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10 个关键的注塑成型最佳实践，助您生产高质量零件
创建于01.13
注塑是一种制造大量精密塑料零件的常用方法。但零件的质量很大程度上取决于早期的设计和模具选择。如果忽略这些步骤，可能会导致零件变形、表面缺陷或生产缓慢，这些都会增加成本。如果工程师遵循常规的注塑最佳实践，他们就可以设计出易于制造且经久耐用的零件。
本指南介绍了十种改进零件和提高生产可靠性的基本方法。
1. 保持壁厚一致
在零件上保持均匀的壁厚是防止制造缺陷的最有效方法。当壁厚变化时，较厚的截面比较薄的截面需要更长的时间来冷却和收缩。这种温度不平衡会产生内部张力。冷却不一致会导致表面出现缩痕和零件整体形状变形。
建议：对于大多数材料，壁厚保持在 1.5 毫米到 3.0 毫米之间。如果设计需要不同的壁厚，请使用渐变过渡（“斜坡”）而不是突然的台阶，以使塑料流动和冷却更均匀。
2. 应用足够的拔模角度
一个拔模角度 是您添加到零件垂直壁上的一点锥度。如果省略此项，当您尝试取出零件时，零件会粘在模具壁上。这种摩擦会损坏塑料或模具。
- 正常拔模：大多数零件的目标拔模角度至少为 1° 到 2°。
- 纹理表面：如果您的零件有纹理表面，请增加拔模角度。一个好的经验法则是每增加 0.025 毫米的纹理深度就增加 1° 的拔模角度。
合适的拔模角度有助于零件顺利脱模，不会留下痕迹或需要过大的力。
3. 设计加强筋以防止缩痕
加强筋的作用是在不增加壁厚的情况下使零件更坚固。但是，在加强筋与壁相遇的地方，材料会变厚。
- 规则：加强筋的厚度应为主壁厚度的 50% 到 60%。这可以防止缩痕出现在另一侧。
- 高度和间距：肋高不应超过壁厚的 3 倍，以防止填充问题，并且多个肋应分开设置，以便充分冷却。
4. 使用圆角减小应力
尖锐的内角会导致应力集中，使零件在受力时更容易开裂。它们还会限制注塑阶段熔融塑料的流动。
- 解决方案：用圆角（称为圆角半径）代替尖角。
- 尺寸：内圆角半径应至少为壁厚的 50%。对于外圆角，半径应为内圆角半径与壁厚之和。这可以保持曲线中壁厚的恒定。
5. 将浇口设置在厚截面处
浇口是熔融塑料进入模具的地方。浇口的位置很重要，因为它会影响塑料填充模具的方式以及塑料流动的汇合点。
始终将浇口设置在设计最厚的地方。这样，塑料会从厚处流向薄处，在凝固之前填满所有区域。将浇口设置在取出零件后看不到的地方。这样可以隐藏任何因从浇口移除而留下的痕迹。
6. 确保模具排气良好
当塑料进入模具时，内部的空气必须被排出。如果空气无法逸出，它会被压缩并变热，这可能会烧焦塑料或导致模具无法填满。
- 排气策略：应在流动路径的末端设置小型通道或排气口。
- 公差：这些排气口通常足够深，以便空气逸出，但又足够窄（通常小于 0.04 毫米），以防止塑料泄漏并产生“飞边”。
7. 高效管理倒扣
倒扣是指侧面的孔或凸舌等会阻止零件直接从模具中弹出的东西。它们会增加难度和成本，但有时是必需的。
对于外部的倒扣使用滑块，对于内部的倒扣使用斜顶。如果可能，设计一个带有闭合功能的结构。这意味着在零件上制作一个孔，以便模具可以在不移动额外零件的情况下形成形状。
8. 对复杂几何形状使用随形冷却
通常，冷却是指在模具上钻孔让水流过。但对于难以制造的零件，这些孔可能离某些位置不够近，导致冷却不均匀。
更好的方法：使用 3D 打印机制造的金属模具部件，这些部件具有与零件形状相符的冷却通道。它能使整个区域的温度保持一致，从而加快速度并防止大型或复杂零件变形。
9. 根据收缩率选择材料
所有塑料在从液态变为固态时都会收缩。但有些塑料比其他塑料收缩得更多，例如聚丙烯（收缩很多）和聚碳酸酯（收缩很少）。
模具制造商必须根据塑料的收缩量来调整模具的大小。一旦制作了模具，就不能随意更换材料。这会影响零件的尺寸。在开始制作模具之前，务必先选择好材料。
10. 调整设计以适应表面光洁度
您希望零件的外观会影响设计。光滑的零件在从模具中取出时与粗糙的零件表现不同。
光滑的零件更容易粘附在模具上，因为它们光滑。您需要更大角度地倾斜侧面并使用更大的推出销。粗糙的零件需要在侧面上有更多的角度，以便在取出零件时不会破坏纹理。
大规模生产的技术策略
在高产量制造中，小错误在数千个周期中被放大。经验丰富的模具制造商通常使用特定技术来确保一致性。
翘曲管理
在许多大型、扁平的部件中，由于聚合物冷却的特性，一定程度的翘曲是不可避免的。工程师们不是试图消除它，而是采用“翘曲管理”。通过独立控制模具每个半部分的温度或改变浇口位置，他们可以影响翘曲的方向。这样可以确保部件即使不完全平整，也能保持功能性或正确地装配到其组件中。
模后固定装置
对于公差要求极高的部件，模具内的冷却过程可能不足。在这种情况下，部件在被顶出后会立即放入“冷却夹具”或固定装置中。该工具在部件冷却至室温的过程中保持其正确的形状，防止其弯曲或扭曲。
充分利用工程师的采购和学习资源
工程师们经常与行业专家和团体交流，以跟上最新的设计标准。
行业指南：像Protolabs和Fictiv 这样的公司都有实用的可制造性设计 (DFM) 图表。这些图表显示了许多不同树脂的公差和壁厚等信息。
同行建议：在线论坛，例如Reddit的工程团队，在解决日常问题方面非常有效。人们会分享关于使用玻璃纤维尼龙或设计不易在组装时断裂的螺纹等主题的技巧。一个流行的技巧是使用螺纹嵌件，而不是仅仅模塑塑料螺纹，特别是如果您计划经常拆卸零件。
最终设计清单：
- 所有壁的厚度是否均匀？
- 所有垂直壁的拔模角度是否至少为 1.5°？
- 所有内角是否都已圆角化？
- 材料入口点是否位于最厚的部分？
- 您是否已根据收缩率选择了合适的材料？
使用这些技巧可以帮助您避免昂贵的模具更改，并使您的生产过程更加顺畅。
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