产品设计与模具结构教材(刘燕武).ppt

产品设计与模具结构,-刘燕武,这节课我们将学到什么？,1、模具常规结构介绍2、模具各组成部分的功能3、常见产品不良缺陷分析及改善措施4、产品结构设计与常见不良的关系,模具结构介绍,一、模具大体结构可分为三种：大水口模具；细水口模具、简化细水口模具。1、大水口模具：是我们应用最多的一种，其优点是：模具结构简单、注塑生产效率高、模具制造成本低等特点；其缺点是：产品进胶口位置的选择受到一定的局限性、前模不能用机械式来满足产品的抽芯动作（例：前模行位、缩呵等）。,1)面板2)A板3)B板4)垫板5)模脚6)頂针定位板7)頂针固定板8)底板9)模仁10)定位環11)唧咀12)导柱13)导套14)水口钩针15)頂针16)回针17)垃圾钉,2、细水口模具：A、优点是：可任意选择产品进胶口位置、能满足前模机械式的抽芯动作；B、缺点是：模具结构较为复杂、注塑生产效率低、模具制造成本高、水口料多等特点。,模具结构介绍：,面板水口板3)A板4)B板5)垫板6)模脚7)頂针定位板8)頂针固定板9)底板10)模仁11)定位環12)唧咀13)导柱14)导套15)导套16)頂针17)水口钩针18)限位螺丝19)拉焊20)流道钩针21)固定螺釘22)連桿,3、简化细水口模具：特点是与细水口模具基本一致。区别是后模少了4根导柱定位效果比细水口模具差、后模不能做推板顶出（注：可做推块或小推板）及缩呵动作。,二、模具行位（滑块）：1、机械式行位与非机械式行位（油缸）的区别：机械式行位比非机械式行位生产周期短、模具结构复杂、模具质量稳定性高、行程短等。2、前模校杯行位与后模行位的区别：前模校杯行位生产时产品易取，但是因由弹簧和拉钩为滑行动力，弹簧和拉钩易失效导致行位不弹损坏模具，延误生产。而后模行位可避免该类失效，但是生产时产品相对难取，且后模做推板顶出时难度加大。,模具结构介绍,后模行位,内行位,前模内行位,模具结构介绍,前模行位,油缸,三、模具的浇注系统：,模具结构介绍,浇注系统的设计是否适当，直接影响成型塑件的外观、特性、尺寸精度和成型周期。,浇注系统一般是由主流道、分流道、浇口和冷料井四个部分组成。,浇注系统的设计原则：,模具结构介绍,1排气良好能顺利地引导熔融塑料填充到型腔的各个深度，不产生涡流和紊流，并能使型腔内的气体顺利排出；2流程短在满足成型和排气良好的前提下，要选取短的流程来充填型腔，且应尽量减少弯折，以降低压力损失，缩短填充时间；3防止型芯和嵌件变形应尽量避免熔融塑料正面冲击直径较小的型芯和金属嵌件，防止型芯弯曲变形或嵌件移位；4整修方便浇口位置和形式应结合塑件形状考虑，做到整修方便并无损塑件的外观和使用；5防止塑件翘曲变形塑胶分子有取向现象，取向方向的收缩率大于垂直方向的收缩率，设计浇口位置时应注意这一点；6合理设计冷料穴或溢料槽因为它可影响塑件质量；7浇注系统的断面积和长度除满足以上各点外，浇注系统的断面积和长度应尽量取小值，以减少浇注系统占用的塑料量，从而减少回收料；8、尽量避免出现熔接痕；9、尽量避免过度保压和保压不足；10、尽可能做到同步填充。,浇注塑胶流动特性：,模具结构介绍,注塑模在注塑过程中，当温度较高的熔融塑料接触到温度较低的模具流道时，由于塑料快速冷却，在模具热流道的表面形成一个冷凝层。因为热塑性材料的热传导率较低，冷凝层对芯部的塑料会起到保温作用。所以此时流道中心的塑料依然呈熔融状态，如图6-2所示。,模具结构介绍,1、主流道由注塑机喷咀与模具接触的部位起到分流道为止的一段流道，是熔融塑料进入模具时最先经过的部位。2、分流道主流道与浇口之间的一段流道，它是熔融塑料由主流道流入型腔的过渡段，能使塑料的流向得到平稳的转换。对多腔模分流道还起着向各型腔分配塑料的作用。3、浇口是分流道与型腔之间的狭窄部分，也是最短小的部分。它的作用有三点：（a）使分流道输送来的熔融塑料在进入型腔时产生加速度，从而能迅速充满型腔；（b）成型后浇口处塑料首先冷凝，以封闭型腔，防止塑料产生倒流，避免型腔压力下降过快，以致在塑件上出现缩孔和凹陷；（c）成型后，便于使浇注系统凝料与塑件分离。、冷料穴其作用是贮存两次注塑间隔中产生的冷料头，以防止冷料头进入型腔造成塑件熔接不牢，影响塑件质量，甚至发生冷料头堵塞住浇口，而造成成型不满。冷料穴一般设在主流道末端，当分流道较长时，在它的末端也应开设冷料穴。,浇注系统各部分的特性：,分流道的类型：,A、圆形截面：流道形状效率较高，凝料少。B、梯形截面：面积比圆形流道多出39%，更加浪费，但是与圆形流道相比的唯一优点是制造简便。C、U形截面：又称改良式梯形流道，結合圆形与梯型的优点改良而成，面积仅比圆形流道多出14%。,模具结构介绍,浇口的形式多种多样，但通常用的浇口有如下几种：,模具结构介绍,1、侧浇口：又叫边缘浇口，开设在塑件的边缘如图或边缘顶面，这种浇口不影响塑件外观，有时可避免旋流纹。在侧浇口进入或连接型腔的部位，应成圆角以防劈裂。,2、扇形浇口：适用于长条或扁平而薄的塑件。由于熔融塑料横向分散进入型腔，所以减少了流纹和定向效应。对于着色料来说，可以减少用点浇口所产生的流纹，还可以预防喷射纹。扇形浇口的凝料摘除不但困难，浇口残痕比较明显。,模具结构介绍,3、环形浇口：适用于长管形塑件。这种浇口能使熔料环绕型芯均匀进入型腔，充模状态较好，排气效果比侧浇口好，能减少拼缝痕迹。当模具中有细长成型芯时(如笔杆)、采用环形浇口比盘形浇口好，因型芯可以两端固定，提高了刚度。但环形浇口的凝料切除比较困难。,模具结构介绍,模具结构介绍,4、盘形浇口：适用于管状或扁平和浅的环形塑件。这种浇口具有进料点对称、充模均匀、能消除拼缝线、排气便利等优点。浇口凝料常用冲切法切除，所以，选择其位置时应考虑冲切工艺上的要求。(错、错、错）,模具结构介绍,5、中心浇口：直接和注口连接，所以又叫直接浇口，适用于单腔模具和大型塑件。这种浇口的优点是物料流程较短，压力损失小，但浇口凝料留在塑件上，需进行修正。,模具结构介绍,6、点浇口又叫针状浇口：是一种较小的小浇口，通常用于流动性大的塑料。如聚苯乙烯等。浇口的长度很短，不超过其直径，所以脱模后塑件上的浇口残痕不明显，不需要再修正浇口痕迹。这种浇口被广泛采用，但采用这种浇口时，常常要在模具上增加一分型面，以便浇口凝料脱模。对于厚壁塑件来说，由于浇口快速冷却封闭，阻碍了补偿收缩的保压压力的传递；在注塑压力过大的情况下，会造成熔融塑料的漩流和浇口附近部位的塑料定向；对于薄壁塑件来说，当排气不良时，也容易造成浇口部位塑料的焦烧，产生黑色条斑或黑点。,7、潜伏式浇口：又叫隧道式浇口，适用于要求自动切除浇口凝料的注塑模。这种浇口和流道成一定角度与型腔连接，因而形成能切断浇口尾料的刀口。图中L为1.8毫米左右，L1为3毫米左右。如果浇口开在定模上，开模时，刀口切断浇口尾料而使塑件脱模。这时，流道和浇口料被浇口附近的带料杆拉住而留在定模上。塑件脱模后，再靠定模上的顶出机构顶出凝料。,模具结构介绍,四、模具的冷却系统：提高模具生产效率，改善产品质量。设计的原则：1、保证模腔能均匀冷却；不良影响：A、产品变形严重；B、注塑周期长，影响生产效率。2、模腔温度对注塑的影响；不良影响：A、模温过低引起产品走胶不起、产品外观光洁度差、溶合线明显、波纹严重等缺陷；B、模温过高引起产品烫伤、注塑周期长影响生产效率、产品变形严重等；3、冷却水道对模具强度的影响。不良影响：模具强度不足影响模具寿命，甚至造成模具开裂；,模具结构介绍,五、模具的顶出系统：由顶针、司筒针、扁顶针、斜顶、方顶、推板、推块、顶针板等组成。,模具结构介绍,设计的原则：1、保证产品顶出平衡；2、足够的顶出行程及顶出面积；3、方便模具加工；4、合理的顶出位置及顶出方式；5、考虑产品外观及模具强度。,六、模具的排气系统：能将模腔气体在注塑时顺利排出，提高生产效率，保证产品质量。,此产品斜面大，采用推块顶出，减少产品顶白问题出现/。,斜顶上面空的这一段的长度等于产品设计需要顶出的长度加23mm，不要加工油槽，以免顶出后油槽内的润滑油刮到后内模表面而造成产品的油污难去除。,红色显示的为斜顶上的油槽，油槽需要磨专用的成型刀来加工，深度不低于0.5mm，环环相扣，让润滑油能在此槽内循环流动，加工的槽不能破斜顶的边，距边至少要有1.5mm以上的距离。禁止用磨床割油槽。,塑胶产品的常见缺陷：一、披锋；披锋又称飞边、溢边、溢料等，大多发生在模具的分合位置上，如：模具的分型面、滑块的滑配部位、镶件的缝隙、顶杆的孔隙等处。原因:1.机器真正的合模力不足。2.合模装置调节不佳，肘杆没有伸直，或不平衡。3.模具本身平行度不佳，或装得不平行，或模板不平行，或拉杆受力分布不均、变形不均。4.模具分型面精度差。活动模板变形翘曲；分型面上沾有异物或模框周边有凸出的毛刺。5.模具设计不合理。模具型腔的开设位置不对称、过偏，会令注射时模具单边发生张力，引起飞边。6.塑料流动性太好，如聚乙烯、聚丙烯、尼龙等，在熔融态下黏度很低。7.注射压力过高或注射速度过快。8.加料量过大造成飞边。9.料筒、喷嘴温度太高或模具温度太高。10.塑料黏度太高，则流动阻力增大，产生大的背压使模腔压力提高，造成合模力不足而产生飞边。11.塑料原料粒度大小不均，使加料量变化不定。,产品的常见缺陷分析,二、夹水线(熔接痕、熔接缝)明显；熔融塑料在型腔中由于遇到嵌件、孔洞、流速不连贯的区域、充模料流中断的区域，以多股形式汇合时、以及发生浇口喷射充模时，因不能完全融合而产生线状的熔接痕.原因：1.材料塑化不良，熔体温度不均。2.模具温度过低。3.流道细小、过狭或过浅，冷料井小。4.排气不良或没有排气孔。5.料温过低。6.螺杆转速和背压压力过低。7.材料流动性差或热敏性高。8.使用了含硅脱模剂，使料流不能融合。9.产品壁厚小，嵌件位置不当。10.模具进胶位设计不合理。,产品的常见缺陷分析,三、缩水；主要出现在厚壁位置、筋条、机壳、螺母嵌件的背面等处。原因:1.供料不足。螺杆或螺杆头磨损严重，注射及保压时熔料发生逆流，降低了充模压力和料量，造成熔料不足。2.喷嘴孔太大或太小。太小则容易堵塞进料通道，太大则将使注射压力变小，充模发生困难。3.浇口太小或流道过狭或过浅，流道效率低、阻力大，熔料过早冷却。4.浇口过大，材料失去了剪切速率，材料的黏度高，同样不能使制品饱满。5.浇口未开设在制品的厚壁部位。6.模具的冷却系统设置不合理。7.注射、保压压力过小。8.注射速度过低。9.模温过高或过低。10.射胶残量过小或没有残量。11.原料太软。12.产品出模不顺造成的凹坑（假缩水相象）。13.产品胶位过厚或厚薄不均。,产品的常见缺陷分析,四、缺胶；产品残缺、不完整，一般是在最后走胶处，模温最低处，或排气不良处。原因:1.注塑机塑化容量小。2.料筒温度计显示的温度不真实，明高实低，造成料温过低。3.喷嘴内孔直径太大或太小。4.塑料熔块堵塞进料通道。5.喷嘴冷料进入模腔。6.注塑周期过短。7.模具浇注系统有缺陷。流道太小、太薄或太长，增加了流体阻力。8.模具设计不合理。模具过分复杂，转折多，进料口选择不当，流道太狭窄，浇口数量不足或形式不当；制品局部断面很薄；模腔内排气措施不力，浇口分配不平衡。9.进料量调节不当，或射胶残量过小。10.注射压力太低。11.注射时间短，螺杆退回太早。12.注射速度慢。13.料温过低，特别是射咀温度。14.塑料流动性差。15.止逆环磨损严重；弹簧喷嘴弹簧失效；料筒或螺杆的磨损过大；下料口冷却系统失效造成“架桥”现象。,产品的常见缺陷分析,五、顶白（顶高）；由于产品顶出时，局部位置所受力超过该位置强度所能承受的范围，造成产品在对应表面产生发白或不平整现象。原因：1.模具顶出位置分布不合理；2.模具顶出面积不足；3.产品胶位过薄；4.拔模角度过小；5.模具冷却时间过短；6.模具顶出速度过快；,产品的常见缺陷分析,六、拖花（刮伤）；主要出现在产品外观位置的刮痕处。原因：1.产品脱模角度太小；2.模具表面不平整或过于粗糙；3.产品变形导致；4.模具的定位及导向机构不良。5.顶出系统设计不合理；6.模腔变形，模架变形等；7.模具有毛刺。,七、烧胶；熔料和挤入的空气交接的地方，由于密度过于饱和、压缩作用产生高温，塑料氧化造成烧焦、烧黑。原因：1.模具排气不良。2.螺杆背压过高。3.射胶速度过快、射胶压力过大、射胶时间过长。4.料筒温度过高。,产品的常见缺陷分析,八、气纹、流纹(应力痕、骨影)：制品有顶针、骨位、柱子、胶位厚薄突变处的对应背面，会形成暗影，在对着45的光线折射下特别明显。原因：1.目前普遍认为此现象与充填时剪切应力集中有关，还没有研究出形成的最终原因。2.加强筋的厚度不合适，也是造成应力痕的主要原因，一般情况下，加强筋的厚度应不超过塑件壁厚的0.6倍。3.用moldflow也可以分析出来，看shearstress这个结果，在胶厚突变的地方，可以发现厚的地方和薄的地方剪切应力有比较明显的差异，这种差异有时出现在流动过程中，有时出现在保压过程中。,九、银丝；产品表面有银白色、不规则、长短不一的线条。原因：1.喷嘴孔太小、物料在喷嘴处流涎或拉丝、机筒或喷嘴有障碍物或毛刺，高速料流经过时产生摩擦热使料分解。2.模具设计缺陷：浇口位置不佳、浇口太小、多浇口排列不平衡、流道小、冷却系统不合理，模温差异大造成熔料在模内流动不连续，堵塞空气通道。3.模具排气不良。4.模具表面粗糙度差，摩擦阻力大，造成局部过热点，使通过的塑料分解。5.料温太高，造成分解。6.注射压力小，保压时间短，使熔料与型腔表面不密贴。7.注射速度太快，使熔融塑料受大剪切作用而产生分解气；注射速度太慢，不能及时充满型腔，造成制品表面密度不足产生银纹。8.料量不足、加料缓冲垫过小、料温太低或模温太低都会影响熔料的流动和成型压力，产生气泡。9.螺杆预塑时背压太低、转速太高，使螺杆退回太快，空气容易随料一起推向料筒前端。10.原料中混入异种塑料或粒料中掺入大量粉料，熔融时容易夹带空气，有时会出现银纹。11.再生料料粒结构疏松，微孔中储留的空气量大；再生料的再生次数过多或比例太高(一般应小于20%)12.原料中含有挥发性溶剂或原料中的液态助剂如助染剂白油、润滑剂硅油、增塑剂二丁酯以及稳定剂、抗静电剂等用量过多或混合不均，以积集状态进入型腔，形成银纹。13.塑料没有干燥处理或从大气中吸潮。14.材料不耐高温，易受热分解。15.产品壁厚太厚，表里冷却速度不同。,产品的常见缺陷分析,十、波纹；主要产生在胶位较厚和离进胶口较远的地方。原因：1.注塑机塑化容量小。2.模温过低。3.注塑周期过短。4.模具浇注系统有缺陷。流道太小、太薄或太长，增加了流体阻力。5.进料量调节不当，或射胶残量过小。6.注射压力太低。7.注射时间短，螺杆退回太早。8.注射速度慢。9.料温过低，特别是射咀温度。,产品的常见缺陷分析,产品的常见缺陷改善预防措施,3、产品的散汽孔设计：落差不小于0.3或斜度不小于3度，模具须设计PL锁（管位）,咖啡壶水箱盖：该产品为主外观零件。主要有：表面缩水、气纹、容合纹、变形等缺陷。,2、前模运水需做充分,大部份水箱盖从此位置侧入水,设计时需考虑此位置是否漏蒸汽烫手,6、此位置做枕位，后模胶位需比前模胶位小0.2mm,1、胶位厚度应设计为2.5-3.0mm防缩水及变形。,4、骨位根部厚度不超过1.0mm防缩水,5、此处R留后模为防刮手，后模胶位需比前模胶位小0.05mm,因装配关系，手柄需做圆角，手柄盖比手柄单边窄0.2mm,手柄盖此位置胶位不能太薄，最少需留1.0mm,咖啡壶手柄：该产品为主外观零件。主要有：间隙不均、刮手、产品刮伤、扣位处发亮等缺陷。,为防发亮此处倒圆角,手柄此位置须做拔模交不小于2度,评审及模具设计时，此位置的圆角不能取消,此模需做强复位机构，防止顶针与行位相碰,钢煲或包不锈钢水壶的手柄一般表面蚀纹,要确保3度左右出模度，具体根据纹路粗幼,产品的常见缺陷及常规改善预防措施,咖啡壶水箱类,(1)大水口进胶,后模对应位需加胶做防缩水,(2)进水柱与入水柱胶位壁厚做到1.5mm,尽量用司筒出,镶针做吹气(镶针与前模需做定位,前模开气孔),(3)此类产品此位置容量缩水,开模时请注意运水排布,需充分冷却,第3点缩水位胶位需注意:a处胶位尽量做到0.8-1.0mm,不能太薄,水箱容易啤塑不齐漏水,b与C两胶位交接处尽量不能有级差(两边渐变加胶接顺),b,c,a,(4)此位置做定位与排气孔,(5)此内凹面尽量要求抛光,交叉过600砂纸后抛光(晒纹面容易拖花,抛太光容易粘前模),产品的常见缺陷及常规改善预防措施,咖啡壶主体,所有主体需做三板模，此位置两点入水,前后模的胶位尽量做到均匀，不能象图示，起级太大会造成表面缩水。,前模与后模需从中间碰，后模可以做倒角，便于装隔热圈，前模便于省模抛光，入水位做后模,前后模的胶位起级改善方案。最厚出胶厚不大于3MM为佳,产品的常见缺陷及常规改善预防措施,产品应在孔位内侧做斜角,此种碰穿位比较薄，在前后模碰穿时比较容易断，可以在产品的内侧面加一个C角，保证口部的尺寸不变，这样就不影响到装配，所倒的C角也被五金片盖住，也就不会有外观面的影响。,面包机上盖,模具后模包R角防刮手。后模包R角比前模小0.03mm-0.05mm，打火花时用较小电流（2A）来加工，这样就不会有刮手的情况出现。,产品的常见缺陷及常规改善预防措施,产品为主外观件，要严格控制骨位的厚度，如果主胶位是2.5MM，骨位不要大于1.1MM。螺丝柱位不能做斜顶的一定要做火山包。,面包机上壳体,产品的常见缺陷及常规改善预防措施,碰穿的孔位的前模拔模角不小于3度，防粘前模。,面包机下壳体,产品为外观件，要严格控制骨位的厚度。,所指骨位拔模应注意：可只做内侧0.5度左右拔模，外侧为0度，骨位小头做0.7厚。否则会造成缩水影响外观。,产品的常见缺陷及常规改善预防措施,面包机外壳体,产品所指胶面是用行位出模的，为防止产品刮伤，该面应比邻面底0.1-0.15MM.,产品所指胶面拔模角做大,最好做到2度.,主胶厚度不底于2.5MM,骨位厚度不大于1MM.,产品的常见缺陷及常规改善预防措施,各类水尺设计标准（尺寸已考虑比大身胶厚多0.2