AMODEL PPA模具設計與維護

AMODEL PPA的模具用鋼和表面處理
與任何一種工程塑料一樣，模具所生產部件的數量和質量將決定對模具用鋼的選擇。對于大批量生產，高質量模具的初期投資是值得的。一般而言，常見的模具用鋼，比如用 H13、S7和 P20 來制作注塑模具是可以接受的。若采用玻纖或礦物增強牌號的塑料注塑，耐磨性強的 H13 的效果較好。應避免使用像鋁之類的軟金屬，即便是原型制作也不宜采用。模具用鋼在生產前應淬硬，較好在淬硬前對模具進行試料，這樣有助于模具的加工。

根據所選擇使用的塑料之收縮率確定模具的所有尺寸后，謹慎的做法是采用“保險”的方法加工模具。這就是說，內部的注塑部件尺寸（模芯）之加工的尺寸應大于實際尺寸，外部尺寸的加工尺寸應小于預期尺寸。在初次試料后，測量模塑部件尺寸并調整較終的模具尺寸以生產出預期尺寸的部件。
 

即使初次試模對表面外觀要求不高，還是應去除所有的機加工痕跡以保證部件能順利地脫模。所有表面都應該沿脫模方向拋光。修飾部分允許紋理表面，但是不允許出現咬邊。更詳細的信息可參見第 20 頁中關于使用脫模角度幫助部件脫模的討論部分。通常不必對模具用鋼進行電鍍。如果要求表面光澤度好和耐用，可通過表面處理實現，如高密度鍍鉻或氮化鈦處理。此外還可以購買到許多其它的表面涂料和／或表面處理劑。雖然我們尚未對所有這些產品進行調查研究，但至今尚未發現其它表面涂料和／或表面處理劑的長期效果明顯優于高密度鍍鉻或氮化鈦。
雖然 AMODEL PPA對模具用鋼沒有化學腐蝕性，但還是會產生磨損和磨擦，尤其是在使用玻纖和礦物／玻纖填充牌號時。通常，磨損發生在模具中高剪切的部分，如澆口、拐角處和模穴中較先與注射塑料相接觸的區域。設計模具時，選擇澆口位置和模穴布局時應考慮到磨損因素。在澆口采用嵌入件并在易受磨損部分采用易于更換的內部模穴組件可以減少停機維修時間。

AMODEL PPA的模具類型
有幾種類型的模具可用來模塑 AMODEL 塑料。包括雙板模、三板模和熱流道系統，并且它們都具有手動或液壓滑塊以及其它必要的特征。AMODEL 塑料通常不適宜壓制成型、傳遞模塑或吹塑成型。

雙板模
雙板模，又稱 AB 模，是所有模具類型中使用較廣泛和較簡單的一種。它具有一個固定的 A側和一個可移動的 B 側。熔融的塑料通過 A 側的澆道注入，沿合模線的流道系統進入模穴（通常會在 B 側）。
由于脫模系統通常設計為從可移動的 B 側脫模，因此在模具打開時應保證部件、澆道和流道系統位于 B 側。為此，通常的做法是在 B 側開冷料井、流道系統以及大部分的模穴。

冷料井通常開在 B 側，位于澆道的對面，它具有兩種功能。首先，它收集注入料中的前沿部分，這部分經常會含有來自噴嘴的塑料 “冷料”，并可以防止這些冷料進入模穴。第二，依靠輕微的咬邊，在打開模具時冷料井可以將澆道從 A 側拉出。在 B 側冷料井處安裝頂針可以彈出澆道。

通常，流道系統也開在模具的可移動側。流道系統內的頂針，一部分位于模具表面以下，稱作 “吸針” ，其作用是保證流道留在可移動側。這些吸針會做輕微的咬邊。
為了保證模塑部件本身在模具打開時留在可移動側，通常是使部件的主要部分位于該側。應盡量減少固定一側的細節特征。當 A 側必須保留重要的細節特征時，則建議在 A 側采取主動的脫模方案，比如彈簧脫模系統。

AMODEL PPA的三板模
三板模是二板模系統的改進，它在定模板與動模板之間加入一中間板。該中間板將澆道和流道系統與部件分開。流道系統在定模板和中間板之間形成，模塑部件在中間板和動模板之間形成。打開模具，部件留在動模板，并從動模板脫模。而流道系統和澆道則與模塑部件分離，留在中間板和定模板之間。中間板的彈簧脫模系統使流道脫模。

三板模具有以下幾個優點，使其比二板模更具有吸引力。首先，除澆口是在部件脫模過程中完成的，并非作為第二步操作。第二，通過讓澆口的進澆點位于中間板，在澆口數量和位置的選擇上就具有更大的自由度。較大的部件可以在多處位置開澆口，以易于填充。

AMODEL PPA的熱流道系統
熱流道系統利用電加熱分流板通道替代冷澆道和流道系統，使注射的加熱部分保持熔融狀態。塑料直接從分流板通道的進澆點注入位于B 側的模穴中。熱流道系統的較大優點是其材料利用率高。由于沒有澆道和流道結塊形成，100% 的塑料被用在部件中。

對于AMODEL PPA 這樣的結晶材料來說，熱流道系統的熱控制是十分關鍵的。應避免在分流板通道中的滯留時間過長，否則會導致材料熱分解。應對分流板通道的每一進澆點分別進行溫度控制。分流板通道和進澆點中每一熱源的控溫熱電偶的安放位置應在熱源和塑料之間并靠近塑料處。

通常情況下，模具設計應盡可能簡單。在確定模穴位置時還應考慮脫模和澆口位置。模具的熱控制也十分關鍵。循環導熱介質應能滿足維持模穴溫度均一的要求。對于這些問題的不妥處理會產生部件脫模問題。

AMODEL PPA的平衡模穴布局
對于任何多穴模，模穴的分布平衡對于部件的成型質量十分關鍵。這意味著所有的模穴必須具有相同的體積并在同一時間內填注。模穴分布不平衡會導致某些模穴過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壓力下填充，保證了部件的均一性。通常的方法是采用相同尺寸的流道，并將模穴放置在距澆道等距離的位置。到每一模穴的流程應是相同的。

有時可在一個多腔模具中注塑兩個或多個不同形狀的部件。通常這種模具不可能達到平衡，因而應盡量避免。當出于經濟方面的考慮，要求不同模穴放置在單一模具中時，流道系統應配備模穴開關。如果不能同時模塑合格的部件，模穴開關可允許各部分分別模塑。

AMODEL PPA的熱控制
由于熱塑性塑料的注塑成型過程實質上包括熔融塑料注入模穴并在其固化后脫模，所以正確的溫度控制是十分重要的。這通常是通過讓導熱介質循環流過模具內的通道來實現的。模具溫度低于 95℃ 時可使用水，但當溫度更高時則須使用油。模具所須達到的溫度取決于所加工的塑料牌號。

不能使用電加熱棒。盡管電加熱棒具備加熱模具的能力，但它無法為模具排熱。由于注入模具中的聚合物溫度較模穴溫度高，所以多余的熱量需被排掉。這種情況在被隔熱的部分尤其明顯，比如在模芯軸銷處，熱量會在此處聚集并影響脫模。可將銅鈹合金制成的導熱軸銷插入這些區域以加速熱傳導。

模具內導熱通道的位置應與每一模穴等距離，且流量設計應保證每一模穴獲得等量且溫度相同的流體。穿過模穴的流型應為并流而不能是串流。內部的導熱流體管路應保證在有限的流速下能產生湍流以加大傳熱速率。

AMODEL PPA的流道系統
流道系統的作用是提供連接澆道和模穴的通道。為了避免在澆道和流道系統中的材料浪費，通常對該材料進行粉碎并循環使用。通常可將 25% 的粉碎澆道和流道結塊與 75% 的新塑料混合。所以，當澆道和流道結塊的重量不超過注塑重量的 25% 時，這種模具設計是較節約材料的。

減少流道結塊的方法是同時減少流道的長度和流道的比表面積。圓形流道的比表面積較小，它是效率較高的流道，但是其加工制作較困難。斜率為 10% 的梯形流道會使流道結塊的重量增加 25%，但它更易于機加工。流道結塊的大小取決于流道的長度和所用塑料的牌號。無論在何種情況下，流道的主軸厚度都應大于部件較厚的部分，以防止流道在部件完全固化之前凝固。當需要流道分流去填充兩個或多個模穴時，所有二級流道的體積之和不應大于初級流道的體積。這是為了防止熔體前端的流速降低。在流道中每一轉角處以及澆道基座處都應該設有冷料井。這些冷料井用于清除前進熔體的前沿，并防止冷料進入模穴。由于分流板通道流道系統內的材料通常要循環使用，因而應保證流道系統的排氣狀況良好以防止出現燒焦。保證流道系統的良好排氣還可以使在流道內產生的氣體由流道排出，而不是穿過模穴排出。可以通過拉料桿和吸針產生的咬邊使流道系統留在相應的板上。流道系統上的大量頂針能保證脫模的順利進行。

AMODEL PPA的澆口
所有常規的澆口類型，包括熱流道，都適用于加工 AMODEL 塑料。澆口方式的選擇應考慮以下幾個方面：選擇澆口位置以利于部件壓實、移除澆口的方法、回用料的產生和使用以及模塑的美觀要求。
 

AMODEL PPA的澆道澆口澆道（直接）澆口較常用于熱流道系統，也常用于原型模。該方法是將模穴直接沿澆道放置或置于熱流道進澆點的下部。該方法的主要優點是其系統簡單，且減小了流道結塊體積和流道長度。澆道澆口的缺點是其部件上可能會看到冷料，并需要去除澆道或熱流道的痕跡，這些通常需要后序的機加工操作或壓機操作工的手動操作。

AMODEL PPA的側澆口
側澆口是迄今為止較常見的澆口類型。這些澆口可用于常規的澆道和流道系統。塑料沿合模線通過流道進入模穴。在流道系統內設有冷料井以防止冷料進入部件。通常將咬邊置于模具的可移動側以起到拉料桿的作用。在澆口與部件的結合處也可以有輕微的咬邊，這有助于流道／部件的分離。

側澆口的優點包括易于加工、改造、維護和無故障運行。冷料井消除了部件中的冷料。該方法的一個缺點是其會產生邊角料，但廢料可部分用于粉碎并重新使用。強烈建議使用澆口嵌入件以便在出現嚴重磨損時，易于更換澆口。
輪輻式澆口基本只用于注塑沒有接合線的環形部件。使用纖維增強牌號的塑料注塑時，若采用其它澆口類型則易發生翹曲，而采用輪輻式澆口可保證部件的高平直度。與澆道澆口一樣，該方法也需要機加工操作來去除澆口。

AMODEL PPA的潛伏式澆口
由于潛伏式澆口可實現自動除澆口，所以是另一類使用較為廣泛的澆口類型。潛伏式澆口采用與標準的側澆口相類似的常規合模線流道系統。如圖 7 所示，潛伏式澆口離模穴很近，但其流道從合模線和澆口下面穿入分模面以下的部分。在脫模時，模塑部件和流道／澆口通過模具用鋼本身分離。為了保證流道不被卡在模具中并能順利脫模，進澆點的角度十分重要。由于增強牌號的 AMODEL 塑料模量高，建議與模具合模線的垂直夾角不超過 30 度。對于模量較低的未填充牌號，可采用較低的進澆點角度。潛伏式澆口的主要優點是其自動除澆口的特征。其缺點是澆口摩損可能不規則。采用潛伏式澆口時強烈建議使用澆口嵌入件。

AMODEL PPA的熱流道模具
熱流道模具因其材料利用率高而得到極為廣泛的使用。盡管熱流道模具通常與直澆口合用，但它可采用上述的任何一種澆口類型。通常可認為熱流道模具是一種全面的系統，但某些方面的設計對成功注塑 AMODEL 塑料仍十分重要。應保證熱流道分流板通道流動暢通，不能有尖角或死角。熔融塑料易在拐角或死角處滯留，造成熱分解，并較終污染熔體和部件。熱流道模具的溫度控制是十分關鍵的。模具內每一進澆點均應分別配備熱電偶和熱源。熱電偶的安放位置應介于熱源和熔融管路之間，以保證進行準確的熱控制，從而避免塑料的熱分解。

AMODEL PPA的澆口尺寸
澆口的尺寸取決于以下幾個因素，即部件的大小、部件的厚度、所選用澆口的類型以及塑料的牌號。通常情況下，澆口尺寸不小于澆口處壁厚的 50% 以保證較佳的壓實效果。如果澆口過小，部件可能會填充不足、無規律的收縮、出現內部空洞或凹陷以及機械性能差。長方形側澆口寬度應為其深度的 1.52 倍，并與部件的厚度成正比 （如上所述）。潛 伏 式 澆 口 沿 短 軸 方 向 上 的 較 小 尺 寸 為0.5 mm，并隨著部件的尺寸增加而增大。三板模的澆口應按照比例選取，但是對于小部件其直徑不能小于 0.5 mm，而對于大部件其直徑不能超過 3.2 mm。三板模的澆口尺寸過大，在除澆口過程中會遇到困難。

AMODEL PPA的澆口位置
澆口應始終位于部件厚度較大的部分，使熔融塑料由厚的部分流至薄的部分。澆口位置還應該從美觀的角度考慮，但是不建議使熔融塑料由薄的部分流至厚的部分。其它一些會影響到澆口位置選擇的因素包括：接合線的位置、部件平直度的要求以及填充部件所需的澆口數量。

AMODEL PPA的排氣
模穴中的排氣口，如圖 8 所示，在塑料填充過程中可排出模穴中的氣體。排氣效果不好會使氣體積聚在模穴內，當升高至一定溫度時會在部件上產生燒焦并沉積在模塑表面。這被稱為憋氣。排氣效果差還會導致接合線強度差且模穴不能完全填滿。大多數牌號的 AMODEL 塑料要求相對快的注塑速率，這就要求模具具有相當大的排氣量。

排氣口的位置取決于模穴的布局，可以通過流體流動模擬準確地預測出。也可用短射找到排氣區域。通常情況下，排氣口應位于澆口的對面，在預期的接合線位置以及在合模線上的不同位置，使排氣總量約為模穴體積的 25%。合模線以下部分的排氣可通過將排氣口與頂針相結合而實現。模芯軸銷處以及較深模穴內的排氣還可以通過消除所形成的真空來防止部件的翹曲，有助于脫模的順利進行。如果需要經常性地中斷生產以清除模具內的沉積物，可以通過添加額外的或更深的排氣口來緩解這一問題。

AMODEL PPA的注塑公差
模塑部件尺寸的可變性是以下幾個部分共同作用的結果，即模穴的尺寸可變性、成型過程引起的尺寸可變性以及材料收縮引起的尺寸可變性。材料收縮率為填充材料類型和填充量的函數。填充材料類型水平越高，收縮率越低。像玻璃纖維這樣具有長徑比特點的填料，在沿流動方向和橫向上的收縮率不同。請查閱數據表以獲得不同牌號塑料的收縮率。只要減少成型過程中的變化因素， AMODEL 塑料的公差就會相對較好。實際的公差與部件尺寸有關。尺寸越大，所需的公差也越大。通常對于給定的尺寸可以保證公差維持在 +/– 0.2% 。對于很大尺寸的部件，公差可能會優于 0.2%。對于尺寸非常小的部件，可認為 +/– 0.05 mm 為較佳公差。對于統計公差而言，可將上述的目標值加倍。

AMODEL PPA的部件脫模
在計劃將部件從模穴中脫模時，有幾個重要的因素需加以考慮。脫模過程的大部分問題均可追其根源以避免發生。

AMODEL PPA的脫模角度
脫模角度是指通過增加一個錐度，使得頂針只須推送一小段距離就能讓部件自由從模具中滑出。該錐度的大小通常被稱為脫模角度。盡管通常不認為脫模角屬于脫模系統的一部分，但是它們對脫模系統的正常運作至關重要。對于 AMODEL 塑料來說，外表面脫模角度為 0.5至 1 度，而內表面或模芯的脫模角度為 1 至1.5 度。如果尺寸公差不允許采用所推薦的脫模角度，應研究其它的辦法，比如分隔可移動和固定模具表面間的部件或分割模芯軸銷。因為脫模角度減少了一半，這兩種方法都可以降低尺寸變化。對于紋理表面，紋理深度每增加 0.025 mm 脫模角度應增大 1 度。

AMODEL PPA的模具拋光
模具頂桿表面應沿著脫模方向拋光，稱為拉伸拋光，這一點十分必要。不允許出現咬邊，因為咬邊會使物件粘模。模具拋光應該是模具預防性維護的常規部分。

AMODEL PPA的頂針
部件脫模較常見的方法是通過固定在模具移動側頂針板上的頂針來實現的。當模具打開后，頂針前移將部件推出模穴。頂針的安放和大小對于確保部件脫模的成功尤為重要。如果頂針的尺寸過小或數量過少，會導致注塑缺陷（稱為頂出痕）或者造成注塑循環時間不必要的延長。頂針應圍繞部件均勻分布以保證脫模均勻。在模穴較深處，應放置額外的頂針。這些頂針能保證部件被推出模穴時受力均勻。否則，較深的部分會被較淺的部分拉出模穴，這會導致部件變形或破裂。如果部件較深部分的模穴為長條形 , 應考慮安裝片形或長方形頂針。頂針應盡量大些以減小脫模時單位面積的作用力。

AMODEL PPA的脫模板
如果部件需要使用許多模芯時，尤其是當必須滿足低脫模角度公差要求時，脫模板可將模芯拉回至模具的可移動側，然后使用頂針。通常脫模板為彈簧驅動的，以降低設計復雜程度。

AMODEL PPA的定模板頂出裝置
如果部件很復雜，要求模具移動側和固定側都有大量的細節特征時，在模具打開時部件很有可能留在固定側，這是我們所不希望看到的。這通常可以利用移動側澆道處的咬邊 （拉料桿）緩解。情況嚴重時，可利用固定側的彈簧頂針板迫使部件留在移動側。此時可應用移動側頂針的使用原則。

可拆換模芯
當內徑需要有咬邊時，可使用可拆型模芯。但由于可拆型模芯復雜程度高且維護困難，應盡可能避免使用。

AMODEL PPA的模具維護
正確的模具維護對保證部件質量和較大程度地延長模具壽命十分關鍵。推薦的較低維護標準見表 5。個別的模具可能要求額外的維護事項。每班檢查部件是否帶有折斷的模芯或頂針，以及是否有表明模穴損壞的拖帶痕跡。檢查部件是否有燒焦，若有燒焦則表明排氣口可能堵塞。檢查模具在開關時是否有異常移動。用模具清潔劑清洗模具表面，尤其是排氣口。每天檢查模具是否有磨損、彎曲或松動的頂針。清潔所有非合模線上的排氣口。每 20,000 次循環或每次生產作業（取較少者）從壓機上取下模具。排空并清洗所有油／水管線。確認管線的流動自如。如果模具不用，則在存放之前用安全溶劑清洗并噴涂防銹劑。檢查所有夾具、螺栓及板均已緊固，而且狀態良好。如果要將模具存放起來，則將較后的注塑件裝袋并與模具一起保管，以代表其所生產部件的質量。每 100,000 次循環拆卸所有板子，并用安全溶劑進行清洗。檢查所有部件是否磨損。若有必要請更換。按要求潤滑所有運動部件。檢查澆口和排氣口的尺寸是否正確。檢查所有墊圈、密封件及 O 型環是否完整。檢查脫模系統是否對齊。在模具從存放處裝回用經過許可的溶劑清除模具防腐劑。檢查模具在存放期間是否受到損壞。檢查油／水管線是否有滲漏。把上次的較后一個注塑件交給操作工，以進行質量比較。

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