第一单元注塑模具、注塑机及标准模胚.ppt

注射模结构与注射机 塑料成型工艺与模具设计 PlasticsMoldingProcessing MoldDesigning 一 注射模的基本结构二 注射模具与注射机的关系三 标准模架的选用 重点掌握 注塑模概述1 1什么是塑料注射模 塑料注射模一种可以重复地大批量地生产塑料零件或产品的一种生产工具 这种模具是靠成型零件在装配后形成的一个或多个型腔 来成型制品所需的形状 1 2注射模的分类 注射模的分类 结构 一 注射模的结构组成 动模 安装在注射机的移动模板上 定模 安装在注射机的固定模板上 闭合 注射成型时动模和定模闭合构成浇注系统和型腔 开模 开模时动模与定模分离取出塑料制品 注射模 动模部分定模部分 1 结构件 包括模 胚 架板 支承柱 限位件等 2 成型零件 包括内模 镶件和行位等 3 浇注系统 包括主流道 分流道 浇口及冷料穴 4 导向定位系统 包括导柱导套和锥面定位结构 5 顶出系统 包括顶针顶出 司筒顶出 推板顶出 气动顶出 螺纹顶出及复合顶出等 6 温度控制系统 包括加热和冷却 7 排气系统 包括分模面排气 镶件排气 顶针排气和排气针排气等 8 侧向抽芯机构 包括斜导柱 滑块抽芯 斜滑块抽芯及斜顶等 1 3注射模的基本组成 1 成型部件 组成 型芯和凹模 作用 型芯形成制品的内表面形状 凹模形成制品的外表面形状 合模后型芯和凹模便构成了模具的型腔 结构分为 镶拼式和整体式镶拼式 镶件镶在型腔或型芯中 当模具的结构比较复杂时 为了改善模具的加工工艺性 降低模具加工难度 模具设计者应将模具中结构特殊或复杂的部位设计成镶块 便于修模和更换 节约模具成本 同时还起到改善模具排气状况的作用 整体式 其特点是结构简单牢固 强度高 成型的塑件质量好 但对于形状较复杂的型腔 其加工工艺性相对也较差 型腔局部受损后维修非常困难 有时甚至会使整套模具报废 因此整体式型腔只适用于结构简单的中小型模具 2 浇注系统 又称为流道系统 作用 将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的一组进料通道 浇注系统组成 1 主流道2 分流道3 浇口4 冷料穴 1 2 3 4 3 导向部件 作用 确保动模与定模合模时能准确对中 避免制品推出过程中推板发生歪斜现象 支撑移动部件重量 导向部件组成 导柱 导套 边锁 定位锥 定位块 动定模虎口 4 顶出系统 顶出系统 包括顶针顶出 司筒顶出 顶块 推板顶出 气动顶出 螺纹顶出及复合顶出等 作用 开模过程中 将塑件及其在流道内的凝料推出或拉出 推块顶出 顶针 司筒 扁顶 5 调温系统 常用办法 冷却 热塑性塑料用注射模 主要是在模具内开设冷却水通道 利用循环流动的冷却水带走模具的热量 加热 模具的加热除可用冷却水通道通热水或蒸汽 热油外 还可在模具内部和周围安装电加热元件 作用 满足注射工艺对模具温度的要求 水嘴 加热棒 6 排气槽 作用 将成型过程中的气体充分排除 常用办法 大塑件 在分型面处开设排气槽 小塑件 利用分型面微小间隙排气 利用顶针或型芯镶件与型芯的配合间隙排气 7 侧抽芯机构 侧向抽芯机构 包括斜导柱 滑块抽芯 斜滑块抽芯及斜顶等 8 标准模架 注射模具在结构上存在相似性 图5 17为典型的单分型面 二板式 模具的轴测装配总成 从图中可以看到 除了凹模和型芯取决于塑件以外 其余的模具零件极其相似 连各个模具零件的装配关系都有着一致性 即使是较为复杂的双分型面 三板式 模具 三分型面 四板式 模具 也是在两板式模具的基础上增加了一块或两块模板 结构的相似性并未改变 正是由于注射模具结构的相似性 才使模具零件和模架的标准化成为可能 为了减少繁重的模具设计与制造工作量 注射模大多采用了标准模架结构 标准模架厂商有 龙记 富特巴 明利 鸿丰等 未加工的模架 选用标准模架有如下优点 简单方便 买来即用 不必库存 能使模具成本下降 简化了模具的设计和制造 缩短了模具生产周期 促进了塑件的更新换代 模具的精度和动作可靠性得到保证 提高了模具中易损零件的互换性 便于模具的维修 缺点 模板尺寸的局限性 在标准模架中模板的长 宽 高都只是在一定的范围内 一些特殊的塑件 可能无标准模架可选 由于在标准模架中导柱 紧固螺钉及复位杆的位置已确定 有时可能会妨碍冷却管道的开设 由于动模两垫块之间的跨距无法调整 在模具设计中往往需要增加支撑柱来减小模板的变形 综上所述 采用标准模架的优越性是十分明显的 我们希望在模具设计中 要尽可能选用标准模架 不仅如此 而且能在标准模架的基础上实现模具制图的标准化 模具结构的准化以及工艺规范的标准化 二 注射模具按结构特征分类 从模具设计的角度出发 注射模按总体结构特征分为以下几类 1 单分型面注塑模2 双分型面注塑模3 带有活动镶件的注射模具4 带侧向分型抽芯的注射模具5 自动卸螺纹的注射模具6 推出机构设在定模的注射模具7 无流道凝料注射模具 1 单分型面注射模具 两板模 又叫大水口模 单分型面模 应用最普遍 单分型面注塑模又称为两板式模具 结构如图 型腔的一部分 型芯 在动模板上 另一部分 凹模 在定模板上 主流道设在定模一侧 分流道设在分型面上 开模后由于动模上拉料杆的拉料作用以及塑件因收缩包紧在型芯上 制品连同流道内的凝料一起留在动模一侧 动模上设置有推出机构 用以推出制品和流道内的凝料 二板模结构特点 注射模具从两个不同的分型面分别取出流道凝料和塑件 与两板式的单分型面注射模具相比 双分型面注射模具在动模板与定模板之间增加了一块可以移动的中间板 又名水口板 故又称三板式模具 2 双分型面注射模具 三板模结构特点 在定模板与中间板间设置流道 在中间板与动模板之间设置型腔 中间板适用于采用点浇口进料的单型腔或多型腔模具 在开模时由于定距拉板1的限制 中间板与定模板做定距离的分开 以便取出这两块板之间流道内的凝料 在中间板与动模板分开后 利用推件板将包紧在型芯上的塑件脱出 双分型面注射模具能在塑件的中心部位设置点浇口 制造成本较高 结构复杂 需较大的开模行程 结构特点 开模时活动部件不能简单地沿开模方向与制件分离 而是在脱模时将它们连同制品一起移出模外 然后用手工或简单工具将它们与塑件分开 当将这些活动镶件嵌入模具时还应可靠地定位 这类模具的生产效率不高 常用于小批量或试生产 塑件的外形结构复杂 无法通过简单的分型从模具内取出塑件 这时可在模具中设置活动镶件和活动的侧向型芯或半块 哈夫块 3 带有活动镶件的注射模具 结构特点 在开模时 斜导柱利用开模力带动侧型芯横向移动 使侧型芯与制件分离 然后推杆能顺利地将制品从型芯上推出 除斜销 斜滑块等机构利用开模力作侧向抽芯外 还可以在模具中装设液压缸或气压缸带动侧型芯做侧向分型抽芯动作 这类模具广泛地应用在有侧孔或侧凹的塑件的大批量生产中 塑件上有侧孔或侧凹 在模具内可设置由斜销或斜滑块等组成的侧向分型抽芯机构 使侧型芯作横向移动 4 带侧向分型抽芯的注射模具 自动卸螺纹的注射模图5 5 该模具用于直角式注射机 螺纹型芯由注射机合模机构的丝杠带动旋转 以便与制件相脱离 当要求能自动脱卸带有内螺纹或外螺纹的塑件时 可在模具中设置转动的螺纹型芯或型环 利用机构的旋转运动或往复运动 将螺纹制品脱出 或者用专门的驱动和传动机构 带动螺纹型芯或型环转动 将螺纹制件脱出 5 自动卸螺纹的注射模具 一般当注射模具开模后 塑料制品均留在动模一侧 故推出机构也设在动模一侧 这种形式是最常用 最方便的 因为注射机的推出机构就在动模一侧 但有时由于制件的特殊要求或形状的限制 制件必须要留在定模内 这时就应在定模一侧设置推出机构 以便将制品从定模内脱出 定模一侧的推出机构一般由动模通过拉板或链条来驱动 6 推出机构设在定模的注射模具 塑料衣刷注射模具 由于制品的特殊形状 为了便于成型采用了直接浇口 开模后制件滞留在定模上 故在定模一侧设有推件板7 开模时由设在动模一侧的拉板8带动推件板7 将制件从定模中的型芯11上强制脱出 7 无流道凝料注射模具 无流道凝料注塑模 热流道 原理 通过采用对流道加热或绝热的办法来保持从注射机喷嘴到浇口处之间的塑料保持熔融状态 每次注射成型后流道内均没有塑料凝料 优点 提高了生产率 节约塑料 保证注射压力在流道中的传递 利于改善制件的质量 实现全自动操作 缺点 模具成本高 浇注系统和控温系统要求高 对制件形状和塑料有一定的限制 两种 加热流道和绝热流道模具 绝热式 内部加热式 外部加热式 注 并不所有热流道都是无流道凝料 注射成型设备 注塑机 注塑机又名注射成型机或注射机 它是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备 分为立式 卧式 全电式 注塑机能加热塑料 对熔融塑料施加高压 使其射出而充满模具型腔 注塑机通常由注射系统 合模系统 液压传动系统 电气控制系统 润滑系统 加热及冷却系统 安全监测系统等组成1 按塑化方式分类1 柱塞式塑料注射成型机它的混炼性很差的 塑化性也不好 要加装分流梭装置 现在已很少使用 2 往复式螺杆式塑料注射成型机 依靠螺杆进行塑化与注射 混炼性和塑化性都很好 现在使用最多 3 螺杆 柱塞式塑料注射成型机依靠螺杆进行塑化与依靠柱塞进行注射 两个过程分开来 2019 12 19 柱塞式 螺杆式 注塑机参数 doc 合模单元 注射单元 双色注塑机 1 3注射模具与注射机的关系 1 注射量的校核 注射机标称注射量的表示方法 容量 cm3 质量 g 国产的标准注射机的注射量大多数以容量 cm3 表示 模具设计时 须使在一个注射成型周期内所需注射的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的80 以内 需注射入模具内的塑料熔体的容量或质量 应为制件和浇注系统两部分容量或质量之和 一般情况下 仅对最大注射量进行校核即可 有时还应注意注射机能处理的最小注射量 例如 对于热敏性塑料 最小注射量应不小于注射机额定最大注射量的20 因为当每次注射量过小时 塑料在料筒内停留时间将过长 这样会使塑料高温分解 影响制件的质量和性能 2 锁模力的校核 为什么要进行锁模力校核 因高压塑料熔体充满型腔时 会产生一个沿注射机轴向的很大推力 其大小等于制件与浇注系统在分型面上的垂直投影之和 图5 8 乘以型腔内塑料熔体的平均压力 该推力应小于注射机额定的锁模力T合 否则在注射成型时会因锁模不紧而发生溢边跑料现象 图5 9 型腔内塑料熔体的压力 MPa 按下式计算 p kpo 5 3 式中po 注射压力 MPa k 压力损耗系数 随塑料品种 注射机形式 喷嘴阻力 流道阻力等因素变化 可在0 2 0 4的范围内选取 型腔压力另几种确定方法 经验估计法 成型中 小型塑料制品时型腔压力p取20 40MPa 对于流动性差 形状复杂 精度要求高的制品 成型时需要较高的型腔压力 常用塑料推荐选用的型腔压力见表5 l 因制件形状和精度不同时常选用的型腔压力见表5 2 模拟软件来预测法 利用注射流动和保压模拟软件来预测成型时所需的锁模力 由于模拟过程中综合考虑了多种因素的影响 故可靠性比以上的估算方法要好得多 3 注射压力的校核 校核的目的 校验注射机的最大注射压力能否满足制品成型的需要 只有在注射机额定的注射压力内才能调整出某一制件所需要的注射压力 确定制品成型所需的注射压力的方法 类比法 参考各种塑料的注射成型工艺数据 一般制品的成型注射压力为70 150MPa 注射模模拟计算机软件 如美国的CFLOW 澳大利亚的MOLDFLOW 华中理工大学的H FLOW等 对注射成型过程进行计算机模拟 获得注射压力的预测值 影响制件成型所需注射压力的因素 塑料品种 注射机类型 喷嘴形式 制件形状的复杂程度以及浇注系统等 4 喷嘴尺寸 图5 11 注射机喷嘴头部的球面半径R1应与模具主流道始端的球面半径R2吻合 以免高压塑料熔体从缝隙处溢出 一般R1应比R2小1 2mm 否则主流道内的塑料凝料将无法脱出 图5 11中 R1 R2属不正确的配合 注塑机喷嘴 2019 12 19 浇口套球面R和喷嘴前端球面半径R0喷嘴孔径d0和浇口套小端孔径d正确关系为 d d0 0 5 1 mmR R0 1 2 mm 为了使模具主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线重合 模具定模板上凸出的定位环 图5 10中b处 与注射机固定模板上的定位孔 图5 10中a处 呈较松动的间隙配合H11 h11 定位环的高度一般小型模具为8 10mm 大型模具为10 15mm 直径大小根椐注塑吨位分别有100mm 150mm 200mm 250mm 5 定位圈尺寸 6 最大 最小模厚 1 模具厚度 注射机规定的模具最大与最小厚度 指注射机模板闭合后达到规定锁模力时动模板和定模板最大与最小距离 所设计模具的厚度应落在注射机规定的模具最大与最小厚度之内 否则将不可能获得规定的锁模力 当模具厚度小时 可加垫板 2 模具的长度与宽度 要与注射机拉杆间距相适应 模具安装时应可以穿过拉杆空间在动 定模固定板上固定 1 螺钉直接固定 模具固定板与注射机模板上的螺孔应完全吻合 模具重量较重的用螺钉固定2 压板固定 只要在模具固定板需安放压板的外侧附近有螺孔就能固定紧 模具重量较轻用压板固定 7 安装螺孔尺寸 一 1 码模螺孔 加工在模具的底板和面板上 图示 作用 将模具固定在注射机上 2 码模槽 码模夹 码仔 螺丝 1 注射机最大开模行程与模具厚度无关时的校核 8 开模行程的校核 模具开模后为了便于取出塑件 要求有足够的开模距离 注射机的开模行程是有限的 模具设计时须进行注射机开模行程的校核 不同形式的锁模机构的注射机 其最大开模行程有的与模具厚度有关 有的则与模具厚度无关 液压 机械式合模机构的注射机 如XS ZYl25型等 其最大开模行程是由肘杆机构的最大行程所决定的 而不受模具厚度的影响 当模具厚度变化时可由其调模装置调整 校核时只需使注射机最大开模行程大于模具所需的开模距离 即 Smax S 5 4 式中Smax 注射机最大开模行程 mm S 模具所需开模距离 mm 开模行程与模具厚度无关的注塑机锁模机构 2 注射机最大开模行程与模具厚度有关时的校核 直角式注射机和全液压式合模机构的注射机 如XS ZY250型等 其最大开模行程等于注射机移动模板与固定模板之间的最大开距Sk减去模具闭合厚度Hm 图5 12 校核可按下式 式中Sk 注射机移动模板与固定模板之间的最大距离 mm Hm 模具闭合厚度 mm Sk Hm S 5 5 或Sk Hm S 5 6 开模行程与模具厚度有关的注塑机锁模机构 模具所需开模距离S 单分型面注射模 图5 13 模具所需开模距离为S Hl H2 5 10 mm 5 7 式中Hl 塑料脱模需要的顶出距离 H2 塑件厚度 包括浇注系统凝料 对最大行程与模厚无关的情况按下式校核 Smax H1 H2十 5 10 mm 5 8 对最大行程与模厚有关的情况则按下式 Sk Hm H1 H2 5 10 mm 5 9 根据模具结构类型的不同讨论下列几种情况 1 4模具与注射机 1 4 1开模行程 见图 1 大水口模开模行程 H1 H2 5 10 2 双分型面注射模 图5 14 模具所需开模距离需增加浇口板与定模板间为取出浇注系统凝料所需分开的距离a 故得S H1 H2 a 5 10 mm 5 10 式中a 取出浇注系统凝料所需浇口板与固定模板之间的距离 mm 最大开模行程与模厚无关时按下式校核 Smax H1 H2 a 5 10 mm 5 11 最大开模行程与模厚有关时按下式校核 Sk Hm H1 H2 a 5 10 mm 5 12 2 细水口模开模行程 H1 H2 A C 5 10 注 H1 制品需要推出的最小距离 H2 制品及水口的高度 A 细水口水口高度 30mm C 6至8mm 塑件推出距离特例 塑件脱模所需的推出距离H1常常等于模具型芯高度 但对于内表面为阶梯状的塑件 有些不必推出型芯的全部高度即可取出塑件 图5 15 3 利用开模动作完成侧向分型抽芯 当模具的侧向分型抽芯或脱螺纹是依靠开模动作来实现时 图5 16斜销侧向抽芯机构 为完成侧向抽芯距离l 所需的开模距离设为HC 当最大开模行程与模厚无关时 其校核按下述两种情况进行 当Hc H1 H2时 取 Smax Hc 5 10 mm 5 13 当HC H1 H2时 取 Smax H1十H2 5 10 mm 5 14 9 顶出装置的校核 国产注射机顶出装置有下列四种形式 中心顶杆机械顶出 如角式SYS 45及SYS 60 卧式XS Z 60 立式SYS 30等注射机 两侧双顶杆机械顶出 如XS ZY 125注射机 中心顶杆液压顶出与两侧双顶杆机械顶出联合作用 如XS ZY250 XS ZY 500注射机 中心顶杆液压顶出与其他开模辅助液压缸联合作用 如XS ZY 1000注射机 还需校核的注射机参数 顶出形式 最大顶出距离 顶杆直径 双顶杆中心距 具体参数可查注射机参数表 2019 12 19 10 拉杆间距 模具的外形尺寸应小于注射机的拉杆 哥林柱 间距 以保证模具能安装到注射机工作台面上 注塑机一般有4根拉杆 有的小型注塑机只有2根拉杆 正确 错误 错误 模具吊装 2019 12 19 11 模具闭合厚度 Hmin Hm Hmax当模具厚度小于注塑机最小要求厚度时要加板增厚模具 2019 12 19 1 中心顶杆机械顶出2 两侧双顶杆机械顶出3 中心顶杆液压顶出与两侧双顶杆机械顶出4 中心顶杆液压顶出与其它辅助油缸联合作用 12 顶出装置分类 2019 12 19 思考与练习 1 注射模和注射机安装部分有哪些相关尺寸需要进行校核 模胚大小的选择 取决于模仁大小 利用燕秀工具栏里调模胚的最大内模尺寸 最基本的要求 产品的所有顶针必须在顶针的范围之内 长度方向我们不能破回针 离回针至少5MM以上 对于中小型模具 可以简单的初步根据模仁大小周边加50mm来计算模胚的大小 有行位的结构 周边须要放65 85左右初步定一个模胚大小 具体得根据行位大小结构来定 最重要的一个参数是一个铲机的强度 对中小型模具来说 铲机最小的尺寸在25 30之间 大型模具在50以上 模胚大小的确定及模胚种类的选择 定模胚时 首先选择是型号 然后是规格 选择附件 比如说CI3040A60B90C90 3040由模仁的大小 行位结构来决定的 A60B90模仁的高度与结构来决定 C90顶出高度 产品的高度与斜顶的行程 CI由进胶的式样来决定 AB模的间距 这个厂的习惯 垃圾钉 厂的习惯来定 是否加中托司 根据模具结构 模胚类型的选择 三四十种模胚类如何选择 首先得了解各种类型的区别 大水口 以CI为标准 AI比CI多了一块承板 适合于B板开通框 BI比CI多了一推板 一块承板 适合于B板开通框同时用推板顶出 DI比CI多了一块推板 适合于推板模 H型与I型比少了一块面板 T型比I型面板少了个护耳 由于容模量的限制 同样的模胚H型T型可比I型大一号 大水口模胚里用得最多的CI H型T型需开码模位 25和35三种 能开35尽量开35 细水口 以DCI为例 后面的CI与大水口的CI类型是一致的 细水口相对于大水口多了四根水口边 D型 相对于CI模胚 多了四根水口边 一块水口板 由一个开模动作变成三个开模动作 DCI是细水口模具用得最多的一种 E型 相对于CI模胚 只是多了四根水口边 适合于前模抽芯前模行位的结构 由一个开模动作变成了二个开模动作 简化型细水口 以FCI为例 与DCI比较 少了四根