五、分型面的选择及浇注系统的设计 (一)、分型面的选择
塑料在模具型腔凝固形成塑件,为了将塑件取出来,必须将模具型腔打开,也就是必须将模具分成两部分,即定模和动模两大部分。定模和动模相接触的面称分型面。通常有以下原则:
1、分型面的选择有利于脱模:分型面应取在塑件尺寸的最大处。而且应使塑件流在动模部分,由于推出机构通常设置在动模的一侧,将型芯设置在动模部分,塑件冷却收缩后包紧型芯,使塑件留在动模,这样有利脱模。如果塑件的壁厚较大,内孔较小或者有嵌件时,为了使塑件留在动模,一般应将凹模也设在动模一侧。拔模斜度小或塑件较高时,为了便于脱模,可将分型面选在塑件中间的部位,但此塑件外形有分型的痕迹。
2、分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求。如便于清除毛刺,有利于排除模具型腔内的气体等。
3、分型面的选择应有利于成型零件的加工制造。
4分型面应有利于侧向抽芯,但是此模具无须侧向抽芯,此点可以不必考虑。
综合考虑各种因素,结合该塑件结构,决定将分型面选择在塑件外形轮廓的最大处。如图1.4所示:
图1.4
(二)、浇注系统的设计
1.主流道的设计
主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位,它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔. 主流道的主要设计原则如下:
(1) 为便于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀,主
流道设计成圆锥形,因ABS的流动性为中性,故其锥度取3度,过大会造成流速减慢,易成涡流,内壁粗糙度为R0.8um。
(2) 主流道大端呈圆角,其半径取r=1~3mm,以减少流速转向过渡的阻力,
r=1.5mm.
(3) 在保证塑件成形良好的情况下,主流道的长度应尽量短,否则会使主
流道的凝料增多,且增加压力损失,使塑料熔体降温过多影响注射成形。
(4) 为使熔融塑料完全进入主流道而不溢出,应使主流道与注射机的喷嘴
紧密对接,主流道对接处设计成半球形凹坑,其半径为r2=r1+(1~2),其小端直径D=d+(0.5~1),凹坑深度常取3~4mm。在此模具中取r2=11~12mm。
(5) 由于主流道要与高温高压的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞,所以主
流道部分常设计成可拆卸的主流道衬套,以便选用优质钢材单独加工和热处理,其大端兼作定位环,圆盘凸出定模端面的长度H=5~10mm。同时因该闹钟后盖采用ABS,需加热,所以在主流道处采用电加热以提高料温。
由于选择注塑机型号为XZY-300,其喷嘴的有关尺寸如下: 喷嘴球半径:r=18mm ,喷嘴孔直径:d=5mm
根据主流道与喷嘴的关系(查参考文献)下公式:
球面凹坑半径:R=r+(0.5~1)mm, 其中r——注塑机喷嘴球半径, 取R=18.5 浇口套进料口直径:D=d+(0.5~1)mm, 取D=5.5
为了便于将凝料从主流道中拔出,将主流道设计成圆锥形。主流道衬套采用可拆卸更换的浇口套,浇口套的形状尺寸设计采用推荐尺寸的常用浇口套;为了能与注塑机的定位圈相配合采用外加定位环的形式。这样不仅减少了浇口套的总
体尺寸,还避免了浇口套在使用过程中的磨损。
浇口套图如图1.5所示:
图1.5
2.分流道的设计
分流道是主流道与浇口之间的通道,一般开在分型面上,起分流和转向的作用。分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等,圆形和正方形截面流道的比面积最小(流道表面积于体积之比值称为比表面积),塑料熔体的温度下降小,阻力小,流道的效率最高。但加工困难,而且正方形截面不易脱模,所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及U形。
(1)分流道设计要点:
a.在保证足够的注塑压力使塑料熔体能顺利的充满型腔的前提下,分流道截面积与长度尽量取小值,分流道转折处应以圆弧过度。
b.分流道较长时,在分流道的末端应开设冷料井。对于此模来说在分流道上不须开设冷料井。
c.分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上,也可以同时开设在动,定模板上,合模后形成分流道截面形状。
d.分流道与浇口连接处应加工成斜面,并用圆弧过度。 (2) 分流道的长度
分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置,从在输送熔
料时减少压力损失,热量损失和减少浇道凝料的要求出发,应力求缩短。 (3) 分流道的断面
分流道的断面尺寸应根据塑件的成形的体积,塑件的壁厚,塑件的形状和所用塑料的工艺性能,注射速率和分流道长度等因素来确定。
因ABS的推荐断面直径为4.5~9.5(查参考文献),部分塑件常用断面尺寸推荐范围。分流道要减小压力损失,希望流道的截面积大,表面积小,以减小传热损失,同时因考虑加工的方便性。分流道应考虑出料的流畅性和制造方便,熔融料的热量损失小,流动阻力小,比表面和小等问题.由于采用的是潜伏式浇口对热损失及流动提出了较高的要求,决定采用U型的分流道,为了保证外形无浇口痕,浇口前后两端形成较大的压力差,增加流速,得到外形清晰的制件,提高熔体冷凝速度,保证熔融的塑料不回流,同时可隔断注射压力对型腔内塑料的后续作用,冷却后快速切除. (4) 分流道的布局
在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡两种,根据本模具为一模一腔的结构,选取非平衡式.
分流道的尺寸又塑料种类、塑件大小及流道长度确定。
对于重量在200g以下,壁厚在3mm以下的塑件可采用经验公式计算: D=0.2654W?L? (查书Ⅰ- P78 ) D——分流道直径mm。 W——塑件质量g。 L——分流道长度mm。
D=0.2654X160X1.14 ?X5 ?=8mm 取D=9mm
分流道截面及尺寸如图1.6所示:
图1.6
3. 浇口的设计
浇口又称进料口,是连接分流道与型腔之间的一段细短流道(除直接浇口外),它是浇注系统的关键部分。其主要作用是:
(1)型腔充满后,熔体在浇口处首先凝结,防止其倒流。
(2)易于在浇口切除浇注系统的凝料。浇口截面积约为分流道截面积的0.03~0.09,浇口的长度约为0.5mm~2mm,浇口具体尺寸一般根据经验确定,取其下限值,然后在试模是逐步纠正。当塑料熔体通过浇口时,剪切速率增高,同时熔体的内磨檫加剧,使料流的温度升高,粘度降低,提高了流动性能,有利于充型。但浇口尺寸过小会使压力损失增大,凝料加快,补缩困难,甚至形成喷射现象,影响塑件质量。
浇口位置的选择:
(1)浇口位置应使填充型腔的流程最短。这样的结构使压力损失最小,易保证料流充满整个型腔,同时流动比的允许值随塑料熔体的性质,温度,注塑压力等的不同而变化,所以我们在考虑塑件的质量都要注意到这些适当值。
(2)浇口设置应有利于排气和补塑。
(3)浇口位置的选择要避免塑件变形。采侧浇口在进料时顶部形成闭气腔,在塑件顶部常留下明显的熔接痕,而采用点浇口,有利于排气,整件质量较好,但是塑件壁厚相差较大,浇口开在薄壁处不合理;而设在厚壁处,有利于补缩,可避免缩孔、凹痕产生。