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塑胶模具基本结构简介 一.概述 塑胶模就是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑胶制品的工具. 2.模具分类: 模具分类 冲压模 普通冲裁模 级进模 复合模 精冲模 拉深模 弯曲模 成形模 切断模 其他冲压模 *塑胶模* 热塑性塑胶注射模 热固性塑胶注射模 热固性塑胶压塑模 挤塑模 吹塑模 真空吸塑模 其他塑胶模 锻造模 热锻模 冷锻模 金属挤压模 切边模 其他锻造模 铸造模 压力铸造模 低压铸造模 失蜡铸造模 翻砂金属模 粉末冶金模 金属粉末冶金模 非金属粉末冶金模 橡胶膜 橡胶注射成型模 橡胶压胶成型模 橡胶挤胶成型模 橡胶浇注成型模 橡胶封装成型模 其他橡胶模 拉丝模 热拉丝模 冷拉丝模 无机材料成型模 玻璃成型模 陶瓷成型模 水泥成型模 其他无机材料成型模 模具标准件 冷冲模架 塑模模架 顶杆 螺丝 其他模具 食品成型模具 包装材料模具 复合材料模具 合成纤维模具 其他类未包括的模具 模具加工的一般流程 以上所有模具,在其相应的生产领域中,都有其举足轻重的作用.因为我们个人的精力所限和社会分工的结 果,使我们无法逐一去了解和精通每一种类型的模具奥秘,结合塑胶中心实际,我们所看到和接触最多的模 具便是塑胶模,而几乎100的塑胶模具是热塑性塑胶注射模.所以下面的内容我们将重点禅述此类模具细 节.细分下去,热塑性塑胶模具又可分为以下机几种:标准模具(两板模.三板模.拼合型腔模具,推板脱模模 具).叠层模具.热流道模具.冷流道模具和特殊设计模具. 二.塑胶及塑胶制品 塑胶模具是用来生产塑胶制品的工具,所以我们在设计制造模具之前.必须对各种常用塑胶的特性有充分 了解和掌握.才能精确控制模具尺寸与塑胶件尺寸及成型条件之间的内在关系.才能设计出优秀的模具,常 用热塑性塑胶之特性如下: 塑胶特性缩水率排气槽深度(mm)模具设计注意事项 ABS(苯乙烯丁二烯丙烯睛共聚体)1.非结晶性塑胶吸湿性强要充分干燥 2.流动性中等注意结合线 3.宜用高料温高模温压力较高0.4-0.50.010.031.浇注系统阻 力要小注意胶口位子大小 2.脱模斜度2以上 HIPS(改性聚苯乙烯)1.吸湿性小不易分解性脆易裂内应力 2.流动性好0.50.010.031.壁厚一致圆角 2.脱模斜度2以上顶出平衡 3.浇口圆滑行式各异 PC(聚碳酸酯)1.熔融沾度高须高温高压 2.易应力裂痕 3.较硬易损伤模具 4.不易出现溢料 5.有一定机械强度尺寸稳定耐热透明有自灭性耐燃烧无毒0.40.60.020.03 1.高温高压成型 2.充分干燥 3.分流道内浇口阻力小 4.壁厚一致避免金属镶嵌 PP(聚丙烯)1.成型性优良 2.易弯曲变形 3.耐冲击机械强度高1.22.00.0050.031.绞链产品浇口设计 2.注意缩孔变形 硬PVC(聚氯乙烯)1.热稳定性差流动性差 2.成型与分解范围相近停机易分解 3.腐蚀模具(氯气) 4.外观易老化变坏0.70.010.031.控制料温 2.分流道内浇口阻力小 3.模具表面处理(镀铬) POM(聚缩醛)1.易分解 2.浇口处易出现料痕 3.收缩大易缩孔变形 4.未冷却便可取产品1.82.50.010.021.分流道内浇口阻力小 防料痕与气孔 2.须治具 3.须控制成形条件温度 NYLON(尼龙)1.沾度低流动性好易溢边 2.收缩率不稳定 3.易沾模 4.熔融前很硬易损伤模具螺杆1.52.50.0050.021.防溢边精度 高 2.防止缩孔注意顶出机构 3.注意流綖 PBT(聚对苯二甲酸二丁酯)1.电气性能佳 2.流动性好有光泽 3.抗油性、抗化学品性能优良。1.52.00.0050.0151.模具精度高 注意溢边 2.注意控制模温 AS1.流动性成型性好 2.产品易裂 3.不易溢边0.40.50.020.041.注意脱模以防裂纹 2.避免侧凹脱模斜度1以上 PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)1.流动性差易产生流痕高压成型 2.光学产品须注意透明度及树脂分解0.40.50.020.031.脱模斜度尽 可能大 2.控制料温模具温度 3.浇道必须利于料流流动 三.典型塑胶模胚结构图 模具的几个常用名词: 1.溶注口或水口(sprue) 塑胶由此进入模腔内,亦称主流道.溶注口瀙套连接喷嘴与模具,已形成标准件.有些母模板较薄的模具,不 须瀙套,直接在模具上钻出溶注口. 2.冷料穴(cold-slugwell) 喷嘴最前端的熔融塑胶温度较低,形成冷料渣.在进料口的末端公模仁上开设洞穴,以防止冷料渣进入模腔 ,造成堵塞流道.减缓料流速度,产品上形成冷料痕结合线. 为了开模时从瀙套内拉出冷凝料,一般在冷料穴末端设置拉料杆(顶针上). 3.分流道(runer) 分流道是主流道的连接部分,是塑胶流入模腔的通道,它可在压力损失最小的条件下,将主流道内的塑 胶以较快的速度送到浇口处,其主要类型有:圆形.半圆形.矩形.梯形.要求分流道的表面积或侧面积与其 截面积的比值为最小. 4.栅门(gates) 亦称浇口,是分流道和型腔之间连接部分,也是浇注系统的最后部分.其作用是使流道内熔融塑胶以较快速 度进入模腔.型腔充满后浇口能很快冷却封闭,防止型腔内未冷却料回流.其类型.位置.形状.多种多样.主 要有:盘形.扇形.环形.点状.侧进胶.直接进胶.潜伏进胶. 5.排气槽(vent) 当模具完全闭合时,模腔与浇道内充满空气.注射时必须将空气排出模具以外,否则将产生烧焦,填充不满, 毛边,气泡,银线等不良.排气槽的形式,大小.深度因材料和模具结构不同而异(如上表),其方法主要有: 分模面排气法,顶针排气法,镶件排气法,水路排气法,真空排气法. 6.顶出系统(Ejectiondevice) 是将产品从模具上脱出之装置,亦称脱模机构.是模具的重要组成部分,其形式和推出方式因产品形状,结 构和塑胶特性有关,其零件有顶针,推板,顶出块,斜梢,司筒,油缸或气缸,齿轮等,它与模仁之间是间隙配 合,表面积尽可能大,设在不影响外观和功能处,注意脱模平衡. 7.模穴模仁(Moldcavity) 模穴是在模板上挖框,以便埋入模仁,主要是节省材料和加工方便方面考虑.有些分模面断差大的模具母 模侧,会不挖模穴直接在模板上加工产品部分.模仁主要指模具的产品部分,其精度,材质要求比模胚部分 要高,其形状,形式对不同的模具有不同的要求,为整套模具最重要部分. 8.模具钢(MoldSteel) 一套模具外观看似乎都是一样的钢铁,其实它的各部位因要求不同必须使用不同之材质,模具钢之选择对 模具寿命,加工性,精度等影响很大.模具钢材料因模具之构造塑胶产品要求不同而异.选材要求主要如下: 1.采购容易 2.机械加工性优良 3.耐磨,耐腐蚀,耐热性好 4.组织细密一致,无针孔等内部缺陷 5.适合热处理变形小 6.经济,降低成本又能满足使用要求 9.温控系统（temperaturecontrol） 一般模具,通常以常温的水来冷却,其温度控制借水的流量调节,流动性好的低融点材料大都以此方法 成形。但有时为了缩短成形周期,须将水再加以冷却。小型成型品的射出时间,保压时间都短,成形周期取 决于冷却时间,此种成形为了提高效率,经常也以冷水冷却,但用冷水冷却时,大气中的水分会凝聚于成形 空间表面,造成成型品缺陷,须加以注意。 成形高融点材料或肉厚较厚,流动距离长的成型品,为了防止充填不足或应变的发生,有时对水管通温水。 成形低融点成形材料时,成形面积大或大型成型品时,也会将模具加热,此时用热水或热油,或用加热器来 控制模具温度。模具温度较高时,需考虑模具滑动部位的间隙,避免模具因热膨胀而作动不良。一般中融 点成形材料,有时因成型品的品质或流动性而使用加热方式来控制模具温度,为了使材料固化为最终温度 均匀化,使用部分加热方式,防止残留应变。 以上所述,模具的温度控制是利用冷却或加热的方式来调整的。 温度控制的必要性 在射出成形中,射出于模具内之熔融材料温度,一般在150350之间,但由于模具之温度一般在40120 之间,所以成形材料所带来的热量会逐渐使模具温度升高。另一方面,由于加热缸之喷嘴与模具之注道衬 套直接接触,喷嘴处之温度高于模具温度,亦会使模具温度上升。假使不设法将多余之热量带走,则模具温 度必然继续上升,而影响成型品的冷却固化。相反地,若从模具中带走太多的热量,使模具温度下降,亦会 影响成型品的品质。故不管在生产性或成型品的品质上,模具的温度控制是有其必要性的。兹分述如下： 1.就成形性及成形效率而言 模具温度高时,成形空间内熔融材料的流动性改善,可促进充填。但就成形效率(成形周期)而言,模具温度 宜适度减低,如此,可缩短材料冷却固化的时间,提高成形效率。 2.就成型品的物性而言 通常熔融材料充填成形空间时,模具温度低的话,材料会迅速固化,此时为了充填,需要很大的成形压力,因 此,固化之际,施加于成型品的一部份压力残留于内部,成为所谓的残留应力。对于PC或变性PPO之类硬质 材料,此残留应力大到某种程度以上时,会发生应力龟裂现象或造成成型品变形。 PA或POM等结晶性塑胶之结晶化度及结晶化状态显著取决于其冷却速度,冷却速度愈慢时,所得结果愈好。 由上可知,模具温度高,虽不利于成形效率,但却常有利于成型品的品质。 3.就防止成型品变形而言 成型品肉厚大时,若冷却不充分的话,则其表面发生收缩下陷,即使肉厚适当,若冷却方法不良,成型品各部 分的冷却速度不同的话,则会因热收缩而引起翘曲、扭曲等变形,因而需使模具各部分均匀冷却。 冷却回路的配置,取决于成型品之形状、成形空间内的温度分布及浇口位置等。常用的方法有钻孔法、沟 槽法、隔板法、套管法、间接法等 无流道模具 无流道模具是将注道，流道加热或保持在熔融状态，使流道系统内之材料，保持在流动状态下，在每次 射出成型完型毕后，使流道系统乃残留于模具内，只取出成型品，故称无流道模具。 无流道模具由于不必将流道部取出，故有下列优点： （1）可节省不必要之废料部，可节省材料。 （2）缩短材料往流道系统充填的时间，减短成形机关闭模具的作动行程，同时也省去流道取出之时 间，故可缩短成型周期。 （3）流道不必取出，浇口自动分离，可全自动成型操作。无流道模有上述之优点，但有其限制。 1.有熔融状态易热分解，成形温度范围小的材料不适用此类模具，但有充分之设计，可使用。 2.无流道模具通常构造较复杂，温度控制装置相当，生产量不多时，不合算。 无流道模具之种类，大体可分为：1.延长喷嘴方式；2滞液式喷嘴方式； 绝热流道方式，3.加热流道方式。前二个方式之无流道模具一次只能成形一件成型品，除非使用多喷嘴 成型机，后二个方式则一次可成型多个形品。 模具与成型设备之关系 模具要生产,必须架设在相应的成型设备上才能发挥其作用.所以从广义上讲,模具也是成型机的一个组成 部分.两者之间相辅相成,互为关联.在模具设计中必须了解此模具生产中适用机台之相关规格.才能设计 出符合要求之模具: 1.注射机型号及生产厂商 2.最大注射量 3.最大锁模力 4.喷嘴球面半径及喷嘴孔径 5.定位孔直径 6.顶杆间距座标 7.闭合高度(最大最小) 8.注塑机能配合的脱模方式 9.注塑机开模行程及开距 10.其他相关要求 模具设计规范表 客 户公司名称 地址 交货地点 产 品品名 材质 收缩率 颜色透明,不透明,色名 成品单重克 成品投影面积 成 型 机成型机厂商 形式立式,卧式,直角式,转盘式,偏心式,双(多)色式 射出量克 合模力吨 托模孔间距标准 顶杆直径毫米 装模高度毫米(最大,最小)定位环孔孔径毫米 喷嘴孔径毫米 喷嘴端R毫米 模 具 构 造模具构造形式二板式,三板式,二次分模,无流道,特殊构造 模穴1,2,4,8,16 分模面单分模面,复杂分模面 顶出顶针,剥料板,司筒,气(油)缸,斜梢,滑块,复合式,二次顶出 流道一般,绝热,加热,圆形,U形,梯形,方形,半圆形 喷嘴一般,加长,绝热,内部加热 浇口侧状,潜状,点状,扇形,凸状 侧凹斜梢,滑块,油缸 冷却或加热冷冻水,模温机 回位强迫,弹簧,油缸,拉杆,其他 其 他 资 料特殊加工放电,线割,电铸,压铸,电镀,蚀纹,雕刻 模具主要材质718.NAK80.P20.SKD11.SKD61.S55C. 热处理淬火,回火,退火,氮化,碳化,调质 实物(样品) 图面(图档)2D.3D 试模T1T2T3 模具尺寸长X宽X厚 模具重量公斤 模具价格成本价.商品价 模具寿命1万，10万，30万，50万，100万 模具设计检查表 注意事项 品质模具材质,硬度,精度,构造,是否符合要求 产品1.塑胶的流动,收缩,结合线,裂纹,脱模斜度,流痕等关系产品外观事项 2.在产品功能,外形等容许范围内尽量简化加工 3.收缩率计算是否得当,是否会变化 成型机1.注射量,射出压力,合模力是否充分 2.模具能否正确安装于成型机上 3.产品从成型机上取出是否顺利 4.成型机喷嘴与模具定位环瀙套是否能正确接触 5.顶出系统是否正常 分模线1.位置是否适当,是否容易长毛边,开模时是否沾模 2.是否对模具加工,产品外观有影响 顶出机构1.顶出方式对产品是否合适 2.位置是否理想,数目是否合适,脱模是否平衡 3.剥料板是否易卡住模心 温度控制1.温控器能量是否充分 2.冷却回路的大小,位置,数量是否合适 3.冷却介质是否合适 侧凹处理1.方法是否合适 2.侧向机构是否会与顶出,回位机构干涉 流道浇口1.形状是否合理 2.位置,大小是否合适 3.主流道,横流道尺寸,形状是否合适 装配图1.模具大小,强度是否适当 2.模具各相关零件配置是否合适 3.装备图的绘制是否明确合适 4.各零件是否注明装配位置 5.必要零件是否全部记入 6.必要的规格栏,标题栏是否明确标明 零件图1.零件号,名称,数量是否正确记入 2.必要时是否使用标准品或市购品 3.配合公差,表面精度,粗糙度是否明确标示 4.精度要求高的部分是否考虑再修正之可能 5.是否有不必要之过剩精度要求 6.模具钢材的选用是否适合零件的机能 7.是否以注明热处理,表面处理及表面特殊加工之要求 8.模仁及基准是否已标明 9.各零件之加工方法是否已注明 图纸表示1.现场作业者是否能看懂图面的标示 2.图面是否重复或有欠充分 尺寸1.现场作业者是否无须再作计算 2.文字,数字,尺寸,标注位置是否明确合适 加工考虑 加工考虑1.检讨加工方法是否适合模具结构 2.是否可能而且容易,如可能但加工极难,可否变更设计 3.特殊加工及工程指令是否充分 4.对加工与装配之基准是否已标示 5.是否考虑热处理等加工引起的变形 模具检查表 检查部位项目检查部位项目 产品部分1.表面质量 2.钳工修正 3.合模面 4.斜度 5.肉厚6.形状侧凹1.滑动配合 2.滑动行程 3.定位装置 4.斜梢与斜梢孔配合 流道1.尺寸形状 2.表面光洁冷却系统1.水压试验 2.位置大小数量 注道1.与喷嘴接触2.孔径温控器1.与模具的嵌合 2.位置数量能量 3.绝缘电阻试验 浇口长宽深分模面1.表面加工 2.间隙配合 导柱1.与导套配合间隙 2.配合有效长度模胚1.外观 2.托模孔径与孔距 顶出机构1.动作情形 2.顶出行程 3.顶针配合间隙 4.回针配合间隙其他1.模具标记及基准 2.吊环孔 3.各部定位块 4.图面要求的其他事项 常见产品缺陷分析 1.毛边： 项目原因原因分析解决方式 1射出机合模力不足，或单向受力填充时射出压力大于合模力，造成溢胶调整射出条 件 2射出压力，射出量太大过分饱和填充调整射出条件 3模具合模不紧密，或有杂物模具制造偏差间隙太大重新合模 4模具分模面有下陷或塌角异物压制或磨损补焊或降面 5滑块或斜梢未完全回位顶出系统卡死，回不到底，压异物实配活动部位，清除异物，更 换弹簧 6塑胶温度过高调机不当降低加热温度至合适温度 7模板变形弯曲模具强度不够；超过使用寿命校正，研磨，更换模板 8流动性大的塑胶1.小间隙下易溢胶 2.排气槽溢胶1.改用正确的塑胶料 2.根据不同塑胶设定不同深度的排气槽 10产品投影面积超过注塑机所允许的塑制面积机台按排不当调换吨数大的机台 2.缩水： 项目原因原因分析解决方式 1射出压力不足，产品填充不足调机不当调整射出条件 2产品肉厚不均设计不当，内应力产生尽量按设计原则更改设计 3产品肉太厚设计不当，难于泠却1.更改设计 2.辅助射出成型 4模具泠却不均1.模具水路分布不均 2.水路调节不均或接错1.更改设计 2.按水路图运水 5 3.气泡 项目原因原因分析解决方式 1原料含水份，溶剂或易挥发物塑胶未充分干燥烘干充分 2塑料温度太高或变热时间太长，已降聚或分解调机不当降温，保温 3注射压力太小调机不当适当加压 4注射柱塞退回太早调机不当保压 5模具温度太低塑胶温度降太快模具加到合适温度 6注射速度太快调机不当温度，速度，压力三要素调整 7在料筒加料端混入空气熔胶中混入空气余料射空，下料均匀 4.凹痕 项目原因原因分析解决方式 1流道浇口太小料流速度太快浇口适当加大 2塑件太厚或厚薄县殊收缩后产品产生内应力更改设计 3浇口位置不适当料流不顺畅移到肉厚适当处 4注射及保压时间太短调机不当调整射出条件 5加料量不够调机不当调整射出条件 6料筒温度太高调机不当调整射出条件 7注射压力太小调机不当调整射出条件 8注射速度太慢调机不当调整射出条件 9模面受损外力受伤修模整理 5.溶接痕 项目原因原因分析解决方式 1塑料温度太低调机不当调整射出条件 2浇口太多模具设计不当取消部分浇口，或移位 3脱模剂过量作业不当加强模具抛光，尽量不用脱模剂 4注射速度太慢调机不当调整射出条件 5模具温度太低调机不当模具加温至适当温度 6注射压力太小调机不当适当加压 7模具排气不良模具加工不良在适当位置加开排气槽 6.脱皮分层 项目原因原因分析解决方式 1不同塑料混杂来料不良用料纯正 2同一塑料不同级别查相混来料不良杜绝混料 3塑化不均调机不当螺竿转速，温度调整 4混入异物来料不良用料纯正 7.表面波绞 项目原因原因分析解决方式 1料筒温度太低。调机不当调整射出条件 2注射压力小。调机不当调整射出条件 3模具温度低。调机不当调整射出条件 4注射速度慢。调机不当调整射出条件 5流道浇口太小。模具设计加工不当改大 8.黑点及条绞 项目原因原因分析解决方式 1塑料已分解调机不当，温度过高调整射出条件 2塑料碎层卡入注射柱塞和料筒之间。磨擦产生黑纹清洗料杆 3喷嘴及模具主流道吻合不良、产生混料，并在每次注射时常入模腔。模具加工设计不良或 变形修整机器喷嘴或模具唧嘴 4模具无排气孔模具加工不良加开排气槽 9.银丝、斑绞 项目原因原因分析解决方式 1塑料温度太高调机不当降温 2原料含水量太高干燥不足烘干 3注射压力太低调机不当加压至合适 4流道浇口太小流速过快加大 5树脂中有低挥发物原料不纯来料检验 10.变形 项目原因原因分析解决方式 1冷却时间不够内应力产生调整泠却时间 2模具温度太高产品泠却慢降温 3塑件厚薄悬殊内应力产生更改设计 4塑件顶杆位置不当，受力不均受力不均顶出平衡，更改顶出系统 5模具温度前后不均内应力产生调整运水 6浇口部分过分地填充内应力产生调整射出速度 11.裂绞 4顶杆截面积太小或数量不够顶出力太大更改顶出系统 5嵌件未预热或温度不够热膨胀系数不均预热 6斜度不够脱模阻力大公模抛光，斜度尽可能大 12.强度下降 项目原因原因分析解决方式 1塑料分解或降解调机不当降温 2成型温度太低调机不当调高 3熔接不良调机不当进浇口变更，模温调整