更多

注塑成型:模具设计

钢选择

GLS苯乙烯热塑性弹性体一般都是非研磨性和非腐蚀性。要生产工具钢的选择将取决于数量和零件的质量。对于大批量的生产,质量工具的初始费用是一个良好的投资。

各种各样的工具钢的可用于注塑模具。下表列出了常见的工具钢的性质和它们用于其中典型的模具组件。软金属,如铝和铍铜,可用于原型部件或短的生产运行至10,000份。

一些部分的设计可受益于使用的更高的导热性的材料如铜铍合金。这种材料是比钢不耐用和可滚刀或如果在分型线使用磨损速度比钢。铍铜可用于插入,滑动件或芯,以增加传热速率,减少循环时间。在那里有一个长平局芯的情况下,一个喷泉型起泡可能是有益的。

钢种

钢属性

模具组件

P-20

预硬化,机器以及,高碳钢,通用钢。
坏处:可能会生锈,如果储存不当。

模架,顶出板,而一些空腔(如果镍或镀铬,以防止生锈)。

H-13

良好的通用工具钢。可抛光或热处理。更好的耐腐蚀性。

腔板和芯板。

S-7

好,硬度高,韧性提高,通用型工具钢。机好,耐冲击,打磨好。
坏处:较高的性价比。

型腔板,芯板和层压板,以及薄壁部分。

A2

好高韧性模具钢。热治疗和抛光好。

推出销,推管,和喷射器叶片。

d-2

很辛苦,高耐磨的特点,钒含量高,有点脆。
坏处:难加工。

栅极块,扁栓板,以防止磨损,栅极块,以防止磨损。

420 SS

坚韧的耐腐蚀材料。热治疗和抛光好。
坏处:高成本。

腔块,顶出销,套筒,等

模具表面处理

  • 通常,EDM表面会产生良好的质地和部分喷射期间可以改善从工具释放。磨砂或纹理的表面也可以掩饰任何流痕或其它表面缺陷。
  • 如果需要类似于热固性橡胶的糙面精整,粗糙的模具应选用质地(或GLS VERSALLOY TPV合金,这自然产生无光泽表面)。
  • 蒸气珩磨,沙子或喷珠和化学蚀刻中使用了不同程度的光泽和外观的,以产生有纹理的表面。
  • 为了产生光滑的表面,需要一种抛光模具和应使用未填充的等级。
  • 高度抛光的工具和一个透明的材料是必需的,以产生具有良好的清晰度的一部分。
  • 在脱模助剂,腔或芯可涂覆有释放涂层如PTFE浸渍镍它已被赋予了喷沙或EDM结束后。

浇口和拉料杆设计

浇口应该具有足够的草案,1°至3°,以尽量减少阻力和浇道残留。更长的注入口可能需要更多的锥度(3° - 5°),如图1所示。典型地,该浇口直径应比喷嘴直径稍大。的EDM加工是为了最苯乙烯类TPE材料是可接受的。永久的表面润滑处理也已成功使用。

浇道拉出器的设计与材料的硬度而变化。可能不同的浇道的设计是通过5示于图1。

关于各种TPE的硬度值的典型浇道的设计示于下表:

典型的TPE硬度范围

最常见的拉料杆类型

数字

> 50肖氏A

圆锥,引脚,Z型

1,2和4

40-70邵氏A

底切

3

5-40邵氏A

松树

热浇道衬套和扩展喷嘴可以与GLS热塑性弹性体使用。在许多模具,浇道是在模具中的最厚的壁部,并且将控制最小冷却时间。使用热浇道的,这可以被视为机器喷嘴的延伸,有时可以减少周期时间。扩展机的喷嘴也可以用于降低浇道长度和大小。当使用热浇口,机器喷嘴尖端应该是自由流动的喷嘴,而不是相反的末端。

图1图2

图3

图4

图5

*螺旋流动试验使用0.0625" 厚×0.375" 宽的信道在400°F进行。

有关一个特定等级或附加细节绕螺旋流动试验过程螺旋流的信息,请参阅TPE提示#7。

传统的亚军设计

平衡的浇道结构是实现从型腔部分均匀质量腔的关键。在平衡流道系统,熔体流入以相等的时间和压力每个空腔。亚军平衡可以通过使用计算机模具流量分析程序进行设计,并通过执行短射的研究证实。

不平衡的选手可能会导致不一致的部分重量和尺寸的变化。最靠近浇口的腔可以被外包装和闪烁的发生。作为过填充的结果,部分也可以开发高模内应力,这导致翘曲。平衡流道系统的例子示于下面附图中:

图6图7

图8显示了不同的流道横截面和其相关联的效率。整轮滑道具有对流动的阻力最小和表面积,从而允许材料保持熔融更长。第二个最有效的流道的横截面是变形梯形。这个亚军几何关系最密切模拟一个完整的圆亚军,但只需要在只有一个板加工。图9显示了典型的球铣刀的尺寸和相应的改性梯形流道的尺寸。图10示出典型浇道的尺寸。

图8

图9

图10

亚军守护者

转轮饲养或吸针提供底切,以保持流道所需的板,但不应该限制通过流道材料流。图8和9示出了用于转轮饲养员和吸针的典型位置。图11示出了流道保持器的示例设计。

图11

门设计和位置

大多数传统的门控类型是适用于处理苯乙烯GLS热塑性弹性体。类型栅极和位置的,相对于该部分,可能会影响以下:

  • 部分包装
  • 门拆除或遗迹
  • 部分化妆品外观
  • 部分尺寸,包括翘曲。

制表/边缘浇口

标签或边缘浇口(图12)最通常利用的常规浇道和冷流道系统。边缘浇口的优点是易于制造,修改和维护的。

  • 栅极深度(d)应为15% - 在栅极入口壁厚的30%。通常的做法是开始“钢安全”。
  • 一个好的起点的栅极宽度应为1.0 - 1.5倍栅极深度。
  • 栅极土地应等于或大于栅极深度略长。

图12图13

潜艇/隧道盖茨

潜艇或隧道门是自去浇口。在部分喷出,工具钢分离的部分和亚军。图13示出沉陷式浇口的典型设计。腰果型潜入式浇口不应该被用于中软硬度的热塑性弹性体由于它们的高摩擦和高伸长率的系数。

范·盖茨

风扇栅极是标签栅极(图14)的一个简化的变型。扇形浇口分配材料到空腔中更均匀,因此它是在要求高平坦度和不存在的流线的部分正常使用。它也最大限度地减少栅极皱褶或部件翘曲的可能性。

图14

浇道或直接浇口

浇道或直接浇口经常用于原型部件,因为它是便宜的。不推荐GLS苯乙烯热塑性弹性体这种类型的门,因为他们的高伸长率。此外,浇道将需要修整从而部分的外观质量通常较差。如果选择注道式浇口,应小心,以保持两者的浇道长度和直径尽可能短和尽可能小。

隔膜门

隔膜栅极用于保持圆形零件的同心度。它甚至允许流入腔,最大限度地减少对针织线的可能性。由于各向异性收缩,使用中心或隔膜选通可以不平铺扁圆形部分。甲环形闸门也可以在圆形部分的外部使用。

门式

优点

坏处

边缘/标签/扇形闸门

  • 适用于平板部分
  • 易于修改
  • 后模具浇口/流道去除是困难
  • 可怜的浇口痕迹

潜入式浇口

  • 自动门拆除
  • 最小的浇口痕迹
  • 更难机加工

隔膜门

  • 同心
  • 适合圆形零件
  • 没有编织线
  • 废料
  • 成型后的栅极去除

销门(3-plate)的

  • 自动门拆除
  • 最小的浇口痕迹
  • 局部冷却
  • 需要浮板
  • 更多废料
  • 更高的刀具成本

阀门浇口(热流道系统)

  • 最小的浇口痕迹
  • 正关闭
  • 最大限度地减少后期包装
  • 更高的刀具成本
  • 较高的维护
  • 仅适用于热流道系统

浇口位置

苯乙烯类热塑性弹性体是各向异性的,因此它们具有在流动方向相对于交叉流动方向不同的物理性质。根据产品的预期用途,这些性能上的差别可能是最后部分的性能至关重要。其结果是,对苯乙烯类TPE需要各向异性特性确定零件上的浇口位置时加以考虑。

材料流可通过眼睛或通过使用流分析程序来估计。对于更高的收缩等级,部分可收缩的栅极,这会导致“门皱褶”,如果有模制在高应力在门附近。如果在薄壁部分存在填充问题,增加流动通道或小的变化的壁厚可以改变的流动。在一些情况下,可能有必要增加一个第二栅极适当地填充部件。

推荐浇口位置:

  • 在最重的横截面,以允许部分的包装并减少空隙和水槽。
  • 为了最小化的障碍物(周围流动芯或销)在流路。
  • 为了最大限度地减少喷射。
  • 其中残余应力在模制浇口周围不会影响部分功能或美观性。
  • 为了尽量减少在化妆品领域的流痕。
  • 为了减少潜在的编织线。
  • 以允许容易地手动或自动去浇口。
  • 为了最大限度地减少流路长度。

模具排气

模具排气是对成品部件的质量和一致性的关键。通气是必需的,以允许在浇道,流道和空腔中的空气作为熔体流入型腔离开工具。不足排气可能引起短的镜头,表面外观差,或弱焊接线。潜在的空气陷阱的部分设计可以通过流程模拟软件来预测。一旦该工具已经建成,短射研究可以用来寻找关键通风的地方。

  • 通风口应放在最后的地方填充和在发生熔接线的区域。
  • 为热塑性弹性体GLS的典型排气孔尺寸,为0.0005" - 0.0010" (0.012毫米 - 0.025毫米)具有0.040" - 0.060" (10毫米 - 15mm)的土地。
  • 过去地,排气孔的深度应增加至0.005" - 0.010" (0.12毫米 - 0.25mm)至提供清晰的通道用于将空气退出工具(图15)。
  • 在分型线以下的区域排气可以通过使推出销为0001松散每侧上(图16)来完成。
  • 肋或口袋的排气可通过排气向下的喷射器销,或与使用多孔模具钢来实现。
  • 顶针通风口自洁,但他们应该每天一次擦拭以去除积聚。多孔塞通风口需要更换或拆除,当他们成为堵塞清洗。

图15图16

部分抛射

制件顶是比较困难的长画领域。顶针应位于亚军的过渡和在那里他们将不影响美观的部分地区。喷射器叶片,喷射器套筒和脱模圈可用于部分喷射。

使用最大直径销可能销的压入式的标记,以尽量减少。较大的引脚也允许的温暖地区,这可以减少循环时间弹出。在所有长提请区5°每侧草案 - 使用3°。

施加空气时空气喷射和使用提升阀可以帮助带大的底切提供所述材料的有空间变形。模具表面纹理和专用模具的表面处理也可以帮助从“A”的一半拉部分。试图剥离大的内部底切时前进芯通常使用。

模具冷却

  • 模具应该有足够的冷却,以优化循环时间。
  • 使用的模具材料具有高的热传递,如铜铍合金,可用于冷却幻灯片或插入。
  • 市售的喷泉型鼓泡器也有助于冷却长岩心。
  • 对于移动和固定两侧独立式冷水机组提出了建议。这允许处理器使用差温冷却以帮助保持在可移动(“B”)板中的零件。
  • 连接从A到B板冷却线应该避免。

热流道系统

热流道系统,冷流道和浇口热之间的差异汇总于表5. GLS热塑性弹性体SEBS都相当的热稳定性,并在热流道工具今天成功地使用。

选择特定类型的热流道系统是由产品的设计和生产要求的影响。有许多可用的热流道元件和工具制造商。如果可能的话,利用系统或组件供应商,在苯乙烯热塑性弹性体的经验。SBS热塑性弹性体可交联(形成凝胶),如果他们在高温下保持过长的一段时间,因此热流道工具不推荐使用这些材料。

热流道系统的比较评估总结如下表:

系统类型

优点

坏处

冷流道

  • 降低刀具成本
  • 易于修改
  • 允许使用机器人
  • 通常支配周期时间
  • 潜力冷料
  • 潜力浇口症结
  • 废料(虽然regrindable)

热浇口或延长喷嘴

  • 更快的周期
  • 最大限度地减少废料
  • 易于维护
  • 更好的温度控制
  • 更高的刀具成本
  • 对于SBS热塑性弹性体潜在的热降解

热流道

  • 无废亚军
  • 更快的周期时间
  • 精确的温度控制
  • 最高的刀具成本
  • 清洗
  • 材料降解
  • 保养

歧管设计

  • 外部加热系统是最好的。
  • 内部加热的歧管不适合的TPE。这些系统通常具有热点和滞流区那个原因部分固化材料,以粘附到冷却器歧管的壁。
  • 为了获得最大的灵活性,设计要自然或几何平衡。流变平衡是可能的,但只针对特定的等级或流变曲线。
  • 所有通道应高度抛光圆形横截面,轻轻弯曲,以尽量减少滞流区的可能性。
  • 为了保持高剪切,尽量减少停留时间,促进流动,通道的直径应为0.250" 0.375" 。
  • 对于热流道个性化区控件建议允许操作者稍有调整平衡,使各部分更均匀。

热流道门设计

阀门盖茨

阀门浇口提供高生产部件,其中表面质量是至关重要的,例如医疗和美容产品的最佳解决方案。由于阀门上的部分只留下轻微的环,浇口痕迹被最小化。

进一步的改进可以通过在部分细节出于美观的产品定位凹入部分表面下方的阀或隐藏门来获得。具有阀栅极的热流道系统的一个示例如下所示:

图20

通过Mold-Masters公司有限公司提供的图像,硬脑膜Mold-Masters公司有限公司的注册商标

一个阀门的栅极直径应为约0.030" 到0.125" ,取决于部件的尺寸和厚度。

阀门不需要材料在部分冻结之前关闭阀门,并保持压力被释放。因此,对于下一个周期的螺杆恢复可以更早地开始和总循环时间可以减少。

阀门元件需要被从模具板绝缘,以维持适当的温度控制。由于一些GLS等级的低粘度,适当的维护需要紧阀门,以防止泄漏或头发闪光灯。

热点提示盖茨

热尖端浇口适用于热塑性弹性体SBC,但它们会留下一些浇口痕迹(其可以高达50%至75栅极直径%)。痕迹可通过略微凹进部表面下方的栅极被最小化。热尖端的土地长度应比栅极的直径更小。

热头的元件应当从模具板和腔体被适当地绝缘。为了实现这一点,在栅极的长度地可能需要被延长,并且在土地的一部分应该是所述空腔的一部分。

尖端内的所有通道应高度抛光和精简,以最大限度地减少停滞和退化区。该设计的效率可以通过记录才能使一个完整的颜色变化而产生的部分的时间来验证。这表明是否存在继续进入熔体流的任何残余死区的材料。

对于热尖门系统,应该有一个延迟足够长的部分完全设置好开始下一个周期之前咀嚼。没有延迟,部分可能成为外包装。这对于低硬度,高流动材料特别重要。为了减少过度填充为厚壁部分具有大栅极,使用咀嚼期间最小的背压。

由于热塑性弹性体是在熔融状态下略微可压缩的,较大的浇道体积可以导致模具打开后热尖浇口流口水。为了防止流口水,流道系统应该被最小化并且在模具打开前的熔融解压缩。