AMODEL PPA模具设计与维护

AMODEL PPA模具设计与维护

AMODEL PPA的模具用钢和表面处理
与任何一种工程塑料一样，模具所生产部件的数量和质量将决定对模具用钢的选择。对于大批量生产，高质量模具的初期投资是值得的。一般而言，常见的模具用钢，比如用 H13、S7和 P20 来制作注塑模具是可以接受的。若采用玻纤或矿物增强牌号的塑料注塑，耐磨性强的 H13 的效果较好。应避免使用像铝之类的软金属，即便是原型制作也不宜采用。模具用钢在生产前应淬硬，较好在淬硬前对模具进行试料，这样有助于模具的加工。

根据所选择使用的塑料之收缩率确定模具的所有尺寸后，谨慎的做法是采用“保险”的方法加工模具。这就是说，内部的注塑部件尺寸（模芯）之加工的尺寸应大于实际尺寸，外部尺寸的加工尺寸应小于预期尺寸。在初次试料后，测量模塑部件尺寸并调整较终的模具尺寸以生产出预期尺寸的部件。
 

即使初次试模对表面外观要求不高，还是应去除所有的机加工痕迹以保证部件能顺利地脱模。所有表面都应该沿脱模方向抛光。修饰部分允许纹理表面，但是不允许出现咬边。更详细的信息可参见第 20 页中关于使用脱模角度帮助部件脱模的讨论部分。通常不必对模具用钢进行电镀。如果要求表面光泽度好和耐用，可通过表面处理实现，如高密度镀铬或氮化钛处理。此外还可以购买到许多其它的表面涂料和／或表面处理剂。虽然我们尚未对所有这些产品进行调查研究，但至今尚未发现其它表面涂料和／或表面处理剂的长期效果明显优于高密度镀铬或氮化钛。
虽然 AMODEL PPA对模具用钢没有化学腐蚀性，但还是会产生磨损和磨擦，尤其是在使用玻纤和矿物／玻纤填充牌号时。通常，磨损发生在模具中高剪切的部分，如浇口、拐角处和模穴中较先与注射塑料相接触的区域。设计模具时，选择浇口位置和模穴布局时应考虑到磨损因素。在浇口采用嵌入件并在易受磨损部分采用易于更换的内部模穴组件可以减少停机维修时间。

AMODEL PPA的模具类型
有几种类型的模具可用来模塑 AMODEL 塑料。包括双板模、三板模和热流道系统，并且它们都具有手动或液压滑块以及其它必要的特征。AMODEL 塑料通常不适宜压制成型、传递模塑或吹塑成型。

双板模
双板模，又称 AB 模，是所有模具类型中使用较广泛和较简单的一种。它具有一个固定的 A侧和一个可移动的 B 侧。熔融的塑料通过 A 侧的浇道注入，沿合模线的流道系统进入模穴（通常会在 B 侧）。
由于脱模系统通常设计为从可移动的 B 侧脱模，因此在模具打开时应保证部件、浇道和流道系统位于 B 侧。为此，通常的做法是在 B 侧开冷料井、流道系统以及大部分的模穴。

冷料井通常开在 B 侧，位于浇道的对面，它具有两种功能。首先，它收集注入料中的前沿部分，这部分经常会含有来自喷嘴的塑料 “冷料”，并可以防止这些冷料进入模穴。第二，依靠轻微的咬边，在打开模具时冷料井可以将浇道从 A 侧拉出。在 B 侧冷料井处安装顶针可以弹出浇道。

通常，流道系统也开在模具的可移动侧。流道系统内的顶针，一部分位于模具表面以下，称作 “吸针” ，其作用是保证流道留在可移动侧。这些吸针会做轻微的咬边。
为了保证模塑部件本身在模具打开时留在可移动侧，通常是使部件的主要部分位于该侧。应尽量减少固定一侧的细节特征。当 A 侧必须保留重要的细节特征时，则建议在 A 侧采取主动的脱模方案，比如弹簧脱模系统。

AMODEL PPA的三板模
三板模是二板模系统的改进，它在定模板与动模板之间加入一中间板。该中间板将浇道和流道系统与部件分开。流道系统在定模板和中间板之间形成，模塑部件在中间板和动模板之间形成。打开模具，部件留在动模板，并从动模板脱模。而流道系统和浇道则与模塑部件分离，留在中间板和定模板之间。中间板的弹簧脱模系统使流道脱模。

三板模具有以下几个优点，使其比二板模更具有吸引力。首先，除浇口是在部件脱模过程中完成的，并非作为第二步操作。第二，通过让浇口的进浇点位于中间板，在浇口数量和位置的选择上就具有更大的自由度。较大的部件可以在多处位置开浇口，以易于填充。

AMODEL PPA的热流道系统
热流道系统利用电加热分流板通道替代冷浇道和流道系统，使注射的加热部分保持熔融状态。塑料直接从分流板通道的进浇点注入位于B 侧的模穴中。热流道系统的较大优点是其材料利用率高。由于没有浇道和流道结块形成，100% 的塑料被用在部件中。

对于AMODEL PPA 这样的结晶材料来说，热流道系统的热控制是十分关键的。应避免在分流板通道中的滞留时间过长，否则会导致材料热分解。应对分流板通道的每一进浇点分别进行温度控制。分流板通道和进浇点中每一热源的控温热电偶的安放位置应在热源和塑料之间并靠近塑料处。

通常情况下，模具设计应尽可能简单。在确定模穴位置时还应考虑脱模和浇口位置。模具的热控制也十分关键。循环导热介质应能满足维持模穴温度均一的要求。对于这些问题的不妥处理会产生部件脱模问题。

AMODEL PPA的平衡模穴布局
对于任何多穴模，模穴的分布平衡对于部件的成型质量十分关键。这意味着所有的模穴必须具有相同的体积并在同一时间内填注。模穴分布不平衡会导致某些模穴过度填充而其它模穴填充不足。分布平衡的模穴按照相同的速率在相同的压力下填充，保证了部件的均一性。通常的方法是采用相同尺寸的流道，并将模穴放置在距浇道等距离的位置。到每一模穴的流程应是相同的。

有时可在一个多腔模具中注塑两个或多个不同形状的部件。通常这种模具不可能达到平衡，因而应尽量避免。当出于经济方面的考虑，要求不同模穴放置在单一模具中时，流道系统应配备模穴开关。如果不能同时模塑合格的部件，模穴开关可允许各部分分别模塑。

AMODEL PPA的热控制
由于热塑性塑料的注塑成型过程实质上包括熔融塑料注入模穴并在其固化后脱模，所以正确的温度控制是十分重要的。这通常是通过让导热介质循环流过模具内的通道来实现的。模具温度低于 95℃ 时可使用水，但当温度更高时则须使用油。模具所须达到的温度取决于所加工的塑料牌号。

不能使用电加热棒。尽管电加热棒具备加热模具的能力，但它无法为模具排热。由于注入模具中的聚合物温度较模穴温度高，所以多余的热量需被排掉。这种情况在被隔热的部分尤其明显，比如在模芯轴销处，热量会在此处聚集并影响脱模。可将铜铍合金制成的导热轴销插入这些区域以加速热传导。

模具内导热通道的位置应与每一模穴等距离，且流量设计应保证每一模穴获得等量且温度相同的流体。穿过模穴的流型应为并流而不能是串流。内部的导热流体管路应保证在有限的流速下能产生湍流以加大传热速率。

AMODEL PPA的流道系统
流道系统的作用是提供连接浇道和模穴的通道。为了避免在浇道和流道系统中的材料浪费，通常对该材料进行粉碎并循环使用。通常可将 25% 的粉碎浇道和流道结块与 75% 的新塑料混合。所以，当浇道和流道结块的重量不超过注塑重量的 25% 时，这种模具设计是较节约材料的。

减少流道结块的方法是同时减少流道的长度和流道的比表面积。圆形流道的比表面积较小，它是效率较高的流道，但是其加工制作较困难。斜率为 10% 的梯形流道会使流道结块的重量增加 25%，但它更易于机加工。流道结块的大小取决于流道的长度和所用塑料的牌号。无论在何种情况下，流道的主轴厚度都应大于部件较厚的部分，以防止流道在部件完全固化之前凝固。当需要流道分流去填充两个或多个模穴时，所有二级流道的体积之和不应大于初级流道的体积。这是为了防止熔体前端的流速降低。在流道中每一转角处以及浇道基座处都应该设有冷料井。这些冷料井用于清除前进熔体的前沿，并防止冷料进入模穴。由于分流板通道流道系统内的材料通常要循环使用，因而应保证流道系统的排气状况良好以防止出现烧焦。保证流道系统的良好排气还可以使在流道内产生的气体由流道排出，而不是穿过模穴排出。可以通过拉料杆和吸针产生的咬边使流道系统留在相应的板上。流道系统上的大量顶针能保证脱模的顺利进行。

AMODEL PPA的浇口
所有常规的浇口类型，包括热流道，都适用于加工 AMODEL 塑料。浇口方式的选择应考虑以下几个方面：选择浇口位置以利于部件压实、移除浇口的方法、回用料的产生和使用以及模塑的美观要求。
 

AMODEL PPA的浇道浇口浇道（直接）浇口较常用于热流道系统，也常用于原型模。该方法是将模穴直接沿浇道放置或置于热流道进浇点的下部。该方法的主要优点是其系统简单，且减小了流道结块体积和流道长度。浇道浇口的缺点是其部件上可能会看到冷料，并需要去除浇道或热流道的痕迹，这些通常需要后序的机加工操作或压机操作工的手动操作。

AMODEL PPA的侧浇口
侧浇口是迄今为止较常见的浇口类型。这些浇口可用于常规的浇道和流道系统。塑料沿合模线通过流道进入模穴。在流道系统内设有冷料井以防止冷料进入部件。通常将咬边置于模具的可移动侧以起到拉料杆的作用。在浇口与部件的结合处也可以有轻微的咬边，这有助于流道／部件的分离。

侧浇口的优点包括易于加工、改造、维护和无故障运行。冷料井消除了部件中的冷料。该方法的一个缺点是其会产生边角料，但废料可部分用于粉碎并重新使用。强烈建议使用浇口嵌入件以便在出现严重磨损时，易于更换浇口。
轮辐式浇口基本只用于注塑没有接合线的环形部件。使用纤维增强牌号的塑料注塑时，若采用其它浇口类型则易发生翘曲，而采用轮辐式浇口可保证部件的高平直度。与浇道浇口一样，该方法也需要机加工操作来去除浇口。

AMODEL PPA的潜伏式浇口
由于潜伏式浇口可实现自动除浇口，所以是另一类使用较为广泛的浇口类型。潜伏式浇口采用与标准的侧浇口相类似的常规合模线流道系统。如图 7 所示，潜伏式浇口离模穴很近，但其流道从合模线和浇口下面穿入分模面以下的部分。在脱模时，模塑部件和流道／浇口通过模具用钢本身分离。为了保证流道不被卡在模具中并能顺利脱模，进浇点的角度十分重要。由于增强牌号的 AMODEL 塑料模量高，建议与模具合模线的垂直夹角不超过 30 度。对于模量较低的未填充牌号，可采用较低的进浇点角度。潜伏式浇口的主要优点是其自动除浇口的特征。其缺点是浇口摩损可能不规则。采用潜伏式浇口时强烈建议使用浇口嵌入件。

AMODEL PPA的热流道模具
热流道模具因其材料利用率高而得到极为广泛的使用。尽管热流道模具通常与直浇口合用，但它可采用上述的任何一种浇口类型。通常可认为热流道模具是一种全面的系统，但某些方面的设计对成功注塑 AMODEL 塑料仍十分重要。应保证热流道分流板通道流动畅通，不能有尖角或死角。熔融塑料易在拐角或死角处滞留，造成热分解，并较终污染熔体和部件。热流道模具的温度控制是十分关键的。模具内每一进浇点均应分别配备热电偶和热源。热电偶的安放位置应介于热源和熔融管路之间，以保证进行准确的热控制，从而避免塑料的热分解。

AMODEL PPA的浇口尺寸
浇口的尺寸取决于以下几个因素，即部件的大小、部件的厚度、所选用浇口的类型以及塑料的牌号。通常情况下，浇口尺寸不小于浇口处壁厚的 50% 以保证较佳的压实效果。如果浇口过小，部件可能会填充不足、无规律的收缩、出现内部空洞或凹陷以及机械性能差。长方形侧浇口宽度应为其深度的 1.52 倍，并与部件的厚度成正比 （如上所述）。潜 伏 式 浇 口 沿 短 轴 方 向 上 的 较 小 尺 寸 为0.5 mm，并随着部件的尺寸增加而增大。三板模的浇口应按照比例选取，但是对于小部件其直径不能小于 0.5 mm，而对于大部件其直径不能超过 3.2 mm。三板模的浇口尺寸过大，在除浇口过程中会遇到困难。

AMODEL PPA的浇口位置
浇口应始终位于部件厚度较大的部分，使熔融塑料由厚的部分流至薄的部分。浇口位置还应该从美观的角度考虑，但是不建议使熔融塑料由薄的部分流至厚的部分。其它一些会影响到浇口位置选择的因素包括：接合线的位置、部件平直度的要求以及填充部件所需的浇口数量。

AMODEL PPA的排气
模穴中的排气口，如图 8 所示，在塑料填充过程中可排出模穴中的气体。排气效果不好会使气体积聚在模穴内，当升高至一定温度时会在部件上产生烧焦并沉积在模塑表面。这被称为憋气。排气效果差还会导致接合线强度差且模穴不能完全填满。大多数牌号的 AMODEL 塑料要求相对快的注塑速率，这就要求模具具有相当大的排气量。

排气口的位置取决于模穴的布局，可以通过流体流动模拟准确地预测出。也可用短射找到排气区域。通常情况下，排气口应位于浇口的对面，在预期的接合线位置以及在合模线上的不同位置，使排气总量约为模穴体积的 25%。合模线以下部分的排气可通过将排气口与顶针相结合而实现。模芯轴销处以及较深模穴内的排气还可以通过消除所形成的真空来防止部件的翘曲，有助于脱模的顺利进行。如果需要经常性地中断生产以清除模具内的沉积物，可以通过添加额外的或更深的排气口来缓解这一问题。

AMODEL PPA的注塑公差
模塑部件尺寸的可变性是以下几个部分共同作用的结果，即模穴的尺寸可变性、成型过程引起的尺寸可变性以及材料收缩引起的尺寸可变性。材料收缩率为填充材料类型和填充量的函数。填充材料类型水平越高，收缩率越低。像玻璃纤维这样具有长径比特点的填料，在沿流动方向和横向上的收缩率不同。请查阅数据表以获得不同牌号塑料的收缩率。只要减少成型过程中的变化因素， AMODEL 塑料的公差就会相对较好。实际的公差与部件尺寸有关。尺寸越大，所需的公差也越大。通常对于给定的尺寸可以保证公差维持在 +/– 0.2% 。对于很大尺寸的部件，公差可能会优于 0.2%。对于尺寸非常小的部件，可认为 +/– 0.05 mm 为较佳公差。对于统计公差而言，可将上述的目标值加倍。

AMODEL PPA的部件脱模
在计划将部件从模穴中脱模时，有几个重要的因素需加以考虑。脱模过程的大部分问题均可追其根源以避免发生。

AMODEL PPA的脱模角度
脱模角度是指通过增加一个锥度，使得顶针只须推送一小段距离就能让部件自由从模具中滑出。该锥度的大小通常被称为脱模角度。尽管通常不认为脱模角属于脱模系统的一部分，但是它们对脱模系统的正常运作至关重要。对于 AMODEL 塑料来说，外表面脱模角度为 0.5至 1 度，而内表面或模芯的脱模角度为 1 至1.5 度。如果尺寸公差不允许采用所推荐的脱模角度，应研究其它的办法，比如分隔可移动和固定模具表面间的部件或分割模芯轴销。因为脱模角度减少了一半，这两种方法都可以降低尺寸变化。对于纹理表面，纹理深度每增加 0.025 mm 脱模角度应增大 1 度。

AMODEL PPA的模具抛光
模具顶杆表面应沿着脱模方向抛光，称为拉伸抛光，这一点十分必要。不允许出现咬边，因为咬边会使物件粘模。模具抛光应该是模具预防性维护的常规部分。

AMODEL PPA的顶针
部件脱模较常见的方法是通过固定在模具移动侧顶针板上的顶针来实现的。当模具打开后，顶针前移将部件推出模穴。顶针的安放和大小对于确保部件脱模的成功尤为重要。如果顶针的尺寸过小或数量过少，会导致注塑缺陷（称为顶出痕）或者造成注塑循环时间不必要的延长。顶针应围绕部件均匀分布以保证脱模均匀。在模穴较深处，应放置额外的顶针。这些顶针能保证部件被推出模穴时受力均匀。否则，较深的部分会被较浅的部分拉出模穴，这会导致部件变形或破裂。如果部件较深部分的模穴为长条形 , 应考虑安装片形或长方形顶针。顶针应尽量大些以减小脱模时单位面积的作用力。

AMODEL PPA的脱模板
如果部件需要使用许多模芯时，尤其是当必须满足低脱模角度公差要求时，脱模板可将模芯拉回至模具的可移动侧，然后使用顶针。通常脱模板为弹簧驱动的，以降低设计复杂程度。

AMODEL PPA的定模板顶出装置
如果部件很复杂，要求模具移动侧和固定侧都有大量的细节特征时，在模具打开时部件很有可能留在固定侧，这是我们所不希望看到的。这通常可以利用移动侧浇道处的咬边 （拉料杆）缓解。情况严重时，可利用固定侧的弹簧顶针板迫使部件留在移动侧。此时可应用移动侧顶针的使用原则。

可拆换模芯
当内径需要有咬边时，可使用可拆型模芯。但由于可拆型模芯复杂程度高且维护困难，应尽可能避免使用。

AMODEL PPA的模具维护
正确的模具维护对保证部件质量和较大程度地延长模具寿命十分关键。推荐的较低维护标准见表 5。个别的模具可能要求额外的维护事项。每班检查部件是否带有折断的模芯或顶针，以及是否有表明模穴损坏的拖带痕迹。检查部件是否有烧焦，若有烧焦则表明排气口可能堵塞。检查模具在开关时是否有异常移动。用模具清洁剂清洗模具表面，尤其是排气口。每天检查模具是否有磨损、弯曲或松动的顶针。清洁所有非合模线上的排气口。每 20,000 次循环或每次生产作业（取较少者）从压机上取下模具。排空并清洗所有油／水管线。确认管线的流动自如。如果模具不用，则在存放之前用安全溶剂清洗并喷涂防锈剂。检查所有夹具、螺栓及板均已紧固，而且状态良好。如果要将模具存放起来，则将较后的注塑件装袋并与模具一起保管，以代表其所生产部件的质量。每 100,000 次循环拆卸所有板子，并用安全溶剂进行清洗。检查所有部件是否磨损。若有必要请更换。按要求润滑所有运动部件。检查浇口和排气口的尺寸是否正确。检查所有垫圈、密封件及 O 型环是否完整。检查脱模系统是否对齐。在模具从存放处装回用经过许可的溶剂清除模具防腐剂。检查模具在存放期间是否受到损坏。检查油／水管线是否有渗漏。把上次的较后一个注塑件交给操作工，以进行质量比较。

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