电木(酚醛塑料)制品模具的设计是成型质量的关键,其设计与常见的 thermoplastic(热塑性塑料)模具有显著区别。由于电木是热固性材料,在高温高压下发生不可逆的化学反应,这决定了其模具设计的核心思想。
以下是电木制品模具设计的详细注意事项:
首先要明确:电木模具是 “加热、加压并进行化学反应的容器” ,而不仅仅是“填充熔体的型腔”。所有设计都围绕这一核心展开。
根据产品结构和产量,主要选择以下三种结构:
压缩模:最传统、最常用。结构简单,成本低,适合大型、厚壁制品。飞边较厚。
传递模:适合带有精细、复杂或脆弱嵌件的制品。制品尺寸精度高,飞边薄。但模具结构复杂,有料柄和流道废料。
注塑模:效率最高,适合大批量、小型精密零件。模具结构最复杂,设备和模具投资大。
材料选择:必须选用优质模具钢,如:
预硬钢:如 P20(3Cr2Mo),适用于小型、简单、产量不高的模具。
高耐磨、高耐腐蚀钢:如 S136、S136H、420 等。这是最常用的选择,因为电木在高温下会释放腐蚀性气体(如甲醛),且填料(如木粉、矿物)对模具磨损大。
高硬度热作模具钢:如 H13(4Cr5MoSiV1),适用于大型、长寿命、高产量的模具。
热处理与表面处理:
目的:降低脱模阻力,获得光亮的制品表面,并有效防止树脂粘模和腐蚀。
型腔零件必须进行淬火处理,硬度达到 HRC 52-56 以上,以保证耐磨性和抗压强度。
型腔表面必须进行高光抛光,并最好进行 镀硬铬 处理。
电木模具自身就是热源,必须能将模具加热并维持在 150-185°C 的恒定工作温度。
加热方式:主要采用电热棒,大型模具可能采用热油或蒸汽加热。
布置原则:
均匀性:加热元件的排布必须保证型腔各处的温度均匀一致,温差应控制在±3°C以内。温度不均会导致制品局部“过熟”(烧焦、起泡)或“欠熟”(固化不足),引起翘曲、开裂和性能差异。
功率计算:根据模具重量和升温时间,计算所需的总加热功率,确保模具能快速升温并保持恒温。
分区控温:对于大型模具,应分成多个独立的加热控温区,以精确控制整体温度均匀性。
隔热:模具底板应安装隔热板,以减少热量向注塑机或压机模板的传递,节约能源并保护设备。
型腔布局与数量:
应优先考虑平衡式流道布局(对于传递模和注塑模),确保各型腔同时充填。
型腔数量应根据锁模力和注射量/加料室容量合理确定。
收缩率:
电木的成型收缩率较小,通常在 0.5% - 1.0% 之间。具体数值需根据材料供应商提供的数据和产品结构来确定。
方向性:与热塑性塑料不同,电木收缩的各向异性不明显。
脱模斜度:
为保证顺利脱模并避免划伤制品,必须设计足够的脱模斜度。
通常,外壁斜度为 30‘ - 1°,内壁斜度为 1° - 1°30’。深度越大、表面要求越光洁,斜度应越大。
分型面设计:
应选择在制品最大轮廓处,并尽量简单平整。
分型面处应开设 排气槽(见下文)。
考虑飞边的方向和位置,尽量将其安排在不易看见或便于后处理的位置。
电木固化时会产生水蒸气和低分子挥发物,排气不畅是产生缺陷的主要原因之一。
排气槽位置:通常开设在分型面上,最好设在料流末端和易困气的位置。
排气槽尺寸:
深度:0.01 - 0.03 mm(非常浅,仅能排气,料流无法通过)。
宽度:5 - 15 mm。
长度:引出模外后,可加深至 0.5mm 以上,便于气体排出。
其他排气方式:在顶针、镶件等配合间隙处,也可利用其微小的配合间隙(单边 0.005-0.01mm)进行排气。
顶出方式:常用顶针、顶管和推板。顶出系统必须有足够的强度和刚性。
平衡性:顶出元件必须布置平衡,确保顶出时制品受力均匀,避免顶白、顶裂或变形。
配合间隙:顶针、顶管与孔的配合间隙要适当(通常为 H7/f7),既要保证顺利滑动,又不能过大导致溢料(产生“飞刺”)。
流道:优先采用圆形或梯形流道,以减少流动阻力。所有转角处均应圆弧过渡。
浇口:
尺寸宜大:由于电木料粘度高、固化快,浇口尺寸应比热塑性塑料的模具更大,以利于快速充填。
位置:应开设在制品壁厚处,利于保压和物料流动。
类型:直浇口、侧浇口、点浇口等均可使用,但点浇口尺寸不能过小。
| 设计项目 | 核心要点 | 目的 |
|---|---|---|
| 模具材料 | 耐腐蚀、高硬度模具钢(如S136),表面镀硬铬 | 耐磨、防粘、耐腐蚀、长寿命 |
| 加热系统 | 均匀布置电热棒,分区控温,加隔热板 | 提供均匀、稳定的固化温度,保证质量 |
| 排气系统 | 分型面开设浅而宽的排气槽(0.01-0.03mm) | 排出空气和挥发物,防止气泡、缺料、烧焦 |
| 脱模斜度 | 足够大(通常≥1°) | 顺利脱模,防止拉伤、顶白 |
| 成型收缩率 | 取0.5%-1.0% | 保证制品尺寸精度 |
| 顶出系统 | 布局平衡,顶杆配合间隙适当 | 平稳顶出,防止制品变形或损坏 |
| 流道与浇口 | 尺寸大,流动阻力小 | 确保快速充填,防止过早固化 |
遵循以上设计原则,可以制造出高效、长寿、能稳定生产高质量电木制品的模具。
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