的空腔(一个或多个),成型制品所需的形状,生产(常是大批量的)塑料零件或产品的一种装置3
模具钢零割的型腔是由称作模腔的阴模部件和称作模芯的阳模部件共同组成。模具钢零割安装在注塑机上,并按如下的时间顺序(通常是自动进行的)充填模腔:
•合模;
•注射(热的,近乎流动的)塑料进人模腔;
•保持合模状态直到塑料冷却至能被顶出时为止;
•开模;
•顶出塑料制品; <
•如果需要,注塑机可以延长开模(M0)时间做好下一个(注射)周期的准备工作。
模塑周期(数秒钟)在全自动(FA)作业中被定义为一次注射的合模瞬间到下一次注射的合模瞬间之间的时间长短。但通常,人们以毎分钟(或每小时)注射次数来表示生产的生产率,而不用几秒钟的模塑周期的长短来表示。
1.2注塑机
对于模具钢零割设计人员来说,一件重要的事情是要首先弄淸楚注射模塑工艺的过程及其术语。一台注塑机由四个作用不同的基本单元组成。
①合模机构;
②塑化装置;
③注射装置;
④全部控制系统。
1.2.1 合模机构
合模机构在模塑周期中完成开模和合模动作(尽快地),并提供必要的合模力以保持塑料注射时模具钢零割的闭合状态。因为作用在模具钢零割型腔内部表面(投影面)上的注射压力有打开模具钢零割缝口的趋势。这里的缝口即模具钢零割分型面也称作分模线(P/L)。
1.2.2 塑化装置
目前采用的塑化装置几乎全部是螺杆挤出机式的塑化装S,该装
置将槊料原料加热到注射所要求的熔状态。所需的热诋大部分由挤出螺杆在机筒中作旋转运动的机械能转化生成,是由螺杆电机提供的。螺杆的旋转运动同时还将塑料原料推向螺杆顶端。
环绕机筒安装有加热器,一般分成3个或更多的加热段,提供补充热量。这主耍在注塑机启动时需要;另一方面,单独由螺杆的机械运动来加热、塑化每次注射所需的全部塑料原料也是不够的。
1.2.3 注射装置
注射装置通过压力将塑料熔体注人模具钢零割,所需压力的大小主要取决于制品的壁厚。
注射压力是指注塑机注嘴向塑料制品注入点的压力。厚壁制品所需压力相对较低(50~1OOMPa),以致仅在挤出机压力下就足以将塑料焙体充满(流动成型)模腔。薄壁制品,特别当L/t(见第1.3.4.2节中定义)大于200时,则可能需要相当高的注射压力(甚至高出两倍)才能在塑料熔体凝固之前使其充满模腔。
有两种注射方法:一级注射和二级注射,所使用的注塑机类型介绍如下。
1.2.3.1 RS型注塑机 .
目前,大部分注塑机的挤塑机构和注射机构被设计在一个装宵中。当一次注射的塑料熔体备足时,挤出螺杆停止转动,然后螺杆被向前推移将聚集在螺杆顶端前部的塑料熔体射出。这一装S有儿种叫法:轴向柱塞螺杆、往复式(RS)螺杆或一级注射装H。
制造业界一般以每小时加工塑化的塑料原料的数量来评价螺杆的加工能力,然而起决定作用的是止推轴承的尺寸大小和强度极限’挤出螺杆仅在模塑周期非注射阶起塑化作用,因此,事实上有效的塑化能力比标称的(注塑机说明书所标明的)要低。对干大注射量,采用低速注射,共注射时间要占到模塑周期的大部分,以致螺杆能够回复并完成的塑化能力往往只是其标称塑化能力的~80%。
能够注人模具钢零割中的塑料的数量,在很大程度上还取决于螺杆顶部
单向_脾(密嫌度)。婦这只单_麗齡、或在高压注射阶段齡有塑料通过单_产生泄漏现到进入模腔空间的塑料的数量,并因此造成欠注或由于保压(过气充f要求,使模具钢零割的生产效率受到影响。通常泄漏现象还会对制巧的质蛩r密尺寸(由于收缩率的变化而引起的)和内在性能产生影响。'了避量变化所产生的影响,使用往复式注塑机时,模塑 
第一篇模具钢零割工程
人员通常选用比实际注射要求大的喷嘴尺寸,因此,推移运动不会十分朝前到尽头,以致在螵杆的顶部大约5~10mm形成一个熔体的储料池。
1.2.3.2 P型注塑机
预塑化式注塑机系统把挤出机构的作用和注射装置的作用分开。挤出机构塑化原材料并使其充满注射装置的料简即料罐。这类注塑机被称为预塑化、二级或P型注塑机,
二级注塑系统的优点有以下几方面。
①螺杆能够连续运转,因此可用时间(额定时间)能100%地用于塑化原料。这样,对于相同的注射量,P型注塑机可以使用比RS型注塑机小的挤塑机构,
②由于连续运转,P型注塑机比RS型注塑机熔体混合得更好,温度更低,对于某些热敏材料来说这可能是非常需要的。
③螺杆頂部不存在单向阀,而且注塑料筒中的注射容积机概汁量,使注射量的可ffi复性和揞度比使用HS®注塑机要好。不需要储料池,准备注射的塑料的体积能根据模腔体积精确地计算。
④由于塑料熔体从挤塑机构向注射料筒中的移送适在很低的压力下进行的,因而能较方便地在其路径上安置一有效的过滤器,以便除去塑料中的杂质。这也不会影响(降低)从料筒到模具钢零割的注射压力。而这样的过滤作用在RS型注塑机中是不行的,因为其圧、力太大会损坏过滤器。
二级注射系统的缺点如下。
①由于需要更多的构件和控制装置,设备的造价较高。
②这一系统不适用于热敏性很强的材料,如聚氯乙柿(PVC)塑料。1.2.4控制装置
控制系统举握着注塑机的操作过程。注胡机的控制系统可分为四个基本耍素。
①控制组件安装在合模安全门附近,在这里操作者能够观察模具钢零割的状况,能够方便地操纵按钮实现所要求的作业。有些注塑机把调节机器状态的按钮和开关都设计在安全门附近的控制面板上。
②逻辑控制羋握宥机器状态,处理来自位®传感器和时间继电器等的信号,使注塑机按照要求运行。目前注塑机的逻辑运行几乎全部由电子开关操纵或采用微机控制。(注意:机械传动的开关和时间继电器使用寿命比电子的开关和时间继电器要短得多,可靠性和可蜇复
性也差得多。然而,它们比较容易掌握和维修。电子开关需要更好的合格维护人员和更好的电子检测设备进行检测和维护。另一方面,电子元器件对温度的升高比较敏感,在一些炎热的地区就需要考虑工作环境的温度控制问题。)
③电力供应和电动机及加热器的分布。
④注塑机和模具钢零割加热器的温度控制。
为使用方便通常注塑机还具有其他一些特性,然而对于注切机工艺过程的了解,以上关于基本要素的阐述是充分的。
1.3模塑时间和技术术语
空程周期注塑机合模机构开合所需的全部时间.是校汗开n过程时间和闭合过程时间的总和。{3前快速注塑机的空程周期冇|-3S。使用快速成型模具钢零割空程周期短具有特别重要的意义-空程吃期的长短取决于合模行程的长度。
开启过程时间一般相当快。塑料制品的顶出最好就在该时间内发生,这样可以减少(或完全避免)占用模具钢零割全打开状态的时间。有时,模具钢零割开启的速度会要求减慢,以适应不同的顶出方法3
闭合过程时间也相当快,但模板完全夹紧前的最后接触不同,这里要让模具钢零割的防护系统在模具钢零割发生严重损伤之前及时地发挥作用。
模具钢零割防护系统该系统在模A•闭合的最后时刻能检测出在两个半模之间存在的可能损伤模具钢零割的外部物质(如杂物、塑料碎片、未被顶出的制品等)。在损伤模具钢零割之前,防护系统即发出信号停止模具钢零割闭合过程并产生声响报警。通常还会自动重新开启模具钢零割以便清除外部物质。
模具钢零割的防护系统有许多类型,如电子的、光学的和压力触发的。它们比一般的系统更加灵敏,但也未必就能够避免每一副模具钢零割被损
伤。
模具钢零割打开状态(M0)时间这是无意义的时间,应该尽可能短,能够做到时间为零,
模具钢零割闭合状态(MC)时间这是从模具钢零割完全闭合时刻到再次开启时刻之间的时间,是下列时间的总和。
a. 注射时间塑料充满模腔所需的时间(一般采用高压注射)。
b. 保压时间使模腔中的塑料保持在一个压力(这一压力通常低于注射压力)下,以便在模腔内的塑料件出现收缩时补充塑料,这过
程所箔要的时间。
C•冷却时间从注射(或保压)压力消除到模只.开始开启的时间间隔。(这个术语实际上是一个错误叫法,因为冷却现象始终存在,塑料一进人模具钢零割就开始了散热。)
d•顶出时间将塑料制品顶出模具钢零割表面,以便腾空模腔使模具钢零割能重新闭合所需要的时间。最好让这一过程发生在模具钢零割开启过程时间内,这样就不需要增加M0(模具钢零割打开状态)时间。在冇些模具钢零割中,在开模过程中顶出是不可能或不实际的,顶出过程常部分地或全部发生在M0(模具钢零割打开状态)时间.3
以上所定义的术语可用一描述模塑周期全过程的曲线图来表示。图1-1是一条非常简单的曲线图,而模具钢零割的全部运作过程都应该能够在这条曲线中描述。这条曲线具有实用价值,它反映出模具钢零割内部哪—段时间存在几种作业或是有一段时间腾空;哪一段时间需要辅助机构,如制品移出系统(机械手、滑槽、导轨等)。关于这类曲线的进一步讨论,见第7章„
注射保圧时问冷却utM("f以力o)
图1-1模塑周期时序图
下面是图1-1图解各段时间的详细说明,以便更好地了解模具钢零割作业过程和影响各段时间的齐种因素。
1.3.1模具钢零割闭合过程和开启过程时间(空程周期)
模具钢零割作业的某些时间是和设备相关的,有些设备运作的较快,而设备的运作速度还可以通过设备的调整加以改变。了解模具钢零割闭合过程和开启过程花费的时间或多或少是“浪贽”这—点是很迸耍的a汶
在图丨-丨巾’針顶出馳_具开如微生,關不需要加
上M0时间。然而,如果顶出作业时间变长,在模具钢零割达到全打开状态时还不能完成顶出作业,那么就要有一段M0时间。
在某些情况下,顶出作业免不了要一直推迟到模具钢零割完全打开,例如,当采用机械手或其他机构取出制品时,机械手或其他机构的作业与合模作业不是机械联动(同步)的。但在一般情况下应将模具钢零割的顶出作业设计在开启行程中完成,而不需要M0时间。
消除M0时间对于薄壁制品的生产和其他各种模塑周期很短的制品生产是有特别重要意义的。
例:生产一塑料容器制品,模见全部闭合的时间(注射时间+冷却时间)为4s,空程时间为2s,整个模塑周期则为6s,或者是3600s/h+6s/次=600次/h。增加空程时间到3s,则模塑周期为7s,或者是SMJOs/l,
+7«/次=5丨4次/h,这对总产量是很明显的损失。
机器能实现的快速运行周期是有极限的。较大的注幽机由于运作的质量大,一般比小注塑机慢。通常髙性能的注塑机其空程时间较
短3在某胜情况下,由于机械方面的原因开模作业开始后必须减速。例如,这可—能是大■■力的要求,或#是考虑必须让模具钢零割中難.空消除而不损伤塑料制品。•
1.3.2顶出时间和开模行程 士wr货的Tfi屮作
顶出时间-般是与模具钢零割结補关的。例如,在自^业中,模具钢零割必须充分打开(开模行程长)让整个制品脱离模J•面。、_(长的开模行程需要较多的开模和闭模时间,这样就增加^空程时间二*竖立放置的模具钢零割比水平放置的模具钢零割,其制品落下所需的时间多’顶出的时间也较长》
有关这方面更多的情况,可看第6章。
1.3.3 模具钢零割打开状态时间
模具钢零割打开状态(MO)的时间总是和模具钢零割结构设计相关的,免除MO时间的可能性,取决在开模过程结束前完成顶出作业的努力。
1.3.4 注射时间
注射时间取决于三方面的因素:注塑机、模具钢零割结构和塑料原料。1.3.4.1注射时间和注塑机
快速注塑机能够在较短的注塑时间内完成所需的塑料注射,以每秒钟注射PS(聚苯乙烯)的体积来评价各种注塑机的优劣。这往往取
决于液压泵和电动机的大小以及在液压泵不能及时满足注射缸对高压油的需要时,由蓄压罐补充所储备的高压油的有效性。
1.3.4.2注射时间和模具钢零割结构
充模(和注射时间)取决于以下几个方而。
①从注塑机注嘴到包括模腔浇口在内的整个流道系统的压力降。压力降小,则注射速度快。大流道会减小压力降,但这对T•冷流道来说将要花费较长的冷却时间;而对于热流逍,流道中的存料会太多,影响塑料熔体的质量。冷流道中的大浇口足不美观的,需要在顶出后割除。在热流道屮,阀式浇口能够提供大的通道。
②模腔数模腔数越多,则模具钢零割所需要的流道越长。当冷流道模具钢零割的流道长度增加时,每一个模塑周期都需增加塑料用墩。而在热流道中,一旦流道充满后就不再需要更多的料,但是流道的压力降会由于流道长度的增加而增大。
③制品形状关于制品的形状,模ft设计者能做的亊情是很少的,但有一点必须明白,模具钢零割从浇口到边缘的长度和制品的壁厚会对充模速度产生很大的影响。长度短、壁厚厚所产生的充模阻力小,怛是,长路径和薄的壁厚会严®地阻碍充模,需要相当高的注射压力将塑料从浇口压到制品的边缘部位。另外,当热的塑料馆体进入冷校具,便立即开始凝固,这又进一步抑制了模腔和模芯之间的通道。
④iyt比率(表示L对t的比率)对于薄壁制品,在流径长度(L)和厚度(t)的比率大于200的情况下,必须予以特别注意。高注射压力要求模腔壁强度更高,也需要更大的合模力来抵抗注射压力对模具钢零割分型面的作用。
1.3.4.3塑料原料
有些塑料不能采用很高的速度注射,以避免降解或灼伤现象发生。在开始模具钢零割设计之前这一情况必须弄淸楚,可通过查阅类似原料的模塑记录或从原料供应商那儿获得新材料的有关情况。
1.3.5 注射保压时间
注射保压时间应根据制品结构的需要确定。设汁人员对浇口形式的选择必须适合于有效的注射保压要求。
厚壁制品注射后的收缩是相当大的。塑料熔体一接触模腔和模芯冷表面便凝固,形成看不见的收缩痕,而这时在冷却层之间的塑料熔体仍然是热的,要继续收缩。这种现象在制品较厚的部位以及有筋和凸起的表面特别明显。
设计注射保压吋间的目的是对浇口的塑料熔体保持压力,使得当模腔内的塑料制品产生收缩时,塑料熔体能继续充满模腔。这需要相对大一些的开式浇口,凝固不会太快。对于冷流道模具钢零割,所用边缘浇口和点浇口要比通常的大些;对于热流道模具钢零割则必须采用大的开式浇口或阀式浇口。
薄壁制品通常采用很小的浇口,它们注射作业一完成就会全部凝固,因此,保持注射压力一段时间是没有意义的。
1.3.6冷却时间
冷却时间取决于多方面的因素,有些是模具钢零割设计人员无法控制的外部影响,例如模塑车间的冷却水供应情况;另一些则是模具钢零割设计的苴接结果。
1.3.6.1冷却水供应
以下这些情况是模具钢零割设计人员所关心的。、
①水温正常在5 ~10弋,但某些塑料需要较高的冷却水温度,达到601。在注-吹工艺所用的模具钢零割中,模芯需用100~150T的热油冷却。
②水流和水压仅仅有冷却水是没有意义的,必须能保持充分的水流和水压,适于在模具钢零割中形成良好的流通状态。
③清洁的过滤的水不会堵塞或腐蚀冷却管道。
④与模具钢零割的连接必须有足够的空间,布置、安装方便,不能发生管子扭结影响冷却水的流动。
⑤用紧固螺丝安装的附件和软管不能防碍冷却水的流动。
1.3.6.2冷却布置
模具钢零割中冷却布置的合理设计是模具钢零割设计人员主要的目标之一。参见第13章。
参考文献
1 Menges,G.,Mohren,P•,Michaeli,W.(2001).HowtoMakeInjectionMolds,3rded.HanserPublishers,Munich.
2 Rubin,I.I.(1972).InjectionMolding:TTieoryandPractice.JohnWiley&Sons,NewYorkToronto.
3 Gastrow,H.(1992)•InjectionMolds-108provenDesigns.HanserPublishers,Munich.
Stoec:khert,K.(1998).MoldmakingHandbookforthePlasticsEngineer(2nd.Edition).HanserPublishers.Munich

 
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