塑料成型及模具设计5

塑料成型及模具设计中国矿业大学材料科学与工程学院2006年8月问题：目的与要求：重点与难点：1.2.3.难点：重点：3.9注塑模温度调节系统一、概述塑件熔体温度为200～300℃，取出温度为60～80℃；冷却介质：水模温<90℃油模温>90℃冷冻水模温<室温加热棒或加热套模温>100℃动画3.9注塑模温度调节系统一、概述1.模具温度设计的原则⑴结晶型塑料模温的决定Tg<室温塑件发生后结晶现象Tg>室温模温决定塑件结晶度塑件的性能柔软的韧性好的塑件刚性、硬度和耐磨性好的塑件3.9注塑模温度调节系统一、概述1.模具温度设计的原则⑵模温内应力和翘曲变形力求塑件各部分温度一致；模温适当；⑶模温与制品外观质量过高易出现橘皮效应，塑件轮廓不清晰过低易出现粘模，塑件透明度降低；3.9注塑模温度调节系统一、概述2.冷却效率对生产效率的影响及提高的办法⑴提高模板对冷却介质的传热系数提高冷却介质在模具内的流速或湍流；雷诺系数：Re=vd/γRe>4000为湍流，一般为6000～10000；3.9注塑模温度调节系统一、概述2.冷却效率对生产效率的影响及提高的办法⑵降低冷却介质温度增加传热推动力一般适应于非结晶型塑料或尺寸和性能要求不高的结晶型塑件；采用低温水，但不能低于露点温度以下；⑶增大冷却传热面积开设尽可能大和数量多的冷却水道；率先考虑冷却水道的布置；3.9注塑模温度调节系统一、概述3.冷却系统设计原则⑴冷却水通道的设置动定模和型腔的四周应均匀布置冷却水道；不均匀冷却与制品翘曲变形3.9注塑模温度调节系统一、概述3.冷却系统设计原则⑵冷却水孔的设置冷却水孔间距越小，直径越大则对塑件冷去越均匀；管壁间距≤5d。水管壁～距型腔表面≤3倍管径d3.9注注塑模温温度调节节系统一、概述述3.冷却却系统设设计原则则⑶水孔与与相邻型型腔表面面距离相相等冷却水管管与型腔腔等距及及不等距距排列3.9注注塑模温温度调节节系统一、概述述3.冷却却系统设设计原则则⑷采用并并流流向向，加强强浇口处处的冷却却冷却回路路入口设设在浇口口附近，，出口在在流动末末端3.9注注塑模温温度调节节系统一、概述述4.降低低入水与与出水温温差⑷采用并并流流向向，加强强浇口处处的冷却却普通模具具出入水水温差在在5℃以以内，精精密模具具2℃3.9注注塑模温温度调节节系统二、模具具冷却系系统设计计计算1.制品品所需冷冷却时间间的计算算一维传热热模型：：塑件长度度L/S>10；热量仅沿沿塑件的的壁厚方方向传递递；充模完成成的瞬间间型腔内内各点熔熔体的温温度为注注塑料温温，制品品内外温温度降到到模温，，并维持持恒定不不变；热量不断断从内部部向表面面传递；；冷却时间间t表达达式：3.9注注塑模温温度调节节系统二、模具具冷却系系统设计计计算1.制品品所需冷冷却时间间的计算算冷却时间间t与成成型周期期T关系系：t=0.75T每秒钟注注塑次数数：N=1/T=1/t××0.75单位时间间注入量量：m‘=N×m3.9注注塑模温温度调节节系统二、模具具冷却系系统设计计计算2.冷却却介质一一边所需需传热面面积的设设计计算算⑴冷却介介质用量量的计算算塑件在固固化时每每秒钟释释放热量量：Q1=m'·q=N··m·qq-单位位质量塑塑料熔体体在成型型过程中中放出的的热量q=[c2(θc-θ)+γ]冷却水单单位时间间带走热热量：Q2=Q1-QC-QR-QLQ2≈Q13.9注注塑模温温度调节节系统二、模具具冷却系系统设计计计算2.冷却却介质一一边所需需传热面面积的设设计计算算⑴冷却介介质用量量的计算算Q2=Q0+QiQ0－凹模带带走的热热量；Ｑi－凸模带带走的热热量；模具凹模模和凸模模每秒钟钟带走的的热量：：ø0=Q0/[ρ1c1(θ5'-θ5'‘)]øi3.9注注塑模温温度调节节系统二、模具具冷却系系统设计计计算2.冷却却介质一一边所需需传热面面积的设设计计算算⑵模板的的热传导导阻力与与型腔内内壁温度度θ3m的确定从制品经经模板到到冷却介介质温度度变化:由型腔壁壁向冷却却水管壁壁的传热热:型腔壁平平均温度度θ3m对塑件质质量影响响:模壁温度度应低于于塑料的的热变形形温度10~20℃,同时应应远高于于冷却水水温度.常见热塑塑性塑料料建议模模温:表表3-9-43.9注注塑模温温度调节节系统二、模具具冷却系系统设计计计算2.冷却却介质一一边所需需传热面面积的设设计计算算⑶冷却水水孔壁与与冷却水水界面的的传热模模系数计计算⑷冷却介介质边传传热面和和A4的的确定3.冷却却水管总总长度计计算及流流动状态态、流动动阻力的的校核3.9注注塑模温温度调节节系统三、常见见冷却水水路结构构形式1.型芯芯凸模冷冷却水路路结构3.9注注塑模温温度调节节系统三、常见见冷却水水路结构构形式1.型芯芯凸模冷冷却水路路结构高而细的的型芯：：喷流式式3.9注注塑模温温度调节节系统三、常见见冷却水水路结构构形式1.型芯芯凸模冷冷却水路路结构高而粗的的型芯深腔大型型件3.9注注塑模温温度调节节系统三、常见见冷却水水路结构构形式1.型芯芯凸模冷冷却水路路结构3.9注注塑模温温度调节节系统三、常见见冷却水水路结构构形式1.型芯芯凸模冷冷却水路路结构3.9注注塑模温温度调节节系统三、常见见冷却水水路结构构形式2.凹模模冷却水水路结构构形式对于浅凹凹模，在在模板内内钻单层层冷却水水孔，孔孔与孔间间用软管管连接或或采用内内部钻孔孔的办法法互相沟沟通，构构成回路路；围绕型腔腔的冷却却水道3.9注注塑模温温度调节节系统三、常见见冷却水水路结构构形式2.凹模模冷却水水路结构构形式模板上对对称布置置的冷却却水道用于冷却却一模两两件扁平平制品凹凹模3.9注注塑模温温度调节节系统三、常见见冷却水水路结构构形式2.凹模模冷却水水路结构构形式一模多腔腔冷却水水路布置置；对于深型型腔可采采用多层层水道3.9注注塑模温温度调节节系统三、常见见冷却水水路结构构形式2.凹模模冷却水水路结构构形式嵌入式型型腔，在在型腔嵌嵌件周围围开环环形槽3.9注注塑模温温度调节节系统三、常见见冷却水水路结构构形式2.凹模模冷却水水路结构构形式3.9注注塑模温温度调节节系统四、模具具冷却新新技术１.负压压水路和和逻辑密密封冷却却装置负压冷却却水系统统：相对对压力＜＜1atm.，，利用容积积泵→来来抽吸冷冷却水→→使冷却却系统中中→形形成负压压，即使使不加密密封，也也不漏水水。在开模状状态时动动定模都都同时进进行吸水水3.9注注塑模温温度调节节系统四、模具具冷却新新技术１.负压压水路和和逻辑密密封冷却却装置闭模时，，型芯和和凹模间间形成冷冷却回路路；开模前瞬瞬间，容容积泵开开始吸水水3.9注注塑模温温度调节节系统四、模具具冷却新新技术２.热管管冷却装装置热管安放放在型芯芯中冷却却，也可可将热管管插入推推杆或拉拉料杆内内，兼起起冷却的的作用。。热管用于于注塑模模冷却至至少可可缩短成成型周期期30%以上，，并能使使模温恒恒定；用热管冷冷却型芯芯3.10气体辅辅助注塑塑成型制制品设计计和模具具设计一、概述述工艺过程程熔体注射射→型腔腔→部分分注满或或全部注注满→注入高压压气体(常用N2)→气体体推动熔熔体→完成充模模、补缩缩→塑件件固化→→排出气气体→脱脱模;气辅注塑塑循环周周期图1:循环环开始;1-2:注入入树脂;2-3:延时;3-4:注入入气体;4-5:气体保保压;5-6:气体泄泄压;6-1:启模阶阶段.动画3.10气体辅辅助注塑塑成型制制品设计计和模具具设计一、概述述分类⑴短射：：适用于厚厚壁的充充模阻力力不大的的塑件，，特别是是手把之之类的棒棒状制制品，可可节省大大量原材材料；动画3.10气体辅辅助注塑塑成型制制品设计计和模具具设计一、概述述分类⑵满射：：能补缩塑塑料的收收缩，且且靠气体体压力进进行保压压效果更更好，适于薄壁壁充模阻阻力较大大塑件；；动画3.10气体辅辅助注塑塑成型制制品设计计和模具具设计一、概述述1.气辅辅注塑技技术的优优点①厚壁塑塑件表面面凹陷，，可消除除；②气体保保压的压压力梯度度小，效效果好，，降低内内应力，，减少翘翘曲变形形；③塑件尺尺寸精度度、形位位精度高高；④节约原料料，最高可可达50%；⑤减少冷却却时间，缩缩短生产周周期，提高高生产效率率；⑥短射气辅辅成型，可可使注塑压压力降低；；3.10气气体辅助注注塑成型制制品设计和和模具设计计一、概述1.气辅注注塑技术的的优点3.10气气体辅助注注塑成型制制品设计和和模具设计计一、概述1.气辅注注塑技术的的优点气辅成型制制品的特点点：制品壁厚可可相差悬殊殊，把普通通注塑由多多个零件组组装的制品品，设计成成一体;加加强筋作为为气体通道道，制品刚刚性好，浇浇口数目减减少。设计的要点点：根据塑件的的形状确定定熔体进浇浇位置、气气体入口位位置、气道道位置。早早期的气辅辅成型，气气体入口与与浇口在一一起，现在在，利用气气针，可在在任何时间间、在塑塑件任何部部位进气。。3.10气气体辅助注注塑成型制制品设计和和模具设计计一、概述2.气辅注注塑适用制制品范围⑴特厚的棒棒状制品短射成型汽汽车握把3.10气气体辅助注注塑成型制制品设计和和模具设计计一、概述2.气辅注注塑适用制制品范围Cinpres公司司进气阀⑴特厚的棒棒状制品3.10气气体辅助注注塑成型制制品设计和和模具设计计一、概述2.气辅注注塑适用制制品范围⑵大型板状状有加强筋筋的制品一方面可降降低锁模力力，另一制制品内应力力小；通过加强筋筋传递保压压压力3.10气气体辅助注注塑成型制制品设计和和模具设计计一、概述2.气辅注注塑适用制制品范围⑵大型板状状有加强筋筋的制品两侧带加强强筋气路传传递保压压压力气辅注塑成成型电视机机前框3.10气气体辅助注注塑成型制制品设计和和模具设计计一、概述2.气辅注注塑适用制制品范围⑶大型的、、厚薄不均均的复杂塑塑件3.10气气体辅助注注塑成型制制品设计和和模具设计计二、气辅成成型制品和和模具设计计原则1.气道壁壁厚和塑件件壁厚①塑料的气道道部分和实实心部分的的壁厚应相相差悬殊；；②塑件的壁壁厚除了棒棒状手把类类制品外，，对于非气气体通道的的平板区而而言不宜大大于3.5mm；2.塑件上上的加强筋筋3.10气气体辅助注注塑成型制制品设计和和模具设计计3.气体注注入位置设设计二、气辅成成型制品和和模具设计计原则3.10气气体辅助注注塑成型制制品设计和和模具设计计3.气体注注入位置设设计气体进入二二个或多个个支气道，，气针位置置很重要，，若各支气气道流动不不平衡，气气体流动动距离不同同，因此气气针位置应应使熔体流流动平衡；；二、气辅成成型制品和和模具设计计原则3.10气气体辅助注注塑成型制制品设计和和模具设计计4.气泡扩扩展方向以以及塑料熔熔体和气体体注入位置置二、气辅成成型制品和和模具设计计原则塑料扩展方方向与塑料料熔体流动动方向应相相同；塑料熔体和和气体的注注入口最好好设在塑件件壁厚的地地方，厚壁壁处不宜作作为流动的的末端；5.气道部部分塑件外外形设计气道纵向流流动路径和和壁厚3.10气气体辅助注注塑成型制制品设计和和模具设计计二、气辅成成型制品和和模具设计计原则5.气道部部分塑件外外形设计气道断面尺尺寸和壁厚厚3.10气气体辅助注注塑成型制制品设计和和模具设计计二、气辅成成型制品和和模具设计计原则6.气体通通道长度的的控制短射：气道长度取取决于