塑料模具及工艺材料部培训课件史荣波20071220

材料部：史荣波塑料注塑模具及工艺介绍日期：2007.12.201一、注塑模具结构分类基本的模具结构有两种：模具分型面为一级主流道模具（两板式）和二级主流道模具（三板式）二板式三板式21.1两种模具结构的开模状态两板式开模3三板式开模4热流道模具51.2浇口形式1.2.1直接胶口（一级主流道）成型容易。成型后必须切断浇口，如在表面，还有必要修饰浇口痕。1.2.2侧浇口（一级主流道）

成型容易，浇口痕迹小，但需要切断浇口、后加工。1.2.3点浇口（二级主流道）成型比较麻烦，浇口痕迹小，一般不需要后加工。6二、模具结构浇注系统分型面与排气系统成型零件导向与定位机构脱模机构侧向分型抽芯机构调温系统其它零部件72.1浇注系统模具中从注塑机喷嘴起到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道。主流道分流道冷料井构成主流道分流道冷料井浇口82.2分型面与排气系统分型面：打开模具取出塑件或浇注系统凝料的面排气系统：塑料熔体注入型腔，同时腔内空气需排出分型面92.3成型零件构成模具型腔的零件：凹模（型腔）、凸模（型芯）、滑块。102.4导向与定位机构112.5脱模机构也称顶出机构122.6侧向分型抽芯机构能够获得侧向抽芯或侧向分型以及复位运动的机构斜导柱

油缸/气缸132.7调温系统模具温度设定，不仅影响塑料件质量，也决定生产效率（通常质量和生产效率相矛盾）142.8其它零部件顶出孔复位弹簧定位圈吊环152.9模具结构162.10模具的生产周期保险杠：18周左右；仪表台：18周左右；车门板：12周左右；A/B/C柱护板：10周左右；车灯（前大灯，后尾灯，雾灯）：12周左右大型模具16~20周，中型模具12~15周，小型模具6~8周一般来说注塑模具厂家的模具价格平均为10万。例如：某厂家的年销售额为3000万，那么它的年生产能力为300副模具。如果他说他们模具生产能力为500幅左右，那么基本上都是不切实际。17模具加工过程磨床铣床CNC加工EDM加工线切割模具平度加工粗加工精加工CNC加工不到的地方采用电火花加工小的滑块2.11模具加工设备18其他加工设备1.摇臂钻、深钻孔加工孔位（水路、油路通道，定位孔，模具安装孔等）2.精雕机加工电极（石墨、铜）3.合模机检查加工面（在模具型腔抹上红斑粉，然后合模，只能在分型面上有红斑，型芯上不能有）19附：加工设备图合模机电火花（EDM）CNC202.12车型开发过程对应的模具制造方法

序号开发过程产品批量对应方法模具材料备注1概念设计造型设计、建立数模3D软件——2详细设计3D软件——3工艺分析造型效果制作1-2套快速原型制造CNC手板制作ABS，PP，POM，PA，PC，PMMA，电木等检验造型效果、工程结构设计、工艺设计功能分析装配验证制作30套以下真空注型低压灌注硅胶模具、中低熔点合金模具4少量试产1500模以下试作模中低熔点合金模低成本钢模S45C5量产少量1万模以下量产模低成本钢模部分结构手动中量5万模以下P20（HRC25）结构自动大量20万模以上1.2738（HRC35）结构全自动超大量50-100万模模具特殊钢，硬模（＞HRC50）结构全自动21三、快速样件3.1硅橡胶模制作及真空注型固定有原型件的制模箱放入真空室；将液态RTV搅拌均匀后，倒入制模箱，室内抽真空；RTV覆盖原型件，室内再次抽真空。待硅橡胶固化后取出硅橡胶，并用刀具沿分型面划开硅橡胶，取出原型，制成硅橡胶模3.1.1制作步骤223.1.2硅橡胶模的优点

制作周期短，一般在一周内可以完成，是其他快速模的1/5-1/10；成本低，硅橡胶模要比传统模具的制作费用低得多；复印性能好，良好地翻印母模上得细小特征，基本上无尺寸精度损失；弹性好，钢模或铝模，需要加工拔模斜度，以便工件成形后顺利脱模，特别对有小凹槽的工件更是如此；而硅橡胶模具有足够的弹性，不必设置拔模斜度，工件就能脱模，大大简化了具设计。233.1.3成型工艺

将已经制作好的硅橡胶模（母模）重新组合固定；使用真空注型设备将PU双组份材料分别混合及浇注入模具里；把模具放进烘箱里加温至设定温度；材料固化后取出样件。243.2粉末材料选择性烧结（SLS）

粉末材料选择性烧结（SelectedLaserSintering）是一种快速原型工艺，简称SLS。粉末材料选择性烧结采用二氧化碳激光器对粉末材料（塑料粉等与粘结剂的混合粉）进行选择性烧结，是一种由离散点一层层堆集成三维实体的快速成型方法。253.2.1SLS快速原型技术的优点是：

与其他工艺相比，能生产较硬的模具。可以采用多种原料，包括类工程塑料、蜡、金属、陶瓷等。零件的构建时间较短，可达到1in/h高度。无需设计和构造支撑。263.2.2SLS快速原型技术缺点是：有激光损耗，并需要专门实验室环境，使用及维护费用高昂。需要预热和冷却，后处理麻烦；成型表面粗糙多孔，并受粉末颗粒大小及激光光斑的限制。需要对加工室不断充氮气以确保烧结过程的安全性，加工成本高。

成型过程产生有毒气体和粉尘，污染环境。27四.注塑机的基本结构及规格

注塑机为塑料注射成型所用的主要设备，按其外形可分为立式、卧式、直角式三种。最常用的是卧式注射机。注塑成型时注射模具安装在注射机的动模板和定模板上，由锁模装置合模并锁紧，塑料在料筒内加热呈熔融状态，由注射装置将塑料熔体注入型腔内，塑料制品固化冷却后由锁模装置开模，并由推出装置将制件推出。284.1注塑设备29五.注射成型工艺条件的选择和控制一般来讲，注射成型有三大工艺条件，即温度、压力和时间。5.1温度注射成型时的温度条件主要指料温和模温两方面的内容，其中料温影响塑化和注射充模，而模温则同时影响充模和冷却定型。5.1.1料温指塑化物料的温度和从喷嘴注射出的熔体温度，其中前者称为塑化温度，而后者称为注射温度。料温不能过高或过低，过低不利于塑化，过高又很容易引起降解。

料桶温度设定：靠近料斗加热区的温度比所加工牌号熔融温度低20～27℃，料桶温度应逐渐增加到融化温度，而喷口的设置温度应当稍低一些，材料在料桶中的停留时间应尽可能短，最好不要超过4～5min；305.1.2模温

模具温度指和制件接触的模腔表壁温度，它直接影响熔体的充模流动行为、制件的冷却速度和成型后的制件性能等。模温必须低于塑料的热变形温度。模具温度直接影响到最佳的外观和机械特性，因此必须有良好的冷却系统，至少有两台（分别对动模和静模）进行模温控制。315.2压力

注塑成型时需要选择与控制的压力包括注射压力、保压力和背压力。5.2.1注射压力又与注射速度相辅相成，对塑料熔体的流动和充模具有决定性作用；

要正确实现模具填充，需要中等到快速的注射速度，过快的速度增大剪切，可能会导致材料降解。325.2.2保压力和保压时间密切相关，主要影响模腔压力以及最终的成型质量；在注射成型的保压补缩阶段，为了对模腔内的塑料熔体进行压实以及为了维持向模腔内进行补料流动所需要的注射压力叫做保压力。保压力持续的时间长短叫做保压时间。保压压力为注射压力的60%～80%。33

5.2.3背压力指螺杆在预塑成型物料时，其前端汇集的熔体对它所产生的反压力，可简称为背压。背压对注射成型的影响主要体现在螺杆对物料的塑化效果及塑化能力方面，故有时也称塑化力。增大背压除了可以驱除物料中的空气提高熔体的密实程度之外，也使得螺杆后退速度减小，于是塑化时的剪切作用加强，摩擦热量增多，熔体温度上升，塑化效果提高。但是背压增大如果不提高螺杆转速的话，则熔体在螺杆计量段螺槽中将产生较大的逆流和漏流，从而使得塑化能力下降。合适的背压能使树脂均匀的熔化，这样有助于保持注射量的一致性，如背压过大虽然可以改善熔体的混合效果，但也会导致更高的熔化温度，使得树脂降解。34六、塑料制品成本分布3536七、材料、设计和模具的关系7.1产品外观材料流动性好，还要求如不能含有杂质、回料及其材料光泽等）设计要壁厚均匀，避免缩痕，同时合模线和模具嵌件线不要损坏外观，尽量形状简单；模具流道要好，同时模具的加工考虑机械能完成（不要手工操作）这是改善外观和提高精度的关键377.2尺寸精度塑料制品精度差主要有以下因素：热膨胀系数大成型收缩率受环境影响比较大常有模具结构上难于决定尺寸的地方存在模具制造误差。制品尺寸精度要素给予率一般如下：模具制作误差50%，成型条件变化30%，原料一致性10%。一般的尺寸公差由两部分决定：模具直接决定（制品的长、宽、高、直径等）不是由模具直接决定（壁厚、平行度等）387.3制品强度材料：根据产品强度选材，但是必须保证产品低温下的抗冲击性能。设计：壁厚不要太薄，最好用加强筋；不要有尖角自攻螺纹处要有凸台设计。39八、工艺和模具对塑料制品的影响缺陷影响因素控制措施工艺和模具改善目标缩痕壁厚不均匀主要是加强筋的厚度，加强筋厚度不能超过壁厚的1/31.表面处理如皮纹；2.降低模具和树脂温度，提高注射压力，延长保压时间；3.加强发生缩痕处的冷却外观无缩痕，特别喷漆件和电镀件表面无缩痕材料收缩率大降低壁厚，壁厚不能超过4mm离胶口位置太远扩大胶口或流道8.1缩痕

对于苯乙烯类材料（ABS、PS、PC/ABS）通过降低模温，可以使表面光泽度降低，使缩痕不明显408.2飞边质量缺陷影响因素控制措施工艺和模具改善目标飞边锁模力不够必要的锁模力=制品投影面积×成型压力1.降低注塑压力，降低树脂温度，降低模具温度，降低注射速度无飞边产生模具刚性不够或模具错位型芯和型腔采用高硬度模具钢和模具矫正材料流动太好主要靠模具精密程度来保证，成型工艺难于补偿成型压力，一般算作40MPa材料为PE、PP、PS、ABS，如果零件比较浅取30MPa，零件比较深增加20%。418.3熔接痕质量缺陷影响因素控制措施工艺和模具改善目标熔接痕格子后面易产生熔接痕此处不可避免，通过提高树脂温度和排气让熔接痕不明显1.提高注射温度，提高模具温度，提高注射树脂温度，提高注射压力2.改进模具的排气孔熔接痕不明显不在重要醒目位置，且熔接痕处无任何其他缺陷（如裂纹和飞边）脱模剂会使熔接痕明显模具表面保持清洁熔接痕处易产生裂纹提高此处树脂和模具温度熔接痕处易产生飞边在飞边处增加溢槽428.4白化（顶白）质量缺陷影响因素控制措施工艺和模具改善目标白化脱模不好，顶处杆部分加力太大制品易于脱模，减少顶杆顶出力1.降低注射压力和注射速度2.平衡设置顶出杆制品表面无顶白438.5银纹质量缺陷影响因素控制措施工艺和模具改善目标银纹干燥不充分严格按照干燥要求对物料进行