塑胶模具简介教材

一 概念 二 模具组成系统介绍 三 模具结构 零件 设计介绍 塑膠模具簡介 塑模模具种类 射出成型模压缩成型模挤压成型模吹塑成型模真空成型模 注射模概念 利用人力或传送装置将物料输送到注射机的料筒内 物料受热呈熔融状态 然后在螺杆或活塞的推动下经喷嘴和模具的进料系统进入型腔 经充分冷却后 物料于型腔内硬化定型 这个成型过程所需的成型工具 压缩成型成型方法是先将粉状 粒状 碎屑状或纤维状的塑料放入成型温度下的模具加料腔中 然后合模加压 使其成型并固化 从而获得所需要的塑料制品 压缩模塑主要用于热固性塑料的成型 也可用于热塑性塑料的成型 中空成型吹塑模 吹塑成型法是把熔融状态的塑料型坯置于模具内 然后闭合模具 借助压缩空气把塑料型坯吹胀 经冷却而得到中空塑料制品的一种模塑方法 吸塑成型法原理图 吸塑成型法是把热塑性塑料板 片 固定在模具上 用辐射加热器进行加热 当加热到软化温度时 用真空泵把板 片 材与模具之间空气抽掉 借助大气压力 使板材贴模而成型 冷却后借助压缩空气使制品从模具内脱出 发泡的压制成型原理 发泡成型法是先将发泡剂和树脂 增塑剂 溶剂 稳定剂等混合研磨成糊状 或经捏合辊压成片状 硬质制品也可以经球磨成为粉状混合物 然后将其加入压制模内 闭模加热加压 使发泡剂分解 树脂凝胶和塑化 然后通入冷却水进行冷却 待冷却后脱出半成品 再将半成品放入100 C热空气循环烘箱或放入通入蒸气的蒸气室内 使制品内微孔充分涨大而获得泡沫塑料制品的一种方法 由定模 母模 动模 公模 顶出 导向 冷却 流道 支撑七个部分组成 模具结构组成 模具结构原理 上固定板 母模板 公模板 模脚 下固定板 GP EGP 顶板导柱 SP 支撑柱 定位块 常见模具结构 二板模 常见模具结构 二板模 由定模和动模块成 较为简单 常用两板模结构介绍 2D结构图 常用两板模形式 两板模开模 合模过程 当模具架到注塑机上时 母模侧固定在注塑机前面板上 是不可动的 公模侧可随注塑机一起运动 开模过程 1 公模侧在注塑机的拉力作用下与母模侧分开 分开到设定位置时停止不动 2 在注塑机背杆的推动作用下 顶出板带动顶出机构 顶针 顶杆 斜梢 向前运动 将成品顶出 自然落下或用机械手取走 合模过程 在注塑机的推动作用下 公模侧向母模侧运动 若回位销 RP 没有预先拉回 回位销最先接触母模侧 在反作用力的作用下 回位销将顶出板回位 公母模侧完全合聚后 注塑机开始注塑 特殊两板模形式 特殊两板模的应用场合 为了实现成品倒勾的脱出 结构需跑母模滑块 在开 合模过程中 上固定板和母模板需相对运动一定距离 而实现母模滑块的运动 使其脱离成品倒勾 在结构上 上固定板和母模板之间添加小拉杆 限制上固定板和母模板之间的运动行程 在公 母模板之间加开闭器 在开模过程中 保证上固定板和母模板首先打开 行程到位之后 才打开公母模 合模状态 特殊两板模的应用场合 第二次开模及顶出状态 常见模具结构 三板模 三板模 在二板模的基础上加了一块活动的板适用于中心进料的多型腔模具 但相对于二板模制造成本高 加工复杂 模具重量增大 制造周期长 典型的三板模比我们常用的两板模多一块剥料板 多二次分型 共三次分型 在母模板与公模板之间装有开闭器 分塑料与机械两种 这种装置必须在外加拉力达到一定值时才会使公母模板分开 以保证在三板模中公 母模板不首先分开 三板模簡易形式 与二板模 大水口 相比较 在上固定板与母模板之间增加了可定距移动的剥料板 可让塑件与料头从两个不同的分型面取出 定位环 注口衬套 大拉杆 小拉杆 拨块 开闭器 公模仁 公模板 上顶出板 下顶出板 支撑柱 上固定板 剥料板 母模板 母模仁 成品 导柱 回位销 模脚 下固定板 滑块 三板模 小水口 结构介绍 料头 定位块 定位块 三板模应用范围 A 一模一穴且要求侧浇口进料或点进浇的大中型成品 如右图所示 由于成品较大 必需设置图示的横流道 因此需用三板模结构方可取出料头 横流道 进浇处 B 一模多穴且求点浇口进料的成品 C 一模一穴要求多点进料的成品 常见模具结构 倒装模 倒装模 母模 公模 由于成品的特殊结构或者成品的外观需求 致使进胶与顶出在成品的同一侧 这样的模具结构叫做 倒装模 倒装模 上固定板 上下顶出板 模脚 公模板 母模板 下固定板 母模仁 公模仁 倒装模的做动方式 开模后 靠油压缸带动顶出板前进和后退 用RP确保回位定位 连杆 油压缸 倒装模的做动过程 成型 开模 顶出 顶板回位 合模 常见模具结构 热流道 热浇道工艺 热流道 冷流道 热流道 减少废料缩短循环时间减少压力损失控制浇口痕迹控制塑料流动 热流道系统的特点 热浇道工艺 优点 1 节约冷料回收费与人工 2 节约切除冷料的修整工序 3 缩短注射总周期 有利于快速注射成型工艺之发展 4 减少压力损失 利于保证质量 缺点 1 结构复杂 2 要求严格的温度控制 3 制造成本高 不适于小批量生产 单只热流道 HOTSPRUE 单只阀针热流道 SINGLEVALVE 多只热流道 HOTRUNNER 热流道系统的形式 重要部位 常见模具结构 冷却系统 冷却系统 模具的有效冷却将热熔融状态的塑料传给模具的热量尽可能迅速地全部导出 冷却方式 水冷 空气冷 冷冻水 油冷 下图为一模四穴 四个INSERT模仁分别排等效水路冷却 保证各穴冷却效果的一致性 IN OUT OUT IN IN OUT OUT IN 采用模仁循环水路直接冷却其它形式 采用模仁循环水路直接冷却其它形式 水路配件介紹1 止水栓右圖為其實際結構 在圖面中我們作如下圖簡化表示 設計時應當注意保証其L值 模板 模仁 O 型環選用 O 型環時要比水孔直徑大一個規格 如常見的 8水路當選P10 O 型環 如右圖D值大于水孔直徑 O 型環裝在模板上 如下圖 常見模具結構 排氣系統 排气 在注射过程中 上模板与下模板配合时 型腔完全封闭进行塑料注射 但由于型腔内空气的存在对成型的质量有着很大的影响 填充不均匀 有气泡等 气体来源 1 进料系统和型腔中存在的空气 2 塑料所含水分蒸发 3 塑料分解产生气体 4 塑料中某些添加剂分解或发生化学反应 为保证成品质量 在不影响成型的情况下开设排气结构 1 在PL面开排气结构 2 中心顶杆排气 3 顶针排气 4 成型芯排气5 侧型芯排气 在PL面开排气结构 成品 PL面 中心顶杆排气 中心頂杆 成品 顶针排气 頂針 成品 成型芯排气 成品 成型芯 侧型芯排气 成品 側型芯 常见模具结构 浇注系统 浇注系统 由主流道 分流道浇口及冷料穴组成 分流道 横流道 浇口 冷料井 冷料穴 浇道尺寸之决定 成品体积大小与壁厚 模穴至主浇道或注入口之距离 浇道冷却之考虑 开模刀具之运作范围 塑料性质 存积料管中的旧料 保障填充型腔原料的纯度与性能 冷料井 浇注系统的组成部分 浇注系统 主流道 从注射机的喷嘴起到分流道为止的一段料流通道 浇口 分流道与模腔之间长度很短且截面很小的一段料流通道 分流道 主流道与浇口之间的料流通道 冷料井 用于储存前端冷料的流道末端 澆道狀態 澆口形式 环形浇口 针点浇口 优点 开模时自动断料 残余痕迹小缺点 加工困难 压力损失较大 为了不致使注口中心与模具中心相差太远 故采用倾斜式注口衬套 倾斜式注口衬套 潜伏浇口 优点 开模时自动断料 残余痕迹小缺点 加工困难 压力损失较大 牛角澆口 優點 開模時自動斷料 殘余痕跡小缺點 加工困難 壓力損失較大 頂出困難 常见模具结构 其它部份 RP 回位销 功能 在合模过程中 首先接触母模侧 使顶出板先回位 保证顶出系统不会与母模侧零件撞伤 常用材质 SKD61 高频淬火 模具在合模时首先靠大弹簧将顶出板回位并带动顶出机构回位 当RP顶部接触到母模板时可以确保顶出板完全回位 常用的RP形式见右图 常用RP形式 1 2 3 EGP 顶板导柱 功能 主要是在顶出成品及顶板回位过程中对顶板起导向的作用 常用材质 SUJ2EGP的导向作用可以保证顶出板和各顶出机构的动作准确 顺畅 避免顶出机构运动中有卡死的现象 EGP常用的两种形式见右图 EGP常用形式 SP 支撑柱 功能 支撑公模板 使公模板在注射压力下 不会发生下凹等变形 常用材质 S55CSP在排布时应遵循以下原则 1 应避开斜销 顶针等顶出系统 2 在射压较大的正下方应尽量多排SP 并且SP尽量取大 3 在滑块的正下方排布SP SP的形式 STP 停止销 功能 减少顶出板与下固定板的接触面积 易调整顶出板的平面度 常用材质 S45C HRC40 50 注口衬套功能 将熔融塑料从注射机喷嘴导入模仁 常用材质 SKD61 HRC52 注口衬套的常用形式 STP的常用形式 英制K O尺寸 公制K O尺寸 K O孔的平面布置功能 模具开模后 机台的推杆通过K O孔推动顶板顶出 机台的K O孔位置是标准化的 分公制和英制 我们常用公制 注意 K O孔中心必须与注口中心一致 模具材料的选择原则 1 机械加工性要好 2 无针孔和非金属杂物等内部缺陷 3 强度 韧性与耐磨性要大 4 热处理要容易 其处理后之热变形要小 5 表面加工性良好 6 耐热良好 热膨胀系数小 7 耐蚀性良好 8 容易取得 9 材质与价格符合模具寿命与产品质量之要求水准 常用模具材料 模仁 入子 SKD61 热理 NAK80 P20 8407 S136 HPM38模板 S45C S55C模座 S55C P20 NAK80防锈品 ROMAX 缩水率 因塑料产品在成型冷却后尺寸会缩小 要保证其尺寸要求 相应地将模具变大 这个差值就是缩水率 PC塑料 0 005 0 007PMMA压克力 0 002 0 006PVC塑钢 软 硬 0 001 0 005NYLON尼龙 0 010 0 012 缩水率之决定是依成品之实际大小 厚度 形状而定 尺寸小 厚度薄 形状均匀缩水小 反之则大 针对以上关系 若整个成品外观面厚度为1MM 而背部加强肋有1 5MM在外观面上就很可能出现凹陷 反光不均缺陷 解决问题的方法就是 1 在与成品接触的哪一个区域的成品厚度应为实际成品厚度的0 5 0 7倍之间 2 射出成型后需作一定时间的保压 使缩水降低 3 成型时温度不可过高 否则冷缩现象严重 进胶从较厚部分注入较薄部分较容易 反之则会出现填充不饱和的现象 模具相关知识 常接触的模仁零件有公模 母模 入子 斜梢 滑块 定位环 定位块 顶针 耐磨块 模座 顶出板 扁梢 公模 是成型成品反面结构 结构较复杂 对结构尺寸有装配要求 面粗度一般 一般由CNC加工到位ES清角 特殊要求除外 母模 成型成品外观面 形状尺寸及光洁度要求非常严格 一般情况下属整体放电加工 或要求专门的机台加工 入子 有母模或公模入子 为降低加工难度 易于更换 延长使用寿命 散热 成品设计要求等作用 斜梢 用于成型无法正常脱模及倒勾的成品部位 一般为垂直方向 斜梢之斜度大小取决于成品正常脱模 斜梢所须顶出之距离 成品 斜销斜销为成型倒钩的处理方式之一 其种类有 1 整体式 2 两段式 3 母模斜销 斜销设计时应考虑如下几点 A 斜梢行程 倒勾距离 收缩量 安全值 1 5 3mm B 斜梢度 tg C 检查斜梢后退时是否有干涉 D 斜销顶部偷料0 05 0 1mmE 一般斜销的角度不要大于15度 当成品中使用斜销较多且其它地方不易排顶针时就可直接用斜销来顶出成品 定位环 功能 主要是保证注塑机的喷嘴 注口衬套同轴心 否则两者相接处不密合 出现漏胶现象 常用材质 S55C定位环的规格与成型机是相对应的 英制和公制的机台上应该使用相对的定位环 所以在模具设计之初就要了解使用机台的规格 使用相应的定位环 另外 在特殊情况下可以设计公英制通用的定位环 可以互换 公制定位环 英制定位环 公英制通用定位环 滑块 用于成型无法正常脱模的成品部位 如侧面孔 凸台等 成型头部 定位块 当模仁的结构中有靠 插破部位 模穴较深 产品质量要求较高 由于加工精度以及装配关系 公母模在合模过程中 会出现错位现象 而单靠导柱的定位精度 通常为0 15MM 无法满足 而使用定位块 通常为0 02MM 定位块已经标准化 有台湾规格 DME公制 DME英制 MISUMI HASCO标准等 我们公司通常使用台弯规格 在设计过程中 定位块的大小要根据模座的大小 客户要求来选定 而不同的场合应选用不同形式的定位块 场合一 模仁型腔较深且成品无插破的情况下使用 防止公母模仁错位 而影响产品质量 场合二 成品有插破角而插破角较小时使用 防止精度差而损坏插破面 这是我们设计中最常见的场合 场合三 当模具空间较小而成品有插破角时 但没有空间装前两种定位块 而使用圆形定位块 定位块常用材质 SKD61热处理HRC52 表面研磨 滑块成型过程 母模座 斜导柱 回位弹簧 成品部位 成品 此成品的两个内孔也可以跑母模斜销 但用此结构可使开合模更顺畅 简化模具结构 参考模号 CM020152树德 M110 插块结构 顶针 功能是开模时能使塑件从动模上顺利而迅速地全部顶出 顶针的顶面是成品面的一部份 顶针的位置及力量均衡较有讲究 直接影响成型成败 一般设计在公模面上 成型头部 套筒顶针套筒 顶管 当成品有boss时使用 一般排部在成品boss的底部 模座 组合固定模仁与其它相关零件及机构 保障正常运作 模穴 定位块槽 耐模块槽 过孔 滑块槽 导柱孔其中一个孔有偏位 为防呆孔 顶针过孔 O 型环 由成型刀直接加工 顶出板 固定顶针 斜梢等机构 耐磨块 作用于长期相互运动的机构处 提升耐磨度 降低成本 熱處理 儲油槽 扁梢 扁顶针 用于模具较难部分的成型和顶出 顶面结构是成型结构的一部份 扁顶针 当成品空间较小rib较深 不易排部较合适的圆顶针时采用扁顶针 一般排部在成品rib的底部 扁顶针孔一般采用线切割加工 扁顶针需淬火处理 使其具有足够的强度和耐磨性 扁顶针的形状 如图 R角处增加顶针强度 常接触的结构种类 进浇口 流道 导柱 顶针孔 入子孔 斜梢口 靠肩 定位孔 滑块座 靠破面 插破面 扁梢口 日期章口 成品 PL面 让位孔 减重孔 外R角 C角 外形棱线 排气槽 深方槽 字体 工艺站角 弹簧孔 斜孔 水孔 溢料槽 流道 将成品塑料原料输送到型腔内的管道作用 重点在于流道顺畅 减少塑料流动阻力 流道的大小与型腔填充量成正比 尺寸及形状由刀具保证 进浇口 俗称溢口或栅门 建于流道与成形腔的中间区域 便于成型后流道塑料与成品的脱离 处于成品较厚处 控制流量提升塑料填充压力 确保填充完整 均匀及成型质量 扇型开向式 导柱 GP GB 导柱 导套 导柱 导套的作用是在模具开模 合模的过程中起导向的作用 导柱 导套合配得是否精确很大程度的决定了一套模具的精度 所以导柱孔 导套孔在模座加工中必须要做到准确无误 另外 为了防止模具组立时发生错位的现象 通常会做其中一支导柱OFFSET的防呆形式 导柱导套在模具生产时会因为摩擦生热导致模具温度升高 因此大型模具设计时应该在导柱附近排布冷却水路 顶针孔 位于公模面 位置及形状公差要求不太严格 孔径实配即可 不可太大否则会漏胶 尺寸公差一般为0 05MM以内 由铰刀加工即可 顶针孔深度一般保证在PL面以下25MM即可 背部可作逃料加工 入子孔 一般由线割加工 精度要求较高 NC加工无法满足要求 只加工预孔 非标准孔则由WE加工到位 靠肩 用于定位入子 顶针深度方向的尺寸 故深度尺寸为加工重点 径向尺寸不重要 只可大不可小 相对在工件上靠肩的位置不精确 不可以做基准加工使用 定位孔 位置定位 重要尺寸为与之被定位结构之间的尺寸精度 滑块座 用于安装滑块成型零件的底座 加工重点是滑块的外形结构尺寸 定位滑块成型零件的槽宽及槽深尺寸 以上限加工 便于合配 靠破面 非成型面 尺寸只可大不可小 否则成品会出现毛边 定义为在公母模完全合配状态下与成品面相邻的相互接触的面 没有间隙 合模过程中X Y平面内没有相互运动的面 顶面或底面 插破面 非成型面 尺寸只可大不可小 否則成品會出現毛邊 定義為在公母模完全合配狀態下與成品面相鄰的相互接觸的面 沒有間隙 合模過程中X Y平面內有相互運動的側面 扁梢孔 配合肩梢使用 属成品结构 顶出机构 适用于小型模具 日期章孔 放置日期章圆棒 属于公模成品面上 属于盲孔 尺寸按下限加工 进行过渡配合 成品 模仁中除靠破 插破 流道 浇口 对刀面定位面外都属成品面 PL面 俗称分 和 模面 以靠破面为多 它的位置是根据不影响成品外观脱模及相关成品结构而定 有平面 曲面形式 以此面将成品进行拆模 形成上下公母模 此面一般定在成品的最大截面处 让位孔 俗称过孔 只可大不可小 没有配合及面粗度要求 只需让过某些部位不产生合配干涉即可 模座上较多 减重孔 在不影响模具强度 装配加工及成型的情况下尽量减轻模具的重量 无配合精度要求及面粗度要求 外R角 C角 R角为让位作用 按理论直接加工到位即可 模仁上无粗 精加工要求 只可大不可小 入子等零件须按尺寸精度加工另当外论 C角为避免划伤手 便于装配 安全 外形棱线 成品外观棱线直接影响美观度 十分重要 常为一条夹角线 由ES加工较为精致 排气槽 排出型腔内的气体 一般加工在靠破面附近 排气槽为前半段和后半段 其深度分别为0 015 0 03mm和0 2 0 5mm 加工中应根据客户实际要求加工 特别针对修模工件 因存在变形 钳工修打及多次装夹等问题 尺寸有不一致现象 在此基础上直接加工排气槽 会出现深度不一致的现象 不符合客户需求 太浅不宜排气 太深会出毛边 故应单个提刀加工 确保深度尺寸 深方槽 有时在模仁非成品处加直方槽 便于定位或其它作用 其方槽内会配入镶件 用于合模导向 加工时应考虑角落正角或采用NC