塑胶模具知识简介-张伟

姓名：张伟标题汽研院·内外饰Interior&Exterior·AERI塑胶模具知识简介CHERYAUTOMOBILECO.,LTD2023/2/61主要内容：一、常用的工程塑料及成型加工性能二、热塑料制品设计原则三、注射成型简介四、注射塑料模具基本知识2023/2/621、常用工程塑料包括：热塑性工程塑料（PE、PP、PVC、ABS、PS、PA、POM、PC等）、热固性工程塑料（酚醛树脂PF、氨基树脂UF、环氧树脂EP等）。一、常用工程塑料及成型加工性能材料名称特征应用情况优点缺点聚丙烯塑料（PP）刚硬有韧性。抗弯强度高，抗疲劳、抗应力开裂质轻在高温下仍保持其力学性能在00C以下易变脆耐候性差主要用于通风采暖系，发动机的某些配件以及外装件，汽车转向盘，仪表板，前、后保险杠，加速踏板，蓄电池壳，空气过滤器，冷却风扇，风扇护罩，散热器隔栅，转向机套管，分电器盖，灯壳，电线覆皮等。聚氨酯（PU）耐化学性好、拉伸强度和撕裂强度高、压缩变形小、回弹性好由于添加增塑剂之类非反应性助剂，产品经过一定的使用时间之后，随着助剂的挥发，其性能有所变化

用于制造汽车座垫、仪表板、扶手、头枕等缓冲材料，保险杠、挡泥板、前端部、发动机罩等大型部件。聚氯乙烯塑料（PVC）耐化学性，难燃自熄，耐磨，消声减震，强度较高，价廉热稳定性差，变形后不能完全复原，低温下变硬用于汽车座垫、车门内板及其他装饰覆盖件上。2023/2/63聚乙烯（PE）1、密度小2、耐酸碱及有机溶剂3、介电性能很好4、成本低，成型加工方便1、胶结和印刷困难2、自熄性差用于制造汽车油箱、挡泥板、转向盘、各种液体储罐、车厢内饰件以及衬板等。ABS树脂（ABS）1、力学性能和热性能均好，硬度高，表面易镀金属2、耐疲劳和抗应力开裂、冲击强度高3、耐酸碱等化学腐蚀4、价格较低5、加工成型、修饰容易1、耐候性差2、耐热性不够理想散热器护栅、驾驶室仪表盘、控制箱、装饰类、灯壳、嵌条类。丙烯酸树脂（PMMA）光学性极好，耐候性好，能耐紫外线和耐日光老化比无机玻璃易划伤，不耐有机溶剂汽车灯具面罩、要求透光类的产品等。聚酰胺（PA）高强度和良好的冲击强度；耐蠕变性好和疲劳强度高；耐石油、润滑油和许多化学溶剂与试剂；耐磨性好吸水性大，在干燥环境下冲击强度降低用于制造燃烧油过滤器、空气过滤器、机油过滤器、水泵壳、水泵叶轮、风扇、制动液罐、动力转向液罐、白叶窗等。2023/2/64聚甲醛（POM）抗拉强度较一般尼龙高，耐疲劳，耐蠕变；尺寸稳定性好；吸水性比尼龙小；介电性好；可在1200C正常使用；摩擦系数小；弹性极好没有自熄性；成型收缩率大各种阀门（排水阀门、空调器阀门等）、各种叶轮（水泵叶轮、暖风器叶轮、油泵轮等）、各种电器开关及电器仪表上的小齿轮、各种手柄及门销等聚碳酸酯（PC）抗冲击强度高，抗蠕变性能好；耐热性好，脆化温度低，能抵制日光、雨淋和气温变化的影响；化学性能好，透明度高；介电性能好；尺寸稳定性好耐溶剂性差；有应力开裂现象；疲劳强度差保险杠、刻度板、加热器底板、汽车灯具面罩等。2、橡胶应用简介常用橡胶包括天然橡胶、合成橡胶（SBR、CR、IR、NBR、ERM、EPDM、ACM、AUEU等）轮胎：载重汽车的生胶以天然橡胶为主，轿车轮胎则以合成橡胶为主。车用胶管包括水、气、燃油、润滑油、液压油等的输送管通常采用丁腈橡胶、氯丁橡胶等材料制造。车用胶带多用氯丁橡胶制造。车用橡胶密封件多用丙烯酸酯橡胶、硅橡胶等材料制造。门窗玻璃密封件多采用乙丙橡胶制造。2023/2/65二、塑料制品设计原则塑料产品设计对模具的影响至关重要，产品设计的好坏，直接关系着模具的加工工艺、制造成本、使用寿命及后续改进，塑料产品的设计一般遵循以下设计原则：

1、产品设计塑料产品的成型受一定条件的限制（如分型面的定义、开模方向的定义及一些特殊的要求），并不是所有设计人员设计出来的产品都能够利用模具来大批量加工，这就要对产品A面或结构从新定义，这也是在产品设计中常见的问题；所以就需要设计人员和工艺人员紧密合作，把握这一产品的主题构造。

2、脱模斜度

由于塑件在模腔内产生冷却收缩现象，使塑件紧包模腔中的型芯和型腔中的凸出部分，使塑件取出困难，强行取出会导至塑件表面擦分，拉毛，为了方便脱模，塑件设计时必须考虑与脱模（及轴芯）方向平行的内、外表面，设计足够的斜度，一般0.5°——3°。斜度越大、越容易脱模，所以在条件允许的情况下，请尽量放大脱模斜度；有皮纹时，应视皮纹粗细适当增大脱模角。

2023/2/663、壁厚

根据塑件使用要求（强度，刚度）和制品结构特点及模具成型工艺的要求而定，壁厚太小，强度及刚度不足，塑料填充困难；壁厚太大，增加冷却时间，降低生产率，产生气泡，缩孔等。常用2—3mm要求壁厚尽可能均匀一致，否则由于冷却和固化速度不一样易产生内应力，引起塑件的变形、缺料及开裂

4、加强筋

为了提高产品的强度、刚度及防止变形而特意增加的肉厚，设计时应注意，

〈1〉加强筋要低于外壁0.5mm以上，使支承面易于平直。

〈2〉应避免或减小塑料的局部聚积，视收缩率而定，收缩率小的如ABS，加强筋的根部肉厚一般不应大于基准肉厚的06倍；收缩率大的如PP，根部肉厚布应大于基准肉厚的05倍〈3〉筋的排例要尽可能顺着在融溶塑料型腔内的流动方向，防止挡料，造成产品缺料

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5、支承面

塑件一般不以整个平面作为支承面，而取而代之以边框，凸台作支承面。

产品在加工制造中不可能做成理想中的平面，会造成配合不良，所以应尽量以边框、凸台、BOSS柱等作支撑面。6、圆角

产品所有转角处都要以圆角（圆弧）过渡，因尖角容易应力集中，模具也不容易加工。塑件有圆角，有利于塑料在型腔中流动充模及塑件的顶出，塑件的外观好，有利于配合，有利于模具的加工、强度及寿命。7、BOSS孔（槽）

BOSS孔的作用是自攻螺钉连接锁紧、装配导向定位、支撑，设计时要注意：1、对孔径的要求：当孔径〈1.5MM，在注塑时由于塑料的冲击，模芯易弯曲折断，尽量大于1.5mm2、孔的深度要求：h〈（3—5）d；d〈1.5时，h〈3d；h为孔深、d为孔径2023/2/683、侧孔、凹槽设计

塑件如有侧孔或凹槽，则需要滑块或斜销机构成型，此时则要注意产品是否有滑块或斜销的运动空间，而对于热塑性塑料中软而有弹性的，如PE，POM等材料制品，侧孔与凹槽浅的可强制脱模。

8、咬花面咬花的作用是消除光泽，隐藏刮伤、乱纹，起到装饰美观的作用。产品设计时需要加大脱模角度，视咬花等级做到（2—5）度

9、标记主要是表明产品的名称、零件号、材料、数量等。标记应做成凸起，便于模具加工。

10、卡钩

起到装配连接作用，有可拆与不可拆两种，要求连接足够坚固而有效2023/2/69三、注射成型简介塑料制品成型一般分为以下6个过程：注射，保压，冷却，固化，定型、顶出2023/2/610注射塑料模具基本知识一、塑料模具的其本分类1、按塑料品种不同科分为热塑性塑料注射模和热固性塑料注射模

2、按所用注射机类型不同可分为卧式注射模、立式注射模和角式注射模。

3、按注射模的结构特征可分为单分型面注射模（常称为两板模）和双分型面注射模（常称为三板模）2023/2/611二、塑料模具基本结构根据模具上各个部分所起的作用可分为：

〈一〉浇注系统

将塑料由注射机喷嘴引向型腔的通道称浇注系统，其由主流道，分流道，内浇口，冷料穴等结构组成，由零件的浇注套，拉料杆等组成。〈二〉成型零件

是直接构成塑料件形状及尺寸的各种零件，由型芯（成型塑件内部形状），型腔（成型塑料外部形状），成型杆，镶块等构成。〈三〉冷却、加热系统

为了满足注射成型工艺对模具温度的要求，以保证塑件的冷却定型，模具上要设有冷却及加热系统，冷却时，一般在模仁周围开设冷却水通道；加热时，则在模具内部及周围安装加热元件2023/2/612〈四〉顶出机构开模后顶出塑件的机构，主要有顶出板、顶针、打管型芯、顶块组成〈五〉排气系统注射时为了使型腔内原有的空气以及塑料在受热和冷却过程中产生的气体排出，常在公模内部开设排气槽，因为这些气体不排出去就会在塑件上形成缺陷。〈六〉行位及斜抽芯机构当制品上带有侧孔或侧凹时，造成与开模方向垂直，这就需要开模顶出塑件之前将成型机构从侧孔或侧凹中抽出，这就是有抽芯机构来完成的。〈七〉结构零件

构成模架的各种零件，在模具中起安装，导向，机构动作及调温等作用。

导向零件：导柱，导套。

装配零件：定位销，定模座板，定模板，动模板，垫板、动模座板等2023/2/613从模具的使用和在注射机上的安装来分可分为两大部分：1、定模部分安装在注射机的固定模板上，闭模后注射机料筒里的熔融料在高压作用下通过喷嘴和浇注系统进入模腔；2、动模部分安装在注射机的移动模板上，随着动模板一起运动完成模具的开闭，塑料件一般在开模后要求留在动模上，由顶出机构顶出制品。三、典型模具结构及各零件名称见下图2023/2/614两板模2023/2/615三板模三板模开模过程：动模板通过开闭器拉动定模与拉料板分开，流道废料脱离定模；定模板通过限位拉杆拉动拉料板与定模座板分开，流道废料脱离唧嘴；开闭器脱开，动模板与定模板分开，顶出制品2023/2/616热流道模具：缩短成型周期、提高制品质量、减少废料注意：热浇道模具第一次试模时一定要用无色的塑料，因为在第一次试模后流道壁上会粘附上一层薄膜，并且会永久的粘附上面，去除不掉。正式生产时也会在上面附着层，但这层是可以去的，注塑前用高温即可清除去上一层的薄膜同时也将第一次试模附着的薄膜带走少许，所以若第一次采用有色的塑胶，则会影响制品的外观2023/2/617模具设计规范（简介）一、分型面分开模具能取出塑件的面，称作分型面，注射模只有一个分型面；分型面的方向尽量采用与注塑机开模是垂直方向，形状有平面，斜面，曲面。选择分型面的位置时，

〈1〉分型面一般不取在装饰外表面或带圆弧的转角处，会留有一道分模线，无可避免

〈2〉使塑件留在动模，利于脱模

〈3〉将同轴度要求高的同轴部分放于分型面的同一侧，以保征同轴度

〈4〉分型面应设于料流的末端，有利于排气，避免充填不足或制品烧焦2023/2/618二、浇注系统

浇注系统是指模具中从注射机喷嘴接触处到型腔为止的塑料熔体的流动通道。作用：〈1〉输送流体〈2〉传递压力<一>浇注系统的组成及设计原则

1、组成：由主流道，分流道，浇口，、节流螺丝、冷料穴等结构组成2、浇注系统的设计原则：

〈1〉流道要尽量减少弯折，保征流体流动顺利，快，不紊乱。

〈2〉避免熔体正面冲出小直径型芯或脆弱的金属镶件。

〈3〉要考虑去除浇口方便，在制件上不留痕迹

〈4〉进料口的位置和形状要结合塑件的形状和技术要求确定。

〈5〉尽量避免使制品产生熔接痕，或使其熔接痕产生在制品不重要的部位

2023/2/619〈二〉浇口的类型和设计

浇口指流道末端与型腔之间的细小通道。常见的浇口类型：

1、普通浇口特点：形状简单，加工方便，几乎各种各种塑料都可以使用这种浇口形式缺点：制品和浇口不能自行分离，不能使用在三板模上普通浇口形式及尺寸:图示2023/2/620

2、点浇口点浇口具有很多的优点，几乎可以应用到各种形式的制品，点浇口的位置设定有很大的自由性，浇口附近的残余应力小，能够自行拉断切留很小的痕迹点浇口尤其适用于圆筒形、壳形、盒形制品缺点：注射压力损失大，多数情况下必须选用三板模结构，模具结构复杂，成型周期长，废料多。2023/2/6213、潜伏式这种浇口的设置比较灵活，可以在制品内外表面很多地方开设，浇口可以自行脱落且留下很小的痕迹。不适用于成型较脆的塑料，如PMMA、PS、透明塑料等

2023/2/6224、直接浇口直接浇口由于熔融塑胶经浇口直接进入形腔，所以损失压力小，充填比较容易，并对各种塑胶都适用直接浇口的截面尺寸一般都比较大，浇道的固化时间长，成型周期也加长，浇口出的应力很大且浇口难以去除，在制品上留下很大痕迹。2023/2/6235、凸耳式浇口凸耳式浇口主要用于表面要求极高的平板形制品，以及要求变形很小的制品，如眼镜片，精密测量仪器的透光面等。它的原理是使熔融塑料从浇口进入凸耳时，由于摩擦热而改善流动性，当料流冲击凸耳侧壁时，使流速降低并改变其流向，在凸耳处均匀而平稳的进入型腔，从而避免成型是因喷射所造成的各种缺陷：如流痕，内应力引起的变形及其他斑点等，适用于PC、PMMA等塑料2023/2/6246、扇形浇口这种浇口在注塑时可以降低制品内应力，主要适用于平板型制品、浅的壳形或盒形制品及透明料等，如PMMA就一定要做扇形浇口，否则有冲纹2023/2/6257、蕉形浇口这种浇口适用于注射成型不允许制品外表面有任何痕迹的的胶件，宜用ABS等较软性塑胶及中小型胶件，大件则不宜充胶2023/2/626〈三〉冷料穴位置及作用1、冷料穴分为主流道冷料穴和分流道冷料穴，冷料穴的位置一般都设计在主流道和分流道的末端，亦塑胶最先到达的部位2、冷料穴的作用是防止在注射时将冷料射入型腔，而使制品产生各种缺陷。如走胶补齐和影响外观2023/2/6273、冷料穴的大小、深浅要适宜，应根据制品的大小和形状以及塑胶的特性而定，对于大型制品，冷料穴可适当加大，分流道冷料穴其长度为5—8mm。4、另如图所示A/B两种形式的冷料穴，均由于倒扣的作用，能将流道留在动模AB2023/2/628三、制品成型零部件1．凹模结构形式

a.整体式结构：适用于制品小、形状简单、加工容易的型腔，由一整块加工而成，牢固不易变形

b.整体式嵌入式结构：适用于制品大、要求高、形状复杂的型腔，根据制品尺寸选定定模尺寸（一般比制品最大外形尺寸大30-40mm)，节省材料、简化加工2023/2/629c.局部嵌入式结构：适用于制品为内部结构件、形状复杂的型腔。为了加工方便或某一部份容易损坏，需经常更换者采用此结构d.四壁拼合的组合式结构：适用于大型和形状复杂的型腔，可以把它的四壁和底分别加工经研磨后压入模套中，相互之间用锁扣锁紧保证连接的准确性2023/2/6302、凸模的结构设计凸模也如凹模相同，有整体式的也有镶入式的，适用也一样，不过在成型过程中有很多的小型芯，如很深的加强筋、模具上不宜加工到位的地方等2023/2/631四、排气槽

塑胶注射模具的型腔，在熔融塑胶填充过程中，除了模具型腔内有空气外，还因素较受热而产生的气体，尤其在高速注射成型时而产生的气体更多，因此在模具设计时必须开设排气槽。选择排气槽的位置时很重要的，一般在塑胶填充的同时必须把气体排出模外，否则被压缩的气体变成高温燃烧，使塑胶烧焦、充填不足以及熔接线处强度降低，影响制品质量。尤其对大型的塑胶注射模具，开设排气槽更为重要排气槽的尺寸一般在0.01-0.15mm之间2023/2/632五、冷却、加热系统注射成型时，模具温度直接影响塑胶的填充和塑胶制品的质量，也影响到注射周期，因此在使用模具时必须对模具温度进行有效的调控，使模具温度保持在一定的范围内。2023/2/633六、行位、斜销机构当制品上有与开模方向不同的制品结构时，不能直接脱模，则要使用行位或斜销机构；如倒钩、侧孔、内翻边等等1、行位（滑块）机构适用用产品外部的侧孔或倒钩等2023/2/6342023/2/6352023/2/636合模状态2023/2/637第一次开模2023/2/638第二次开模2023/2/6392、斜销机构2023/2/6402023/2/641七、顶出系统顶出系统是注塑成型过程中最后一个环节，顶出质量的好坏将最后决定制品的质量，因此，制品的顶出是不可忽视的！顶出常用机构：1、顶针顶出顶针顶出是最常用的顶出方式，一般制品均可在动模加顶针，顶针的类型主要有圆顶针和扁顶针两类，在很多的模具中往往是同时使用。顶针的布置原则:（1）、顶出位置应设在脱模力大的地