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干货收藏！四大考量、五大诀窍助力提升模具设计

2019-6-19 14:40:02

根据Research and Markets的研究数据，目前，全球塑料注塑件的市值规模达3,250亿美元，预计最快在2025年该市值就将达到4787.2亿美元，2019-2025年的年复合增长率为5.7%。
受亚洲经济高速发展的驱动，以及受益于工艺效率和新树脂材料的推进，塑料部件在更为复杂的应用中广泛使用，这为产品设计师和工程师带来了巨大的机遇和挑战。
塑料注射成型的一个显著优势就是能够以相对开发成本而言(工具)较低的单价成本生产非常大批量的产品。不过，这些相同的大体量生产需要使用良好的模具设计。
细小的，逐步改进的模具设计，对小批量注塑部件的生产影响可能微不足道，但在生产数百万个成品零件时就会产生重大的经济影响。这就是为什么在任何工具项目在设计阶段，采用合理的设计逻辑至关重要。
以下是为高温环境中使用的产品设计两个多腔注塑模具时，需要考虑的四大关键因素和五大注意事项，而这些考量普遍适用于任何应用的项目。
材料设计
每种热成型树脂都具有独特的化学和机械性能，需要与将要用于模塑它的模具钢部件配合。例如，当使用聚醚醚酮PEEK(一种用于汽车、航空航天和医疗应用的高温工程塑料)时，该模具需要能够承受更高的成型温度，同时保持尺寸稳定性。
1、用高温PEEK塑料材料生产的部件
针对使用高温PEEK塑料材料生产的部件，建议的模具工具材料选择是S136不锈钢。不锈钢适用于PEEK要求的较高温度下的大规模生产。另外不锈钢还能耐玻璃纤维的磨损，并经过高度抛光处理，可令塑料部件获得超卓的表面质量。
由于PEEK必须在高温高压下注塑，因此必须小心地对模具工具进行热处理。热处理过程是在最终抛光之前，和CNC加工之后进行。
2、模具抛光和热处理前进行粗磨
由于S136不锈钢并非一种价格低廉的工具钢，因此建议仅加工一部分模塑工具插件，以降低总工具成本。一旦加工好，就可以将插件放入更大标准的模塑工具材料(如P20或NAK80塑料模具钢)的模块化模具中，然后将其安装到机器中。
由于PEEK要求的注塑成型温度通常超过大多数注塑机的标准加热回路温度，为了满足必要的高成型温度，必须使用单独的电加热线圈。
电加热器可以非常有效和均匀地分配热量以获得良好的成型效果，但反过来又对冷却通道的正确设计提出更高要求，以便快速散热以获得良好的循环时间。
拔模角度设计
由于树脂具有独特的收缩率，在冷却时会出现收缩，这可能导致模塑部件粘在模腔内，出现黏膜情况。
制造商的规格表虽然有助于确定最小拔模角度，但这也受到零件表面纹理的影响。在某一点上，更多纹理(咬花)的注塑部件需要更大的拔模角度。
3、移动分型线需要拔模角度
产品设计师在两个垂直面的直角交叉处确定分型线是很普遍的。但如果其中一个面是外观面，而模具中出现任何多余料，则可能会损坏外观表面。
为了避免出现这种损坏情况，最好将分型线移到相邻的非外观面上。该分型线应沿拔模角稍微倾斜移动，而不是刚好90度。如果出现多余料，则可以在不损坏成品部件外观的情况下将其裁剪掉。
壁厚设计
壁厚管理对于控制应力标记至关重要，同时确保设计满足最小壁厚的同时与相邻部位的厚度保持最大程度的一致性。
4、在浇口附近施加高注射压力
浇口是代表高初始注射压力的区域，而窄的壁厚也意味着增加注射压力会受到限制。如果不平衡，这两种力会对模具造成剪切，多余料甚至损坏效果。因此，增加浇口附近的壁厚，降低注射压力或同时实施两个动作都是良好的设计实践。
其次，出现多余料的可能性也会增加，因为压力会精确地施加在分割线上。如果出现多余料，则需要花费大量时间和精力来移除，还会在成品上留下相应的标记。
最后，相邻区域质量不均等也将导致凹痕。这些损害不仅令塑料部件外观变得难看，而且还会损害部件的结构完整性。
脱模设计
脱模力应该均衡地施加在注塑部件的表面区域，同时考虑厚度和质量，以防止部件翘曲或断裂。另外，在浇口周围的区域，将需要增加卸料板或额外的顶针式脱模装置。这些顶针式脱模装置是在短射的情况下清理浇口所必需的。
5、几何形状很难平衡?
由于浇口附近的区域将处于应力下，因此最好尽可能将壁厚设计得更厚些，或者利用衬垫或其他平坦区域以提供顶针顶出的推动力。
随着设计师和工程师继续沿着新产品开发方向不断前进，把握对塑料注塑模具的细微差别以及正确调适这些差别至关重要。

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