塑料注射模设计要点.doc

Error! No text of specified style in document.第2章 塑料注射模设计要点塑料注射模是塑料模具中产量、产值最大，同时也是技术难度最大的一类模具。因此，模具设计实训中应至少完成一副塑料注射模的设计(以下除非特别注明，本书中的塑料模一般指的就是塑料注射模)；本章结合企业工作的实际需要，将与塑料模相关的设计要点与规范做一简要的复习。2.1 常用塑料及其成型特点常见塑料的中、英文名称及与模具设计相关的参数如表2-1和表2-2所示。表2-1 常用的工程塑料及其成型特点塑料材料名称收缩率/%密度/(g/cm3)溢边值/mm料筒温度/模具温度/通用中文名称英文缩写尼龙6PA-60.71.01.130.022502704060尼龙65PA-661.31.130.022803004060尼龙+玻璃纤维PA+GF0.31.390.022402708090赛钢POM2.11.420.0420522580100聚碳酸酯PC0.51.200.062712937193聚对苯二甲酸乙二醇酯PET0.41.332772931530PET+GFPET+GF0.21.6726530595150PET共聚物PETG0.20.51.272502701540PCTGPCTG0.20.51.232752951540聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT1.52.21.402252454080PBT+GFPBT+GF0.40.91.6122525040100PCT+GFPCT+GF0.10.41.45295370105135酸性胶CA0.51.261602304060丙酸醋酸纤维CAP0.51.202152404075丙酸丁酸纤维CAB0.51.192302504085耐高温聚丙烯PP0.91.11.120.031802206080防火级聚丙烯PP1.40.950.031802203050聚苯硫醚+玻璃纤维PPS+GF0.251.67300340120150聚苯醚PPO0.50.81.072703107093PSUPSU0.51.24330360120160PESPES0.681.37340380120160续表塑料材料名称收缩率/%密度/(g/cm3)溢边值/mm料筒温度/模具温度/通用中文名称英文缩写LCPLCP0.021.738540035200SBS弹性体SBS1.50.961.101451602530SEBS弹性体SEBS1.60.870.911802003565热塑性聚酸酯TPU1.21.241902002149TPVTPV1.52.50.971801901080COPCOP1.41.222025045表2-2 常用的通用塑料及其成型特点塑料材料名称收缩率/%密度/(g/cm3)溢边值/mm料筒温度/模具温度/通用中文名称英文缩写通用级聚苯乙烯GPPS0.30.61.160.032002504060抗冲击性聚苯乙烯HIPS0.51.080.032102702050丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物ABS0.61.050.042102605080丙烯腈苯乙烯共聚物AS(SAN)0.61.070.032202704080丁二烯苯乙烯共聚物BS(K料)0.51.011902303050低密度聚乙烯LDPE30.920.022202602040高密度聚乙烯 HDPE30.960.021902803070乙烯醋酸乙烯酯共聚物EVA20.951402002040聚氯乙烯PVC1.51.381.410.061701902040聚丙烯PP20.910.032102802050有机玻璃(亚加力)PMMA0.61.180.0322024060802.2 塑料注射模的基本组成一般情况下，对于塑料模具而言，主要有两类：一类为二板模，俗称大水口模；另一类为三板模，俗称细水口模。不管是二板模还是三板模，塑料模具一般由以下几个部分组成。1. 模架模架构成了塑料模具最基本的框架部分。模架一般可从专业模架厂商处直接采购。2. 塑料模具的核心部分型腔和型芯主型腔和主型芯俗称模仁或内模，是模具里面最重要的组成部分。设计工作的大部分时间也是花费在模仁的设计上。不过，有些比较简单的模具没有模仁部分，产品直接在模板上面成型，特别是早期的塑料模具大都如此，这种结构已经逐步淘汰。3. 塑料模具辅助零件如定位环、浇口套、推杆(也称顶杆或顶针)、拉料杆(俗称抓料销)、支撑柱、顶出板导柱和导套、支撑钉(俗称垃圾钉)等。如果是三板模，往往还要设置专门的顺序开模控制 机构。4. 塑料模具的辅助系统一般的塑料模具有以下3个系统，即浇注系统、顶出系统、冷却系统。有时，因为所运用的塑料材料需加热的温度很高，所以，有的模具还会存在一个加热系统。5. 抽芯机构当塑料制品侧向有孔或卡勾时，模具还必须设置一个或多个处理这些孔、卡勾脱模的机构，如滑块、斜推杆、油压缸等。这种处理的机构称为侧向分型抽芯机构。2.3 标 准 模 架为了缩短模具的设计与制造时间，模具制造企业的设计者往往将工作的重点放在模仁的设计与加工上，而作为基础构件的模架往往采用专业厂家的标准模架。标准模架又称标准模座或者标准模胚，它由专业的厂家进行生产，模具的设计人员根据模具的需求可以直接从模架厂商订购。目前的标准模架一般可分为二板式模架和三板式模架。二板式模架俗称大水口模架，主要适用于采用侧向浇口的模具；三板式模架俗称细水口模架，比较适合于采用点浇口的模具。根据模架的具体功能和结构，这两类模架又各自细分为若干个不同的样式。 2.3.1 二板式模架二板式标准模架的组成如图2-1所示，它一般由以下几个部分组成。(1)模板：上下固定板、公母模板、上下顶出板、模脚等。在某些情况下，母模侧还会有一块承压板。(2)连接螺钉：S1连接上固定板与母模板，一般有46个；S2连接下固定板与公模板，它穿过模脚，与其是间隙配合，一般是46个，它的大小和到模具中心线之间的位置与S1一致，只是螺钉的长度不一样。S7连接上下顶出板，分布在顶出板的4个角上，一般是4个。S8连接下固定板与模脚，一般为46个。(3)辅助零件：导柱与导套，一般是4组。为了防止模具在安装时装反，4组导柱、导套中靠近基准的一套向模具中心线上偏移2mm，并在相对应的位置标刻有“OFFSET”的字样，该值不管模具大小，每套模具都一样；回位销，即复位杆，一般有4个，分布在顶出板4个角上。(4)其他部分：吊环孔由于模具一般都较重，为了方便模具的安装和搬运，往往在模具上加工出吊环孔以便安装吊环。根据上述特点，用户在订购二板式标准模架时，只需要决定以下几个尺寸即可：模具的长宽。A板、B板的厚度(即公母模板的高)。模脚的高度。据此，订购模架时只需标记出模架的型号和上述3组参数即可，如SC1530A60B70C90，其表示的含义如下：l SC模架类型代号，代表的是大水口(二板式)系列的C类型。l 1530模具的宽为150mm，长为300mm。l A60A板的厚度为60mm；B70B板的厚度为70mm；C90C板的高度为90mm。而各个连接螺钉、吊环孔、导柱与导套、回位销等的位置、大小、数量，用户一般不能更改。图2-1 典型二板式标准模架2.3.2 三板式模架三板式标准模架的组成如图2-2所示，其与二板式标准模架在许多地方是相同的，一般也由以下几个部分组成。图2-2 典型三板式标准模架1. 模板模板包括上下固定板、A板和B板、上下顶出板、模脚等。有时，B板下方还会有一块承压板。此外，它还多了一块不可缺少的板脱浇板，俗称剥料板。2. 连接螺钉S1连接下固定板与公模板，它穿过模脚，一般是46个。S2连接下固定板与模脚，一般为46个。S3连接上下顶出板，分布在顶出板的个角上，一般是4个。这里要特别注意的是，上固定板与剥料板、母模板之间没有螺钉进行连接，它依靠导柱B进行定位和导向，因为剥料板需要运动。 3. 辅助零件辅助零件包括导柱与导套，三板式模架有两种导柱与导套，导柱、导套A和导柱、导套B，总共8套。同样，为了防止模具在安装时装反，8套导柱、导套中靠近基准的两套向模具中心线上偏了2mm，并标记有“OFFSET”的字样。4. 其他部分其他部分与二板式模架相同。用户在订购三板式标准模架时，除决定模具的长、宽以及A板、B板、C板的厚度外，还应决定导柱B(大拉杆)的长度。2.4 浇 注 系 统2.4.1 喷嘴与浇口套的关系注射机喷嘴与模具浇口套的关系应满足如图2-3所示的关系。图2-3 喷嘴与浇口套的关系2.4.2 定位环定位环的常见形式有A型和B型两种，当喷嘴直接作用于产品胶位面时，为防止浇口套因受注射压力的作用而变形，可采取特殊形式的定位环，如图2-4所示。 (a) A 型定位环 (b) B 型定位环图2-4 定位环的形式与规格(e) 特殊形式定位环图2-4 定位环的形式与规格(续)2.4.3 浇口套浇口套的形式如图2-5所示。当主流道长度大于80mm时，可用延伸浇口套以缩短流道长度；而锥度浇口套用于当主流道高度大于80mm时代替延伸浇口套，主要用于细水口和简化细水口模具。图2-5 浇口套的形式与规格(e) 倾斜浇口套图2-5 浇口套的形式与规格(续)2.4.4 流道塑料模常用的流道类型有圆形流道、半圆形流道和梯形流道。其断面形状及尺寸大小，应根据塑料件的成型体积、塑料件壁厚、形状和所用塑料的工艺特性、注射速率、分流道长度等因素来确定。1)圆形流道如图2-6所示，圆形流道的直径d一般在412mm范围内变动，对流动性很好的聚丙烯、尼龙等塑料，当分流道很短时，其直径可小到2mm；对流动性很差的聚碳酸酯、聚砜等，直径可达12mm；对多数塑料来说，分流道直径在56mm以下时，对流动性影响较大，但直径在8mm以上时，再增大其直径，对流动性的影响却不大。图2-6 圆形流道2)梯形流道如图2-7所示，梯形流道的断面尺寸高度为h=2/3w，梯形斜边的倾角常取510，底部半径r=1.5mm，分流道宽度w常在412mm范围内变动。图2-7 梯形流道2.4.5 浇口1. 浇口的设计原则(1)浇口应设置在产品较为厚壁处，使塑料从厚壁流向薄壁处，以减少压力的损失。(2)浇口应设置在制品最容易清除的地方，且尽量不要影响外观。(3)浇口位置和塑料流入方向，应使塑料流入型腔时，能沿型腔平行方向均匀地流入，并有利于型腔的排气，如图2-8所示。图2-8 浇口位置的设置(4)浇口位置设置应尽量避免熔接痕、流痕产生于制品的重要部位，如图2-9所示。图2-9 浇口位置(5)一模多腔时，浇口的尺寸应根据浇口与主流道的距离和制品的大小来开设。(6)浇口的设置应避免塑料直接冲击薄弱的型芯、镶件、滑块等，防止工件变形，如图2-10所示。图2-10 浇口位置(7)浇口的设置还应考虑制品在横向和纵向不同的收缩。2. 浇口的类型与应用1)直接浇口直接浇口较适用于一模一穴，根据客户确定而浇口不影响产品外观且成型深腔的大型塑料制品，不宜成型平薄形塑料件和容易变形的塑料件。如图2-11所示，D值取812mm之间，对于平薄形塑料件和容易变形的塑料件，D值最大取2S，L值一般不超过150mm，遇到特殊结构可再加长。图2-11 直接浇口2)侧浇口如图2-12所示，侧浇口也称标准浇口，标准浇口形状简单，加工方便，适合于除聚碳酸酯(PC)以外的所有塑料材料。其缺点是易产生流痕，不适合薄板形的透明制品，同时也不适合于细而长的桶形制品。3)搭接式浇口如图2-13所示，搭接式浇口适合于外观面不允许有浇口痕迹的所有塑料制品。可减少标准浇口所产生的流痕。其缺点是浇口不易切除，材料是PVC、PU的制品不宜采用。图2-12 侧浇口 图2-13 搭接式浇口4)潜伏式浇口如图2-14所示，潜伏式浇口可以自动切断浇口，适合自动化生产。但由于流道弯折过度、压力损失过大，材料是PC、PMMA、SAN的制品不宜采用。图2-14 潜伏式浇口5)薄形浇口 如图2-15所示，薄形浇口主要适用于大型的平板产品，使产品不易产生变形、流痕、气泡等现象。其缺点是浇口不易剪除。6)扇形浇口如图2-16所示，扇形浇口主要适用于平板形制品及浅的壳形或盒形制品。这种浇口进入型腔速度均匀，可降低塑料件的内应力和带入空气的可能性，去除浇口也方便。图2-15 薄形浇口 图2-16 扇形浇口7)环形浇口如图2-17所示，环形浇口适用于黏性塑料管形制品，可避免熔接痕及减缓压力。图2-17 环形浇口8)牛角形潜伏浇口和圆弧形潜伏浇口在制品表面既不允许留有任何浇口痕迹，又不能做普通潜伏浇口的情况下，选择如 图2-18所示的牛角形潜伏浇口或如图2-19所示的圆弧形潜伏浇口。牛角形潜伏浇口要采用镶件式加工。图2-18 牛角形潜伏浇口 图2-19 圆弧形潜伏浇口9)点浇口如图2-20所示，点浇口可应用于各种形式的制品，浇口附近的残余应力小，能自行拉断浇口，可实现自动化生产，对于较大的制品可多点进浇。但注射压力损失大，多数要采用三板式结构，模具结构较复杂，成型周期较长。图2-20 点浇口2.4.6 冷料井原则上，所有流道要留冷料井。常用的冷料井结构与尺寸如图2-21所示。图2-21 冷料井结构与尺寸2.4.7 流道凝料拉杆为保证开模时流道凝料留在定模，应设置流道凝料拉杆。常用的流道凝料拉杆的结构如图2-22所示。图2-22 流道凝料拉杆2.5 内 模直接参与成型制品形状的零件，一般称为主型芯、主型腔，俗称内模或模仁，是决定制品质量的关键部件。1. 内模尺寸(1)一般情况下的内模尺寸。一般情况下，可按图2-23所示的数据决定内模的长、宽和高。图2-23 内模尺寸图2-23所示的表中提供的数据为制品形状正常的情况下使用，如制品有下面所述的情形，可不按此数据设计。(2)当产品有下列情况出现时，产品到内模边的距离可适当减小。当产品存在大面积的碰穿位，如图2-24所示。图2-24 产品中间部位存在大面积碰穿当产品整体比较平坦，只有局部有小面积凸台，如图2-25所示。图2-25 产品整体平坦当产品的截面形状大部分为圆弧，直身面较小，如图2-26所示。图2-26 产品的截面形状大部分为圆弧(3)当产品有下列情况出现时，产品到内模边的距离应适当增加。深腔形制品。其长、宽尺寸明显大于高度方向的尺寸，且高度的尺寸达到150mm以上。如图2-27所示。图2-27 深腔形制品 深桶形制品。对于深桶形制品，也应考虑定模采用整体加工的形式并尽可能留有定位止口，矩形的深桶件应比圆形的深桶件留厚些。如图2-28所示。图2-28 深桶形制品2. 内模螺钉的排布内模与模板的固定一般通过螺钉连接，连接螺钉的排布如表2-3所示。表2-3 内模螺钉长度/mm高度/mm螺 钉螺钉距边距均布螺钉数量150以下150M6154150M8300以下150M8150M10400以下5mm以上。达不到以上参数时要加长斜顶底部，斜顶有平台挂住时B板可以全部做避空，如图2-58(b)所示，当Z1尺寸不够，为了减少Z尺寸，斜顶就不能做平台来管位，斜顶底部在B板处必须做管位，S1在50mm以上，对于有些小斜顶，在没有做导向槽的情况下，须做导向块来导向，如图2-58(c)所示，斜顶底部与斜方座接触处不能留间隙。当斜顶杆采用镶拼结构时，应注意以下问题，如图2-59所示。对于大斜顶，为了加工方便和节省材料，把斜顶镶成两部分，为顶块式和顶杆式两种形式，顶块式的镶拼方法如图2-59(a)所示，D取25mm以上，D1取50mm以上，D3取25mm以上，D2取12mm以上，D4取15mm以上，顶块用40Cr材料；顶杆式如图2-59(b)所示，顶杆可用一根或者两根，顶杆应与斜顶的同样斜度设计，直径d在25mm以上，