注塑模具锁模力的影响因素及简单经验计算方法.pdf

机电工程技术2 0 0 8年第3 7卷第0 3期机电工程技术 年第 卷第 期 注塑模具锁模力的影响因素及简单经验计算方法 田学军 湛江教育学院 广东湛江5 2 4 0 3 3 收稿日期 2 0 0 8 0 1 0 7 摘要 注塑生产中 锁模力参数设计十分重要 本文从成品及流道在分型面的投影面积 浇口的数目和位置 浇口的尺寸 塑料 的粘度 流程 壁厚比例 射胶速度等方面分析了影响模具锁模力的因素 鉴于锁模力的理论计算较为复杂 本文提出了一种简化 的计算方法 关键词 注塑 模具 锁模力 中图分类号 T Q 3 3 0 4 1 文献标识码 B文章编号 1 0 0 9 9 4 9 2 2 0 0 8 0 3 0 1 0 0 0 3 注塑生产中 凹凸模紧密地合在一起来 然后往模腔 中注入熔融的塑料 为防止模具分型面被模腔压力顶开 必须对模具施以足够的锁模力 否则分型面将产生溢料 因此模具设计时应使注射机加在模具上的锁模力大于塑料 将分型面胀开的力 较大的锁模力不仅会增加模具的磨 损 降低排气作用 还提高了对注塑机的要求 因此在生 产中 能满足生产的条件下 应适当降低锁模力 影响锁模力有两个重要因素 即成品及流道在分型面 的投影面积和模腔压力 1成品及流道在分型面的投影面积 该面积是模腔沿模具分型面所得到的最大投影面 对 多腔式的模具来说 总投影面积就是单一模腔的成品投影 面积乘以模具腔数再加上流道系统的投影面积 计算一具 多腔式模具的总投影面积时我们需要知道以下的数据 1 模腔的尺寸 2 模腔的摆放设计 3 模腔的腔数 4 流道系统的尺寸 流道系统的总投影面积是各分流道的投影面积之和 与成品的投影面积一样 它是在模具分型面的最大投影面 积 若模具属于无流道式的设计 浇口是直接放置在模腔 时 则无须考虑流道系统的尺寸 2模腔压力的决定因素 要使得塑料充分填充模腔 就要求有足够的注射压力 和保压压力 而模腔所体现的压力来自熔料流动的阻力 通常模腔压力是注射压力的4 0 6 0 而注射压力则由 以下因素决定 浇口的数目和位置 浇口的尺寸 塑料的 粘度 流程 壁厚比例 射胶速度等 2 1浇口的数目和位置 成品的浇口数目和位置决定了熔料在模腔内需要的流 程 并影响着所需的注射压力 熔料的流程越短 所需的 注射压力越低 作用于模具的涨开力越小 则生产成品所 需的锁模力越小 多点浇口设计是为了降低熔料的流程长 度 锁模力也就相应可以降低 但是多浇口设计使成品的 熔合线增多 一定程度上影响成品的强度 2 2浇口的尺寸 浇口的设计是要满足足够的熔料进入模腔 并且浇口 的尺寸设计往往很细小 这样可以减少成品的浇口痕迹 也可使成品容易与流道系统分离 由于浇口尺寸细小 它 对温度的变化也非常敏感 理想的浇口设计应使熔料在保 压阶段够能被注入模腔 补偿熔料在冷却时的体积收缩 待模腔内塑料充分饱和后 浇口才开始凝结 浇口尺寸往 往是成品厚度的0 7 0 9倍 浇口越小 注射压力越高 锁模力也要求越高 2 3塑料的粘度 不同塑料的粘度差异较大 粘度越大所要求的注射压 力越高 因此模腔的压力和锁模力也越高 要降低塑料注 射成型时的粘度 可用适当升温或提高注射速度的方法 根据测试数据并结合实际生产经验 我们可以把常用的热 塑性塑料按粘度由低到高分成六个等级 见表1 如以第 一组的塑料为基准 则其它各组对应的粘度系数见表2 2 4流程 壁厚比例 成品壁厚越大 熔料注射成型时所受的阻力越小 则 要求的注射压力及锁模力都会降低 另外 流程与壁厚的 比例也是影响注射压力的重要因素 该数值越大 所需的 经验交流 1 0 0 机电工程技术2 0 0 8年第3 7卷第0 3期机电工程技术 年第 卷第 期 图1第一级粘度塑料的平切模腔压力 K 1 0 注射压力也越大 对于不同的塑料 注塑生产时流程与壁 厚的比值有其最大值 当超过最大值时 采用常规的注塑 工艺成品很难达到饱满状态 因为熔料在模腔内流动时 温度在逐渐降低 所需的压力不断升高 所以应尽量使塑 料的流程与壁厚的比值小于其最大值 对于同一种塑料 不同的壁厚对应的最大流程与壁厚的比值也有不同的数 值 例如塑料P C 在壁厚为1 m m 2 5 m m 3 0 m m时 其 最大流程分别为1 2 0 m m 3 8 0 m m 5 7 5 m m 也就是最大流 程与壁厚的比值分别为1 2 0 1 1 5 2 1 1 9 2 1 通过注塑工 艺手册等参考工具书可以得到一些常用塑料在不同的壁厚 时的最大流程与壁厚的比值 2 5填充速度 在选择注塑生产参数时 应在满足注件质量要求下尽 可能使用较快的注射速度 总的来说 注射速度越快 成 品的质量和机械性能越好 并且生产周期也短 但是 高 注射速度所需的维持稳定的射速的注射压力也越高 往往 需要增加3 0 的注射压力 相应的锁模力也要适当的提高 3锁模力的理论的计算方法 目前 注塑模具行业中 较多按照力学理论计算的方 法计算锁模力 F P m n A1 A2 1 式中F 锁锁力 N A1 A2 分别为制品和浇注系统在分型面上的投影 面积 m m 2 P m 塑料熔体在型腔内的平均压力 M P a 注塑机注入塑料熔体流经射嘴 流道 浇口到达型 腔 将产生压力损耗 一般型腔内平均压力仅为注射压力 的4 0 5 0 即P m 4 0 5 0 Po Po为注射压力 式 1 原则上可计算出各种情况的锁模力 但由于 实际生产中随着塑料的流动性大小 成品形状的复杂程 度与精度要求的不同 成型时型腔内的压力不同 要根 据式 1 准确计算出锁模力是不容易的 4锁模力在实际生产中的经验计算方法 注塑工艺中 锁模力的大小不仅影响到塑件的质量 还影响到模具的磨损以及对注塑机的级数要求 对于千变 万化的塑料制品 锁模力采用理论的计算方法比较复杂 而且锁模力也随着注塑工艺参数设置而有所改变 但是 我们往往只要求得出某注塑制品所需的最大锁模力即可 前面已指出 在实际生产中 锁模力将随着塑料的粘 度 流道的尺寸 流程与壁厚的比值以及注件投影面的不 同而变化 对于注塑工艺来说 塑件的流程与壁厚的比值 可以反映出塑件形状 厚度及流道的形状大小等性质 因 此生产中锁模力主要由塑料的粘度 流程与壁厚的比值及 注件投影面三方面因素所决定 根据实际的生产经验 我 们得出一种简单的锁模力计算方法 这种方法广泛适用于 聚酰胺6 尼龙6 聚酰胺1 1 2 尼龙1 1 2 聚乙烯酞酸盐 P A 6 P A 1 1 2 P E T P 聚酰胺6 6 尼龙6 6 聚丁烯酞酸盐 P A 6 6 P B T 第二级 聚苯乙烯 聚丙烯 聚乙烯 P S P P P E 第一级 醋酸纤维素 醋酸 丙酸纤维素 乙二醇乙烯醋酸酯 塑性聚氨乙烯 C A C A P E V A P P V C 醋酸 丁酸纤维素 丙酸 纤维素 热塑性聚氨基甲酸乙酯 C A B C P P U R T P U 第三级 丙烯腈丁二烯苯乙烯 苯乙烯丙烯腈 聚醛 A B S S A N P O M 丙烯腈丙烯酸苯乙烯 甲基丙烯酸丁二烯苯乙烯 丁二烯苯乙烯共聚物 A A S A S A M B S B D S 第四级 聚甲基丙烯酸 P C A B S混合物 P M M A P C A B S 有机玻璃 P C P B T混合物 P M M A P C P B T 第五级 聚碳酸酯 非塑性聚氯乙烯 P C U P V C 聚醚酰亚胺P E I 第六级 表1常用热塑性粘度等级表 级别粘度系数 第一级 1 0 第二级 1 3 0 1 3 5 第三级 1 3 5 1 4 5 第四级 1 4 5 1 5 5 第五级 1 5 5 1 7 0 第六级 1 7 0 1 9 0 表2各级对应的粘度系数 经验交流 1 0 1 机电工程技术2 0 0 8年第3 7卷第0 3期机电工程技术 年第 卷第 期 撑基础水泥重新灌浆 并改用高强度环氧树脂水泥 6 经 处理后 C 4 2 0 2机体及进出口管线的振动峰值由5 0 0 m降 到正常值2 0 m 法兰泄漏现象也随之减少 3 2科学装配 严格控制拧紧力 并采用液压专用扳手对称把紧 两法兰不平行度控制在 0 1 m m之内 对每次拆下的超高 压螺栓做着色检查 测试分析 及时更换旧件 并对拆 卸2次以上的螺栓加大5 1 0 的拧紧力 提高透镜垫 环 内球面的研磨质量 研磨时间延长至1 2 h以上 注意保持周围环境纯洁 做好防潮 防尘 防锈等保养 工 作 对 表 面 缺 陷 明 显 的 密 封 件 如 镜 面 上 有 超 过 0 1 m m深的划伤 压坑 密封面气蚀锈斑面积达1 5 以 上者 不得勉强使用 7 3 3其他方法 高温 载荷波动易使透镜垫或螺栓的弹性降低 工艺 操作应尽量避免高温和载荷波动 也可减少法兰的泄漏 4结语 采用以上措施后 在最近3次检修中 共有4 3个超 高压密封点全部一次安装合格 在运行过程没有任何泄漏 现象 说明以上方法是行之有效的 为企业减少了百万元 的泄漏损失 也为国内同类装置处理超高压法兰泄漏提供 了可借鉴的经验 参考文献 1 丁玉兰 石来德 机修设备故障诊断技术 M 上海 上海 科技文献出版社 1 9 9 0 2 屈维德 机械振动手册 M 北京 机械工业出版社 1 9 9 2 2 5 7 3 6 5 3 编辑委员会 化工厂机械手册 M 北京 化学工业出版 社 1 9 8 9 4 周仲荣 L e oV i n c e n t 微动磨损 M 北京 科学出版社 2 0 0 2 5 Z h o u Z R L V i n c e n t C r a c k i n gi n d u c e db yF r e t t i n go fa l u m i n u m a l l o y s M J o u r n a lo fT r i b o l o g y A s m e 1 9 9 7 1 1 9 3 6 4 2 6 石化装置工艺管道安装设计手册 M 北京 中国石油化 工出版社 2 0 0 1 7 往复压缩机C 4 2 0 2操作安装维护手册 Z 意大利 N u o v o P i g n o n e进口随机资料 1 9 9 4 第一作者简介 施俊侠 女 1 9 6 9年生 河北沧州人 博士 副 教授 研究领域 机械失效与故障诊断 已发表论文2 0篇 编辑 梁玉 各种中小型普通塑料制品 例如电话机 电饭锅 电风 扇 台灯等家电外壳及各种中小型塑料制品 图1是根据实际生产经验而得出的第一级粘度的塑料 的模腔平均压力随塑件的壁厚 流程与壁厚的比值而变化 的曲线图 根据图1中的数据 我们用以下的计算方法可 以得出各种塑料生产中所需的锁模力 F K P m S 2 式中F 锁模力 k g K 粘度系数 图1中对应的是第一级粘度塑 料 即K 1 0 P m 由图1所查得的模腔平均压力 k g c m 2 S 成品及流道在分型面的投影面 c m 2 应当指出的是 一般注塑生产中塑件的流程与壁厚的 比值小于最大值 可以用公式 2 所述方法 如果某些 有特殊要求的塑件 其流程与壁厚的比值超出正常的最大 值时 锁模力要求有所增加 通常是公式 2 计算数值 的1 1 0 1 1 5 5经验锁模力的应用 我们以灯座的实例来说明锁模力的计算方法 图2所 示是一个圆型的聚碳酸酯 P C 塑料灯座 1 流程 壁厚 2 2 0 2 9 0 1 9 1 0 5 1 该值不超过最大流程 壁厚比值 1 3 0 1 实际生产能 满足条件 可以采用上述方法计算 2 根据壁厚 1 9 m m 以及流程 壁厚的比值 1 0 5 1 查 图1可 得 第 一 级 粘 度 的 塑 料 注 件 模