塑料成型工艺与模具设计样本

1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。塑料成型工艺与模具设计 -01-14 23:51:59| 分类: HYPERLINK 默认分类|字号 订阅目录HYPERLINK 第一章 诸论 4HYPERLINK 11 塑料模具 4HYPERLINK 111 塑料模具设计的发展 4HYPERLINK 112 塑料模具机的分类 7HYPERLINK 113 注射模的结构组成与类型 10HYPERLINK 第二章 成型零件的结构设计 13HYPERLINK 21 塑件分析 13HYPERLINK 211 原材料分析 13HYPERLINK 212 塑件建模 15HYPERLINK 2

2、2 分型面设计和排气槽设计 16HYPERLINK 221分型面的形式 16HYPERLINK 2. 2. 2选择分型面的基本原则 16HYPERLINK 2. 2. 3排气系统的设计 17HYPERLINK 23 凹模的结构设计 18HYPERLINK 231 凹模的结构形式 18HYPERLINK 232 凹模的技术要求 21HYPERLINK 24 型芯的结构设计 21HYPERLINK 241 型芯的主要结构形式 21HYPERLINK 242 型芯技术要求 22HYPERLINK 25 型腔壁厚和底板厚度设计 23HYPERLINK 2.6模具结构尺寸的设计 24HYPERLINK

3、2.7塑件的动定模仁、 定模板、 动模板与垫块的设计 25HYPERLINK 第三章 标准模架的选用 27HYPERLINK 31 中小型标准模架的结构型式 27HYPERLINK 311 基本型模架 27HYPERLINK 312 派生型模架 27HYPERLINK 32 模架系列与规格 28HYPERLINK 33 选定模架 28HYPERLINK 第四章 注射机的校核 30HYPERLINK 41 注射机的有关工艺参数 30HYPERLINK 42 注射量的校核 30HYPERLINK 43 注射压力的校核 31HYPERLINK 44 锁模力的校核 31HYPERLINK 45 模具厚

4、度校核 32HYPERLINK 46 开模行程校核 32HYPERLINK 第五章 浇注系统设计 33HYPERLINK 51 主流道设计 33HYPERLINK 52 分流道设计 34HYPERLINK 521 分流道的截面 34HYPERLINK 522分流道设计及制造要点 34HYPERLINK 53 冷料穴和拉料杆设计 35HYPERLINK 54 浇口设计 36HYPERLINK 第六章 脱模机构设计 38HYPERLINK 61 脱模机构的分类及设计原则 38HYPERLINK 611 推出机构组成、 分类 38HYPERLINK 612 脱模机构的设计原则 39HYPERLINK

5、 62 推杆脱模机构设计 39HYPERLINK 621 推杆位置的选择 39HYPERLINK 622 推杆设计 40HYPERLINK 623 复位杆设计 41HYPERLINK 第七章 冷却系统设计 42HYPERLINK 7. 1 冷却装置的设计原则 42HYPERLINK 7. 2冷却装置的设计 43HYPERLINK 课程设计总结 45HYPERLINK 参考文献 46HYPERLINK 附录1 47HYPERLINK 附录2 48第一章 诸论11 塑料模具111 塑料模具设计的发展塑料工业是一门年轻的新兴工业, 它包含塑料生产和塑料制品生产两个系统。世界塑料工业的崛起仅1 的历史

6、, 而中国的塑料工业起步于20世纪50年代初期, 只有近70年的历史。据统计, 在世界范围内, 塑料用量近几十年来几乎每5年翻一番。今天, 中国的塑料工业已形成具有相当规模的完整体系, 包括塑料的生产、 成型加工、 塑料机械设备、 模具工业以及科研、 人才培养等方面。总之, 在塑料材料的消耗上, 塑料的研究、 开发与应用上都取得了可喜的成就。塑料工业的发展之因此如此迅猛, 主要原因在于塑料具有以下优良特性, 塑料具有质量轻、 强度高、 耐腐蚀、 绝缘性好、 易着色、 易加工、 价格低廉等优点。但也有一些欠缺, 如抗老化性、 耐热性、 抗静电性、 耐燃性、 机械强度低于金属等。随着高分子合成技术

7、、 材料改性技术及成型工艺的进步, 具有优异性能的塑料高分子材料不断涌现, 从而促使塑料工业飞速发展。模具生产技术水平的高低不但是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志, 而且在很大程度上决定着这个国家的产品质量、 效益及新产品开发能力。中国当前的模具开发制造水平比国际先进水平至少相差 , 特别是大型、 精密、 复杂、 长寿命模具的产需矛盾十分突出, 已成为严重制约中国制造业发展的瓶颈。模具是工业的基础工艺装备, 在电讯、 汽车、 摩托车、 电机、 电器、 仪器、 家电、 建材等产品中, 80%以上都要依靠模具成形, 用模具生产制件所表现出来的高精度、 高复杂程度、 高一致性、 高生产力和低消

8、耗, 是其它加工制造方法所不能比拟的。 随着中国工业的不断发展, 对模具提出越来越高的要求, 因此, 精密、 大型、 复杂、 长寿命模具的需求发展将高于总量发展速度。 未来中国模具行业的发展趋势, 据业内人士分析, 未来中国模具发展趋势包括10个方面: 一、 模具日趋大型化。 二、 模具的精度将越来越高。 前精密模具的精度一般为5微米, 现已达到2-3微米, 1微米精度的模具也将上市。 三、 多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外, 还担负叠压、 攻丝、 铆接和锁紧等组装任务, 对钢材的性能要求越来越高。 四、 热流道模具在塑料模具中的比重也将逐渐提高。 五、 随着塑

9、料成型工艺的不断改进与发展, 气辅模具及适应高压注塑成型等工艺的模具也将随之发展。 六、 标准件的应用将日益广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期, 还能提高模具的质量和降低模具制造成本。 七、 快速经济模具的前景十分广阔。 八、 随着车辆和电机等产品向轻量化发展, 压铸模的比例将不断提高。同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。 九、 以塑代钢、 以塑代木的进程进一步加快, 塑料模具的比例将不断增大。由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高, 对塑料模具的要求也越来越高。 塑料成型技术的发展趋势: ( 1) CAD/CAE/CAM技术的快速发展和推广应用。( 2

10、) 各种模具新材料的研制和应用: 模具材料直接影响到模具的制造工艺、 模具的使用寿命、 塑件的成像质量和模具的加工成本。( 3) 塑料制件的微型化、 大型化和精密化: 德国已研究出注射量只有0.1g的微型注射机可生产0.05g左右的塑件。中国已能生产0.5g的微型注射机, 可生产0.1g左右的微型塑件。法国已拥有注射量为1.7105g的超大型注射机, 合模力达到150MN。美国和日本分别制造出注射量为1.0105g和9.6104g的超大型注射机。国产注射机注射量也达到了3.5104g, 合模力达到80MN。( 4) 模具的标准化GB/T125551990是大型注射模架的国家标准GB/T1255

11、61990是中小型注射模架的国家标准塑料模具零件的国家标准从推杆的GB/4169.11984到模具技术条件的GB/4169.121984总计12个。112 塑料模具机的分类按照上述成型方法的不同, 能够划分出对应不同工艺要求的塑料加工模具类型, 主要有注射成型模具、 挤出成型模具、 吸塑成型模具、 高发泡聚苯乙烯成型模具等。 塑料注射( 塑) 模具: 它主要是热塑性塑料件产品生产中应用最为普遍的一种成型模具, 塑料注射成型模具对应的加工设备是塑料注射模具对应的加工设备是塑料注射成型机, 塑料首先在注射机底加热料筒内受热熔融, 然后在注射机的螺杆或柱塞推动下, 经注射机喷嘴和模具的浇注系统进入

12、模具型腔, 塑料冷却硬化成型, 脱模得到制品。其结构一般由成型部件、 浇注系统、 导向部件、 推出机构、 调温系统、 排气系统、 支撑部件等部分组成。制造材料一般采用塑料模具钢模块, 常见的材质主要为碳素结构钢、 碳素工具钢、 合金工具钢, 高速钢等。注射成型加工方式一般只适用于热塑料品的制品生产, 用注射成型工艺生产的塑料制品十分广泛, 从生活日用品到各类复杂的机械, 电器、 交通工具零件等都是用注射模具成型的, 它是塑料制品生产中应用最广的一种加工方法。 注塑机 塑料压塑模具: 包括压缩成型和压注成型两种结构模具类型。它们是主要用来成型热固性塑料的一类模具, 其所对应的设备是压力成型机。压

13、缩成型方法根据塑料特性, 将模具加热至成型温度( 一般在103108) , 然后将计量好的压塑粉放入模具型腔和加料室, 闭合模具, 塑料在高热, 高压作用下呈软化粘流, 经一定时间后固化定型, 成为所需制品形状。压注成型与压缩成型不同的是没有单独的加料室, 成型前模具先闭合, 塑料在加料室内完成预热呈粘流态, 在压力作用下调整挤入模具型腔, 硬化成型。压缩模具也用来成型某些特殊的热塑性塑料如难以熔融的热塑性塑料( 如聚加氟乙烯) 毛坯( 冷压成型) , 光学性能很高的树脂镜片, 轻微发泡的硝酸纤维素汽车方向盘等。压塑模具主要由型腔、 加料腔、 导向机构、 推出部件、 加热系统等组成。压注模具广

14、泛用于封装电器元件方面。压塑模具制造所用材质与注射模具基本相同。 压缩成型 压注成型塑料挤出模具: 是用来成型生产连续形状的塑料产品的一类模具, 又叫挤出成型机头, 广泛用于管材、 棒材、 单丝、 板材、 薄膜、 电线电缆包覆层、 异型材等的加工。与其对应的生产设备是塑料挤出机, 其原理是固态塑料在加热和挤出机的螺杆旋转加压条件下熔融, 塑化, 经过特定形状的口模而制成截面与口模形状相同的连续塑料制品。其制造材料主要有碳素结构钢、 合金工具等, 有些挤出模具在需要耐磨的部件上还会镶嵌金刚石等耐磨材料。挤出中工工艺一般只适用热塑性塑料品制品的生产, 其在结构上与注塑模具和压塑模具有明显区别。 挤

15、出成型过程塑料吹塑模具: 是用来成型塑料容器类中空制品( 如饮料瓶、 日化用品等各种包装容器) 的一种模具, 吹塑成型的形式按工艺原理主要有挤出吹塑中空成型、 注射吹塑中空成型、 注射延伸吹塑中空成型( 俗称”注拉吹”) 、 多层吹塑中空成型、 片材吹塑中空成型等。中空制品吹塑成型所对应的设备一般称为塑料吹塑成型机, 吹塑成型只适用于热塑料品种制品的生产。吹塑模具结构较为简单, 所用材料多以碳素多则制造。 吹塑成型 吹塑成型塑件塑料吸塑模具: 是以塑料板、 片材为原料成型某些较简单塑料制品的一种模具, 其原理是利用抽真空盛开方法或压缩空气成型方法使固定在凹模或凸模上的塑料板、 片, 在加热软化

16、的情况下变形而贴在模具的型腔上得到所需成型产品, 主要用于一些日用品、 食品、 玩具类包装制品生产方面。吸塑模具因成型时压力较低, 因此模具材料多选用铸铝或非金属材料制造, 结构较为简单。 吸塑成型高发泡聚苯乙烯成型模具: 是应用可发性聚苯乙烯( 由聚苯乙烯和发泡剂组成的珠状料) 原料来成型各种所需形状的泡沫塑料包装材料的一种模具。其原理是可发聚苯乙烯在模具内能入蒸汽成型, 包括简易手工操作模具和液压机直通式泡沫塑料模具两种类型, 主要用来生产工业品方面的包装产品。制造此种模具的材料有铸铝、 不锈钢、 青铜等。 113 注射模的结构组成与类型注射成型工艺: 塑料注射成型又称注塑成型。塑料注射成

17、型大部分用于热塑性塑料成型, 也用于部分热固性塑料成型加工。柱塞式注射机特点: 1) 、 塑化不均匀: 塑料靠料筒壁和分流梭传热, 柱塞推动塑料无混合作用, 易产生塑化不均的现象。2) 、 注射速度不均匀: 从柱塞开始接触塑料到压实塑料, 注射速度逐渐增加。3) 、 注射压力损失大: 很大一部分压力用在压实固体塑料和克服塑料与料筒摩擦。4) 、 注射量受限: 最大注射量取决于料筒的塑化能力( 与塑料受热面积有关) 与柱塞直径与行程。螺杆式注射机特点: 1) 、 借助螺杆的旋转运动, 螺杆对材料有剪切摩擦作用, 塑料均匀塑化, 塑化能力大。2) 、 由于加热料筒的压力损失小, 用较低的射出压力也

18、能成型。3) 、 加热料筒内的材料滞留处少, 热稳定性差的材料也很少因滞留而分解。2、 注射成型的特点:生产率高, 易于实现自动化; 生产适应性强, 几乎所有的热塑性塑料都可成型, 且可成型简单和复杂的小型和大型塑件; 塑件的尺寸精度易于保证; 注射成型的设备及模具制造费用较高, 废料的回收需加破碎、 造料等辅助设备, 故不适合单件及批量较小的塑料制件的生产。注射成型工艺过程: 1、 成形前准备: 原料外观检验及工艺性能测定: 包括塑料色泽、 粒度及均匀性、 流动性( 熔体指数、 粘度) 热稳定性及收缩率的检验。塑料预热和干燥: 除去物料中过多的水分和挥发物, 以防止成型后塑件表面有缺陷或发生

19、降解, 影响塑料制件的外观和内在质量。物料干燥的方法: 小批量生产, 采用烘箱干燥; 大批量生产, 采用沸腾干燥或真空干燥。料筒清洗: 当改变产品、 更换原料及颜色时均需清洗料筒。柱塞式料筒可拆卸清洗, 螺杆式可采用对空注射法清洗。嵌件预热: 减少物料和嵌件的温度差, 降低嵌件周围塑料的收缩应力, 保证塑件质量。脱模剂的选用: 常见脱模剂包括硬脂酸锌、 液态石蜡和硅油。2、 注射过程: 1) 加料塑化: 将粒状或粉状塑料加入注射机的料斗。经过注射机加热装置的加热, 使得料筒中的塑料原料熔融, 成为具有良好的可塑性的塑料熔体。对塑化要求是在塑料进入模腔之前, 即要达到规定的成形温度又要使熔体各点

20、温度均匀一致, 并保证生产连续进行。2) 注射充模: 将粒状或粉状的塑料经过注射机的料斗加入到料筒中, 在注射机内塑料受热熔融(料筒的加热和螺杆或柱塞分流梭的作用) 并使之保持流动状态, 然后在一定压力下注入闭合的模具。3) 保压补缩: 在模具中熔体冷却收缩时, 螺杆迫使料筒中的熔料不断补充到模具中以补偿其体积的收缩, 保持型腔中熔体压力不变, 从而成型出完整、 质地至密的塑件。4) 冷却定型: 经冷却定型后, 熔融的塑料就固化成为所需的塑件。5) 脱模: 塑件冷却到一定的温度,推出机构将塑件推出模外。3、 塑件后处理退火 调湿后处理原因及作用: 由于塑化不均匀或由于塑料在型腔内的结晶、 取向

21、(在应力作用下聚合物分子链倾向于沿应力方向作平行排列的现象)和冷却不均匀; 或由于金属嵌件的影响或由于塑件的二次加工不当等原因, 塑件内部不可避免地存在一些内应力, 从而导致塑件在使用过程中产生变形或开裂, 因此, 应该设法消除。退火处理: 作用: 消除塑件的内应力, 稳定塑件尺寸, 提高结晶度、 稳定结晶结构, 从而提高其弹性模量和硬度。 将塑件在定温的加热液体介质( 如热水、 热油和液体石蜡等) 或热空气循环烘箱中静置一段时间, 然后缓慢冷却至室温的一种热处理工艺。温度: 高于使用温度1020或低于热变形温度1020时间: 与塑料品种和塑件厚度有关一般可按每毫米约半小时计算。调湿处理: 目

22、的: 消除残余应力; 使制品尽快达到吸湿平衡, 以防止在使用过程中发生尺寸变化。将刚脱模的塑件放入加热介质( 如沸水、 醋酸钾溶液) 中, 加快吸湿平衡速度的一种后处理方法。( 主要用于吸湿性很强且又容易氧化的塑料, 如PA) 温度: 100121( 热变形温度高时取上限, 反之取下限) 。时间: 保温时间与塑件厚度有关, 一般取29h。第二章 成型零件的结构设计21 塑件分析211 原材料分析1.原材料PC性能分析( 1) 分析制件材料使用性能聚碳酸酯( PC) 属热塑性非结晶型塑料, 为无色透明粒料, 密度为1.021.05 g/cm。聚碳酸酯( PC) 是一种性能优良的热塑性工程塑料,

23、韧而刚, 抗冲击性在热塑性塑料中名列前茅。成型零件可达到很好的尺寸精度并在很宽的范围内保持其尺寸的稳定性; 成型收缩率恒定为0.5%0.8%; 抗蠕变、 耐磨、 耐热、 耐寒; 脆化温度在-100%以下,长期工作温度小于130。聚碳酸酯吸水率较低, 能在较宽范围内保持较好的电性能。聚碳酸酯是透明材料, 可见光的透光率接近90%。其缺点是耐疲劳强度较差, 成型后制件的内应力较大, 容易开裂; 不耐碱、 酮、 酯等; 水敏性强( 含水量不得超不定期0.2%) , 且吸水后会降解。用玻璃纤维增强则可克服上述缺点, 使聚碳酸酯具有更好的力学性能和尺寸稳定性以及更小的成型收缩率, 并可提高耐热性, 降低

24、成本。在机械上主要用作各种齿轮、 蜗轮、 蜗杆、 齿条、 凸轮、 轴承, 各种外壳、 盖板、 容器、 冷冻和冷却装置的零件等; 在电气方面, 用作电机零件、 风扇部件、 拨号盘、 仪表壳、 接线板等; 还能够制造照明灯高温透镜、 视孔镜、 防护玻璃等光学零件。在日用品方面广泛用于包装材料、 各种容器、 玩具等。( 2) 分析塑料工艺性能1) 熔融温度高且熔体黏度大。由于聚碳酸酯熔融温度高( 起过330才严重分解) , 熔体黏度大, 流动性差( 溢边值为0.06mm) 。因此大于200g的制件应用螺杆式机成型, 喷嘴宜用敞开式延伸喷嘴并加热。 2) 熔体黏度对温度十分敏感, 冷却速度快, 一般用

25、提高温度的方法来增加熔融塑料的流动性。模具温度一般控制在70一120为宜。模具应采用耐磨钢制造, 并经淬火处理。3) 水敏性强。聚碳酸酷虽然吸水率较低, 但在高温时对水分比较敏感, 加工前必须进行干燥处理, 否则会出现银丝、 气泡及强度显著下降现象。因此加工前必须进行干燥处理, 而且最好采用真空干燥法。4) 易产生应力集中, 故应严格控制成型条件, 制件成型后应经退火处理, 以消除内应力。制件壁不宜厚, 避免有尖角、 缺口和金属嵌件造成应力集中, 脱模斜度宜取2。我们将聚碳酸酷(PC)的性能特点归类可得表的内容。 原材料聚碳酸醋(PC)分析塑料品种结构特点使用温度化学稳定性性能特点成型特点聚碳

26、酸酷(pc)属于热塑性塑料线形结构, 非结晶型材料, 透明工作温度小于130, 耐寒性好, 脆化温度为-100有一定的化学稳定性, 不耐碱、 酮、 酯等透光率较高, 介电性能好, 吸水性, 但水敏性强(含水量不得超过0.2%), 且吸水后会降解, 力学性能很好, 抗冲击抗蠕变性能突出, 但耐磨性较差熔融温度高(超过330才严重分解), 但熔体黏度大;流动性差(溢边值为0.06 );流动性对温度变化敏感, 冷却速度快;成型收缩率小;易产生应力集中结论1)熔融温度高且熔体黏度大, 对于大于200g的塑件应用螺杆式注射机成型, 喷嘴宜用敞开式延伸喷嘴并加热, 严格控制模具温度, 一般在70一120为

27、宜, 模具应用耐磨钢, 并淬火。2) 水敏性强, 加工前必须进行干燥处理, 否则会出现银丝、 气泡及强度显著下降等现象。3) 易产生应力集中, 严格控制成型条件, 塑件成型后退火处理, 消除内应力;塑件壁不宜厚, 避免有尖角、 缺口和金属嵌件造成应力集中, 脱模斜度宜取2。 (3)结论口杯盖制件为生活上的用品, 要求具有足够的强度和耐磨性能, 中等精度, 外表面无暇疵、 美观、 性能可靠。采用pc材料, 产品的使用性能基本能满足要求, 但在成型时, 要注意选择合理的成型工艺, 对原料充分千燥, 采用较高的温度和压力。212 塑件建模1.塑件尺寸精度分析该塑件尺寸精度无特殊要求, 所有尺寸均为自

28、由尺寸, 查相关模具手册可知聚碳酸酯( PC) 塑料公差等级为MT5。2.塑件表面质量分析塑件的表面粗糙度。查手册可知, PC注射成型时, 表面粗糙度的范围在Ra0.05Ra1.60um之间。而该塑件的表面粗糙度要求光滑, 取为Ra0.10。而塑件内部没有较高的表面粗糙度的要求, 取为Ra0.20。3.塑件的结构工艺性分析1) 该塑件的外形为回转体。壁厚均匀。且符合最小壁厚要求。2) 塑件型腔较大, 顶端还有一个较小的孔, 且孔符合最小孔径要求。3) 塑件结构属于简单程度, 结构工艺性合理, 不需对塑件的结构进行修改。22 分型面设计和排气槽设计221分型面的形式分型面:模具用以取出塑件和(

29、或) 浇注系统凝料的可分离的接触表面( 动定模的结合处) 。根据零件形状确定分型线, 分型线就是将制品分为两部分的分界线, 一部分在定模部分, 一部分在动模部分。将分型线向动、 定模四周延拓或扫描就得到模具的分型面。 分型面的不同形状在图纸上表示分型面的方法是在分型面的延长面上画出一小段直线表示分型面的位置。为更清楚地表示出开模方向, 可用箭头表示开模方向或模板可移动的方向。若其中一方不动, 另一方移动, 用符号表示; 若双向移动, 用表示( 如图所示) 。如果是多分型面, 则用大写字母( 如”AA”、 ”BB”、 ”CC”, 也可用罗马数字) 表示开模的前后顺序。2. 2. 2选择分型面的基

30、本原则基本原则: 必须选择塑件断面轮廓最大的地方作为分型面, 这是确保塑件能够脱出模具的基本原则。分型面选择应遵循的一般原则: 1) .有利于脱模2) .确保塑料制品的尺寸精度3) .保证塑料制品的外观质量4) .有利于简化模具5) .方便模具制造6) .分型面上尽量避免尖角利边7) .满足注射机技术规格的要求综合上面所述, 所选塑件口杯盖的分型面如图所示: 分型面与排位排位: 模具的排位就在于根据模具型腔数量、 塑料品种和制品的大小确定成型零件的大小。狭义的排位指确定各型腔的摆放位置, 以确定内模镶件的长宽高, 广义的排位包括模具所有结构件的设计, 即绘制模具的装配图。根据制品排位的基本原则

31、和型腔数量的确定及布置, 塑件口杯盖排位为一模四腔, 排位如图所示。初选注射机: 初选注射机规格一般依据注射机的最大注射量、 锁模力及塑件外观尺寸等因素确定。依据最大注射量初选设备为: SZY-300, 依据最大锁模力初选设备为: SZY-300, 得初选注射机为SZY-300。2. 2. 3排气系统的设计型腔内气体来源: 型腔和浇注系统中存在空气; 塑料原料中含有水分, 在注射温度下蒸发; 塑料分解产生气体; 塑料中某些添加剂挥发或化学反应生成气体。排气不良的危害: 阻碍塑料熔体正常快速充模; 气体压缩所产生的热量可能使塑料烧焦; 在充模速度大、 温度高、 物料黏度低、 注射压力大和塑料过厚

32、的情况下, 气体会浸入塑件内部, 造成气孔、 组织疏松等缺陷。排气系统的作用是将浇注系统、 型腔内的空气以及塑料熔体分解产生的气体及时排出模外。如果排气不良, 会在塑件上形成气泡、 银纹、 接缝等缺陷, 使表面轮廓不清, 甚至充不满型腔。还会因气体被压缩而产生高温, 使塑件产生焦痕现象。排气方式介绍如下: ( 1) 分型面及配合间隙自然排气: 对形状简单的小型模具, 可直接利用分型面或推杆、 活动型芯、 活动镶件与模板的间隙配合进行自然排气, 排气间隙以不产生溢料为限, 一般为0.020.04mm。( 2) 加工排气槽排气: 1) .分型面上开设排气槽; 2) .配合间隙加工排气槽。( 3)

33、烧结金属块排气所选塑件能够利用分型面及配合间隙自然排气, 因此不用特意地加工排气系统。23 凹模的结构设计231 凹模的结构形式1、 整体式凹模是在整块金属模板上加工而成的。牢固, 不易变形, 不会使塑件产生拼接痕迹; 适合于形状简单的中小型模具。 大型模具不易采用整体式结构: 1).不便于加工, 维修困难;2).切削量太大, 浪费钢材;3).大件不易热处理( 淬不透) ;4).搬运不便;5)模具生产周期长, 成本高。2、 组合式( 1) 整体嵌入式型腔凹模由整块金属材料加工成并镶入模套中: 结构特点: 型腔尺寸小, 凹模镶件外形多为旋转体, 更换方便。适用范围: 塑件尺寸较小的多型腔模具主要

34、用于成型小型塑件, 而且是多型腔的模具, 各单个型腔采用机加工、 冷挤压、 电加工等方法加工制成, 然后压入模板中。这种结构加工效率高, 拆装方便, 能够保证各个型腔的形状尺寸一致。若凹模镶件是回转体, 而型腔是非回转体, 则需要用销钉或键定位 。装配情况: 1) .过渡配合: H7/js6( 较松过渡配合) H7/n6( 较紧过渡配合) H7/m6( 介于二者之间)2) .防转3) .凹模从上表面嵌入固定板 ( 2) 局部镶嵌式型腔局部镶嵌式型腔适用于型腔较复杂或型腔的某一部分容易损坏, 需经常更换的场合。 ( 3) 底部镶拼式型腔: 凹模做成通孔形式再镶上底部。机械加工、 研磨、 抛光、

35、热处理方便。结构特点: 强度刚度较差, 底部易造成飞边( 注意结构设计, 防止飞边产生) 。 适用范围: 形状复杂或较大的型腔( 4) 四壁拼合式结构: 凹模四壁和底部都做成拼块, 分别加工研磨后压入模套中, 侧壁间用锁扣连接。优点: 便于加工、 利于淬透、 减少热处理变形、 节省模具钢材。适用范围: 形状复杂或大型凹模。Rr,且连接处外壁留有0.30.4mm的间隙 采用组合式凹模结构可简化复杂凹模的加工工艺, 减少热处理变形, 拼合处的间隙利于排气, 便于模具的维修, 节省贵重的材料。为了保证组合后型腔尺寸的精度和装配的牢固, 减少塑件上的镶拼痕迹, 要求镶块的尺寸、 形位公差等级较高, 组

36、合结构必须牢固, 镶块的机械加工工艺性要好, 因此要选择合理的组合镶拼结构。232 凹模的技术要求凹模材料: T8A, T10A, CrWMn, 9Mn2V, 20钢, 40Cr凹模热处理: HRC4050表面粗糙度: 型腔表面: Ra0.2Ra0.1m; 配合面: Ra0.8m; 其余部分: 6.33.2m。凹模表面处理: 表面镀铬、 抛光凹模加工: 模套与模块锥面配合严密处配制加工24 型芯的结构设计241 型芯的主要结构形式( 1) 整体式型芯: 整个型芯和模板为一个整体。特点: 结构牢固, 但不便于加工, 消耗的模具材料较多适用范围: 形状简单的型芯( 2) 组合式型芯: 型芯单独加工

37、后现镶入模板中。适用范围: 塑件内型较复杂的情况优缺点: 节约贵重金属, 减少加工量, 注意结构合理, 保证型芯和镶块的强度, 拼接处必须牢靠严密。大型芯与小型芯能够拼装组合, 但当小型芯靠得太近时, 热处理时薄壁容易开裂, 应将大的型芯制成整体式, 再镶入小型芯。( 3) 小型芯( 成型杆) 的结构设计: 小型芯用来成型塑件上的小孔或槽。成型杆的形状有圆形、 矩形、 锥形等等, 成型杆的形式和装配固定方法直接影响着塑件的内型及精度。242 型芯技术要求型芯材料: T7A、 T8、 T10A、 Cr12型芯热处理: HRC4550表面粗糙度: 型芯表面: Ra0.10.025m; 配合面: R

38、a0.8m; 其余部分: 6.31.6m。型芯表面处理: 表面镀铬、 抛光型芯加工: 同轴度高的地方配制加工25 型腔壁厚和底板厚度设计在模塑制品的过程中, 型腔受塑料熔体的压力、 合模时的压力、 开模时的拉力等, 其中最主要的是塑料熔体的压力。在该压力作用下, 型腔将产生内应力及变形。如果型腔侧壁和底板( 支承板) 厚度不足, 型腔将发生强度破坏。刚度不足会发生过大的弹性变形, 从而产生溢料和影响塑件尺寸及成型精度, 也可能导致脱模困难等。对于大尺寸的型腔,一般按刚度公式来对型腔的侧壁厚度或底板厚度进行选取或校核; 对于小尺寸的型腔, 按强度公式来对型腔的侧壁厚度或底板厚度进行选取或校核。强

39、度计算的条件是满足各种受力状态下的许用应力; 刚度计算的条件要从以下几个方面来考虑: ( 1) 防止溢料 ; ( 2) 保证塑件精度 ; ( 3) 有利于脱模 。由于型腔受力状态十分复杂, 进行精确的力学计算非常困难, 实用中采用近似计算方法, 基本能满足工作要求或根据经验来设计计算。模仁( 凸凹) 模周边距产品有2030mm的余量, 用来保证模具强度和方便添加冷却水孔。2.6模具结构尺寸的设计1.定模板和动模板开框尺寸的设计要定模板和动模板上加工出用于装配内模镶件的圆槽或方槽,叫开框,开框有通框和不通框两种.(1)开框的长宽尺寸的确定: 等于内模镶件的长度和宽度的基本尺寸,公差配合取H7/m

40、6。( 2) 开框的深度尺寸确定: 分型面为平面: 定模A板和动模B板的开框深度分别比内模镶件的高度尺寸小0.5mm,使镶件装配后高出分型面0.5mm,以保证模具在生产时分型面优先接触, 同时利于排气。( 3) 开框的圆角设计: 避免开框内现现尖角, 增加圆角有利于提高侧壁强度还有利于防止尖角开裂, 延长模具寿命。2.定模板和动模板大小的设计经验法: 确定模具的大致宽度, 方法是在内模镶件宽度基础上加100mm,如果和小于等于250mm, 则为小型模具; 如果和在250350之间, 则为中型模具; 和大于350, 则为大型模具对于小型模具, 定模板动模板的长宽尺寸在内模镶件长宽基础上加80mm

41、( 单边加40mm),然后取模具的标准值; 对于中型模具, 加100, 再取标准值; 对于大型模具, 加120, 再取标准值动模板( A板) 和定模板( B板) 厚度的确定, 如图a.定模板厚度: 有面板(定模座板)时, 一般等于框深a加2030mm,无面板时, 一般等于框深a加3040mm。定模板的厚度尽量取小值,因为一减小主流道长度,减轻模具的排气负担,缩短成型周期,二是前模(定模)安装在注射机上,生产时紧贴注射机定模板,无变形之后患。b.动模板厚度: 一般为开框深度加3060mm,如图动定模板的长宽和高度尺寸都已经标准化, 设计时尽量取标准值, 而避免采用非标准模架。 3.垫块( 方铁)

42、 的高度尺寸垫块的高度必须能顺利推出制品, 并使推杆固定板离动模板或支承板( 托板) 间有10mm左右的间隙。垫块高度=推杆固定板厚度+推板厚度+限位钉高度+顶出距离限位钉高度一般为5mm; 顶出距离制品需顶出高度+510mm标准模架中, 垫块高度已标准化, 只需符合模架标准即可。2.7塑件的动定模仁、 定模板、 动模板与垫块的设计塑件的总体尺寸为: 直径为88 mm, 高为32 mm; 在凹模成型部分尺寸: 深为27 mm, 在凸模成型部分尺寸: 深为5 mm。动定模仁: 根据塑件形状和模仁的设计要求, 定模模仁设计为整体式, 长为230 mm, 宽为230 mm, 厚为40 mm; 动模型

43、芯为组合式型芯, 长为230 mm, 宽为230 mm, 厚为20 mm。 动定模板: 根据塑件在分型面上的投影面积, 由经验数据可知, 定模板的支撑板厚度设计为30 mm, 动模板的支撑板厚度设计为35 mm; 那么定模板的厚度为70 mm, 动模板的厚度为50 mm, 长取350 mm, 宽取350 mm。 垫块: 标准模架中, 垫块高度已标准化, 只需符合模架标准即可 第三章 标准模架的选用31 中小型标准模架的结构型式311 基本型模架由支承板和推板的有无组成大水口模架的四种形式: A 有支承板, 无推板 B 有支承板, 有推板C 无支承板, 无推板 D 无支承板, 有推板312 派生

44、型模架派生型型分为P1-P9共9个品种, 其模架的组成、 功能及用途见表: 型号组成、 功能及用途中小型模架P1-P9型( 大型模架P3、 P4型) P1-P4型由基本型A1-A4型对应派生而成, 结构形式上的不同点在于去掉了A1-A4型定模板上的固定螺钉, 使定模部分增加了一个分型面, 多用于点浇口形式的注射模。其功能和用途符合A1-A4型的要求。中小型模架P5型由两块模板组合而成, 主要适用于直接浇口、 简单整体型腔结构的注射模。中小型模架P6-P9型其中P6与P7, P8与P9是互相对应的结构, P7和P9相对于P6和P8只是去掉了定模座板上的固定螺钉。这些模架均适用于复杂的注射模, 如

45、定距分型自坳脱落浇口式注射模等。32 模架系列与规格4050:代表A/B板的BXL尺寸为400X500; 型号: 模架型号主要有工字模和直身模之分, 且有A、 B、 C、 D型号, 工字模指模架有托边, 托边尺寸一般为单边2530, 型号有AI、 BI、 CI、 DI, H代表直身模, 没有面板( 定模座板) ; T代表直身模有面板。33 选定模架1.模架的选用( 1) 二板模和三板模的选用: 能用二板模不用三板模; 当制品必须选用点浇口进料时, 选用三板模; 热流道模都用二板模模架; 齿轮模大多采用三板模模架。( 2) 三板模模架和简化三板模模架的选用: 简化三板模模架无推件板; 两侧有较大

46、侧抽芯滑块(行位) 时, 考虑简化三板模模架, 少四根导柱, 可使模架缩短; 斜滑块模, 滑块易碰撞短导柱, 用简化三板模模架; 精度要求高, 寿命要求高的模具, 用三板模; 简化三板模模架中的GAI或GCI常见于侧浇口浇注系统。( 3) 工字模和直身模的选用: 模具宽度尺寸小于300mm时, 宜选用工字模, 大于300时, 宜选用直身模; 三板模模架, 一般都采用工字模架。( 4) 什么情况下模架用托板( 支承板) : 动模板开通框; 假三板模( 托板和动模板在制品推出前要分型, 此时导柱安装在托板上, 动模板上装导套。( 5) 什么情况下模架用推( 件) 板: 成型制品为薄壁、 深腔类制品

47、; 成型制品表面不允许有推杆痕迹。2. 选定模架考虑到塑件的结构性、 成型工艺, 模具的加工工艺性和生产的经济性, 模架选定为基本型模架CI型。 第四章 注射机的校核41 注射机的有关工艺参数注射机型号标准表示法主要有注射量、 锁模力、 注射量与锁模力同时表示3种方法 。1、 注射量表示法注射量表示法不能直接判断规格的大小, 常见的卧式注射机型号有: XSZY30、 XSZY60、 XSZY125、 XSZY500 、 XSZY1000 等。其中 XS 表示塑料成型机械; Z表示注射成型; Y 表示螺杆式( 无”Y”代表柱塞XSZ30、 XSZ60 ) , 500 、 125 等表示注射机的最

48、大注射量( cm3或 g ) 。 2、 合模力表示法 合模力表示法是用注射机最大合模力( kN ) 来表示注射机规格的方法。3、 合模力与注射量表示法合模力与注射量表示法是当前国际上通用的表示方法, 是用注射量为分子、 合模力为分母表示设备的规格。如 XZ 63 /50 型注射机, X 表示塑料机械, Z 表示注射机, 63 表示注射容量63cm3, 合模力为 50 x10kN 。国家标准采用注射量表示法( XS ZY注射量 改进型表示法) 42 注射量的校核( 1) 计算塑件的体积V=18.16( cm3) ( 过程略) (2)计算塑件的质量由手册查得PC塑件密度为1.2g/cm3,因此,

49、塑件的质量为m=Vp=18.161.2=21.8( g) 塑件成型采用一模四件的模具结构, 因此塑件成型每次需要注射量( 含凝料的质量为30) 为M=21.8430=117.2( g) ( 3) 计算每次注射进入注射型腔的塑件总体积V=M/p=117.2/1.2=97.7(cm3) 97.7/0.8=122(cm3)根据注射量, 查模具设计手册选定螺杆式注射机, 选择SZY-300型号, 满足注射量小于或等于注射机允许的最大注射量的80%的要求。43 注射压力的校核注射机注射压力要大于成形所需压力。即Pz受浇注系统、 型腔内阻力、 模具温度等因素影响Pz太大: 毛边大、 脱模困难、 塑件表面质

50、量差、 内应力大Pz太小: 不能顺利充满型腔、 无法成型44 锁模力的校核当熔体充满模腔时, 注射压力在模腔内所产生的作用力会使模具沿分型面胀开, 为此, 注射机的锁模力必须大于模腔内熔体对动模的作用力, 以避免发生溢料和胀模现象。1.单个塑件在分型面上投影面积A1A1=3.1444mm44mm=6079mm22.成型时熔体塑料在分型面上投影面积A塑件成型采用一模四件的模具结构, 因此A=4A1=46079mm2=24316 mm23.成型时熔体塑料对动模的作用力FF=Ap=2431639.2=953.2kNF=AP/k=2431639.2/0.8=1191.5kN式中: P塑料熔体对型腔的平

51、均成型压力, PC成型温度较高, 查手册可知成型PC塑件型腔所需的平均成型压力P=39.2MPa; K安全系数。4.根据注射锁模力必须大于模腔内熔体对动模的作用力的原则, 选定螺杆式注射机, 选择SZY-300型号。45 模具厚度校核选定的螺杆式注射机SZY-300型号, 最大模厚为406, 最小模厚为160, 而所选的模架总厚为281, 在最小模厚与最大模厚之间, 因此选择的注射机符合要求。46 开模行程校核选定的螺杆式注射机SZY-300型号, 最大开合模行程为500, 而塑件成型时的开模行程是50, 因此选择的注射机符合要求。所选定的螺杆式注射机SZY-300型号主要参数: 项目设备参数

52、项目设备参数额定注射量( cm) 320最大开合模行程( mm) 260锁模力( kN) 1400最大模厚( mm) 406注射压力( MPa) 125最小模厚( mm) 165喷嘴孔直径( mm) 4螺杆直径( mm) 60喷嘴圆弧半径( mm) 12第五章 浇注系统设计51 主流道设计具体的设计要点: 主流道长度由定模座板和定模板的厚度确定,一般设计成圆锥形, 锥角 2 6( 一般取2 6, 对流动性较差的可取3 6) 。内壁表面粗糙度一般为0.8 m。 主流道需要与高温塑料和喷嘴频繁接触与相碰, 因此主流道部分常设计可拆卸的主流道衬套( 俗称浇口套) , 材料为T8A/T10A等, 硬度

53、为5357HRC, 特别当主流道需穿越几块模板时, 为防止在模板接触面间溢料, 取R= R喷嘴+( 12) ;d= d喷嘴孔+( 0.51) ;H=35;r=13. 为保证主流道与注射机喷嘴对中, 须凭借定位零件定位环来实现, 定位环需插入注射机定模板的定位孔内。定位环的大端直径D应与注射机的定位孔的直径相匹配, 一般比其小0.2mm。 螺杆式注射机SZY-300型号, 喷嘴的球半径为12mm, 孔直径为4mm。那么主流道浇口套的球半径为R=12+2=14mm, 孔直径为d=4+1=5mm。 52 分流道设计521 分流道的截面分流道的截面形状分为: 圆形、 梯形与U形, 半圆形、 矩形522

54、分流道设计及制造要点( 1) 流道的直径过大, 不但浪费材料, 而且冷却时间增长, 成型周期也随之增长, 造成成本上的浪费; 流道的直径过小, 材料的流动阻力大, 易造成充填不足, 或者必须增加射出压力才能充填。( 2) 分流道的长度要尽可能短, 且弯折少, 以减少压力损失和热量损失, 节约原料和能耗。( 3) 分流道的末端应设计冷料穴, 以容纳冷料和防止空气进入。( 4) 流道尽量采用平衡布置( 5) 分流道的表面粗糙度: 一般取Ra1.6um,可增加对外层塑料熔体的流动阻力,使外层塑料冷却形成绝热层.塑件成型的分流道采用了平衡布置, 截面为半圆形, 半径R=6mm。 53 冷料穴和拉料杆设

55、计冷料穴和拉料杆设计: 用于容纳浇注系统流道中料流的前锋。主流道末端的冷料穴一般开在主流道对面的动模板上, 其直径与主流道大端直径相同或略大一些, 深度为直径的11.5倍, 最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积。作用: 贮存冷料, 拉出凝料。拉料杆材料: T8A或T10A热处理: 头部HRC5055配合: 拉料杆与推件板: H9/f9( 间隙应小于塑料的溢料值) 拉料杆固定部分: H7/m6 表面粗糙度: 配合部分: Ra0.8拉料杆及冷料穴结构: 钩形( Z形) 冷料料穴; 倒锥形冷料穴环槽形冷料穴; 带球形头拉料杆的冷料穴; 带菌形头拉料杆的冷料穴; 带有分流锥形式拉料杆的冷料穴。 54

56、浇口设计侧浇口( 边缘浇口、 标准浇口) 侧浇口的特点: 优点: 浇口流程短、 截面小、 去除方便, 不留明显痕迹, 模具结构紧凑, 加工维修方便, 适用于各种形状的塑件; 开设在分型面上, 从制品内侧或外侧进料, 能方便的调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间; 能够根据塑件形状和填充需要, 灵活选择进料位置。缺点: 塑件往往有熔接痕, 且注射压力损失较大; 对排气不利; 截面形状一般采用矩形, 适用于一模多件, 大大提高生产率。侧向进料的侧浇口 端面进料的搭接式侧浇口 侧面进料的搭接方式t=0.52.0 t=0.60.9mm t=0.52.0mmb=1.55.0 b=1.55.0 b=1.55

57、.0mmL=0.72.0 L=2.03.0 L =0.72.0mm塑件成型采用了侧向进料的侧浇口, t=1.0, b=3.0, L=2.0。 第六章 脱模机构设计61 脱模机构的分类及设计原则611 推出机构组成、 分类推出机构: 把塑件从成形零件上脱出的机构。、 推出机构组成推出部件( 推杆、 拉料杆、 推杆固定板、 推板、 支撑钉) 导向部件( 推杆导柱、 推杆导套) 复位部件( 复位杆、 弹簧) 2、 推出机构分类按驱动方式分: 手动推出机构工人的劳动强度大, 生产效率低, 顶出动作平稳, 对塑件无撞击; 机动推出机构具有生产效率高, 工人劳动强度低且顶出力大等优点, 但对塑件会产生撞击

58、; 液压( 气动) 推出机构需要增设专门的液动或气动装置, 模具结构复杂化。612 脱模机构的设计原则( 1) 推出机构应设置在动模一侧。( 2) 保证塑件不因推出而变形损坏: 脱模力作用位置靠近型芯、 作用于塑件刚度及强度最大的部位、 作用力面积尽可能大。 ( 3) 机构简单动作可靠: 工作可靠, 动作灵活, 制造方便, 有足够的强度、 刚度和硬度; 每一副模具的顶杆直径最好是加工成直径相同的, 使加工容易, 圆推杆的顶部不是平面时要防转。把塑件推出模具10mm左右; 如果脱模斜度较大时能够顶出塑件深度的2/3就能够了。 ( 4) 良好的塑件外观: 推出塑件的位置应尽量设在塑件内部, 以免推

59、出痕迹影响塑件外观质量。 ( 5) 合模时正确复位, 不与其它零件相干涉。62 推杆脱模机构设计621 推杆位置的选择1.推杆应设在推出阻力最大的地方, 应注意不能和型芯( 或嵌件) 距离太近, 以免影响凸模或凹模的强度,要12mm的钢厚。2.当塑件各处推出阻力相同时, 推杆应均衡布置, 使塑件被推出时受力均匀, 以防止变形。3.当塑件上有局部凸台或肋时, 推杆一般设在凸台或肋的底部。4.推杆不宜设在塑件薄壁处, 若结构需要, 可增大推出面积以改进塑件受力状况。5.当塑件上不允许有推出痕迹时, 可采用推出耳形式。6.推杆应在排气困难的位置, 可兼起排气的作用。7.避开冷却通道的位置。8.不要让

60、浇口对准顶杆端面, 过高压力会损伤推杆。9.推杆直径不宜过细, 应有足够的强度、 刚度承受推出力, 一般推杆直径取2.512, 对直径小于3的细长推杆应作成下部加粗的阶梯。622 推杆设计圆形推杆的直径可由欧拉公式简化得: 式中 d推杆直径 L推杆长度 F塑件的脱模力 E推杆的弹性模量 n推杆数量 k安全系数, 取k=1.5推杆直径确定后还应进行强度校核; 其计算式为; 推杆的配合形式: 配合: H8/f8、 粗糙度: Ra0.8m圆形推杆的直径由欧拉公式计算得: d=4mm, 经过强度校核推杆的直径取d=4mm适合。623 复位杆设计使推出机构复位最简单、 最常见的方法是在推杆固定板上安装复