设计注塑成型零件需要考虑许多变量，这些变量会显着影响最终产品的功能和质量。 注塑成型过程中可能出现的常见问题包括缩痕、流线、翘曲等。 因此，透彻了解注塑成型设计指南对于取得出色的成果至关重要。
本文包含终极注塑成型设计规则，可帮助您获得最佳塑料零件。 您还将了解过程控制的详细信息、模具设计的重要指南以及如何避免常见设计问题的技巧。 所以，继续阅读！
的重要性 注塑成型设计
注塑 是一种制造过程，涉及将熔融塑料注入模具型腔以创建特定形状或设计。 模具的设计以及被模制的零件对工艺的成功具有重大影响。 以下是设计对注塑成型很重要的一些原因。
决定制造的复杂性
分析设计后，产品设计师和工程师可以预测制造过程中可能出现的各种复杂情况。 该设计提供了详细的说明，以减少生产阶段之前的不确定性。 此外，对复杂性的事先了解可以阐明模具的形状和结构。 这将有助于为所需产品设计和制造合适的模具。
确保制造可行性
在每个塑料零件设计和生产过程的初始阶段，设计的零件是否适合制造是相对不确定的。 注塑成型设计可以从一开始就确定制造方法的可行性。 因此，制造商可以确定他们是否遇到零件卡在模具中的制造挑战。 更重要的是，它节省了时间和成本，确保产品价格合理并在更短的周期时间内生产。
防止零件故障
不适当的设计过程可能会对注塑成型零件的功能和美学吸引力产生负面影响。 由于注塑缺陷或其他机械故障，此类部件可能无法执行其预期功能。 注塑成型设计指南将有助于选择合适的成型参数并避免可能导致零件失效的关键问题。
注塑件 设计注意事项
注塑成型是一个复杂的过程，需要仔细的设计考虑以确保成功生产。 一旦流程开始，设计导致的错误可能会导致严重的延误和费用。 因此，必须遵循正确的注塑成型设计指南来避免这些错误。 以下是设计注塑成型零件时需要牢记的一些关键注意事项。
室壁厚度
这是注塑件设计阶段要考虑的重要因素之一。 壁厚会影响组件的几个关键特性，包括其性能、美观和成本。 因此，应根据功能性能要求确定公称壁厚。 您应该考虑模塑零件的允许应力和预期寿命来确定最小壁厚。
经验法则是在整个注塑成型部件中使用均匀的壁厚。 一般情况下，壁厚保持在1.2mm～3mm之间比较理想。 过薄的壁会需要很高的塑性压力并导致气穴。 另一方面，过厚的壁会因为更长的循环时间和更多的材料使用而产生更多的费用。
每当组件需要壁厚变化时，您必须确保各部分之间的逐渐过渡。 您可以通过在倾斜的边或角上加入倒角来实现这一点。 同样，为圆角或圆角使用圆角将确保熔化的塑料完全填充模具并均匀冷却。
分型线
分型线是模具的两半相遇以生产最终产品的地方。 如果分型线设计中存在任何不匹配或未对准，可能会导致模塑部件出现飞边缺陷。 因此，重要的是设计一条简单而笔直的分型线，以最大限度地减少这些缺陷。 简单的分型线更易于制造，需要的维护更少，并且可以为最终产品提供更好的整体光洁度。
设计分型线时，通常最好将其放置在尖锐的边缘而不是圆角表面上。 这有助于最大限度地减少对具有严格公差的模具的需求，这会增加生产成本。 考虑分型线对最终产品的视觉影响也很重要。 该线的设计方式应尽量减少其可见性，并且不跨越关键表面或特征（例如文本或徽标）。 这有助于确保最终产品符合所需的美学标准，并提高注塑工艺的整体质量。
拔模斜度
注塑成型零件表面的脱模角度允许轻松从模具中取出而不会造成损坏。 所需拔模角度取决于壁厚、材料收缩率、后期加工整理需求等因素。
平均拔模深度应每英寸深度增加 1 度，但对于大多数组件而言，至少 1.5 至 2 度通常是安全的。 重纹理可能需要每英寸深度最多 5 度。 草稿不充分会导致美学缺陷，例如拖痕。 在使用 CAD 系统设计注塑成型零件时，您可以添加拔模角度。 但是，最好在设计的最后阶段执行此操作以最大程度地降低复杂性。
肋骨和凸台
肋骨有助于加强部分壁，其中两壁以 90 度角相交。 它们有助于提高结构完整性并提高零件的承载能力。 另一方面，凸台具有用于紧固和对齐零件的凸起区域。 它们还加强了螺丝孔和槽等区域的零件。
支撑肋的底部厚度最大应为相邻墙厚度的三分之二。 加强筋高度不应超过公称壁厚（2.5T）的2.5倍。 考虑收缩很重要。 为避免缩痕，凸台的厚度不应超过整体壁厚的60%。
浇口位置和类型
注塑成型中的浇口是一个必不可少的部件，它直接连接到塑料部件并控制熔融塑料树脂流入型腔。 浇口的大小、形状和位置对成品有重大影响。 它会影响其结构完整性和外观。
有四种常见类型的门设计用于不同的 注塑模具的种类：边缘、子、热尖和浇口。 顾名思义，边缘浇口位于平坦零件的边缘，并在分型线上留下疤痕。 子门很常见，并且有不同的变体，例如香蕉门、笑脸门和隧道门。 它们需要顶针自动修剪，并且有助于将浇口位置从分型线移开以实现更好的填充。
热尖浇口仅用于热流道注塑模具。 它们通常位于圆形或锥形几何形状模具的顶部。 另一方面，浇口是大型圆柱形单腔模具的理想选择。 它们通常会在接触点留下大疤痕，但易于制造和维护。
浇口设计和类型取决于最终产品的零件设计、材料选择、尺寸要求和审美需求。 一个关键的设计考虑是将浇口放置在远离高应力或冲击区域的位置，以最大限度地降低缺陷风险。 取消二次去浇口操作并将它们放在最厚的区域以获得最佳填充也是必不可少的。 在某些情况下，可能需要多个浇口，具体取决于零件的尺寸、几何形状和塑料聚合物类型。
顶针
这是注塑成型设置的关键部分，有助于在零件充分冷却后将其推出模具。 他们经常在零件上留下痕迹。 因此，您需要将它们设计在垂直于引脚运动方向的平面上。
零件形状、拔模角度、壁深和壁纹理决定了销钉的数量和位置。 这些因素将影响零件如何粘附在模具壁上。 材料选择也会影响这些引脚的尺寸和位置。 例如，粘性较大的树脂需要更大的脱模力。 同样，较软的塑料聚合物将需要更宽或更多的销钉来帮助分配脱模力以避免成型缺陷。
底切和螺纹
底切和螺纹是凹陷或悬垂的特征，使得塑料零件很难通过单拉从模具中弹出。 设计应确保零件可以通过单次单向拉动弹出。 这样做将有助于保持较低的注塑成型成本。 因此，在设计注塑成型零件时避免螺纹和底切非常重要。
为避免底切，您可以将特征定向为平行于绘制线，并将挺杆和滑块纳入设计。 升降机有助于在没有吃水的情况下释放内部底切。 零件冷却后，升降机可以以一定角度向上推动，以从模具中去除底切。 相比之下，滑块使用连接到芯模的带角度的销来释放外部底切。
圆角
为了提高注塑成型过程的效率和质量，设计师和工程师应该以圆润的特征为目标，而不是尖角和边缘。 锋利的边缘需要更大的压力来填充，增加了零件损坏和顶出过程中出现缺陷的风险。 圆润的内角和外角有助于塑料流动更顺畅，减少残余应力和开裂。
内角半径应至少为相邻壁厚的 50%。 另一方面，外角应为相邻壁厚的 150%。 对于凸台和卡扣配合等垂直特征，底座应该是圆形的。 凸台半径应为相邻壁的 25%，最小半径为 0.381 毫米（0.015 英寸）。
表面处理
塑料部件可能具有不同的表面处理，这会影响其质地、外观和触感。 选择正确的饰面对于设计阶段至关重要，因为它决定了所需的工具和材料。 粗糙的饰面需要更高的拔模角度并影响材料的选择。 模具表面可能还需要准备以获得所需的光洁度。 模具表面最细微的瑕疵都会转移到成型零件上。 需要的后期制作越多，成本就越高，完成模具所需的时间也就越长。
材料选择
注塑成型涉及使用各种塑料树脂，每种塑料树脂都有其特定的物理和机械性能。 材料选择会影响零件在其预期环境中的功能。 选择时的主要考虑因素 注塑材料 包括材料收缩率、装配和成本。
材料收缩率因塑料类型和加工条件而异，这会影响零件性能和几何形状。 您还应该考虑材料处理装配过程（如机械紧固和焊接）的能力。 虽然塑料材料的理想属性至关重要，但您还必须考虑采购、加工和精加工塑料的成本，以最大限度地降低生产成本。
注塑模具设计指南
注塑模具设计和生产是塑料零件制造中必不可少的过程。 模具工具有助于定义预期塑料零件的形状。 因此，所有模具组件都必须处于正确的状态才能顺利进行注塑成型。
以下是设计注塑模具时需要考虑的一些技巧。
模架和型腔布局
模具工具包括模座、型腔、型芯镶件和其他组件。 模架为模具提供了基础，而型腔和型芯镶件则形成了零件的形状。 模具工装的设计影响成型过程的准确性和一致性。
模具必须坚固耐用，易于维护，易于拆卸和组装以进行维修和保养。 模具工具应精密制造，以确保型腔和型芯正确对齐。 模架的型腔布局还必须允许接触空心和型芯嵌件，以便进行简单的维护和修理。 这降低了缺陷风险并提高了零件质量。
冷却系统设计
冷却系统是注塑模具设计的一个重要方面。 它控制模腔和塑料材料的温度。 冷却至关重要，因为它有助于固化塑料并控制收缩。
冷却系统的设计应保证整个模具型腔均匀冷却。 冷却通道的设计应靠近冷却时间较长的区域，以免干扰浇口和流道系统。 机械师还应优化设计以实现尽可能短的循环时间。
流道和门设计
流道和浇口系统控制熔融塑料流入模具型腔。 浇口是塑料进入型腔的入口，流道系统将塑料引导至浇口。 浇口和流道系统设计影响成型过程的效率和成品质量。
浇口尺寸、位置和形状应优化材料流动，最小化零件应力，并避免零件出现缺陷。 流道系统应尽量减少压降，确保材料均匀分布，并避免塑料积聚并导致缺陷的死点。
弹射系统设计
顶出系统将成品零件从模腔中取出。 顶出系统设计应考虑零件的几何形状、底切数量和零件的刚度。 为了确保零件在顶出过程中不会损坏，设计人员可以使用顶针、套筒或液压顶出系统。 此外，顶出系统的设计必须能够承受将零件从模具中取出所需的必要力。 考虑喷射系统在浇注系统和流道系统周围的位置也很重要，以避免干扰。
模具材料和表面处理
模具所用的材料会影响其使用寿命和成品质量。 为确保最佳性能，模具材料应具有高熔化温度、良好的导热性和出色的耐磨性。 选择合适的材料有助于缩短周期时间、延长模具的使用寿命并降低零件缺陷的风险。
每个模具都是独一无二的，需要在加工过程中仔细考虑。 所使用的材料必须经过精密加工，以避免可能转移到模制零件上的表面缺陷。 通过额外的精加工（如喷砂或抛光）去除立铣刀在模具表面留下的可见痕迹非常重要。 所需的精加工程度会影响模具加工过程的成本和时间。
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注塑工艺质量控制 塑胶零件
注塑成型工艺是制造塑料部件的高精度和高效方法。 然而，要确保高质量的塑料产品，必须在整个制造过程中进行严格的过程控制。 在我们进入实现注塑成型过程控制的关键步骤之前，让我们简要概述一下注塑成型过程。
注塑工艺概述
注塑成型涉及熔化塑料聚合物并在模具中的压力下将其固化，从而赋予组件形状。 这个连续的循环包括许多步骤。 加热塑料树脂后，浇口会在对模具施加适当压力时打开。 然后将熔化的塑料注入模具中。
一旦熔融树脂到达桶的末端，门就会关闭。 然后模具的两个部分同时闭合，并通过合模压力保持在一起。 保压阶段后，螺杆缩回，零件在模具中冷却。 零件冷却后，模具打开，顶针或顶板将零件推出。 完成的零件然后准备好进行精加工。
考虑到这一点，让我们检查一下注塑过程控制的各个方面：
机器选择和设置
选择正确的注塑机并正确设置将有助于实现过程控制并始终如一地生产出高质量的塑料零件。
考虑以下因素：
- 锁模力：在注塑过程中，机器应提供足够的锁模力以牢固地固定模具。
- 注射单元尺寸：注射装置应足够大，以提供足够的熔体体积来填充模具型腔，而不会过度填充或填充不足。
- 螺杆类型和尺寸：螺杆应提供一致的熔体质量和流速。 螺杆直径还应提供合适的注射量和熔体密度。
- 温度偏差：机器应具有高质量的温度控制系统，以在整个成型过程中保持均匀的加热和冷却。
- 物料搬运：机器还应该有一个高效的材料处理系统，可以从存储区域无污染地运输材料。
总的来说，应该有跟踪关键过程参数的空间，例如温度、压力和循环时间。 机械师应该能够轻松检测工艺参数的任何变化并实时调整它们以防止成品出现缺陷。
工艺参数和优化
注塑成型过程控制涉及监控和调整多个参数以获得最佳结果。 以下是一些需要考虑的关键参数：
- 注射压力和速度：这些参数决定了熔融塑料填充模具型腔的速度。 注射压力应足够高以完全填充模具型腔。 但是，它不应该太高，否则会导致闪光或部分失真。 应保证材料在最短的时间内充满型腔而不发生降解。
- 注射温度：注射温度影响塑料材料的流动性和粘度。 应将塑料材料加热到其熔点，并在整个注塑过程中保持稳定的温度。 机械师可以在模腔的不同点使用热电偶监测和控制温度。
- 保压和时间：保压压力应能防止材料回流到注射装置中。 保温时间应让塑料材料完全冷却凝固。 时间将取决于零件的壁厚和复杂性。
- 冷却时间：冷却时间的选择应根据材料的热性能和制件的壁厚而定。 热电偶还可以帮助监控冷却时间。 机械师可以通过改变冷却通道布局或增加尺寸来调整时间。
- 弹射： 顶出系统应确保顶出平稳一致，避免损坏零件和模具。 顶出力还应取决于零件的尺寸和复杂性。
质量控制和检验
质量控制和检验旨在保证模制件符合质量和性能要求。 有不同的方面，包括过程能力研究、视觉和尺寸检查以及功能测试。 它们有助于识别可变性来源并提出流程改进建议。
有效的质量控制可确保模塑部件没有缺陷和表面瑕疵，并满足指定的公差和功能要求。 必须定期进行质量控制和检查过程，以确保零件符合规定的质量、安全和性能标准。
常见的注塑成型设计问题和解决方案
套装 注塑缺陷 可能发生在制造过程中，影响产品的功能。 这些缺陷可能因成型参数、材料选择等原因而发生。但是，您可以通过调整成型工艺轻松避免设计缺陷。 但是，有些问题可能需要您重新设计模具或更换生产设备。
让我们探讨一些典型的注塑成型设计问题以及如何解决这些问题。
缩痕 和翘曲
缩痕是一种注塑成型缺陷，表现为成型零件平面上的微小凹陷。 缩痕通常是由于成型零件内部组件的收缩造成的，导致材料从外部向内下沉。
由于冷却过程中不规则的内部收缩，翘曲是注塑成型部件上意外的弯曲和扭曲。 它会给模制部件的各个区域带来意想不到的压力。 这种应力迫使模塑部件在冷却时弯曲和扭曲。 您可以在平坦但放置在平面上时有间隙的零件中注意到这一点。
原因
- 极高的熔体或模具温度
- 极低的保压或注射压力
- 模具结构设计缺陷
- 保温或冷却时间和压力不足
解决方案
- 确保渐进和更长的冷却过程以防止内部应力
- 在模具设计中保持均匀的壁厚，以促进熔融塑料沿单一方向流过模具型腔
- 使用足够的保压压力和时间来冷却零件表面附近的材料
- 降低模具或材料温度
飞边和零件粘附
飞边、喷溅或毛刺是指多余的成型材料在组件边缘显示为细线的情况。 它通常是由于某些材料流出预期通道而发生的。 虽然闪光算作细微缺陷，但如果影响其功能，则可能成为严重的产品缺陷。
另一方面，零件粘附涉及成型零件粘附在模具表面，使其难以或无法脱模。
原因
- 排气系统设计和控制不当
- 夹紧力不足
- 模具设计缺陷和成型条件恶化
- 注射压力过大或模具温度过高
- 脱模剂不足
- 冷却时间不足
解决方案
- 确保排气通道尺寸合适
- 对板施加高夹紧力，避免间隙
- 重新设计模具，使熔融材料顺畅流动并适当通风
- 用合适的脱模剂正确涂抹模具
- 针对所用的特定材料优化注射压力、模具温度和冷却时间
短射和烧伤痕迹
当熔融材料无法填充整个模腔时，短射是模制零件上的缺陷。 因此，模塑部件在冷却和脱模后是不完整的。 短射被认为是严重的缺陷，因为它们会影响成型部件的外观和功能。
模制件表面或边缘的烧痕为黑色锈色痕迹。 虽然这些缺陷通常不会影响零件的完整性，但当它燃烧模制组件从而导致降解时，它们就会成为一个严重的问题。
原因
- 注射压力不足
- 截留的气穴阻碍熔融塑料的自由流动
- 使用粘度极高的材料
- 浇口和流道系统设计不当
- 极高的熔化温度
解决方案
- 加宽可用通风口或增加更多通风口以确保更好的通风
- 使用足够的模具温度以避免快速和不一致的材料冷却
- 降低注射速度以降低滞留空气的风险
- 提高注塑速度和压力或使用更薄的基材以获得更好的流动性
气穴和空隙
这些气穴缺陷是注塑成型中最严重的缺陷之一。 它们在模塑部件中表现为滞留的空气或气泡。 这些被困的气泡会导致结构和美学缺陷。 同样，如果模具中最初的空气变热并被压缩得足够紧，它就会爆炸，从而破坏模制部件和模具。
真空空洞是在注塑成型零件中发现的气泡。 制造商有时将这些缺陷称为气穴。 尽管质量控制专家将空洞归类为小缺陷，但更多的空洞会削弱模制部件。
原因
- 模具内通风不良
- 模腔填充不均匀
- 截留空气压缩和点火
- 成型压力不足
- 由于密度的显着变化，材料容易产生空洞
解决方案
- 提高模具温度
- 重新设计或改造流道系统和浇口定位
- 使用粘度较低的材料以防止形成气泡
- 限制循环时间以防止滞留空气压缩和点燃
- 提高注射压力，有效排出型腔内的滞留空气
分型线 错配和偏转
分型线不匹配是模具的两半没有正确对齐的缺陷。 它会导致沿模制部件的分型线出现可见的接缝或间隙。 当模制零件在冷却过程中翘曲或弯曲出其预期形状时，就会发生偏转。 这两种缺陷都可能导致零件不符合要求的规格，从而导致废品率增加和生产率降低。
原因
- 夹紧力不均
- 模具组件的尺寸变化
- 注射压力和温度过高
- 模具热膨胀
- 冷却时间不足
解决方案
- 确保正确夹紧和对齐模具
- 在整个成型过程中保持模具温度一致
- 优化所用材料的注塑成型参数
- 成型后热处理可降低残余应力
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结论
注塑成型是一种多功能且高效的技术，可为各行各业制造高质量的定制塑料部件。 然而，如果不遵循一套注塑成型设计指南，这个过程是不完整的。 这将使您详细了解您需要什么以及如何完成该过程。
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