注塑成型是一個(gè)循環(huán)過(guò)程,完成注塑成型需要經(jīng)過(guò)預(yù)塑、注塑、冷卻定型3個(gè)階段。
(1)預(yù)塑階段。螺桿開(kāi)始旋轉(zhuǎn),然后將從料斗輸送過(guò)來(lái)的塑料向螺桿前端輸送,塑料在高溫和剪切力的作用下塑化均勻并逐步聚集在料筒的前端,隨著熔融塑料的聚集,壓力越來(lái)越大,最后克服螺桿背壓將螺桿逐步往后推,當(dāng)料筒前部的塑料達(dá)到所需的注塑量時(shí),螺桿停止后退和轉(zhuǎn)動(dòng),預(yù)塑階段結(jié)束。
(2)注塑階段。螺桿在注塑油缸的作用下向前移動(dòng),將儲(chǔ)存在料筒前部的塑料以多級(jí)速度和壓力向前推壓,經(jīng)過(guò)流道和澆口注入已閉合的模具型腔中。
(3)冷卻定型階段。塑料在模具型腔中經(jīng)過(guò)保壓,防止塑料倒流直到塑料固化,型腔中壓力消失。一個(gè)生產(chǎn)周期中冷卻定型時(shí)間占的比例最大。 注塑過(guò)程是一個(gè)周期性循環(huán)過(guò)程,每個(gè)循環(huán)內(nèi)要完成模具關(guān)閉、填充、保壓、冷卻、開(kāi)模、頂出制品等操作。其中,注塑(熔體填充)、保壓和冷卻是關(guān)系到能否順利成型的3個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然而熔體的流動(dòng)行為和填充特性又和填充的壓力、速度以及熔體的溫度密切相關(guān),了解熔體的流動(dòng)行為等相關(guān)特性,對(duì)于設(shè)計(jì)整個(gè)注塑工藝意義重大。
一 模具及其功能與作用
1、模具
模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)用的工藝設(shè)備,主要適用于制造業(yè)和加工業(yè)。它是和沖壓、鍛造、鑄造成形機(jī)械,同時(shí)和塑料、橡膠、陶瓷等非金屬材料制品成型加工用的成形機(jī)械相配套,作為成形工具來(lái)使用的。
模具屬于精密機(jī)械產(chǎn)品,因?yàn)樗饕蓹C(jī)械零件和機(jī)構(gòu)組成,如成形工作零件(凸模、凹模),導(dǎo)向零件(導(dǎo)柱、導(dǎo)套等),支撐零件(模座等),定位零件等;送料機(jī)構(gòu),抽芯機(jī)構(gòu),推(頂)料(件)機(jī)構(gòu),檢測(cè)與安全機(jī)構(gòu)等。
為提高模具的質(zhì)量、性能、精度和生產(chǎn)效率,縮短制造周期,其零、部件(又稱模具組合),多由標(biāo)準(zhǔn)零、部件組成。所以,模具應(yīng)屬于標(biāo)準(zhǔn)化程度較高的產(chǎn)品。一副中小型沖模或塑料注射模,其構(gòu)成的標(biāo)準(zhǔn)零、部件可達(dá)90%,其工時(shí)節(jié)約率可達(dá)25%~45%。
2、模具的功能和作用
現(xiàn)代產(chǎn)品生產(chǎn)中,模具由于其加工效率高,互換性好,節(jié)約原材料,所以得到和廣泛的應(yīng)用。而現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的零件,廣泛采用沖壓、成形鍛造、壓鑄成形、擠壓成形、塑料注射或其他成形加工方法,和成形模具相配套,經(jīng)單工序或多道成形工序,使材料或坯料成形加工成符合產(chǎn)品要求的零件,或成為精加工前的半成品件。如汽車覆蓋件,須采用多副模具,進(jìn)行沖孔、拉深、翻邊、彎曲、切邊、修邊整形等多道工序,成形加工為合格零件;電視機(jī)外殼、洗衣機(jī)內(nèi)桶是采用塑料注射方法,經(jīng)一次注射成型為合格零件的。
高精度、高效率長(zhǎng)壽命的沖模塑料注射成型模具,可成形加工幾十萬(wàn)件,甚至幾千萬(wàn)件產(chǎn)品零件,如一副硬質(zhì)合金模具,可沖壓硅鋼片零件(E型片、電機(jī)定轉(zhuǎn)子片)上億件,稱這類模具為大批量生產(chǎn)用模具。而適用于多品種、少批量,或產(chǎn)品試制的模具有:組合沖模,快換沖模,疊層沖?;虺尚湍>?,低熔點(diǎn)合金成型模具等,在現(xiàn)代加工業(yè)中,具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,稱這類模具為通用、經(jīng)濟(jì)模具。
電子、計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代化通訊器材與設(shè)備、電器、儀器與儀表等工業(yè)產(chǎn)品的元器件或零、部件越來(lái)越趨于微型化、精密化,其零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的槽逢孔尺寸要求在0.3mm以下,批量生產(chǎn)用模具要求很高。如高壓開(kāi)關(guān)中的多觸點(diǎn)零件,寬度僅為10mm,卻需沖孔、沖槽、彎曲、三層疊壓等工序,模具需設(shè)計(jì)為70工位的精密級(jí)進(jìn)沖模。又如BP機(jī)中零件尺寸極其微小,對(duì)模具的要求更高。這類微型沖件和塑件用的模具,已成為高技術(shù)模具或?qū)@湍>?。大型模具,重量?0t以上的已很常見(jiàn),有些模具重量已達(dá)30t。如大型汽車覆蓋件沖模,大型曲軸鍛模,大尺寸電視機(jī)外殼用塑料注射模等重量都在10t以上。
隨著現(xiàn)代化工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,模具的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,其適應(yīng)性也越來(lái)越強(qiáng)。已成為工業(yè)國(guó)家制造工藝水平的標(biāo)志和獨(dú)立的基礎(chǔ)工業(yè)體系
另外,采用模具進(jìn)行成形加工,是少、無(wú)切屑的主要工裝,在大批、大量加工中,可使材料利用率達(dá)90%或以上。
3、各種模具的分類和占有量
模具主要類型有:沖模,鍛摸,塑料模,壓鑄模,粉末冶金模,玻璃模,橡膠模,陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模,因?yàn)樗麄円话愣际且揽咳S的模具形腔是材料成型。
(1)塑料模:塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約占模具總數(shù)的35%,而且有繼續(xù)上升的趨勢(shì)。塑料模主要包括壓塑模,擠塑模,注射模,此外還有擠出成型模,泡沫塑料的發(fā)泡成型模,低發(fā)泡注射成型模,吹塑模等。
(2)鍛模:鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進(jìn)行體積成型是所用模具的總稱。按鍛壓設(shè)備不同,鍛模分為錘用鍛模,螺旋壓力機(jī)鍛模,熱模鍛壓力鍛模,平鍛機(jī)用鍛模,水壓機(jī)用鍛模,高速錘用鍛模,擺動(dòng)碾壓機(jī)用鍛模,輥鍛機(jī)用鍛模,楔橫軋機(jī)用鍛模等。按工藝用途不同,鍛??煞譃轭A(yù)鍛模具,擠壓模具,精鍛模具,等溫模具,超塑性模具等。
(3)沖模:沖模是對(duì)金屬板材進(jìn)行沖壓加工獲得合格產(chǎn)品的工具。沖模占模具總數(shù)的50%以上。按工藝性質(zhì)的不同,沖模可分為落料模,沖孔模,切口模,切邊模,彎曲模,卷邊模,拉深模,校平模,翻孔模,翻邊模,縮口模,壓印模,脹形模。按組合工序不同,沖模分為單工序模,復(fù)合模,連續(xù)模。
(4)壓鑄模:壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備,壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫和高速下充填鑄型,在高壓下成型和結(jié)晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模具總數(shù)的6%。
(5)粉末冶金模:粉末冶金模用于粉末成型,按成型工藝分類粉末冶金模有:壓模,精整模,復(fù)壓模,熱壓模,粉漿澆注模,松裝燒結(jié)模等。
模具裝配后通過(guò)試沖對(duì)模具和制件進(jìn)行綜合考查與檢測(cè),根據(jù)出現(xiàn)問(wèn)題及產(chǎn)生的缺陷認(rèn)真進(jìn)行質(zhì)量分析,找出產(chǎn)生的原因,并對(duì)沖模進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修理的方法叫試模。新模具注塑成型之前或機(jī)臺(tái)更換其他模具生產(chǎn)時(shí),試模是必不可少的部分。試模結(jié)果結(jié)果的好壞將直接影響工廠的后續(xù)生產(chǎn)是否順暢。因此在試模過(guò)程中必須遵循合理的操作步驟和記錄試模過(guò)程中有用的技術(shù)參數(shù),以利于產(chǎn)品的批量生產(chǎn)。
試模前的注意事項(xiàng)
1、了解模具的有關(guān)資料:最好能取得模具的設(shè)計(jì)圖面,詳予分析,并約得模具技師參加試模工作。
2、先在工作臺(tái)上檢查其機(jī)械配合動(dòng)作:要注意有否刮傷,缺件及松動(dòng)等現(xiàn)象,模向滑板動(dòng)作是否確實(shí),水道及氣管接頭有無(wú)泄漏,模具之開(kāi)程若有限制的話也應(yīng)在模上標(biāo)明。以上動(dòng)作若能在掛模前做到的話,就可避免在掛模時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,再去拆卸模具所發(fā)生的工時(shí)浪費(fèi)。 3、當(dāng)確定模具各部動(dòng)作得宜后,就要選擇適合的試模射出機(jī),在選擇時(shí)應(yīng)注意:(a)注塑機(jī)臺(tái)的最大射出量是多少(b)拉桿內(nèi)距是否放的下模具(c)活動(dòng)模板最大的移動(dòng)行程是否符合要求 (d)其他相關(guān)試模用工具及配件是否準(zhǔn)備齊全一切都確認(rèn)沒(méi)有問(wèn)題后則下一步驟就是吊掛模具,吊掛時(shí)應(yīng)注意在鎖上所有夾模板及開(kāi)模之前吊釣不要取下,以免夾模板松動(dòng)或斷裂以致模具掉落。模具裝妥后應(yīng)再仔細(xì)檢查模具各部份的機(jī)械動(dòng)作,如滑板、頂針、退牙結(jié)構(gòu)及限制開(kāi)關(guān)等之動(dòng)作是否確實(shí)。并注意射料嘴與進(jìn)料口是否對(duì)準(zhǔn)。下一步則是注意合模動(dòng)作,此時(shí)應(yīng)將關(guān)模壓力調(diào)低,在手動(dòng)及低速的合模動(dòng)作中注意看及聽(tīng)是否有任可不順暢動(dòng)作及異聲等現(xiàn)象。吊裝模具過(guò)程其實(shí)比較簡(jiǎn)單,需要仔細(xì)的地方主要是模具澆口與射嘴的校中心比較困難,通??梢圆捎迷嚰埖姆绞秸{(diào)校中心。
4、提高模具溫度:依據(jù)成品所用原料之性能及模具之大小選用適當(dāng)?shù)哪乜刂茩C(jī)將模具之溫度提高至生產(chǎn)時(shí)所須的溫度。等模溫提高之后須再次檢視各部份的動(dòng)作,因?yàn)殇摬囊驘崤蛎浿罂赡軙?huì)引起卡?,F(xiàn)象,因此須注意各部的滑動(dòng),以免有拉傷及顫動(dòng)的產(chǎn)生。
5、若工廠內(nèi)沒(méi)有推行實(shí)驗(yàn)計(jì)劃法則,我們建議在調(diào)整試模條件時(shí)一次只能調(diào)整一個(gè)條件,以便區(qū)分單一條件變動(dòng)對(duì)成品之影響。
6、依原料不同,對(duì)所采用的原枓做適度的烘烤。
7、試模與將來(lái)量產(chǎn)盡可能采用同樣的原料。
8、勿完全以次料試模,如有顏色需求,可一并安排試色。
9、內(nèi)應(yīng)力等問(wèn)題經(jīng)常影響二次加工,應(yīng)于試模后待成品穩(wěn)定后即加以二次加工模具在慢速合上之后,要調(diào)好關(guān)模壓力,并動(dòng)作幾次,查看有無(wú)合模壓力不均等現(xiàn)象,以免成品產(chǎn)生毛邊及模具變形。
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