魔猴網(wǎng)注塑成型設計規(guī)范

魔猴君  知識堂   816天前

零件在注塑之前可能經(jīng)過三個不同的路徑：有些零件首先通過3D打印制作原型，對注塑的可制造性的考慮很有限。另一些則采取更傳統(tǒng)的機加工途徑，在可制造性上一般會更好一些，因為CNC之類的機加工和注塑成型的設計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，有一些重要的設計元素需要考慮，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會。

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，如果沒有合適的設計，將零件取出將變得很困難。例如，一個零件如果有著深而直的壁，由于材料冷卻會收縮到模芯上，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，如果你仔細觀察，會發(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角度，最上面稍微大點，最小面稍微小點。如果是直上直下的設計，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，就需要使它們在側(cè)面有一個錐形角度，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，但是對于注塑成型來說更重要，有限的拔模斜度可能對注射系統(tǒng)產(chǎn)生過大的壓力，可能會造成零件損壞，甚至可能損壞模具。尤其是對于想要實現(xiàn)使用脫模針來自動脫模的零件，拔模角度更是必須的。

圖：拔模斜度的一個示例

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。一個表面光滑的零件，比一個表面有很多紋理的零件所需的拔模角度就小。一個比較好的經(jīng)驗法則是每2.5厘米的模腔深度對應1度的拔模斜度，但這也并不絕對。我們在魔猴會根據(jù)零件的每個特征來具體分析查看，預測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得更好，就像河流的流動一樣。河流沒有90度的拐角，因為水的流動產(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。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，因為圓角可以減少零件粘在模具中導致其變形甚至斷裂的機會。

圖：尖角有高應力集中，塑性流動受到阻礙。倒角使應力集中度降低，塑料的流動得到加強。

3.壁厚

在零件設計中控制壁厚有助于管理零件的美觀、重量和強度。太厚的零件會導致難看的凹陷、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，-但這只是一個一般規(guī)則，因為不是所有的零件都適用表中的推薦壁厚。此外，兩個不同壁厚的連接處應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)的流動性和減少成品的應力集中（如圖所示）

圖：不同壁厚連接處應該有坡度過渡

表：不同塑料的推薦厚度

4. 減重和加強筋

除了采用適當?shù)谋诤裢?，還應該考慮其他因素，以確保零件的設計完整性。人們可能會認為，零件越厚，零件就越堅固--這是一個錯誤的假設。一個正確設計的結(jié)構(gòu)性零件應該包含加強筋和夾層三角筋，這可以增加強度，并有助于消除外觀缺陷，如翹曲、凹陷和空隙。

對于較厚的零件部分，通過減重設計，并使用合適的加強筋，將有機會保留你的零件的整體高度和直徑，而不一定會犧牲性能，并且還很有可能提高零件的性能和外觀。

加強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力，避免在你的部件中產(chǎn)生翹曲。

圖：加強筋的厚度應為壁厚的一半左右

坡道和夾層三角筋是另一個加強和改善部件外觀的設計元素。同樣，塑料流體喜歡幾何形狀之間的平滑過渡，一個小的斜坡有助于材料在不同層次之間的滑動。夾層三角筋有助于支撐墻體或特征，同時減少成型應力。

5. 型芯和型腔設計

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-型腔的方法進行零件設計可以節(jié)省制造時間和金錢，并改善零件的整體外觀。比方說，你正在設計一個簡單的盒子。如果模具的A面和B面使用傳統(tǒng)方式，直接A，B面堆成，你會產(chǎn)生一個非常深的深槽，難以制造并增加模具成本，而且深槽可能導致包括打不飽（缺料）和不容易脫出以及模具容易損壞等問題。

通過型芯-型腔的設計可以將所有這些問題降到最低。這種設計技術要求外墻和內(nèi)墻的設計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，提高強度和可塑性，并降低整體制造成本。

圖：傳統(tǒng)設計：盒子的壁將成為深槽，加工和拋光墻體的成本較高。芯腔法。通過芯腔方法設計的盒子?？梢杂酶蟮?、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計的越簡單越好，對嗎？這是一個錯誤的答案，因為在魔猴，我們支持復雜的零件設計，包括需要底切、通孔和其他特征。

外側(cè)底切的處理是相對簡單和成本效益較高的，因為我們通過銷釘驅(qū)動的側(cè)面滑塊芯模來實現(xiàn)。當模具被打開和關閉時，凸輪沿著一個傾斜的銷軸移動。當打開時，凸輪完全縮回，以便在不損壞模具的情況下輕松彈出零件，并再次關閉，直到凸輪就位以制造下一個零件。

在無法使用側(cè)面滑塊模芯的情況下，我們可以使用手動移除的鑲件。這些是最小1立方厘米的模具部件，在壓機關閉前由操作員裝入。零件成型后，零件與鑲件一起被彈出。然后，操作員拿起零件，手動取出鑲件，并將其放回模具中，用于下一個零件。

圖：左圖展示了一個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。

7.澆口和頂桿設計

澆口和頂桿是塑料樹脂有效地進入模具和塑料零件有效地從模具中彈出的必要條件。我們在準備進行模具制作之前，應該考慮澆口和頂桿的位置。

最常用的是片狀澆口，因為它為模具工程師們提供了最佳的加工能力，并能在工藝需要時增加尺寸。片狀澆口的尺寸從流道開始逐漸變小，因此最小的點在零件的表面。這使得零件和流道之間有一個凍結(jié)點，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險。成型后，需要手動移除標簽澆口，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入零件，但在零件表面的中間位置，所以它們通常會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，因為零件通過靠近零件周邊的一個頂桿進行填充。風險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要謹慎。

熱頭澆口的效果也很不錯，因為它們對澆口和流道系統(tǒng)的零件浪費最小。對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，因為片狀澆口會在模具中產(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。