【计算机模具设计】第四节-浇注系统设计PPT课件.ppt

课堂作业 制品材料 PS 制品要求精度 0 2 平均收缩率 0 计算 计算模具模腔尺寸 模芯尺寸模芯尺寸 模腔壁厚 组合式 0 05mmE 2 06 106u 0 25 600Mpa 0 05P 50Mpa L 250L1 450 1 课堂作业 制造误差 z 1 3 1 10 0 2 z 0 02制品的名义尺寸LS设型腔名义尺寸LMLM LS LSS一3 4 Z0 塑件公差S 平均收缩率 Z0 型腔加工公差型腔直径LM1 150 150 0 5 一3 4 0 2 0 020 151 38 0 020深度HM HS HSS 2 3 Z0 100 100 0 5 2 3 0 2 0 020 100 38 0 020模芯直径LM1 144 144 0 5 3 4 0 2 0 Z 144 84 0 02型芯高度 97 97 0 5 2 3 0 2 0 020 97 60 0 020 2 课堂作业 刚性S 75 1 0 25 2 1 105 0 05 75 17 2 1 105 0 05 75 17 0 25 1 1 0 5S 15mm 3 侧壁厚度的计算 按强度条件 侧壁厚度的计算式为 s 75 600 600 2 75 1 0 5s 15mm 4 支撑板的厚度计算 设型腔宽度L2等于垫块间距L 则可将支承板视作受均布载荷作用的简支梁 最大变形发生在支承板中线 按刚度条件计算 支承板厚度为 5 按强度条件计算 支承板厚度 按强度条件计算 支承板厚度为 L 250L1 450h 3 17 150 2502 4 450 600 0 5h 22mm 6 h 5 17 150 2504 32 2 1 105 450 0 05 0 33h 85mm 7 二 普通浇注系统3 1 01 exe 普通浇注系统由主流道 分流道 浇口和冷料穴等部分组成 8 9 一 主浇道的设计 1 脱模 锥角 3 6 2 R2 R1 1mm 深度h 3 5mmd1 d2 0 5mm3 为减小流动阻力 主流道末端与分流道圆角过渡 其圆角半角r 1 3mm 4 主流道长度L应尽量短 60mm 5 可拆卸的主流道衬套 选用T8 T10制造 10 安装方式 11 二 冷料穴的设计 主流道末端一般应设冷料穴 冷料穴中常设有拉料结构 以便开模时将主流道凝料拉出 12 1 拉料杆的冷料穴形式 这是一种较常用的冷料穴 其底部作成Z字形3 7 1 exe3 3 31 exe 13 不宜使用Z形头拉料杆 14 拉料杆的冷料穴形式 D 球形或菌形头拉料杆的冷料穴3 7 62 exe 15 拉料杆的冷料穴形式E 其它形式3 7 53 exe3 7 65 exe3 7 62 exe 16 三 分流道设计3 7 73 exe 非单浇口的单型腔模具 以及多型腔模具必须设置分流道 分流道设计 1 流动阻力尽可能低 2 将塑料熔体均衡地分配到各个浇口或型腔 从前两点要求出发 分流道应短而粗 但为了减少浇注系统的回料量 分流道亦不能过粗 17 18 1 分流道断面形状 19 分流道断面设计要求 1 分流道断面尺寸 5 10mm 2 表面粗糙度Ra 0 83 与浇口的连接形式 通常采用斜面和圆弧连接4 布置形式 平衡式和非平衡式两类 20 21 22 布置形式 23 24 25 26 四 浇口设计 1 浇口形式2 尺寸3 位置 27 1 浇口形式 A 直浇口3 1 03 exe3 8 37 exe 28 1 浇口形式 B 点浇口3 1 02 exe3 7 65 exe 29 1 浇口形式3 3 31 exe C 潜伏浇口 30 1 浇口形式 D 侧浇口3 1 01 exe 31 32 33 3 8 52 exe 34 35 3 3 31 exe 36 37 38 39 40 41 流道系统具体设计 流道系统包括主流道 分流道和冷料井及其结构设计 42 1 主流道 直浇口式主流道呈截锥体 主流道入口直径d 应大于注射机喷嘴直径lmm左右 这样便于两者能同轴对准 也使得主流道凝料能顺利脱出 主流道人口的凹坑球面半径R 应该大于注射机喷嘴球头半径约2 3mm 反之 两者不能很好贴合 会让塑料熔体反喷 出现溢边致使脱模困难 锥孔壁粗糙度R 0 8 锥角 2 4度 43 主流道的计算 比表面增大 热量损耗大 主流道的长度L 一般按模板厚度确定 但为减小充模时压力降和减少物料损耗 以短为好 小模具控制在50mm之内 主流道的出口端应该有较大圆角 在熔料流量较大 粘度较高时 大端直径D设计得大些V一流经主流道的熔体体积 cm3K一因熔体材料而异的常数 PS类K 2 5 PE PP的K 4 PA的K 5 PC的K 1 5 POM的K 2 1 44 2 分流道 1 截面形状分流道的种类及截面形状从压力传递角度考虑 要求有较大的流道截面积 从减少散热考虑应有小的比表面S 圆形截面S 4 d 半圆截面S 4 63 d 矩形截面 S 5 02d 45 其中圆形截面最理想用越来越多 方形截面由于脱模困难 多不采用 梯形截面比表面S虽然大些 但因加工和脱模方便 应用广泛 截面尺寸分流道截面尺寸可由以下经验公式作初步估算 但计算结果须按现有尺寸圆整 并校核熔料剪切速率在5XI02 103 s 1范围内 为合理d一圆分流道直径 或各种截面分流道的当量直径 mmm一流经的塑料物料质量 gL一该分流道的长度 mm 46 3 冷料井 根据需要 不但在主流道末端 也可在各分流道转向位置 甚至在塑料件型腔末端设置冷料井 冷料井应设置在熔料流动方向的转折位置 并迎着上游的熔流 其长度通常为浇道直径d的1 5 2倍 47 4 拉料杆的冷料井 顶出杆成型的 拉顶 冷料井三种顶出杆的杆脚固定在顶出板中 开模时将主流道凝料从定模边的型腔中拉出 在其后的脱模过程中 再将凝料从动模中顶出 48 Z型有 拉顶 动作可靠的优点 但单方向性的 需手工定向取出凝料 在受到塑料件型芯或螺纹芯杆限制时不能使用两种倒锥和圆环槽冷料井 在实现先拉后顶动作后 凝料处于自由状态 但尺寸设计需凭经验 倘若物料塑性差 沟槽过深 脱模顶出时会发生剪切分离 一般取d 1 2mm 对韧性物料如ABS POM和PE 可取较大值 但对脆性物料PC PMMA和PP等 应取较小值 且沟槽部位表面粗糙度应达R 0 8 3 2um 49 5 浇口设计 浇口是塑料熔体进入型腔的阀门 对塑料件质量具有决定性的影响 因而浇口类型与尺寸 浇口位置与数量便成为浇注系统设计中的关键 通常浇口可分为大浇口和小浇口两类 前者也称非限制性浇口 系指直接浇口 后者也称限制性浇口或内浇口 常用的有侧浇口 点浇口等 50 1 直接浇口3 1 03 exe 直接浇口又称为主流道型浇口或中心浇口 直接浇口的优点甚多 注射时以等流程充模 浇注系统流程短 压力损失和热量散失小 且有利于补缩和排气 塑料件质量好 而且浇注系统凝料少 所以它常被用来注射大型厚壁长流程制品 及一些高粘度的塑料 51 直接浇口的设计 直接浇口与塑料件连接处的直径约为塑料件厚度的2 5倍 若此处直径不够大 会使熔体流动摩擦剧增 产生暗斑和暗纹 如直径太大 则冷却时间过长 流道凝料多 易产生缩孔 直接浇口的缺点是塑料件上残留痕迹较大 切除困难 可将直接浇口设计在塑料件的里侧 但会使塑料件留在定模边 需设置倒装脱模机构 52 2 侧浇口3 7 1 exe 由于它开设在主分型面上 截面形状易于加工和调整修正 多型腔模具常采用侧浇口 可设计成两板模 它适用于各种塑料物料 且易切除并对塑料件外观质量影响甚小 浇口的三个尺寸中 以深度h最为重要 h控制了浇口畅通开放时间和补缩作用 浇口深度有经验公式 一般其剪切速率应大于104 s 1h一侧浇口深度 mm 中小型塑料件常用h 0 5 2mm 大约为制品最大壁厚的1 3 2 3t一塑料件壁厚 mmn一塑料材料系数 53 浇口宽度W的大小控制了熔体充模流量 浇口长度L 要结构强度允许 以短为好 一般选用L 0 5 1 5mm 54 55 3 重叠式浇口 侧浇口开设在塑料件端面的边缘 它可避免熔体从浇口射出 在大型腔中产生喷射现象 尤其适用于低粘度物料 使熔体有序推进 浇口深度h 宽度W及长度L1可按前侧浇口的确定方法计算 其浇口总长度L Ll十L2 56 4 扇形浇口 扇形浇口从流道起向型腔扩展呈扇形 深度逐步由深至浅 浇口的截面积S应视为常数 塑料熔体可在较大范围注入 所以这种浇口适用于大面积薄壁塑料件 扇形浇口呈扩展形 使注塑时流痕很小 塑料件取向变形也小 注塑着色塑料时 外观色泽一致 除粘度较高的物料外 一般塑料均适用浇口有较长长度L 0 7 2 0mm或更大 57 5 平缝型浇口 它是由扇形浇口演变而来 充模流动更为均衡 对有透明度和平直度要求 表面不允许有流痕的片状塑料件尤为适宜 平缝形浇口宽度等于或略大于型腔宽度 浇口长度L 1 3mm 以便于割除 浇口深度h 即使对于低粘度熔体也不能小于0 25mm 其深度经验公式为 58 6 点浇口3 1 02 exe 点浇口全称针点式浇口 是典型的限制型浇口 具有许名优点 1 可大大提高塑料熔体剪切速率 表观粘度降低明显 致使充模容易 这对PE PP PS和ABS等对剪切速率敏感 即非牛顿指数愈小的熔体更加有效 2 熔体经过点浇口时因高速摩擦生热 熔体温度升高 粘度再次下降 致使流动性再次提高 3 在多型腔模中 容易实现各型腔均衡进料 改善了塑料件质量 4 能较自由地选择浇口位置 59 点浇口 5 正确控制补料时间 无倒流之虑 有利降低塑料件特别是浇口附近的残余应力 提高了制品质量 6 能缩短成型周期 提高生产效率 7 有利于浇口与制品的自动分离 8 浇口痕迹小 容易修整 60 点浇口 点浇口的圆柱孔长L 0 5 0 75mm 其直径d常见为0 5 1 5mm 它可由以下经验公式估算 并使熔体流经剪切速率控制在 61 点浇口的缺点3 7 68 exe 如下 必须采用双分型面的模具结构 不适合高粘度和对剪切速率不敏感的塑料熔体 不适合厚壁塑料件成型 要求采用较高的注射压力 62 潜伏式浇口3 3 31 exe 潜伏式浇口也称隧道浇口或剪切浇口 它是点浇口在特殊场合下的一种应用形式 具备点浇口的一切优点 因而已获广泛应用 潜伏式浇口潜入分型面一侧 沿斜向进入型腔 这样在开模时 不仅能自动剪断浇口 而且其位置可设在制品侧面 端面和背面等各隐蔽处 使制品外表面无浇口痕迹 63 潜伏式浇口 采用潜伏式浇口的模具结构 可将三板式简化成两板式模具 它的浇口尺寸可按点浇口的经验公式可按点浇口的经验计算确定 64 2 校核流动距离比L t 65 66 浇口 67 68 流动比 69 3 选择位置 70 71 72 73 74 二 无流道浇注系统 1 绝热流动模具3 1 07 exe 75 2 热流道 76 浇注系统设计 应考虑以下几方面