如何设计塑料模具.ppt

2019年12月18日,主讲：梁军,第1页,一、模具在国民经济中的地位和作用：1.模具的概念：(广义模具)在一定的工艺条件下，将其特定的形状和尺寸赋予材料的工具。2.模制法的特点：生产能力高；产品质量的一致性好；原材料的利用率高，成本低；只适用于批量生产。3.模具在国民经济中的地位和作用：,第一章绪论,2019年12月18日,主讲：梁军,第2页,1.塑料制品：注射、挤出、吹塑、压制、泡沫成型、浇注、热成型、滚塑(搪塑)2.橡胶制品:压制、压铸、挤出、注射,二、常用橡胶塑料模具：,2019年12月18日,主讲：梁军,第3页,(从成型工艺方面来分析制品结构设计的合理性和可行性),第二章塑料制品的设计,2.型腔：3.留模：4.脱模方向：5.侧孔与侧凸(侧凹)：,1.动模和定模：,第一节预备知识,2019年12月18日,主讲：梁军,第4页,解决几个问题：1.一套模具可以在任何注射机上成型吗？2.在设计中对塑料制品的要求可以和金属制品一致吗？为什么？3.模具加工后成型的制品有误差，怎么办？,第二节塑料注射制品的设计分析,2019年12月18日,主讲：梁军,第5页,(一)塑件的尺寸：(体积、外轮廓尺寸、壁厚)1.塑件的体积V制(与注射机的理论注射容积V注)：0.2V注V制0.8V注,一、塑件的尺寸和尺寸精度：,2019年12月18日,主讲：梁军,第6页,成型面积S投塑件在模具分型面上的投影面积。F涨=S投p涨p涨=(2030)MPaor(3040)MPa,2成型面积S投和合模力F合：,3塑件的壁厚t：均匀,2019年12月18日,主讲：梁军,第7页,4塑件在脱模方向上的高度h与移模行程Sm：,2019年12月18日,主讲：梁军,第8页,1.影响塑件尺寸精度的因素:1)模具的加工精度z：2)模具的磨损c：磨损型孔尺寸塑件的外形尺寸磨损型芯尺寸塑件的内表面尺寸,(二)、塑件的尺寸精度：,LM-常温下模腔的尺寸LS-常温下制品的尺寸4)成型零件的安装误差:5)活动成型零件的配合间隙变化引起的误差。,3)塑料的收缩率波动：,2019年12月18日,主讲：梁军,第9页,1)物料：2)制品尺寸：壁厚、表面形状、筋的形状等。3)模具设计：冷却方案、流道和浇口的几何形状和尺寸、浇口的数量和位置等。4)成型条件：温度、压力、成型时间等。5)注射机类型：注射速度、可达到的注射压力、时间、温度和压力的控制精度等。6)注射机和模具的状况。,2.影响塑料收缩率波动的因素:,2019年12月18日,主讲：梁军,第10页,1)物料温度Tm：Vm同Tm熔G制塑件的尺寸2)模具的温度TM：G制同TM结晶度固塑件的尺寸3)成型压力p：pG制塑件的尺寸4)时间：模腔中的注射压力保持时间越长，收缩越小。,3.成型工艺条件对塑料收缩率的影响:,2019年12月18日,主讲：梁军,第11页,1注射机的选择和所成型的塑件的体积、成型面积、高度等尺寸有关；2对塑料制品，慎提尺寸公差；3通常不能通过提高模具的制造精度来达到严格的制品的尺寸精度；4在生产过程中，可以通过多因素改变制品的实际尺寸，以达到设计要求。,结论：,2019年12月18日,主讲：梁军,第12页,三、塑件的形状：1.塑件上要尽量减少侧孔、侧凸和侧凹；,二、塑件的粗糙度：,2019年12月18日,主讲：梁军,第13页,2019年12月18日,主讲：梁军,第14页,2.塑件必须有一个有利于保证其外观质量的结构；,2019年12月18日,主讲：梁军,第15页,四、塑件上的加强筋和防变形结构：,A=t/2B=1.5t2or=t/4,2019年12月18日,主讲：梁军,第16页,1.动模侧的A100mmA=1/60,五、塑件的脱模斜度A：,3.有装配公差要求的塑件，斜度值必须在公差带范围内；4.本身有脱模斜度的制品需考虑留模问题。,2019年12月18日,主讲：梁军,第17页,六、塑件上的孔：,2019年12月18日,主讲：梁军,第18页,1.通孔：L/d102.盲孔：L/d4,2019年12月18日,主讲：梁军,第19页,八、塑件上的螺纹：1.螺纹的断面形状为梯形或半圆形；2.不常拆卸的、d=2.56mm采用自攻螺纹;3.螺纹始端和末端应有圆台,螺牙始末端应用过渡长度。九、塑件上的嵌件：1.必须具有防转和防拔脱的结构;,七、塑件的圆角：,2019年12月18日,主讲：梁军,第20页,十、塑件上的花纹：,十一、塑件上的图案、文字：,2.包容的物料必须具有足够的壁厚;3.受力的金属嵌件一定要倒圆或倒角。,2019年12月18日,主讲：梁军,第21页,第三节橡胶模制品的设计,一、壁厚：要求：壁厚均匀，过渡圆滑。通常，t1mm二、斜度：三、侧凹：要求：一般水平分型的模具可以压制有侧凹的制品，但应有供制品取出的空间。,2019年12月18日,主讲：梁军,第22页,四、孔：,五、空腔：要求：选用硬度低、弹性好的胶料，脱模时最大变形应不超过胶料的弹性范围，且壁厚不宜过大。六、棱边和锐角：要求：应尽量避免棱角和凹口，楞边和锐角应做成圆形，且半径不小于0.5mm。,要求：d(1.21.5)H,2019年12月18日,主讲：梁军,第23页,八、金属-橡胶制品：1.连接处应避免楞边和锐角；2.橡胶阀门的胶面应凸出不大于0.3mm。,要求：若有内腔，应无尖角和显著的凸凹差异。,七、承受负荷的橡胶制品：,2019年12月18日,主讲：梁军,第24页,第一节概述一、模具的基本功能：1.接受熔体，并完成熔体的分布；2.物料的成型与冷却；3.完成制品的脱模。二、模具的基本构成：,第三章塑料注射模具设计,2019年12月18日,主讲：梁军,第25页,1)浇注系统2)型腔3)热交换系统4)导向系统5)脱模、抽芯系统6)定位固定部分7)承力构件,2019年12月18日,主讲：梁军,第26页,第二节塑件在模内成型位置和分型面的选择,留模脱模合痕顶痕A1无有A2无B1无无B2无,结论：A1最好问题:截面为圆形制品怎样成型？,一、实例：,A1A2,2019年12月18日,主讲：梁军,第27页,A1A2B1B2,留模脱模合痕顶痕侧抽C1有C2有A1无无无A2无无无B1无/无B2无/无,讨论：1.制品有圆角，不可采用A1;2.若制品透明，不允许有顶痕，可采用A2，采用推板顶出；3.扁平状制品采用A1，有一定深度的采用A2；,4.有侧芯的制品，采用A1分型面。,2019年12月18日,主讲：梁军,第28页,留模脱模合痕顶痕侧抽C1有A1无/无A2无无无B1无/无B2无/无,结论：采用A2方案。,A1A2B1B2,2019年12月18日,主讲：梁军,第29页,A1A2,2019年12月18日,主讲：梁军,第30页,结论：若移模行程足够，C1方案最佳。,先抽留模脱模合痕顶痕A1无无A3/有/B2/无/B3有有C1无无C3有无D2/无/D3有有,2019年12月18日,主讲：梁军,第31页,二、确定原则：1.尽量保证制品的外观等要求；2.分型面应取在垂直于脱模方向上的最大轮廓位置；3.确保塑件留在动模一侧；4.当有侧抽时，尽量选择抽拔距较短的方案；5.当制品某些部位有同轴度要求时，应把相应部分设在模具的一侧。,2019年12月18日,主讲：梁军,第32页,第三节浇注系统的设计,一、概述：1.浇注系统的作用：1)将来自注射机喷嘴的熔料迅速有序地充满型腔；2)在浇口冻结之前将成型压力均匀地传到型腔的各个部位，以保证得到质地紧密、外观清晰的制件。,2019年12月18日,主讲：梁军,第33页,2.浇注系统的基本结构：,主流道：引料入模，将熔料引入模具的分型面；分流道：将来自主流道的熔料进行分流、转向，引导各型腔或型腔的各部分；浇口：熔料由分流道流入型腔的通道；冷料井(端)：容纳两次注射间歇中喷嘴头部的冷料。,2019年12月18日,主讲：梁军,第34页,1)物料通过浇注系统时，压力损失要小；2)热损失要小；3)便于模具的加工、脱模及清除料把；4)在制品上产生的工艺缺陷要少；5)用料要少。,3.浇注系统的设计要求：,2019年12月18日,主讲：梁军,第35页,主讲:梁军,(一)主流道和主流道衬套（浇口套）的设计：,模具设计,二、普通浇注系统的设计：,设计要求：1)进口端要与喷嘴端密合，不能漏料；,R=R1+1；d=d1+1,2019年12月18日,主讲：梁军,第36页,2)出口端要与所在面齐平；,3)流道要有脱模斜度和足够的粗糙度；=(2o4o)4)工作时不能出现轴向窜动.,2019年12月18日,主讲：梁军,第37页,2019年12月18日,主讲：梁军,第38页,r=1r2=(12)D(H7/m6)：由结构确定；L：由结构确定；材料：T8A，T10A淬火处理，HRC5055,5)其它：,R=R1+1；d=d1+1=(2o4o),2019年12月18日,主讲：梁军,第39页,截面积SD2/4D2/8D2/2D2周长LdD/2+D3D4DS/L0.25D0.153D0.167D0.25D,1.设计要求:1)2)3)4)5)同浇注系统的设计要求；6)力求使各型腔同时充满。2.设计要点:1)截面形状和尺寸：取决于塑件大小、模具结构和物料。,(二)分流道的设计:,2019年12月18日,主讲：梁军,第40页,常用截面形状：(圆形)、梯形,W：塑件重量(g)L：分流道长度(mm),尺寸：D=smax+1.5,2)长度：在结构允许的前提下，尽量短；3)布置：总的要求型腔同时充满，且用料要少。,2019年12月18日,主讲：梁军,第41页,均衡布置,非均衡布置：,2019年12月18日,主讲：梁军,第42页,(三)浇口的设计:,1.浇口的位置选择：选择标准：1)有利于型腔的排气；,2019年12月18日,主讲：梁军,第43页,2)尽量选在（或靠近）壁最厚的部位；,3)尽量设在无损制品外观的位置；4)要有利于物料在模内分流后的熔合；,5)要防止产生充模喷射的现象；6)尽量减小型芯的变形；7)采用纤维状的填充料时，首先应分析制件的受力方向，设计时让料流方向与其一致。,2019年12月18日,主讲：梁军,第44页,1)直浇口：,2.浇口的形式与尺寸：,特点：充模速度快、压力损失小、清除浇口难、且制件上留有大块痕迹；适用：用于加工热敏性及高粘度物料,成型大型薄壁容器型制品；常用于一模一件。设计：与主流道的设计一样，同时一定要注意轴向定位(校核螺钉，不要产生轴向窜动)。,2019年12月18日,主讲：梁军,第45页,2)侧浇口(边缘浇口)：,特点：加工修整简单、去除容易、制件上留有明显痕迹；常用于多型腔或一腔多点进料。适用：所有料；板条类的大型制品。设计：面长：小制品0.50.8大制品12,2019年12月18日,主讲：梁军,第46页,A：模具凹模的表面积,例如：盒形制品，PE，计算浇口尺寸。,解：取c=0.8,h=n.t,h=n.t=0.61.3=7.8,2019年12月18日,主讲：梁军,第47页,3)搭接式浇口:,特点：可防止粗大制品的重摸喷射现象，但加工、修整、去除困难、制件上留有明显痕迹。设计：面长c：小制品0.50.8大制品12,2019年12月18日,主讲：梁军,第48页,4)盘形浇口:,特点：塑件无熔合线，对强度无影响。适用：单型腔、管状薄壁制品。设计：面长c：0.751,2019年12月18日,主讲：梁军,第49页,伞形浇口,清除麻烦，需用切刀。,=45o90o,2019年12月18日,主讲：梁军,第50页,5)点浇口(菱形浇口)：,特点：留痕小，不需清除，二次加工少；位置选择比较自由；成本高。适用：多型腔中心进料/一腔多点进料。,2019年12月18日,主讲：梁军,第51页,6)潜伏浇口(隧道式浇口)：,特点：浇口没有位于分型面处，解决了点浇口必须三板的结构和顶部进料的问题。适用：多型腔模具、成型弹性材料。,2019年12月18日,主讲：梁军,第52页,外侧进料内侧进料,2019年12月18日,主讲：梁军,第53页,4.冷料井的设计：(P48-49),2019年12月18日,主讲：梁军,第54页,第四节成型零件的设计,一、概述：总要求：使用可靠、易于加工、经济。核心：根据现有的加工手段和条件，解决模具的加工问题。二、成型零件的结构设计：（一）凹模的设计：1.整体式凹模：,2019年12月18日,主讲：梁军,第55页,2.局部镶嵌式：,设计要点：1）合理地分割成易于加工的几何形状；,2019年12月18日,主讲：梁军,第56页,2）镶嵌后使用可靠，无松动、位移和溢料；,3)嵌件安装后无与脱模方向垂直的拼缝；,d：H7/m6D=d+(68)D1=D+1H：根据嵌件大小定。中小型模具（56)mm大型模具（810）mm,2019年12月18日,主讲：梁军,第57页,4）若成型部位有方位要求，采用齐缝销钻铰后磨平装入。,2019年12月18日,主讲：梁军,第58页,3.整体镶嵌式：,2019年12月18日,主讲：梁军,第59页,1.整体式:,(二）凸模：,2019年12月18日,主讲：梁军,第60页,2.沉孔式:,2019年12月18日,主讲：梁军,第61页,3.镶嵌式:,2019年12月18日,主讲：梁军,第62页,(三)螺纹成型零件:(书P87),从操作方式分：自动脱螺纹、随制品脱模两种。基本要求：1.安装牢固可靠；2.易于脱模；3.不溢料。,2019年12月18日,主讲：梁军,第63页,三、成型零件共尊尺寸的计算（平均收缩率法）：,(一)计算应考虑的因素：1.塑件精度的合理性：2.模具的加工公差z：3.模具的磨损c