模具设计教案

1胶与塑料模具设计教案绪论成料通过浇注系统进入模具型腔中硫化定型。的制品致密性好、质量优越。它是将预加热成塑性状态的胶料经注射模的浇注系统注入模具中定型硫化。。(蒸汽硫化机：一般饱和蒸汽的最高压力可达0.6~2 注射法模具使用注射机。(注射机工作压力一般为100~140Mpa，硫化温度为140~185，硫化时间为1~5分) 第二节橡胶压制成型模具为了保证制品有正确的几何形状和一定的尺寸精度，在设计模具时应遵循如1．掌握和了解橡胶制品所选用的橡胶材料(牌号)硬度(邵氏)和收缩率。利用上下模最终吻合时的压力压制制品，多余胶料从分型面益出，制品有水适用于硬度较低，具有较大流动性的胶料和形状简单的制品。封闭式模具型腔上端带有一定高度的模具配合高度，压制过程中胶料不易外溢，能充分地充满型腔，制品致密性好。封闭式模具适用于夹布、及其他织物的制品、胶料硬度较高、流动性差的制合面，使用面广。适用于上下带有型腔、制品同轴度要求较高的单腔模具。适用于制品件较小或模具中的镶块暴露在凸模上，操作时容易碰伤的情况。3设计模具结构的形式直接关系到制品质量、生产效率、模具加工难易、使用寿命、制品质量、模具加工、模具顺利取出与脱模⑵模具的分型面应尽量闭开制品的工作面一类型制品不同分型面的选择的最大特点夹织物制品的分型面用的镶嵌深度H=3~6mm。如图所示。4⑹橡胶制品中各类套管、防尘罩、橡胶轴承分型面的选择对于一般细长套管(两头大、中间小，或带有台阶的各类保护套)，当立式对于波浪形的防尘罩，分型面采用卧式两瓣模结构。模芯由多件(5~6块)的场合，45°分型面一般适用往复直线、旋转运动的动态密封场合(固定密封也可使用)。模具型腔一般由多块模板组成,要确保制品在型腔中获得准确的形状与位置,模具定位的结构方式：(1)定位配合长度h应大于制品的高度H，否则易压坏模具。(2)圆柱面定位有单向定位、双向加强定位结构。，导致出模时制品边缘拉伤以及钻缝残留5(1)导柱排列方式：三孔丁字形排列(比后者好，因此应用较多))；一大一(3)配合精度：见图：特点：能解决加料后型芯的定位问题，从根本上防止上下模或型芯压坏的现(1)螺钉调节高度定位6(2)骑缝螺钉定位(3)嵌件或型芯螺钉定位(1)胶料收缩率的定义(2)影响胶料收缩率的因素(3)胶料收缩率的一般规律①硫化温度越高(超过正硫化温度)，收缩率越大。在一般情况下，温度每升高度越高，其收缩率越小。⑧薄形制品(断面厚度小于3mm)比厚制品(10mm以上)的收缩率大0.2%~70.6%.率⑫夹涤纶线制品，其收缩率一般在0.4~1.5%；⑬夹锦纶丝、尼龙布制品，其收缩率一般.8~1.8%；的橡胶制品收缩率小，且朝金属方向收缩，其收缩率一般0；⑯单向粘合制品其收缩率一般在0.4~1.0%；(如骨架油封结构中嵌件粘合部分其收缩率一般在0~0.4%；唇口部分(纯胶部分)收缩率为阶梯形式，离嵌件⑰硬质橡胶(邵氏硬度大于60度)，含胶量约在20%时，制品其收缩率一般在⑱橡胶与塑料拼用像塑制品的收缩率一般在1.1%~1.6%；约比同类橡胶制品小0.1%~0.3%； (4)胶料收缩率的计算方法C：L的橡胶制品尺寸；L的模具型腔尺寸。8收缩率对制品成型尺寸影响很大，另外，制品尺寸的波动还取决于合模压率的影响(又称补偿值)见表。1110~2020~30SS－x1x30~40x＞3~6x6~10xSaxx11 axD=D＋(D×S)1111d=d＋(d×S)11192H—制品胶料厚度(嵌件粘接高度)；1W=W(1+S)±Δ11分析析见下表123456789层特征其尺寸不符合图样要求制品在模具分型面处有增厚现象制品的表面和内部有鼓泡制品表面有凸凹痕迹制品上有破裂现象面皱折制品表面和内部混有杂质制品在分型面处有较大的错位制品在分型处有明显的向内收1．装入的胶料超量过多2．模具没有必要的余料槽或余料槽过小3．压力不够2．胶料中含有大量的水分或易挥发性的物质有缺陷(如黏度大或超期)胶料分层(特别是氟橡胶与高料型腔内所涂的隔离剂过多4．工艺操作(成型、加料方法)不正确杂质2．模具没有清理干净(包括飞边、废胶未清1．胶料加工性能差(如氟橡胶)2．模具结构不合理(厚制品应采用封闭式结制品表面粗糙度不符合有关标准的相应要求1．模具粗糙度不够2．镀铬层有部分脱落3．有些胶料腐蚀模具表面结合力不强金属嵌件与橡胶结合不好1．金属嵌件镀铜或吹砂质量不好2．没有严格执行涂胶工艺规程(包括使用超期镀铜件、胶粘剂或混炼胶)3．胶料流动、结合性差几种常用胶料易产生的缺陷及特点该胶料(特别是3160胶料)对模具型腔腐差)、不易变形、硫化定性快，在分型处易卷边(缩边)和产生裂痕(缝)三元乙丙橡胶(1023胶料)硫化启模后，123456789合出模具 (亦称口模)挤出而得到所需的制品形状。料具有瞬时应力松弛的特点，这种应力松弛导致胶料在离开口模后长度方向收缩、断面方向膨胀，这种变形通常称为膨胀变形。橡胶挤出膨胀变形有以下规律：①硬度较低的橡胶(邵氏硬度50~60度)，膨胀变形大，挤出尺寸不稳定；硬度胶胶料硬度(邵氏A型)15%~20%10%~22%5%~20%点。挤出机螺杆直306585115径口径尺寸20以下20~4030~6040~80挤挤出机螺杆直30径d口型模口径(mm)；D制品断面尺寸为保证胶料能顺利通过口型模，口型模与口型模套筒的过渡角厚度越小越好，一般在0.5~1mm左右。见图2。或挤出制品形状不对称时，可适当开设一。支架起支撑型芯的作用，它与挤出模具的内孔配合定位。支架一般有2~3筋。第四节橡胶注射模具的特点橡胶注射硫化工艺是橡胶制品生产中的一项新型加工技术。其最大特点是：橡胶注射硫化的原理是橡胶的线形大分子在硫化交联剂的作用下交联成网随着反应温一、橡塑模具在国民经济中的地位模具是工业生产中用来成型制品的重要工业装备，是国民经济各部门发展的重要基础之一。模具直接影响着新产品的开发和老产品的更新换代，影响着产品的质量的提高和经济效益的增加。美国工业界认为模具工业是工业的基石。日本则称模具是促进社会繁荣富裕的动力。的确，没有高水平的模具工业，就没有高水平的机电工业。塑料工业是随着石油工业的发展应运产生的。自40年代研制出聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯等塑料产品以来，塑料工业的发展日新月异，新材料、新工艺、新技术不断涌现，产品也已不只是单纯的压制产品，注射产品等也越来越多的应用于工业、家电等各行业。这些橡塑产品的应用，提高了工业产品的附加值。事实上，仪器仪表、家用电器、交通、通讯和轻工业等行业的产品零件中，绝大多数是二、塑料橡胶模具概述品使用的橡胶模具，金属压力加工使用的金属模具，陶瓷、玻璃制品使用的陶瓷、玻璃模具，金属铸造成型等等。模具是利用特定的形状和尺寸成型一定制品的工具。成型橡塑制品的模具就是橡塑模同时对模具工业也提出了更高的要求。CAD/CAM/CAE已经成为模具加工、设计的主流。个国家模具行业制造水平高低的主要因素。近几年来，随着我国不断引进国外的先进的模具产工艺、高质量的模具是生产高质量制品的必备条件。三、塑橡模具的结构类别及使用设备(一)、塑料橡胶模具分类不同成型方法成型的制品使用的模具结构与成型原理是不同的。按成型加工方法的不可分为以下几大类。射机螺杆或柱塞的作用下，向前输送，经螺杆和将物料直接加入敞开的模具型腔内，然后合模施压。物料在模具中经热和压力的作用成为熔融状态，经过物理或化学变化物料硬化定型。橡胶制品目前多采用压制成型的方法生产。特点：模具结构简单，通用性强、使用面广、操作方便。挤出成型模具又称机头。在挤出机中的物料经螺杆旋转向前输送，在料筒加热装置的作用下，由固态变为特点：生产效率高、质量稳定、能实现自动化生产。成型等多种。挤出成型就是将挤出机挤出的熔成型。注射成型就是把注射机生产的型材放入模具中加热并使之软化，然后通入压缩空气，使料胚膨胀贴紧模具定型成型。特点：模具受力小，模具结构相对来讲简单，可成型用其他方法不能成型的制品。(二)、设备简介及注注射模具生产的制品已占塑料产品的80%以上。注射模具在结构上也是塑料模具中最复杂的。掌握注射模具的基本结构，其它模具也就触类旁通了。注射模具安装在注射机上生产，(一)、浇注系统将塑料熔体由注射机引向模具成型部分的通道称为浇注系统。它分为普通浇注系统和热流道浇注系统。普通浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料井组成。图3-1-1为普通浇注(二)、成型零部件设计、成型零部件的尺寸计算、强度计算等。(三)、导向部分导向装置的作用是确保动模与定模在生产过程中闭合的准确性，从而保证制品的质量。是保证顶出过程中的准确性。(四)、顶出部分品的结构形式顶出结构有简单顶出、二次顶出结构等。(五)、排气系统在注射过程中把型腔内气体排出模具以外。保证制品的完整成型。(六)、冷却加热系统一、概述统和应综合考虑以佳的质量。塑料在注射过程中可分为三个区段。第一区段是塑料在螺杆(柱塞)与料筒壁之间主要研究塑料由固态变为粘流态的过程；第二区段是储存在料筒前端的塑料熔体经螺杆(柱时所受到的剪切力及熔体表观粘度的变化，这些都直接影响到浇注系统的尺寸大小、制品的质量等。下面就从理论上简要讨论塑料熔体在此区段的流动特性。(一)、熔体流变方程的基础概念为剪切速率或速度剃度(y)。对牛顿液体来说，剪切力τ与剪切速率du/dy成正比。 比例常数η称为牛顿粘度，它是液体流动难易程度的量度。r22rL2L情况在管壁处其剪应力为：(3-2-3)2L对于牛顿液体在圆管横截面内各点流速呈抛物线分布(图3-2-1b所示)，在中心的流速最(3-2-4)2L"R32L"R3== (dy) (dy)4Q分布，因此管壁处的剪切速率为"R3乘以校正系数。为了讨论方便，将为了讨论方便，将叫做非牛顿流体在管壁处的表观剪切速率，管壁处的剪应力Pn2Laa2L"R3a2L"R3所以8nL所以8nLah：矩形流道深度熔体在浇口处的流速减慢，其表观粘度n相应提高，Q值反而下降，所以浇口断面尺寸的a而小尺寸浇口，由于绝大多数塑料熔体的表观粘度是剪切速率的函数。熔体流率越快，n越低，越有利于充模。另外，由于熔体流径小浇口，部分动能因高速摩擦而转换成热能，a般为1051/s)，剪切速率于表观粘度便失去了依存关系，称之为“剪切速率效应”。超过此度，在不增加浇口截面的条件下，就能提高注射速率Q值。同时由于熔体在浇口中速率的a由于绝大多数塑料熔体属于非牛顿流体，其表观粘度n与剪切速率的函数关系不是线形a关系(如式变化。这将使注射过程难于控制。导致制品表面不光滑，冲模不均，密实性差，内应力高，于注射过程的控制。一般来说，剪切速率取最高值，对粘度的影响最小。所以，注射过程的剪切速率通常取103~105(1/s)，而且尽可能提高。在注射过程中，当冲模不满，除增大注射量和提高注射速度等工艺条件外，降低塑料熔体的表观粘度是比是二、普通浇注系统(一)、普通浇注系统的组成主流道是指紧接注射机喷嘴到分流道为止的那一段流道，熔融的塑料进入模具时先经过分流道是指把主流道的融料引入各个型腔的流道。对普通浇注系统而言，它开设在分型。浇口是指在分流道的末端将融料引入型腔的流道。首在主流道或分流道的末端。(二)普通浇注系统的设计由于主流道首先与高温、高压的融料以及和注射机的喷嘴反复接触，为增加主流道的耐m在主流道结构中，为了使凝料顺利脱出，主流道设计成圆锥形，具有2º~6º的锥角，浇口套长度长,其夹角小些,浇口套长度小,其夹角可大些，浇口套内壁表面粗糙度值一般在者紧密配合，避免注射时的融料溢出，球面半径应比喷嘴半径大1~2毫米。在小端直径和足熔体体积流率的充模要求。大端直径可由下列公式计算。yQ体体积流率，cm3/s；Q=成型时间(秒)为满足注射成型的需要，注射机最大熔体体积流率必须大于注射该制品的熔体体积流MM8，数量2~3个。的设计尺尺寸数据(mm)678910111233.544.555.5612455.56789分流道断面HW尺寸HR232345在5~10毫米之间；对于流动性好的塑料，如聚丙烯、尼龙等，当分流道很短时，直径可小到2毫米。对流动性差的塑料，可大到10毫米。实验证明，多数塑料分流道直径在5~10a截面直径A常用A值圆形截面分流道A=5×102~103；验公式求得。流道直径限于3.2~9.5mm以内。W：制品重量(g)cH。QQA24四腔的H形排列和圆形排列的热平衡性、流动性最好。对于精密成型时排列，圆形排列最不管是平衡布置还是非平衡式布置，都牵扯到型腔数目的问题。型腔数目以制品精度、技术要求不严格的一般塑件，可用以下公式求得。Pb．由注射量确定的重量W(kg)11若注射机注射量以体积标注，则n=(0.8V－υ)÷υ1υ：主流道、分流道的体积cm31浇口是浇注系统的关键部分。浇口的形状与尺寸对制品的质量影响很大，正如前面熔用小浇口的原因是：(1)控制填充熔融树脂的流动方向与流量的同时，把树脂封在浇口内，直到制品充分固化到能顶出的状态，防止树脂向流道回流。(2)树脂通过狭窄的浇口产生摩擦热，使树脂温度上升，减小流动及熔接痕的产生。(3)容易切断与制品的连接，二次加工方便。(4)对多型腔多浇口，通过调整浇口的尺寸能取得向型腔的平衡填充。腔气体的排出；塑件表面一般无熔接流程最短，因此压力损耗、热量损失均小，塑件质量好，常用于成型大型、长流程的制品。制品表面容易产生残留应力。的喷嘴直径1~2mm。直浇口大端尺寸的计算也可参照主流道大端尺寸的计算公式。直浇口针点浇口是一种尺寸很小的浇口，在制品表面留有很小的痕迹，且浇口在开模时容易自动切断，为了取出尺寸计算Qd=2(A)1/3(cm)Q—流经一针点浇口的熔体体积流率，cm3/s，聚甲醛A=6×103~5×104。点浇口常用的一般数据为：d=φ0.5~φ1.5，l=0.5~2，a=6°~15°。口的结构特点，对脆性、过于强韧的塑料，潜伏式浇口是不适宜的。常用的潜伏式浇口的浇口尺寸d=0.8~1.5，a=30~45°，β=5~20°，ι=1~1.5，R=1.5~3，b=0.6~0.8t，θ=0~2°，L＞3d1。有浇口截面形状简单，易于机械加工；浇口的尺寸精度易于满足；浇口尺寸修改方便；充填封闭时间的限制不大；适用于各种塑料。缺点是塑件上留有明显的痕迹。h—浇口的深度(mm)；w—浇口的宽度(mm)；A(mm2)；t—制品的壁厚(mm)；n—树脂系数，不同树脂的系数见表2-2。树树脂名称树脂系数PVC0.9PVAC、PMMA、PA0.82-3h1.5~3PMMA0.6~0.80.5~0.81.2~1.40.8~1.21.2~1.51.0~1.40.8~1.20.6~1.01.3~1.61.2~1.51.0~1.61.4~1.60.5~0.70.5~0.60.6~0.90.6~0.80.8~1.10.8~1.0状搭接浇口搭接浇口由侧浇口演变而来,主要是克服注射时料流在型腔产生喷射现象。这种浇口除变宽，厚度逐渐变薄。由于浇口呈展状，注射时流痕很小，因此塑件的定向性也相对减小，扇形浇口的尺寸同侧浇口尺寸基本一样。为了能够充分发挥扇形浇口的优点，可采用比计算结果更大的浇口宽度。宽度为35mm的扇形浇口在设计中也是经常见到的。，浇口的深度宜做成如图3-2-14所式的型式，以改善成型条件。7．平缝式浇口平缝式浇口适用于成型尺寸较大和要求翘曲变形小的薄壁塑件。对一些有透明度要求、表面不允许有流动痕迹以及要求平直的平板塑件尤为适用。尺寸计算常用的尺寸h=0.2~1.5，l≤1.5，b=0.75~1B圆环形浇口的尺寸同侧浇口，常用尺寸为h=0.2~1.5，l=0.8~2轮幅式浇口适用范围类似于圆环形浇口，但它是把整个圆周进料改成几个小段圆弧进料，这种浇口去除方便。缺点是制件上有接合缝。轮幅式浇口的型式料经耳柄进入型腔。塑料就不会产生喷射，而是平稳地充满型腔。同时浇口离塑件较远，的塑件。护耳式浇口常用尺寸为L=15~29，B=10~15，H=0.8t，l、w、h参见侧浇口尺寸及计算公式。5．冷料井设计在开模时拉出主流道的凝料。冷料井的直径稍大于主流道的大端直径。冷料井的结构型式有：(2)带球形头或菌形头的拉料杆这种拉料杆常用于顶板顶出时的情况。其固定在动模板形头拉料杆的冷料井(三)浇口位置对制品的影响浇口的开设位置对制品质量影响很大。确定浇口位置应对制品、模具作全面的考虑。(1)浇口的位置在能同时充满到各型腔末端的位置；(2)浇口应开设在制品壁厚最厚处，并有利于树脂的流动、排气、补料；(3)浇口应开设在不影响制品使用的部位或能容易处理的部位；(4)浇口应开设在不易产生熔接痕的部位；强度都有影响。浇口位置应使熔接痕产生在制品不重要的部位或要求低的部位。图3-2-24为浇口与熔接痕的关系。(5)浇口应避开细型芯、镶件或细长杆的部位，以及由于流动压力可能造成壁厚不均及成(6)浇口的开设应避免在制品中产生困气现象；(7)不在制品承受弯曲载荷及冲击栽荷的地方开设；(8)浇口的开设应避免注射时产生喷射现象，即采用冲击型浇口(见搭接浇口)；；或在高速剪切速率下，缺陷。喷射还会使型腔中的气体难以顺利排出。设的方位正对着型腔壁或型芯。使高速料流冲击在型腔壁或型芯上，改变流向和降低流速，冲击型浇口和非冲击型浇口。图中为非冲击型浇口。(9)在制品的重心部位开设浇口；(10)浇口的开设还应考虑树脂分子定向方位对塑件性能的影响。2．浇口位置选择实例浇口位置选择实例见表3-2-。说明形接缝及气孔壁等塑件不面程，防止缺料或品缺陷分流程(包括主流道、分流道、浇口、成型部分)的流动比之和。图3-2-27为塑料流动比tttttt12345对于大型塑件来说，判断制品能否成型的标准还需要把流动比和面积比同时考虑。面积比=t(制品的厚度)／A(制品的表面积)一般面积比为(1／104~3／104)~(1／105~3／105)被认为是成型条件。-。的流动比压力p/MPa压力p/MPa流动比280~250140~100240~200140~100流动比320~200300~260300~280150~120130~90BS4．浇口的平衡同时注满，容易引起远方型腔填充不足或密度不足，导致制品的尺寸及质量问题。因此，必须对浇口的尺寸加以调整，以达到各型腔浇口的平衡。口处的流动阻力。同一模具中，应使各腔的浇口平衡值(BalancedGateValue)相等，即：SgBGV=-----------Lg×LLRgL—各型腔浇口的长度,mm；gR(四)排气槽设计排气槽的开设是为了把型腔的气体在注射过程中能顺利排出，不影响制品的成型及制品的质量(如制品形成气孔、接缝或烧焦等)。排气间隙要使制品不产生飞边、溢料。排气槽的深度可取0.025~0.1mm,宽1.5~6mm。排气槽做成弯曲状，为的是避免象腔压缩的热空气直接喷入人体上。排气槽深度的取值要小于被注射塑料的溢料值。表1-24间间隙0.01~0.02间隙0.01~0.030.01~0.020.01~0.030.01~0.03称SA称BS2．间隙排气间隙排气是利用成型件、顶杆与孔的配合间隙来排气。间隙排气的结构型式定要选择合理。常见塑料的溢料值见表1-25。溢料值BS聚酰胺0.02砜0.08型腔内部(非分型面及成型杆的配合处)，影响制品的质量。此时可采用强制排气的方法，真空泵排气。但由于在制品上留有杆的痕迹，排气杆应设置在制品内侧。如图3-2-30所示。入冷料井也可起到排气的效果。这种冷料井应设在塑料熔融部位。三、热流道浇注系统一直保持熔融状态，从而在顶出制品时没有浇注系统的余料。与普通浇注系统相比有许多优点，它避免了普通浇注系统的回料；热浇口有利于压力传制造有较高的要求，对模具的维修及使用要求有较高的技术和较丰富的经验，塑料的使用有一定的局限性。用于热流道模具的塑料应具有的性质：(1)加工的温度范围宽，粘度随温度改变而变化小，在较低温度下有较好的流动性，在高温下具有优良的热稳定性。(2)对压力敏感，不加注射压力时不流动，施以较低的注射压力即可流动。(3)热变形温度高，制品在比较高的温度下可快速固化顶出。部分塑料适应热流道浇注系统的情况见下表。对热流道浇注系统的适用程度聚甲醛可可可可热流道可可可可可可(一)延伸式喷嘴延伸式喷嘴将注射机喷嘴延长，直接与模具型腔接触，其延长部分代替了点浇口浇道。嘴热量过多地传给低温型腔，必须采用有效的绝热措施(如塑料绝热和空气绝热)。此外，还应使模具不变形。延伸式喷嘴的结构型式见图3-2-。式此结构的延伸式喷嘴。加热喷嘴与模具设计成一体，采用空气绝热和喷嘴外而加热器，结构简单可靠，更换模具时不需要更换注射机喷嘴(二)多点进料的热流道多点进料的热流道是在定模固定板与型腔板之间设有加热流道板。热流道板用加热器加主流道和分流道均设在热流道板内，分流道直径一般为10~18毫米。流道表面应光滑，流道孔端的螺塞应采用比流道孔径大的细牙螺纹，并用铜或氟塑料垫圈密封以防止塑料泄多点直接浇口热流道。流道板的热膨胀可通过端接触的喷嘴及活动压环的移动来补偿。多点点浇口若流道(绝热式喷嘴)。喷嘴前端与活动压之间采用塑料绝热，适用于成常见的流道板的固定基本上有两种。一种是靠螺钉紧固在定模板上。采用这种方式时，(三)热流道喷嘴内热式喷嘴结构见图所示。加热棒放在喷嘴内的鱼雷体中，热量损失小，省电。鱼雷体尖端可以伸到注射孔中，热量可传到顶部。因此注射孔可以做得很少(0．75)。内热式喷嘴外热式喷嘴结构见图所示。这种结构因加热器套在外面，热量损耗大。只有约30%的热量传给模具，模具须冷却。3．外热式阀式喷嘴。在注射和保压阶段浇口处的针形阀门开启，在保压结束后针形阀门关闭。阀的启闭可以在模具上设计专门的液压或机械驱动装置，也可采用压缩弹簧的针形阀。弹簧阀式浇口的热流道(四)喷嘴及热流道板的选择(1)根据塑件的投影面积、深度、制件生产量及批量决定是否用热流道板、系列规格、注(2)根据塑件浇口痕迹选喷嘴形式。直浇口—外热式喷嘴无同心圆—无头喷嘴(3)根据材料流动性(高、中、低)及塑件重量选用喷嘴规格及注射孔径。选用时，喷嘴的长度尺寸L的选择由定模板厚度决定。在选择喷嘴及热流道板时，勿(1)喷嘴和热流道板在热膨胀情况下，因保持较低的应力。(2)热流板周围最少要有10毫米以上的间隙，而且长度方向上最好不封闭，以通风散热。(3)模具和热流板之间尽量减少接触面积，以利绝热。(4)浇口附近要有独立的冷却系统，以利降温。(5)电热线、电偶线必须有耐热导管保护，并放在模具的线槽内。(6)热电偶线加长超过1.5米时，须加补偿导线以保证显示温度准确。(7)热流道系统在装配完成后，须在模具上一区一区地检查各功能是否正常，温度是否均第三节成型零部件设计成型零部件是指模具中的型腔、型芯、成型杆、成型环等。成型零部件的设计关系到制一、型腔分型面的设计型面的位置有垂直于开模方向、平行于开模方向以及倾斜于开模方向几种。分型面的形状有平(一)分型面型式面和曲面分型面(图3-2-1)。因此，也可以说分型面是沿制品最大轮廓表面向外展开的面。分型机构，使模具结构简单。如图3-2-2所示。右图结构合理，左图结构由于存在侧凹，模具中需设计侧向分型机构，增加了模具结构复杂性。型面的影响(二)分型面设计原则2．由注射机的结构我们知道，注射机顶出装置是在注射机的动模一侧，因此，分型面的开有的情况下，制品结构很难判断由于物料的冷却收缩，制品留在定模或动模上，这样，应采取增加型芯的摩擦阻力、减少型腔的脱模阻力，或设计Z型头拉料杆形式的顶出杆，使制3．从模具加工的装夹、定位角度考虑，制品表面应尽量安排在模板的同一侧。这样即可以4．对有侧凹或侧孔的制品，分型面的设计应使侧向分型距离短。这样可以使侧向分型机构紧凑，并且使注射机的开闭模时间缩短，提高生产效率。5．分型面的设计还应考虑到排气及锁摸力等问题。(三)分型面结构选择示例具体分型面结构选择可参见下表示例。选择合理选择不合理说明设计在动抽芯，简化模具结构于留下免产生侧向，以防二、成型零件结构成型零件主要指的是型腔、型芯、成型杆、镶块等。根据制品的要求、成型的需要及模的型腔型芯结构，以保证其加工简易且满足成型的需要。成型零件是成型制品的主要部分。成型零件的设计要满足成型的要求以及使模具加工简模板尺寸相对而言小一些。但对于一些塑件形状比较复杂或尺寸小的成型部分，如制品中的筋、。镶嵌式结构按镶嵌件的大小可分为大块镶嵌和局部镶嵌。镶嵌零件于模板的配合间隙应简简图说明具简图说明体合螺纹型芯成型塑件的内螺纹以及固定螺纹嵌件，螺纹型环用以成型塑件外螺纹。其结构模时能随制品顺利取出。三、成型零件工作尺寸的计算向尺寸、深度尺寸，以及制品中孔的中心距尺寸，制品中凸台、凹孔、筋等尺寸。任何制品必须根据制品的尺寸精度要求确定相应的成型零件尺寸和精度等级。影响制品尺寸精度的因因此合理确定制品的公差是十分重要的。我国已制定了塑料制品公差的标准。不能随意地选择制品公差。成型零件尺寸的确立是设计中非常重要的一环，它关系到塑料制品的合格与否。现在计算模具尺寸的方法因考虑的因素不同，公式形式比较多。但不管什么样的公式，其核心问题要考虑的就是在制品成型后，有修整模具的余量。下面主要讨论一般精度和较高精度制品的成型尺寸计算公式。(一)、常用的一般精度尺寸计算公式(二)、在精密机床上加工(坐标、数显、数控)的计算公式LqLz(mm)Lx=Lz一36Lx=Lz(1+S)3士士S—制品的平均收缩率(%)，Lq=[Lz(1+S)－6]+6CQLx=[lz(1+S)+6]6CX6Lc=Lz(1+S)士2其中6为磨损量，磨损严重时6=/2；一般磨损时6=/6~/5。CCC式中：6—型腔(凹模)的制造公差，mm；Q6—型芯(凸模)的制造公差，mm；XXQ特殊情况下，6>6,QX6：6QX基本尺寸精度等级(mm)123456783030~4040~5050~6565~8080~100100~120120~140140~160160~180180~200200~225225~250250~280280~315315~355355~400400~450450~500注射用酚醛塑料烯0.8~1.10.2~0.60.2~0.60.3~0.80.2~0.70.1~0.20.2~0.80.5~0.70.1~0.30.1~0.50.3~0.80.7~1.00.5~0.70.4~0.81.5~3.02.0~2.51.3~1.82.0~5.01.5~5.01.5~5.00.6~1.40.4~0.81.0~2.00.3~1.41.0~2.50.3~1.40.3~0.41.2~2.00.3~0.61.4~2.7同上，玻璃纤维增0.4~1.3(三)、成型螺纹尺寸计算1．螺纹型芯尺寸的计算公式d=(d＋d×S＋3/4)6大大大中d=(d＋d×S＋3/4)6中中中中d=(d＋d×S＋)6小小小中大d—螺纹型芯的中径；中d—螺纹型芯的小径；小中2螺纹型环成型尺寸的计算d=(d＋d×S－3/4)+6大大大大d=(d＋d×S－)+6中中中中d=(d＋d×S－)+6小小小中其中：d—螺纹型环的大径；大d—螺纹型环的中径；中d—螺纹型环的小径；小中大这种偏差造成了制品的旋入性降低。因此通过增加螺纹型芯的直径和减少螺纹型环的直径方(四)成型型腔强度计算型腔内压力下，模具允许的最大变形量。其值不同，模具尺寸不同。型腔内压力的确定型腔内压力p由两方面组成，压实压力p，推动压力p。12 (1)压实压力p作用是将已进入型腔的融熔塑料的密度压实。1压实压力p依熔体温度、粘度而异。对于璧厚较薄的塑料，其压实压力需要较高。对1 (2)推动压力p作用是使熔体能充满型腔各处。推动压力与塑件的璧厚及流程长短有2°转折，可视为流程增大其璧厚的3倍左预计型腔压力pp=p+pL121p流程下的推动压力，N／cm2；2表3-3-5推动压力与璧厚、单位流程表cmpNcm2286~1算的条件是各种受力形式下的许用应力。(1)依制件顺利脱模：如果塑料熔体压力使模腔产生过大的弹性变形，当变形量超过t—制件侧璧厚度,mm； (2)依制件尺寸精度：当塑件某些工作部位的尺寸或配合精度要求较高，模具型腔不能产生过大的、使塑件超差的变形量。允许变形量[6]可按下表选取。制件尺寸〉10~50〉50~200〉200~500〉500~1000〉1000~2000(3)依模具型腔不溢料非整体式型腔某些配合面，当高压塑料熔体注入使会产生足以溢料的间隙。这时应根据不同的粘度特性决定其变形量，具体见下表。塑塑料品种≤0.025~0.04≤0.06~0.08粘度特性低粘度塑料中粘度塑料高粘度塑料一、圆形型腔的计算1.组合式圆形型腔的计算1.1侧璧计算度计算S=S=r*rE61p6—允许变形量，其值依条件而异在使用上式时，只有当[6]＞1.25p时(取0.25)解得的璧厚值才有效。此时[6]在满足虑采用整体式结构或采用型腔斜面定位的结构方式。度计算S=r([]2p1)1.2底板厚度的计算度计算pr4pr46—底板变形量，常取6=／10，塑件公差值。度计算==2.整体式圆形型腔的计算2.1侧璧的计算S=1.1453E62.1.2按强度计算S=r([]2p1)2.2底板厚度计算2.2.1按刚度计算0~45000pr42.2.2按强度计算==1.1侧璧的计算度计算==LLyl／Ly度计算ph2y+lS)[]=2S2H1.2底板的计算===h度计算===hh=32整体式矩形型腔的计算2.1侧璧计算2.1.1按刚度计算cpl4h=hh／lch／lc00三、动模垫板厚度的计算h=3hplL当垫板厚度过大时，可采用加支撑柱的方法以减小垫板的厚度。一般情况下，加2~4个垫板可减小垫板厚度1／2~1／4。第四节合模导向机构的作用是定位作用、导向作用及承受一定的侧压力。一、导柱导向机构(1)长度一般情况下，导柱的长度比型芯的长度长10mm以上，以便在合模过程中，起伤型腔、型芯；(2)形状导柱的前端部做成锥形或半球形，以使导柱能顺利进入导向孔；(3)材料导柱应具有硬而耐磨的表面，常选低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢T8、T10经淬火处理，HRC50~55；(4)配合精度导柱固定端取过渡配合(H7／k7、H7／k6、H7／m7)，导向端取间隙配合(H7／f7、H7／e7)；情况，导柱中心距离模板边缘长度为模板总长的三分之一。．导柱尺寸表3-1A型导柱尺寸及配合精度dDHMRWPf63f83833834445454-2B型导柱尺寸及配合精度dDHMRWPf83f833334445454公公称尺寸A0000000B0000000尺寸尺寸型D型DH6888H88(二)导向孔结构(1)导套的外圆前端倒角，内圆倒圆；(3)配合精度导套与模板孔的配合取过渡配合H7/k6、H7/k7、h7/m7；导套与导柱配合取(4)导套布置与导柱孔匹配。dd公称尺寸尺寸尺寸DH083k6)8300000005．导套装配孔尺寸公公称尺寸dDH尺寸0808000006．导套固定形式导套型式说明导套压入模板与开模方向相同，以免开模时拉出(三)导柱和导套应用实例导柱和导套应用实例A无导套的型式。可增大模板的空间。由二、锥面定位机构锥面定位斜面可直接加工在模板上或采用镶件结构。设计中斜度取5°~20°，高度取第五节顶出机构设计一、概述(一)顶出机构的结构顶出机构的结构如图3-5-1所示。主要由有：顶出零件，它直接与制品接触，开模后顶整顶出距离。(二)对顶出机构的要求2．塑件不变形损坏和有良好的外观保证制品不变形和有良好的外观是对顶出机构的基本要求。因此必须正确分析制品结构，选择合适的顶出方式与顶出位置。此顶出零件在顶出时必须能够承受以上力的作用。顶出机构要运动灵活、制造方便、配换容易。(三)顶出机构的分类(1)手动脱模当模具分模后，用人工操作取出制品。(2)液压、气动顶出模具结构中设有液压、气动装置，开模后，液压、气动装置动作顶出系统，在注射机顶出装置的作用下完成顶出动作。2．按模具结构分二、脱模力的计算如图3-5-2所示，设制品各向有相同的收缩率，则制品沿经、纬方向的收缩内应力为===X垂直于单元体法线，故在X轴上力1Fx=0Pdsds一2tdssind=012212d——截取单元体的法平面夹角t——制品壁厚为薄璧制品，其脱模力可按下式计1.2型芯为矩形截面==2.8~3.5苯氧树脂1.4~3.1PBT高密度聚乙烯2.4~4.2尼龙610尼龙10100.7~2.1改性有机玻璃聚苯醚，聚砜苯乙烯乙烯维素0.84~0.951.1~1.61.25~2.88聚碳酸酯ff0.35~0.40.12~0.150.2~0.350.15~0.20.2~0.250.24~0.31砜聚苯醚模力为薄璧制品，其脱模力可按下式计2RESL(ftga)Q2.2型芯为矩形截面2(a+b)ESL(ftga)Q如塑件孔为盲孔，上述计算式中还须加上塑件所受的大气压力。三、简单脱模机构(一)顶杆顶出机构 (1)顶杆应设在塑件能承力较大或脱模阻力较大的地方，尽量使顶出的塑件受力均匀，但不宜与型芯或的镶件的距离过近，以免影响成型零件的强度； (3)顶杆装配后不应有轴向窜动，其端面应与型芯齐平。顶杆的固定形式见图3-5-5所示。(4)浇口处一般不设顶杆，以防浇口处内应力过大塑件发生破碎； (5)顶杆位置应尽量避开冷却水孔和侧抽芯滑块，以勉发生干涉，如果无法避开侧抽芯滑块，顶出机构应设计先复位机构；(6)顶杆与型芯的配合应选间隙配合，配合间隙应小于塑料的溢料值；(7)顶杆的强度计算2E6=稳定条件知：c入64u2LQ2dmin=4n3E设计时为保证可靠程度，d=1.5d。minI/Aminminminccd2nq—包紧型芯的单位压力，一般取800~3400N/cm2；b方形顶杆L2(8)顶杆的位置分布顶杆的位置分布以对注射机顶杆中心的合力矩为零为最佳，一般情况下，顶杆的数目以少为宜，且均匀分布。说说说简简同置(二)顶管顶出机构简简图说明板，适图说明芯用较小简(1)顶管厚度一般不小于1.5毫米；(2)顶管应淬硬，最小淬硬长度不小于型腔配合长度与顶出距离的和；(3)顶管与内外型芯的配合精度均为间隙配合，配合间隙小于塑料的溢料值。(4)顶管的受力计算顶管尺寸确定以后，顶管所能承受的脱模力F可用下式计算L 2L(三)顶板顶出(1)矩形顶板(2)圆环顶板d—顶板内径(型芯直径)，cm。CC(1)顶板应淬硬，顶出过程中不得脱离支撑顶板的导柱；(2)顶板与型芯的配合应采用斜面配合，且型芯留有台阶，以免顶出时顶板划伤型芯成型(4)顶板顶出时拉料杆应固定在动模板上，且用球形头或菌形头拉料杆；或采用图3-5-9(5)顶板顶出时无回程杆，顶杆兼作回程作用。(四)成型镶件顶出时可采用成型镶件顶出。见图3-5-10。顶杆顶出型芯镶件，塑件取出后，顶杆带动镶件复位(五)多元件综合顶出在大多的塑件顶出中，常常会有几种顶出方式的联合动作。具体应用实例见表3-5-7。四、顺序脱模机构。(一)弹簧顺序脱模机构出。合模过程与开模过程相反。(二)常用的定距方式见表3-5-8。模内定距说简塑件由动模型腔板带出。(四)点浇口的自动切断和脱落机构起2作用下ΙΙ分型，点浇口拉断，浇注系统凝料随脱浇板移动，当处于脱浇板和定模板的空料被脱浇板强行括下，因自重而从定模板与脱浇板的空间落下。见图3-5-14。五、二次脱模结构简图说明拉钩二次顶出八字形转板二次顶出U形限制架二次顶出摆杆二次顶出摆块拉板二次顶出斜导柱滑块摆块拉板二次顶出斜导柱滑块二次顶出斜推板滑块二次顶出弹簧二次顶出l2+5a状态五、带螺纹塑件脱模机构六、其它脱模机构七、顶出机构的辅助机构始状态，进行下一次的生产。这就需要顶出机构的辅助零件，如导向零件、回程杆、先复位(一)导向零件(1)尺寸及精度参见合模导向机构一节的内容；(2)顶出导向机构的数量根据顶出板的大小而定，一般情况下为两个，顶出板过大时，可(3)当导柱的固定端安排在非动模板上时，需设计垫板以支持导柱；(4)导套与顶出板的配合采用间隙配合(f7、e7)。(二)回程杆杆。回程杆结构与顶杆相似。(1)回程杆采用45号钢、T8A等材料；(2)回程杆配合部分采用磨削加工，表面粗糙度达到Ra1.6；(3)回程杆表面硬度达到HRC50以上，与分型面接触表面倒角。(4)回程杆数量一般为4个，大型模具可为6个。均匀分布在顶出板上。够，在模具设计中常设计先复位机构。第六节侧向分型机构当塑件上有与开模方向不同的内外侧孔或侧凹时，为使塑件在开模后仍留于动模，为分型机构。机类类型简图特点及应用机抽芯用于延时抽芯或接近分型面抽芯力不大的型芯动分斜滑块分机床顶出力和顶出行程同时完成塑件的分型型型与抽芯和顶出动作。常用于抽出成型深度较浅、面抽芯积较大的型芯与抽齿轮能抽出较长的型芯和与分型面成任何角度、抽齿条芯力较大的型芯。可实现较长距离的延时抽芯，芯抽芯但模具结构复杂。适用于简便机构无法抽芯的场合液压抽芯手动抽芯一、斜导柱分型与抽芯机构(一)结构型式型式简图说明2．抽芯结束后，顶杆3顶出塑件滑块斜孔与斜导柱之间留有一定的延时抽芯间隙芯分型，活动型芯22．抽芯结束后，动模部分模板在定芯芯用(二)斜导柱(2)斜导柱组合形式、定位块、锁紧楔的组合形式见图6-2。(3)斜导柱尺寸Ll+=l112costg+a23l4asdtg+sinaL=5~153L=L+L+L=123L—斜导柱固定段长度，mm；1a—斜导柱倾斜角(度)；9—斜导柱工作段导向角，一般取a+3~5°。结构。延时结构间隙视具体情况而定，瞬时结构取H7/f6。由斜导柱受力情况可知：斜导柱所受弯曲力与倾斜角a成正比。即倾斜角a增大，斜导柱所受弯曲力增加。实验得知：倾斜角a增加一倍，斜导柱所受弯曲力N增大不到一倍；但d可选择10°~50°之间。在以注射机开模力为原动力，即开模力一定时：a≤20°适用于大抽芯力(即侧向型芯的脱模力)，小抽拔距的场合；20°＜a≤40°适用于一般抽芯力，中等抽芯距的场合。即在开模方向移动的距离为l时，抽芯长度为l/2~l间；40°＜a≤50°适用于小的抽芯力，大抽芯距的场合。即在开模方向移动的距离为l时，抽芯长度为l~2l间。4．抽芯力侧向分型时的抽芯力参阅第四节脱模力的计算公式。5．斜导柱直径斜导柱(圆形、矩形)直径由下式求得，见表6-4。计计算公式简NH1矩形9NH1a—斜导柱的倾斜角(度)；S=h+1~3S=H／2+1~3简圆形二等分侧抽芯S=R2r2+1~3圆形多等分侧抽芯R2A2r2A2+1~3S=h+1~3=(三)滑块结构简简图说明简图说明燕尾槽固定，适用于固定大型芯螺钉固定，适用于小型芯通槽固定，适用于薄片型通槽固定，适用于薄片型芯压板固定，适用于固定TTHRC(2)精度滑块与导滑槽之间的配合精度取间隙配合，常选H7/f6，H7/f7。在设计中，采(3)成型型芯与滑块连接可靠，并有足够的强度；(4)滑块长度L应大于滑块宽度的1.5倍，滑块完成抽芯动作后，应留在导滑槽内，并保(四)导滑槽结构(五)锁紧楔锁紧力。根据承受力的大小，锁紧楔可设计成不同的型式，具体结构见表6-7。滑块采用整体式锁紧楔锁紧，结构刚性好，但加工困难，脱模距小，适用于小型模具滑块采用整体式锁紧楔锁紧，适用于大型塑件和锁紧面积较大的场合滑滑块采用镶拼式锁紧楔锁紧，结构简单，但刚性差，易松动，适用于小型具滑块采用镶拼式锁紧楔锁紧，结构刚性好，适用于锁模力较大的场合滑块采用嵌入式锁紧楔锁紧，适用于较宽的滑块采用嵌入式锁紧楔锁紧，锁紧楔采用平面支承，强度高，适用于锁紧力较大的场合滑块采用特殊形式的嵌入锁紧楔锁紧，适用于模板小、锁紧力大的场合(1)楔角楔角要大于斜导柱的倾斜角，一般取β=+2~3°；(2)锁紧楔高度一般大于滑块斜面高度的三分之二；(3)锁紧楔刚度计算锁紧楔刚度计算表6-8。结结构简图计算公式说明c—锁紧楔受力处的厚度(厘米)P—锁紧楔承受的侧向力(N)a—螺钉中心到锁紧斜面受力中点的距离(厘米)B—锁紧楔宽度(厘米)q—作用于锁紧楔斜面汤的单位压力((N/cm2)c≥3E[6]BS—活动型芯在抽芯方向上的垂直投在上述结构中，侧向固定锁紧楔用的螺钉直径和作用总压力计算表6-9。结构简图结构简图螺钉直径计算公式作用于螺钉的总压力计算公式10~11.2RP[b+(b一H)tg2]d=[]nR=ag3aR=1R=RPa[b+(bH)tg22etg]3ca11荷荷d=30~60变d=6~160.08~0.12σb0.10~0.15σb载d=16~30bb注：σ—材料抗拉强度b(六)滑块定位结构简图说明简图说明利用弹簧、螺钉和挡板定位，弹簧强度为滑块重量的1.5~2倍，适用于向利用弹簧、螺塞和圆头销定位，适用于侧向抽芯利利用挡块定位，适用于利用弹簧、套筒和圆头销定位，适用于侧向抽芯合定位利用埋在模板内的弹簧及挡板与滑块上的沟槽配利用弹簧、钢球定位，适用于侧向抽芯(1)滑块定位装置必须灵活可靠，保证抽芯后滑块停留在所需位置上；(2)滑块向上抽芯时，一定要定位准确，以免滑块下滑。使用弹簧形式，弹簧弹力要大于滑块重量的1.5~2倍，且要经常更换。(七)滑块复位时与顶杆干涉条件(八)斜导柱与滑块同在定模时，必须在塑件脱离型腔前使滑块抽出。为此，模具结构须采二、斜滑块侧向分型抽芯机构型式矩形斜导槽导滑斜滑块外侧分型与抽斜楔与抽斜楔导滑导钉导滑斜杆导滑锥面导滑斜滑杆导滑芯开模后，顶杆2推动斜滑块1沿斜楔3(1)斜滑块的导滑角一般取5~15°，斜滑块的顶出高度必须小于导滑槽总长的三分之二，(2)斜滑块在导滑槽中的活动必须顺利。斜滑块导滑形式见图6-7。斜滑块组合形式见图6-8。斜滑块与导滑槽的配合间隙采用研配工艺。设计时取精度为H7/f6、H7/f7。(3)内侧抽芯斜滑块的端面不应高于型芯端面，而应在零件允许的情况下，低于型芯端面0.05~0.10毫米，见图6-9。否则，顶出时由于斜滑块端面陷入塑件底面，阻碍斜滑块的径向运动。在斜滑块边缘的径向移动范围内(即L＞L)，塑件上不应有台阶，以免阻碍斜滑1(6)为防止斜滑块顶出时滑出导滑槽，斜滑块应设有定位装置，定位形式见图6-12。三、其他抽芯形式说简动抽动抽轮齿手动丝杠抽芯手动齿轮齿条抽芯齿轮齿条抽芯齿条在定模时的抽芯齿条在顶出板的抽芯带有锁紧手芯齿条抽芯液齿条4脱2．塑件顶出和顶出元件复位后，侧型如利用注射机的工作油路供给压力油时，应在抽芯结构油路与注射机工作油路之开模前，先利用气缸中的气压将侧型2．闭模时，滚轮压迫侧型芯复位并锁紧装置的液压抽芯气压定模抽芯定模弹簧外侧抽芯压第七节冷却系统设计一、概述冷却系统对制品质量的影响。模过程中产生明显的熔接痕，使制品的力学性能下降；力开裂，特别是一些高粘度的塑料；6．一般来说，对于柔性塑料(如聚稀烃等)