在塑料注射模具的设计中使用田口方法减少翘曲
摘要
在当今的塑料行业中塑料注射成型是最重要的聚合物加工业务之一。然而，模具制造和注塑机控制技术的不足将会导致有缺陷的塑料产品。翘曲是缺陷的种类之一，通常出现在产品厚度小于1毫米中。
这个项目是要制作一个模具的生产薄板，尺寸120毫米× 50毫米× 1毫米。薄板将用于翘曲测试。在模具制作中，购买的模架将会被加工和组装。在此之后，模具会被固定在注塑机上。本机的设置应该能够生产出产品。然后，该产品将会用于通过采用田口方法的实验设计来测试翘曲问题的影响因素。
根据结果，它表明对翘曲变形最有效的因素是熔体温度。灌装时间只轻微影响翘曲。可以最大限度地减少翘曲缺陷的最佳参数是熔融温度（240摄氏度），充盈时间（0.5秒），保压压力（90％）和包装时间（0.6 秒）。 埃尔塞维尔B.V，2006年，保留所有权利。
关键词：注塑模具；田口方法；实验设计；翘曲
简介
模具制造是一项重要的支柱产业，因为其相关产品代表：超过70％的产品是消费类产品的组成部分。为缩短设计和制造周期，良好的维和整体素质，高需求快速设计变更，已成为模具行业的瓶颈[1]。这是一个复杂的过程，需要技术和经验丰富的模具制造者。
一般来说，在当今的塑料行业中注射成型是最重要的聚合物加工业务之一。在所有的塑料中大约有三分之一的塑料转换成零件采用注射成型[2]。这是有很大的可能被制造业首选的工艺之一，因为它生产的复杂形状塑料部件具有良好的尺寸准确度和极短的周期时间[3]。典型的例子是计算机显示器和移动电话产品的肠衣和外壳，其中有一个壳薄功能。这些产品往往会变得更轻，更薄，更小。因此，产品的内部组件必须放进外壳中，它的体积更小。增加外壳的内部空间的一种方法是减少壁体的厚度。然而，注塑操作会变得更加困难，因为塑件的壁厚变得更薄[4]。这是因为重大翘曲缺陷将出现。为了减少这一重大缺陷，关于测试过程的有效因素是必需的。
一个尺寸：120 x 50毫米，1毫米厚度的薄板将被生产出来。它是用于测试尽量减少翘曲缺陷的影响因素。首先，编造注塑模具是必要的。在此之后，模具将要被组装到注塑机上。当薄板被生产出来后将会用于通过采用田口方法的实验设计来测试翘曲问题的影响因素。
2制造
在制作模具时，一些准备是必要的。这台机器现有的能力是可以进行教学探讨。在制备模具的过程中需要使用的机器有打孔机，铣床，磨床。注塑成型机也需要用于生产产品。已经被使用过的机器是BOY 22D。此外，它也需要寻找和购买能够和注塑机配合的模架。1050铝硅碳钢已经被选定为模具的基料。由于一些部件如顶针，定位圈，浇口套，水路口及弹簧不包括在模架中，这些组件是独立购买的。已经被使用的塑料材料是ABS。
3.模具设计
有四种设计概念可以在这个项目中使用。这些设计概念的描述如下： (a) 三板模具有两个单腔分型线。
(b) 双板模具有一个没有浇注系统的单腔分型线。
(c) 双板模具有一个有浇注系统的双腔分型线，并且在型腔中有推杆。 (d) 双板模具有一个有浇注系统的双腔分型线，并且在型腔中没有推杆。
由于该项目在预算中有限制，模架的类型已经被选定为双板模具，而不是三板模具。在两板模具的设计概念中，概念‘d’已经被选定。这是因为概‘b’是非生产性的，而概念‘c’在推出产品时可能损坏产品。
一般来说，二板模具由八个板块组成，并且这有它们的标准尺寸，分别为。已经被选择的模架必须立足于将被使用的注塑机规格。在这个项目中，标准的250毫米×250毫米模架已经被使用了，并且它的板尺寸如表1所示。
表1模板尺寸
板 顶部夹板× 1 腔板x1 核心板x1 侧板× 2 推杆固定板x1 推板x1 底部夹紧板x1 尺寸—宽x高x厚（毫米） 250 X 250 X 25 200 X 250 X 40 200 X 25O X 4O 37 X 250 X 70 120 X 250 x I5 120 X 250 X 20 250 X 250 X 25 在这些被列于表1的板中，只有腔板板块和核心板块需要设计。其它的板块只需要基于注塑机的规格和组件的尺寸。
产品设计和模具设计之间是相对的。由于这个项目是确定了有效的因素，可以为一个薄壳功能最大限度地降低了翘曲缺陷，已经设计产品是一个尺寸为120毫米X50毫米X1毫米的板块。
对于模架，型腔，可以生产出来的产品是在核心板块上设计的。由于在核心板块上足够的空间，可以设计有浇注系统的两腔。这种设计在型腔部分没有推杆，而且只有用拉料杆可以推出产品。这将会避免产品的损坏。
通风口的设计是重要的，因为它的功能是当模具闭合时释放型腔里的空气。如果空气被困在模具里面将会发生缺料现象。图1显示了在这个项目中通风孔的设计。
图.1.通风孔设计
冷却系统是设计阶段要考虑的另一个阶段。它是用来在塑料产品推出模具前固化塑料制品。图2和3分别显示了在这一项目中为腔板和核心板设计的冷却通道。
图.2.型腔板冷却通道的设定
图.3.型芯板冷却通道的设定
在这个项目中的产品设计只是一个简单的薄板。因此，模具可以通过使用铣床，钻孔机和研磨机来制作。
4.模具制造
在模具中还有一些部分需要进行加工。这涉及高精度和准确度的过程。因此，它需要熟练的模具制造者。以下为每个模具零件的加工过程。
4.1顶部夹板
Part 1：铰直径为16mm的通孔（钻机） 操作说明 工具 Step1 标记点 高度计 Step2 Step3 Step4 Step5 在机床工作台上夹紧板块 以标记点为中心 中心钻 钻通孔 直径为15.5的钻子 铰孔 直径为16的铰刀 刀具，高速钢，主轴转速330rpm
Part 2：攻丝M6的孔(钻机) Step1 Step2 Step3 Step4 Step5 操作说明 工具 标记点 高度计 在机床工作台上夹紧板块 以标记点为中心 中心钻 钻2个12mm深的孔 直径为5的钻子 攻丝孔 M6的攻丝机 刀具，高速钢，主轴转速1000rpm
Part 3：扩孔直径为40mm深度为14.8mm（铣床）
Step1 Step2 Step3 Step4 操作说明 工具 标记直径35和45的圆 圆规 在机床工作台上夹紧板块 在直径35的标记处铣14.8mm深的孔 直径10的立铣刀 在直径40的标记处钻14.8mm深的孔 钻头 刀具，高速钢，主轴转速820rpm；切深，2mm粗和0.8mm的精加工。
图4显示了顶部夹板需要被加工的部分。注意在Part1,Part2和Part3中的第一步标记点和标记圈是在进行下一步之前同一时间内完成的。
图.4.顶部夹板需要加工的部分
4.2型腔板
Part1：铰直径为16mm的通孔（钻机） Step1 Step2 Step3 Step4 Step5 刀具，高速钢，主轴转速330rpm
操作说明 工具 标记点 高度计 在机床工作台上夹紧板块 以标记点为中心 中心钻 钻通孔 直径15.5钻 铰孔 直径为16的铰刀
Part 2：钻直径为8mm的通孔（钻机） Step1 Step2 Step3 Step4 Step5 Step6 Step7 操作说明 工具 标记点 高度计 在机床工作台上夹紧板块 以标记点为中心 中心钻 钻2个直径为板宽一半的孔 直径为8的钻子 转动盘到对面 在机床工作台上夹紧板块 以标记点为中心 中心钻
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