模具的主要加工方法（模具的基本功能）

2.3 充模时空气从模腔的排出2.3.1 单浇口，我来为大家讲解一下关于模具的主要加工方法?跟着小编一起来看一看吧!

模具的主要加工方法

2.3 充模时空气从模腔的排出

2.3.1 单浇口

在制造精良的模具中，分型面配合紧密，封死了模腔空间的空气。当塑料被注射进入这一空间时，空气不会逸出，而将被压缩在模腔中的槽穴内或分型面附近的空间。当空气被压缩时，将迅速加热使温度超过塑料本身容许的界限，造成以下后果。

●与热空气接触的塑料将会烧焦或灼伤，塑料制品将被毁坏。●塑料不能完全充满模腔的空间，造成气穴，塑料制品报废。分型面十分完美的配合是少有的，也会有一些自然的排气地方，例如模芯上顶杆和顶套的间隙。而且压缩空气的作用在低速注射时也不是那样明显。然而，对于快速注射排气是必需的，因此在模腔边缘尤其在各个深筋和凹糟处，必须设计排气道以保证空气能很容易地从模腔空间逸出。

2.3.2 不均匀要厚

塑料在较厚截面的流动较快，在模腔中通过有筋的截面就比窄截面快，这将会造成塑料向浇口折回，因此会把空气封闭在制品壁内。发生这种情形的位置通常是可以预测的。应在这些地方设置一些小孔、顶杆或排气植进行排气。

2.3.3多浇口

从两个或多个浇口向一个模腔注射时，塑料将从两处或多处进入模腔，塑料熔流的位置将互相集中向一处，封闭住空气。结果会在塑料制品上出现灼伤点，或者在塑料制品中产生气穴。在这些位置设置排气孔，可让空气逸出，保证塑料制品的质量。

2.4 塑料的冷却

模具是一个热交换器———塑料在注塑机构中获得的，使其变软而适合注射的大部分能量（热量），在模具打开顶出塑料制品之前必须散去，塑料制品必须变硬以适应顶出要求。

塑料在室温T∶下进入料斗，之后在挤塑机构中被加热到模塑温度T。，并在模具中冷却到顶出温度T。。Te一般应该高于T.，例如，在多数情况下，T.大约为20～25℃，而T∶可能在50～80℃之间，正好保证塑料制品在顶出过程中及在顶出之后不会被损坏的温度，这当然取决于模塑料的类型。

通常，顶出温度尽可能高，可节约模塑循环时间。然而，当顶出很热的塑料制品时会产生一些问题。

①将更多的热量耗散在模塑车间中，这在冬季还是可取的，在夏季尽可能把大量的热量送到外边应更好。应将热量送到外边冷却塔中，谁也不愿在已经很热的车间里增加更多的热量。

②由于收缩效应，塑料制品在顶出时越热，其完全冷却后将越小。

某些制品所用的材料收缩率大（例如PE和PP），顶出温度对制品最后尺寸就有很大的影响。

一副好模具的关键是其模块和模板中冷却设置的质量和效率，实际上就是其每秒钟能够导出的热量的多少，并且不能制造得太复杂，费用太高。冷却设置越有效，热的导出越快，模塑周期越短。

设计人员常遇到的一个最大的难题是∶选择合适的模具材料和布置冷却水道，使塑料在模腔中能迅速、均匀地冷却。对于塑料在小范围的积聚通常很难进行冷却，因此花费也大，为此加强设计和增加制造费用可能是很值得的，因为从冷却时间节约下来的每一秒钟，都使生产效率成比例增加。

我们最感兴趣的是实际温差△T，一是输入塑料和顶出制品之间的，二是塑料和冷却水之间的，模具材料的热传导率也很重要。

冷却效率能被理解为进入（IN）和离开（OUT）模具冷却水的温差。如果冷却水温度不上升，这就是通过模具的冷却水流太大（水流管道尺寸过大或过分的层流状态），没有带走热量。这是效率低的信号。较小的管道将提供更多的紊流，更好、更快地冷却，所需水泵的动力也较小。温度能上升大约3～5℃就足够了。

冷却水的实际温度并不太重要，然而，通过模具的冷却水的流量（体积流量）却是非常重要的。如果水流分布合理并有适当的紊流，就能够获得良好的冷却效果，甚至在冷却水温度较高的情况下。在大部分工厂中，所提供的冷却水温度大约4～10℃，压力大约294～490kPa。

供应模具冷却液的主管道，要有足够的输送能力，并要考虑到使用软管和安装错误等情况的发生，这一点非常重要。

2.5 塑料制品的顶出

顶出方面的关键是可靠性。在自动模塑作业中应该不再存在制品顶不出的情况，每次注射都要成功。模具应该100%的时间内都正常工作。举例来说，即使制品顶出的失败仅万分之一，对于一个有16腔，循环周期为10s的模具来说，总计停工的可能为每1.74h一次。这当然是不能允许的。这里的简单计算如下∶

例∶3600s/h÷10s/次=360次/h

16腔∶360次/h×16件/次=5760件/h 万分之一失败率∶10000件÷5760件/h=1.74h

在决定顶出方法时，基本的考虑是承认墨菲（Murphy）定律∶"如果可能发生，就会发生"。100%可靠的顶出系统未必需要一个复杂的系统，但是设计人员必须设想出现顶出失败的所有可能性。

错误的顶出作业会产生灾难性的事故，例如，损坏注塑机或模具的机械部件。关于机械故障，可做的事是很少的，除非另选一台与该类模具相适应的注塑机。同样，关于模具所需的压缩空气或电力供应所造成的全面故障，也很少可做什么修补。

然而，设计人员在设计的可靠性和足够的零件强度方面还是有大量的工作可做的。典型的、设计不足的（太小）顶杆造成频繁的损坏，可采用较大的顶杆;给顶杆和脱模板适当的导向，可以消除顶出事故的频繁发生，因为位置不正易造成顶杆弯曲和顶杆孔的磨损。

在模具中，合理地设计气流环路，没有堵塞和泄漏现象发生，能够避免一些在压缩空气和真空系统中可预见的问题发生。同时，选择适当的硬件（控制器等）对实现可重复的精确操作也是很重要的。

弹簧若使用不当或质量差，也是造成模具故障的通病。当顶出采用压缩空气直接作用于塑料制品时，气路的布置和气道尺寸大小就显得重要了。这里要同时满足所有顶出点的压力需要，否则会发生部分型腔的制品被顶出后压缩空气跑掉的现象。如果采用多个气缸作用的机械顶出系统，则气流必须均匀分布，让执行机构同时动作，不能有漏气现象，否则会造成顶杆托板停顿或动作迟缓，发生顶出故障。另外，制品还会因只部分被顶出而挂在模具上，造成一些常见的麻烦。可能的原因如下。

●气体顶出方法不当（设计不良或装配马虎）。●机械顶出机构的行程不足（设计错误）。

●模具行程不足（装配不当）。

◆为制品顶出设计的开模滞留（模芯或模腔）的边际条件考虑不当。有一些倒陷，模具的检验常常都是正确的，但是没有考虑实际情况。

这一专题的更深入的讨论，参阅第十二章。

2.6 生产的经济性和适当的要求2.6.1 模具类型和模腔数目

设计人员应该充分了解模具的实际要求。在开始设计之前确定模具生产的规模是非常重要的。

模具设计师通常首先要考虑和决定模具的类型和模腔数目。不管怎样，搞清楚决定模具的结构和大小的依据是很有益处的。

①生产新产品之前的试验 形状必须正确，但模具生产的许多特点可以不要求。例如，高精整要求可以省去，孔可钻削加工不用模塑，雕刻也可以省去，避免用侧型芯而采用加工塑件的方法替代。同样，模具冷却系统也可以不要，一些顶出机构或者完全省去，或者可以简化。这样的模具将不考虑模具生产的高效率，但将是廉价的，即使加工的制品比完全模塑出的更贵一些。

例∶一副模具为实验目的仅仅（一般仅为单腔）生产少量（一个到几百个）样品。（注意，这里时间和成本因素很重要;这样的模具常常要求成本尽可能的低。）

②新材料性能的研究或不规则形状收缩率的测定 不准备用该模具大量生产，但制品的形状必须正确，冷却和顶出系统与生产用模具的考虑相同。不管怎样，模具构造方面的节省能够用选择低成本的模具材料和省去一些费用高又不会影响试验结果的特殊工艺来实现，能省去的工艺有;抛光、侧型芯、特别精整、雕刻等，这些工艺对于试验结果是不重要的。采用低碳钢、铝和黄铜等一类材料制造模具。这样的模具总产量小，但普遍比采用专门的模具材料节省机加工时间（除非用模具钢省去热处理和热处理后的磨削工艺）。建立冷却系统也是重要的。要获得良好的试验结果，在选择模具材料时还必须考虑材料的热传导率。

③工程目的的实验模具 这类模具是为实验样品而进行非常有限的生产，但制作必须非常准确，从模具材料的热处理到适当的冷却系统和顶出系统，以便生产出精密的实验样品建立标准。

例∶一副模具只进行有限的生产，大约生产几百至一千件塑料制品.

这可能是新产品的初期生产，例如，在产品大批量投产前，试验顾客的认可情况，很可能在初期生产之后要对制品作些改进，也可能会放弃这种产品。

这类模具必须生产出正确的制品形状，但简化还是可行的。如果省去某些模具性能所节约的模具成本，比在模塑后加上这些性能所需的劳力成本大得多，就可以简化。这里也要考虑进行这些模塑后作业的专用设备的成本。典型的例子有∶应用钻削或铣削加工侧孔或侧槽来替代侧型芯的模塑;尽量使用直浇口或边浇口的简单二板模具，不用三板模具或热流道模具。然而，在某些情况下，不同的流道可能给制品外观造成严重的差异、这样使用廉价的流道系统和浇口可能会产生一些间题。!

对于有限的生产，单腔模具一般足够了。然而，2～4个模腔采用低成本的模具应更有利。因为这样能更充分地利用注塑机能力并与生产用模具性能更接近。

④准备大量生产用模具 对于总体寿命为注塑100万次的模具来说，其可以在五年内每年计划注塑 20万次，或者可以根据模塑人员的需要在第一年内就注塑100万次，然后报废。这里必须保证模腔形状精度和模具的生产效率与最初情况一样。

模塑人员关心以下情况∶①塑料制品的交货期;②每件制品的生产成本尽可能最低;③对模具方面的投入保持在低水平。这些情况将影响到对模腔数的选择。

例∶制品在今后几年中每年需要400万件，该制品的模塑周期为10s

单腔生产∶3600s/h÷10s/件=360 件/h

生产400万件;400000件＋360件/h=11h∶

为方便起见，假定一年为5400工作时，即24h/d×5d/周×50周/a=600h

假定注塑机的工作时间的效率为90%，即5400h/a。这样每年生产出全部400万件最少需要两腔（实际需要55sh，比5400h稍多一点）。然而，这没有考虑偶然事故和停工等的可能性。实际上，为适应该生产量的要求，并保持最低模具成本的模腔设置，最少需三腔，四腔可能更好。

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