陕科大塑料成型模具教案

第一章概论一、塑料成型模具及其在塑料成型加工工业中的地位1、什么叫模具？模具是工业生产的重要工艺装备，它被用来成型具有一定形状和尺寸的各种制品。2、模具生产制件的优点：效率高、质量好、切削少、节约能源和原材料、成本低。3、对塑料模的要求：①能高效地生产出外观和性能均符合使用要求的制品；②模具使用时应高效、自动化、操作简便；③模具在制造时应结构合理、制造容易、成本低廉。4、模具对塑料制品质量的影响：①模具的形状、尺寸精度、表面粗糙度、分型面位置、脱模方式对塑件的尺寸精度、形位精度、外观质量影响很大；②模具的温控方式、进浇点、排气槽位置等对塑件的结晶、取向等凝聚态结构及由它们决定的物理力学性能、残余内应力、光学、电学性能，以及气泡、凹陷、烧焦、冷疤、银纹等各种制品缺陷影响很大。在塑料制品的生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的三项重要因素二、塑料成型模具的发展趋势1、理论研究不断发展，设计计算日趋成熟；2、塑料模的高效率自动化；3、大型塑料模具；4、高精度塑料模具；5、模具计算机辅助设计（CAD）辅助工程（CAE）；6、模具制造新工艺的进展；7、简易制模工艺的研究；8、模具标准化；9、特种塑料成型模具的研制。三、塑料成型模具的分类1、压塑成型模具(压模)将塑料原料直接加在敞开的模具型腔内，再将模具闭合，塑料在热和压力作用下成为流动状态并充满型腔，然后由于化学或物理变化使塑料硬化成型，这种成型方法叫压塑成型，所用模具为压塑成型模具。2、注射成型模具将塑料加在注射机的加热料筒内，塑料受热熔融后，在注射机的螺杆或活塞的作用下，经喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔，塑料在模具型腔内固化定型,此过程称为注射成型。注射成型所用模具称为注射成型模具。3、传递成型模具（压铸成型模具）传递成型是将塑料原料加入预热的加料室，然后通过压柱向塑料施加压力，塑料在高温高压下熔融并通过模具的浇注系统进入型腔，逐渐硬化成型，这种塑料成型方法称作传递成型。所用模具为传递成型模具。4、挤塑成型模具在挤塑机螺杆的推动下，使粘流状态的塑料在高温高压下通过具有特定断面形状的机头与口模，然后连续进入温度较低的定型模，塑料在定型模中固化，生产出具有所需断面形状的连续型材，该成型方法称作挤塑成型。所用模具为挤塑成型模具。5、中空制品吹塑成型模具将挤塑或注塑成型的处于塑化状态的管状坯料，趁热放到模具型腔内，立即在管状坯料的中心通以压缩空气，使管坯膨胀而紧贴于模具型腔上，冷却后即可得中空制品。此种方法所用模具称作中空制品吹塑成型模具。6、热（真空或压缩空气）成型模具将预先制成的塑料片，加热软化后将其周边紧压在模具周边上，然后在模具边抽真空，或在其反面充以压缩空气，使塑料片发生塑性变形而紧贴在模具上，冷却定型后既得制品。此种方法所用模具称作热成型模具。四、怎样学习塑料成型模具课1、对学生的要求①掌握各种常用塑料在各种成型过程中对模具的工艺要求，各种成型模具的结构特点及设计计算方法，达到能够独立设计一般的塑料成型模具。②能够配合美工人员进行一般塑件工艺设计。③能够根据不同情况选用模具型腔加工新工艺。④了解模具的试模、验收、使用、维修方面的知识，分析制品的缺陷并提出改进方法。 2、怎样学习实习——理论学习——实践（感性） （作业、设计）第三章注塑成型模具第一节概述一、注塑模具设计中的主要问题1、塑料的充模顺序塑料加工工艺2、塑件冷却过程中的收缩与补缩3、塑件脱模和横向抽芯的问题模具结构4、决定塑件的分型面及型腔的镶拼结构二、注塑模具典型结构组成：1、成型零部件；2、浇注系统；3、导向部分；4、分型抽芯机构；5、推出机构； 6、排气系统；7、模温调节系统。三、注塑模具分类1、按安装方式：移动式、固定式。2、按所用注射机类型：卧式或立式注射机用模具、角式注射机用模具。3、安按模具型腔数目：单型腔和多型腔注射模具。4、按注塑模具的总体结构特征：(1)单分型面注塑模具也叫两板式注塑模具，由动模（型芯）与定模（型腔）组成。(2)双分型面注塑模具指浇注系统凝料和制品由不同的分型面取出，也叫三板式注塑模。(3)带活动镶件的注塑模具利用手动将成型侧凹（凸）的镶件或哈夫在模外取出的模具。该模具应注意镶件在模具内的可靠定位。(4)横向分型抽芯注塑模具利用开模、液（气）压等动力使成型侧凹（凸）的型芯或哈夫与塑件分离的模具。(5)自动卸螺纹注塑模具在模具上设置可转动的螺纹型芯或型环使带螺纹的塑件可自动脱模。(6)多层注塑模具由数个两（三）板式模具或无流道模具重叠而构成，它适合生产小而薄的塑件。(7)无流道注塑模具利用加热或绝热的方法使注塑机喷嘴到型腔浇口之间的塑料呈熔融状态，在成型过程中只需取出塑件而没有浇注系统凝料。第二节模具与注塑机的关系塑机有关工艺参数的校核1、型腔数量的决定影响型腔数的主要因素：注塑机的规格、塑件的质量、成本及交货期。⑴由交货期计算型腔数1.05--故障系数(以5%计)N--一付模具定货量(件)，tc--成型周期（S），to--从定货到交货时间（月），tm--模具制造时间（月），th--所在厂的每月工作时间（h/月）。⑵根据注塑机最大注塑质量求型腔数①国际惯例最大注塑量：指注塑在常温下密度ρ为1.05g/cm3的普通聚苯乙烯的对空注塑量mso.注塑PS时模具的型腔数为：（n≥1）q--一个塑件的质量和它均分到的浇注系统☆对于除PS外的非晶塑料其最大注塑量：ρ--常温下某塑料的密度，g/cm3，ρ0--常温下某塑料的密度，g/cm3。结晶型塑料：②国产注塑机最大注塑量：注塑螺杆在最大注塑行程时所扫过的体积VC。PS：（）非PS：（结晶，非晶）⑶根据塑化能力求型腔数G--塑化能力，Kg/h，x--每分钟的注塑次数，60/t。⑷由锁模力和模板尺寸确定型腔数目2、注射压力的校核⑴注射压力的作用克服塑料熔体在喷嘴、浇注系统及型腔中的流动阻力。⑵注射压力的影响因素注塑机的类型、喷嘴类型、塑料流动性、浇注系统及型腔中的流动阻力。⑶校核依据P注＜P额3锁模力的校核⑴型腔数确定后校核锁模力是否足够P—型腔内塑料压力，MPa；P0—料筒内注射机柱塞或螺杆施于熔体上的力，MPa；k—损耗系数，随塑料品种、注射机形式、喷嘴阻力、模具流道阻力而不同，其值在1／3～2／3,其中螺杆式取大值、直通式喷嘴取大值。★中小型制品的型腔压力一般取20～40MPa。F=10pAF--注塑机的额定锁模力，kN；A--制件加上浇注系统在分型面上的总投影面积，cm2。⑵校核模具与机器模板间、模具最小接触面处的力 A—接触面积4、模具与注射机装模部位相关尺寸的校核⑴喷嘴尺寸；⑵定位环尺寸；⑶模具外形尺寸；⑷最大模具厚度；⑸最小模具厚度；⑹模板上的安装螺孔尺寸等。5、开模行程和塑件推出距离的校核⑴注塑机最大开模行程与模厚无关时的校核（单或双曲轴锁模机构）①单分型面注射模H1-脱模距离（推出距离），毫米；H2-制件高度,包括浇注系统在内，毫米；S-注射机最大开模行程，毫米。②三板式双分型面注射模注：对于内表面为阶梯状的制件，有时不必顶出型芯的全部高度。⑵注塑机最大开模行程与模厚有关的校核（全液压式锁模机构）①单分型面注射模SK-注射机模板间的最大开距，毫米；HM-模具厚度，毫米。②双分型面注射模 a-定模板与浇口板的分离距离。⑶当有侧向抽芯（分型）时完成侧抽芯距离L需的开模行程He：完成脱模所需的开模行程：校核时应以其中大者为基准。⑷生产带螺纹制件的模具同时考虑脱螺纹所需的脱模距离和顶出制品所需的开模距离，二者取大者⑸顶出装置的校核注意：各种注射机顶出塑件的顶出装置、最大顶出距离也各不相同，设计模具时应与之相适应。二、注塑机锁模部位主要技术规范1、注射机的分类⑴按驱动方式分：液压、机械。⑵按工作方式分：全自动、半自动、手动。⑶按结构形式分：立式、卧式、直角式。2、特点：立式：占地小、安装嵌件方便，塑件不能自动坠落、加料困难。卧式：塑件能自动坠落，安装模具较麻烦，动模嵌件应卡紧。直角式：主流道设在分型面上，适于生产单件板状的在制件中心部位不允许留下浇口痕迹的制件。第三节浇注系统设计一、概述1、浇注系统的定义从注射机喷嘴进入模具开始到型腔入口为止的那一段流道称作浇注系统。2、浇注系统的分类：普通浇注系统和热流道浇注系统。3、浇注系统设计的内容：根据塑件大小和形状进行流道的布置、决定流道断面尺寸、对浇口的数量、位置、形式进行优化。4、多型腔模具浇注系统的组成：主流道：指紧接注塑机喷嘴到分流道为止的部分，物料在其中不改变流动方向，其形状一般为圆锥形或圆柱形。分流道：将从主流道来的塑料沿分型面引入各个型腔的部分。浇口：从流道末端将塑料引入型腔的狭窄部分，具有调节料流速度、控制补料时间的作用。冷料井：设在主流道末端，去除料流中的前端冷料。二、塑料熔体在浇注系统和型腔内的流动分析1、对牛顿流体来说：或 τ—剪应力，N/cm2，τW—管壁处的剪应力；μ—牛顿粘度，N•s/cm2；γ—剪切速率，1/s，qV—体积流量，cm3/s；R—流道半径，cm；△p—压力降，N/cm2；L—流道长，cm；2、对非牛顿流体：工程上简化为：对矩形或窄缝形的流道：在工程计算中可取K′＝K″其误差小于4%。对梯形流道:对U字截面形流道:K—熔体稠度；n—非牛指数，n＜1；K′—表观稠度；K″—流道截面为矩形的稠度；w、h—流道的宽与高，cm；B1、B2—梯形的上、下底宽，cm；h—梯形高度，cm；Rn—当量半径，Rn=2A/S，A—截面积；ηa—表观粘度，N•s/cm2。3、以表观剪切速率和表观粘度之间的实验图为基础的计算对于圆形流道：即对于窄缝形或矩形流道：即三、主流道和冷料井的设计1、主流道和主流道衬套（1）主流道衬套的作用：避免模板间的拼缝处溢料。（2）定位环的作用：安装模具时起定位作用。（3）设计要求：粗糙度Ra=0.4μm以下，流道表面耐磨 （有时需耐腐蚀），锥度2～6度，其余如图。 ①用于卧式或立式注射机②用于角式注射机2、冷料井类型和结构（1）冷料井底部带推料杆根部固定在推板上，Z型取产品时需侧向移动，其余两种需用弹性较好的塑料。（2）带球形头拉料杆的冷料井用于制件以推件板脱模或三板式模具。 （3）无拉料杆冷料井四、分流道系统设计1、多型腔模中型腔和分流道的布置（1）设计原则：①尽量保证各型腔同时充满，并均衡补料；②各型腔之间距离恰当，以保证排布冷却水道、螺钉等，并有足够截面积承 受注塑压力；③尽量缩短流道长度、降低浇注系统凝料重量；④型腔和浇注系统投影面积的重心应尽量接近注塑机锁模力的中心。（2）布置方式①平衡式：从主流道到各型腔的分流道，其长度、形状、断面尺寸都对应相等。优点：生产高精度的制品。缺点：对应部位尺寸精度要求高。②非平衡式：主流道到各型腔的分流道不完全相同。优点：可减少回头料的重量；缺点：浇口设计较难，生产制品的精度低。2、按允许流动阻力优化分流道尺寸（1）根据流动阻力、压力和温度损失分流道应尽量短且转弯少，断面尺寸尽量大；（2）根据减少回头料、缩短成型周期、减小锁模力，需减小分流道尺寸。合理设计：在保证理想充模时间的前提下，根据注塑压力和型腔入口处所需压力，通过试差法来确定最小分流道尺寸。流道总体积为：P—注塑压力；P1—型腔入口处压力；P2—浇注系统允许压力降；Li—各段流道长度；Ri—各段流道半径；qvi—各段流道的体积流量；ηai—各段流道中熔体表观粘度。3、分流道的截面形状设计（1）圆形：比表面积小，热量不容易散失，阻力小，但制造较困难。（2）正六边形：比表面积略大于圆形分流道，但加工容易，常用于小断面尺寸（约3毫米）的流道。（3）梯形：易加工，热量损失及阻力损失均不太大，故常用。（4）U形：同梯形。（5）半圆形：比表面积较大，故不常采用。（6）矩形：比表面积较大，脱模斜度小，故不常采用。 4、分流道断面尺寸的设计应根据熔体流量、塑件壁厚、流速、材料特性、粘度等因素决定。五、浇口设计1、浇口断面形状圆形：针点浇口、潜伏式浇口、主流道形浇口。矩形：侧浇口、轮辐式浇口。狭缝形：扇形浇口、薄膜式浇口。2、浇口尺寸设计尺寸:浇口断面积与分流道的之断面积0.03～0.09，浇口长度0.5～2.5mm。注意:浇口的尺寸与液体的性质有关。（1）牛顿液体η与τ（γ）无关，Q∝R4（wh3）成正比。（2）非牛顿流体η与τ（γ）有关。小型薄壁制品常采用小尺寸浇口。3、小浇口的优点增加流速，使充模容易；提高熔体温度制品表面质量；提高制品质量；缩短成型周期；容易平衡各型腔的进料速度；便于制件修整。4、大浇口的适用范围大型塑件、厚壁或特厚制品、制品所用塑料为热敏性塑料或熔体、流动行为接近牛顿型的高粘度塑料。5、常见的浇口形式：（1）边缘浇口（标准浇口、侧浇口）①断面形状：一般为矩形或接近矩形。②尺寸：A、厚度尺寸决定补料时间，中小型制件为0.5～2毫米，大型制件为2.0～2.5毫米；δ—制品厚度，mm；k—材料系数。对PS、PE为0.6；POM、PC、PP为0.7；PVAC、PMMA、PA为0.8；RPVC为0.9。B、宽度由厚度尺寸、制品的重量及塑料的流动性决定，中小型制件一般为1.5～5毫米，大型制件为7.0～10毫米；A—凹模型腔表面积，即塑件外表面积，mm2。C、中小型制件台阶长0.5～2.0毫米，大型制件为2.0～3.0毫米；（2）扇形浇口①尺寸：A、浇口台阶长约0.8～1.2毫米，深0.25～1.6毫米，宽度6毫米至浇口边型腔宽度的1/4。B、浇口的横断面积不宜大于分流道的横断面积。②适用对象：宽度较大的薄片状制品。③特点：横向分配较均匀，降低内应力，但浇口去除麻烦。（3）平缝浇口（薄片浇口、膜状浇口）①尺寸：长1～1.5毫米，厚0.25～0.65毫米，宽1/4～全边。②特点：横向分配更均匀，降低内应力，但浇口去除麻烦。（4）盘形浇口和圆环型浇口①尺寸：厚度0.25～1.6毫米或，台阶长约0.75～1毫米。②适用对象：圆筒形或中间带孔的制品。③特点：进料均匀，无熔接缝，气体易排出；去除较麻烦。（5）轮辐浇口①尺寸：深0.8-1.8毫米，宽1.6-6.4毫米。②适用对象：圆筒形或中间带孔的制品。③特点：有熔接痕，强度降低，常用奇数个，浇口去除较易。（6）爪浇口①适用对象:制件内孔较小和同心度要求高的制件。②特点：分流道与浇口不在一个平面。（7）点浇口①适用塑料：表观粘度对剪切速率敏感和粘度较低的塑料熔体。②尺寸：d=0.4～2毫米（常见0.6～1.5），L=0.5～1.2毫米(最好0.5～0.8）。或按经验公式计算：（适用于壁厚0.7～2.5mm）A—型腔表面积，mm2；C—厚度系数。③特点：开模后制件与浇注系统分离。④适用对象：三板式模具。（8）潜伏式浇口（隧道式浇口）①类型：一般型、二次流道型、圆弧型。②适用对象：两板式模具。③特点：进浇点较隐蔽；顶出时制件与浇注系统分离；顶出时需较强的冲击力，不适用于强韧性塑料。（9）护耳浇口（分接式浇口）①尺寸：L=15～20毫米，w=1.6～3.2毫米，W=L/2，浇口台阶约1毫米，H为制件的八分之七。②特点：克服小浇口的喷射及内应力。（10）直浇口（中心浇口、主流道型浇口）①适用对象：大型制件或高粘度塑料。②尺寸：其根部不宜过大，对于薄制件至多不超过壁厚的2倍。6、浇口位置设计(1)浇口位置与制品翘曲变形的关系原因：取向分子使制品产生内应力和收缩不均匀。改进方法：A、将中心浇口改为多点浇口；B、改变浇口位置；C、采用一端两点进浇。(2)浇口位置与分子取向关系原因：分子取向使制品各向异性。措施：①利用分子取向，提高使用性能；②避免分子取向对性能的降低。(3)注塑成型时的喷射现象与浇口位置和尺寸的关系产生的条件：小浇口对大型腔。避免方法：A、加大浇口断面尺寸，使流速降低；B、采用冲击型浇口。(4)浇口位置应有利于充模流动、排气和补料①当制件厚度相差较大时，应在避免喷射的前提下，把浇口开在接近截面最厚处，有利充模、补料。②塑料熔体首先充满阻力最小的空间，最薄处常是最后充满。③校核流动比流动比：流动通道的最大流动长度和流动通道厚度之比。流动比(a)流动比(b)流动比(5)减少熔接痕,增加熔接牢度平板制品熔接痕数：N=n+m-1n—同一塑件上的浇口数；m—分割料流的型芯数。方法：保证流程较短的情况下减少浇口数目；利用过渡浇口或多点浇口提高熔接痕处料温；避免熔接痕位置连成线。(6)浇口位置应防止料流将型芯或嵌件挤歪变形方法：改变浇口位置或尺寸。第四节注塑模无流道浇注系统设计一、概述1、定义利用加热或绝热的方法，使从注射机喷嘴起到型腔入口为止这一段流道中的塑料一直保持熔融状态，从而在开模时只需取出产品，而不必取出浇注系统凝料。2、优点A、降低成本；B、缩短成型周期；C、更有效地利用注塑机；D、减小流动阻力、提高产品质量。3、缺点A、开机时需要较长时间才能达到稳定操作；B、需要操作技能较高的专业人员；C、模具结构复杂，成本高，需要增添辅助设备；D、易产生热降解。4、对塑料的要求A、加工温度的范围宽，熔体粘度随温度变化小的塑料；B、对压力敏感，不加压力时不流延，但施以很小的压力即容易流动的塑料；C、热变形温度高的塑料二、绝热流道注塑模具1、特点由于流道相当粗大，以致于中心部位的塑料在连续注塑时来不及凝固而保持熔融状态，从而让塑料熔体通过它顺利进入型腔。2、分类=1*GB2⑴井坑式喷嘴=1*GB3①设计要点：主流道杯内塑料容积应为制件重量的1/2以下。=2*GB3②适用对象：A、操作周期短(3-5次/分钟）的模具；B、加工范围很宽的塑料，如PE、PP等。=2*GB2⑵多型腔的绝热流道模具=1*GB3①特点：A、分流道粗大，截面为圆形，D=13-25毫米；B、分流道中心线应设分型面；C、浇口台阶长2.5毫米，直径1.5=2*GB3②适用范围：材料流动性好，加工温度范围宽，注塑频率达5次/分钟。=3*GB3③按浇口分类：A、主流道型浇口B、针点浇口三、热流道注塑模具1、定义在流道的外围或中心设有加热棒或加热圈，从注射机喷嘴到浇口的整个流道都处于高温状态，使流道中的塑料维持熔融。分流道带有加热器的模具是无流道模具的主要形式。2、特点A、不需取出流道凝料；B、适用的塑料多；C、分流道压力传递好，成型温度、压力低。3、类型：=1*GB2⑴单型腔延伸式喷嘴模具=1*GB3①特点：A、常用延伸式喷嘴（点浇口进料），有承压面；B、常用塑料绝热和空气绝热；C、浇口尺寸一般为0.75～1.5毫米。=2*GB3②利用普通喷嘴进料的热流道模具=2*GB2⑵多型腔热分流道模具=1*GB3①特点模具内设加热流道板，主、分流道均开在流道板内，流道断面为圆形，流道板用加热器加热，并利用绝热材料或空气间隙与其它部分绝热。.=2*GB3②应考虑的问题A、流道板热膨胀及绝热；B、准确控制浇口附近的温度，防止浇口处发生冻结。=3*GB3③浇口形式A、间接进料的热分流道模具a、主流道型浇口b、潜伏式冷浇口B、点浇口热流道模具a、带塑料绝热层的导热喷嘴b、空气绝热的加热式喷嘴c、带导热探针的喷嘴d、导热探针多孔喷嘴e、带加热探针的喷嘴f、矛式喷嘴g、阀式浇口热流道模具特点：避免流涎，防止拉丝；液压或机械式可准确控制补料时间，使料筒内塑料产生预压，缩短充模时间。4、热流道板=1*GB2⑴作用：将塑料熔体恒温地经分流道送入各个热流道喷嘴，熔体流动时压力损失小，无死角，均匀分配物料。=2*GB2⑵类型：=1*GB3①外加热流道板材料：热作工具钢。 加热方式：孔内放加热器。 加热功率：0.5～1小时将流道板从常温升高到200～300度。 m—流道板的质量，kg；0.115—钢的比热容，kcal（kg·℃）-1； t—加热时间，h；△T—流道板要求温度与室温之差； η—加热器由电能转变为热能的效率，约为0.2～0.3。=2*GB3②内加热流道板优点：流道板表面温度低，能耗小，流道密封性好。缺点：流道的流动阻力大，流道断面内物料温度不均匀。流道布置方式：交错穿通。=3*GB3③热管加热热流道热管加热机理：利用于小分子由气体在转化为液体时释放潜热而温度不变的原理加热模具，可使模具的温差控制在1.5～2度。第五节注塑模成型零部件设计一、概述1、型腔模具上直接成型塑料制件的部位。2、成型零件直接构成模具型腔的所有零件。通常包括凹模、凸模、成型杆、成型环、各种型腔镶件等。3、型腔设计步骤和主要内容=1*GB2⑴根据塑件形状、使用要求、塑料的成型性能等确定型腔的总体结构即确定分型面的位置、进浇位置、排气位置、脱模方式等。=2*GB2⑵从制造角度决定型腔是否采用组合式。若采用组合，决定各构成零件之间的组合方式，详细地确定各零件的结构。=3*GB2⑶根据塑件尺寸和成型收缩率大小计算成型零件上的对应尺寸。=4*GB2⑷根据成型时的塑料压力，对成型零件进行刚度和强度的校核，决定其壁厚等尺寸。二、型腔分型面位置和形状的设计1、分型面分开模具取出塑件的面，通称为分型面。2、确定分型面应考虑的问题⑴塑件在型腔中放置方位的确定应设法避免与开模运动方向垂直或倾斜的侧向分型和侧向抽芯。⑵分型面的形状的决定与开模方向垂直的平面、斜面、折面、曲面。⑶分型面位置的选择制件断面轮廓最大的地方。同时考虑：①分型面避免放在制件外表面或圆弧转角处；②从制件的推出考虑分型面要尽可能使制件留在动模边；③从保证制件相关部位的同心度出发；④机动侧向分型时，侧向抽拔距应较小，且优先考虑将其放在动模边；=5*GB3⑤当分型面为主要排气面时，料流末端应在分型面上排气。三、成型零件的结构设计成型零件：直接构成模具型腔的所有零件。通常包括：凹模、凸模、成型杆、成型环、各种型腔镶件等。对成型零件的要求：足够的刚度、强度、硬度和耐磨性以承受塑料的挤压力和料流的摩擦力，足够的精度和适当的表面粗糙度，以保证塑料制品表面的光亮美观。㈠凹模（阴模）的结构设计1、整体式凹模牢固、不易变形。2、整体嵌入式凹模适宜合模时对中性要求高和多型腔模中，注意凹模的固定及定位。3、局部镶嵌式凹模为了便于加工或某一部分容易损坏，需经常更换。4、底部大面积镶嵌组合式凹模为了机械加工、研磨、抛光、热处理的方便而采用的方法。注意避免横向毛刺。5、四壁拼合的组合式凹模用于大型复杂凹模，注意拼合的紧密性。 ㈡型芯和成型杆的结构设计1、分为整体式用于形状简单的型芯。2、组合式适宜节省贵重材料、减少加工量的场合，注意成型部分为非回转体固定部分为回转体型芯的定位及热处理时的开裂变形。㈢螺纹型芯或螺纹型环的结构设计1、分类：模内自动卸除、模外手动卸除。2、安放时的要求：成型是要可靠定位，不会因合模的振动或料流的冲击而移位，在开模时能随制件一起方便取出。3、设计=1*GB2⑴螺纹型芯设计：A、直接成型螺纹B、成型时用以固定螺纹嵌件=2*GB2⑵螺纹型环四、排气方式及排气槽的设计1、重要性当塑料熔体注入型腔时，若型腔内气体不能顺利排出，将在制品上形成气孔、银丝、灰雾、接缝、表面轮廓不清，型腔不能完全充满等弊病；气体因压缩而产生高温，引起溢料、灼伤制件；同时降低充模速度。2、方式=1*GB2⑴利用分型面或配合间隙排气=2*GB2⑵开设专用排气槽注意：排气槽尺寸随塑料原料的品种和成型工艺条件的不同而不同。=3*GB2⑶用多孔烧结金属块排气=4*GB2⑷负压及真空排气五、型腔成型尺寸计算㈠塑件精度及其影响因素1、成型尺寸型腔上直接用来成型塑件部位的尺寸。主要有型腔和型芯的径向尺寸、深高度尺寸、中心距等。2、影响塑件精度的因素δ—塑件成型总误差；δs—塑料收缩率波动引起的塑件尺寸变化值；δm—成型零件制造误差；δw—型腔使用过程中允许的最大磨损量；δss—设计模具时由于收缩率选择不准造成的误差；δq—可动或固定成型零件配合间隙或安装误差造成的尺寸变化值。若塑件规定公差值为△，则：=1*GB2⑴成型零件制造误差的影响D—被加工零件尺寸，mm；△Z—成型零件制造公差值；i—公差单位；a—精度系数。实践表明当塑件尺寸较小时，模具制造误差约占塑件总误差的1/3左右。=2*GB2⑵成型收缩率波动影响①定义：εs—塑件成型收缩率；LM—模具成型尺寸，mm；LS—塑件对应尺寸，mm。②成型收缩率波动的原因成型工艺条件的波动、操作方式的改变、材料批号的变化。δs=(εmax-εmin)LM=3*GB2⑶型腔成型零件磨损量的影响①磨损方式：塑料的流动、塑件的脱模、模具重新打磨抛光等。②生产实际：只考虑与脱模方向平行的脱模磨损，对中小型制件，最大磨损量可取制件公差的1/6（0.02～0.05mm㈡按平均收缩率计算成型尺寸1、型腔径向尺寸的计算规定：型腔(孔)的最小尺寸为名义尺寸，偏差为正值，塑件(轴)的最大尺为名义尺寸，偏差为负值。根据考虑修模余量δr当型腔磨损量很小时，取， 则：εSCP—平均收缩率；LP—塑件名义尺寸；△—制件允许公差；LM—模具名义尺寸；δm—模具制造公差；δW—模具磨损量 2、型腔深度尺寸计算 规定：型腔深度以最小尺寸为名义尺寸，偏差为正值。3、型芯径向尺寸计算规定：型芯(轴)的最大尺寸为名义尺寸，偏差为负值，塑件(孔)的最小尺寸为名义尺寸，偏差为正值。4、型芯高度尺寸的计算规定：型芯高度以最大尺寸为名义尺寸，偏差为负值。5、型芯间或成型孔间中心距尺寸计算规定：塑件和模具上中心距尺寸公差标注一般采用双向等值公差表示。㈢按极限尺寸计算成型尺寸1、型腔径向尺寸的计算即2、型芯径向尺寸计算即3、型腔深度尺寸计算 即4、型芯高度尺寸的计算即即5、型芯间或成型孔间中心距尺寸计算校核最大中心距：简化得：或校核最小中心距：简化得：6、型芯、型腔校核的必要条件校核不合格产生的原因：=1*GB3①塑件设计的公差过小；=2*GB3②最大、最小收缩率的相差值太大；=3*GB3③模具制造公差或允许磨损值选取过大。㈣模具成型尺寸的近似确定法1、不考虑磨损值2、不考虑修模余量3、说明A、模具名义尺寸决定后仍应标明制造公差；B、若以模具平均尺寸为名义尺寸，则制造公差可标成双向等值公差。C、关键成型尺寸需留修模余量，可采用取尺寸公尺公差的上（下）限或按平均尺寸计算时取较大（小）收缩率。六、塑料模具的力学设计=1*GB4㈠力学设计的内容1、模具中使用过程中所承受的力锁模力、型腔内的压力。2、板之间的压应力校核=1*GB2⑴定模板处接触压力校核σs—铸钢的屈服强度，MPa；ns—安全系数；[σ]—许用应力，MPa。 思考：对于250mm×300mm的模具，装在定位孔直径为100mm，锁模力为500T的注射机上，允许锁模力多大？=2*GB2⑵模具内板之间的压应力校核 ns=1.62 3、型腔内的压应力校核(1)强度计算型腔应力状态：拉伸弯曲的复合应力。许用应力：σs—工作温度下模具材料的屈服强度；ns—安全系数，常取1.62。(2)、刚度计算决定刚度条件应考虑的因素：A、模具型腔不发生溢料；B、保证制件精度；C、保证制件顺利脱模。分析表明：小尺寸型腔应按强度计算壁厚，大尺寸型腔按刚度计算壁厚。=2*GB4㈡常见简单几何形状的型腔壁厚和底板厚的计算方法 1、组合式圆形型腔侧壁和底板厚度的计算(1)侧壁厚度计算刚度：则或强度：δ—纵向间隙，mm；P—型腔内压力，MPa；E—弹性模量，碳钢为2.1×105，MPa；r—内半径，mm；R—外半径，mm；μ—泊松比，碳钢取0.25；S—壁厚。注意：在不知分界尺寸的条件下，可分别作强度和刚度计算，然后取大值。(2)底板厚度计算刚度：中心处的挠度最大。则S—底板厚度，mm；—圆环形支座内半径，mm。强度：则2、整体式圆形型腔侧壁和底板厚度的计算(1)侧壁厚度计算刚度：自由膨胀分界点：Rcp—平均半径；H1—分型面距型腔内底面的高度；H—约束膨胀与自由膨胀的分界高度；δmax—自由膨胀时内半径增长值。强度；(2)底板厚度计算刚度：中心处的挠度最大。则强度：最大应力发生在周边。3、组合式矩形型腔侧壁和底板厚度的计算(1)侧壁厚度计算强度：校核时应满足：L1—长边内尺寸；L2—短边内尺寸；A—型腔侧壁高度； a—型腔侧壁受力部分高度。刚度：最大挠度发生在长边中点。其中短边拉伸变形量：由于 则 因为所以(2)底板厚度计算则即利用底板下面增加支撑板（柱）减薄底板厚度。组合矩形型腔九支撑前后底板厚度之比支撑情况计算方法未加支撑板时板厚中间加一支撑后板厚与原板厚之比按跨度比1:2:1加两支撑后板厚与原板厚之比强度计算11:2.71:4.3刚度计算11:3.41:6.84、整体式矩形型腔侧壁和底板厚度的计算(1)侧壁厚度计算则c—由L/h确定的常数，可按计算，也可查表。在做强度计算时，当p=50MPa，δ=L/6000时，板的最大应力接近45号钢 的许用应力200MPa，δ再大则超出许用应力，因此可用δ=L/6000代替强度条件。以允许变形量δ=0.05mm作刚度计算，分界尺寸L=300mm(2)底板厚度计算则C′—由L/b而定的常数，可按计算，也可查表。则C〞—由L/b而定的常数，也可查表。（三）型芯支撑板厚度计算其中其中第六节合模导向和定位机构一、概述1、目地：保证模具闭合时型腔形状尺寸的准确性。2、作用：=1*GB2⑴定位；=2*GB2⑵导向；=3*GB2⑶承受一定侧压力。3、形式：导柱导向；锥面定位。二、导柱导向机构设计=1*GB4㈠导柱导向的典型结构及设计要点1、形状直导柱：固定段与导向段的名义尺寸相同，公差不同的导柱。台阶式导柱：固定段与导向段的名义尺寸不相同，公差也不同的导柱。2、导柱导向的设计要点⑴直径和长度：直径：12～60mm，d/B=0.06～0.1（B—模板宽度）。长度：比凸模端面高出６～８ｍｍ。⑵形状：头部为锥形或半圆形。⑶公差配合：H7/k6，H7／f6。⑷粗糙度：固定段Ra0.8um，导向段Ra0.4um。⑸材料：碳素工具钢淬火（HRC50～55），低碳钢表面渗碳、淬火（HRC56～60）。3、导柱的固定 (二)导向孔及导套的典型结构及导套设计要点1、形状=1*GB2⑴类型：直导套、带轴肩连接的导套、带滚珠的导套。（注意端面倒角）⑵导套的固定：模板压凸肩、直导套侧（底）面紧固、铆压。2、导套的设计要点=1*GB2⑴配合：内H7／f7，外H7/n6（直），H8/k7。=2*GB2⑵表面粗糙度：Ra0.8um或Ra1.6um。⑶材料：铜合金、碳素工具钢、低碳钢，硬度低于导柱5度左右。(三)导柱与导套的配合使用(四)导柱位置的布置布置原则：保证定模按一个方向合模。方式：径向尺寸相同的不对称布置，径向尺寸不同的对称布置。三、锥面定位机构设计1、使用对象：大型、深腔、精度要求高。2、特点：配合间隙为零，提高定位精度。3、方法：安装锥形定位件（至少两副）、在型腔四周设锥型定位面。第七节塑件脱模机构设计一、概述1、脱模机构的典型结构(1)定义：脱出塑件的机构称为脱模机构或推出机构。(2)组成：推出零件（推杆、推板、推件板），推杆固定板，推板，推板导柱、导套，复位杆，拉料杆，螺钉等。2、对脱模机构的要求(1)结构优化、运行可靠；(2)不影响塑件外观，不造成塑件变形破坏；(3)让塑件留在动模。3、脱模机构的分类(1)、按动力源分类人力操作、机械推出、液压推出、气动推出。(2)、按机构结构特点分类简单脱模机构、双脱模机构、顺序脱模机构、二级脱模机构、浇注系统脱模机构、带螺纹塑件脱模机构二、脱模力的计算脱模力的构成：=1*GB3①体积收缩产生的包紧力引起的阻力；=2*GB3②大气压力；=3*GB3③机构运动时的摩擦阻力；=4*GB3④塑料与钢材的粘附力。=1*GB4㈠圆锥形型芯脱模力计算1、正压力计算=1*GB2⑴薄壁塑件：制件壁厚∶型芯直径＞1/20。由于则dβ很小时，有又因则而 =2*GB2⑵厚壁塑件E—塑料拉伸弹性模量，ε—塑料收缩率，μ—塑料泊松比，dβ—单元体的法平面夹角，t—壁厚，ρ—单元体纬线带平均曲率半径，rcp——塑件平均半径。k=ρ0/ρi，ρ0、ρi—该点法平面上制件内、外壁曲率半径。2、总压力计算=1*GB2⑴薄壁制件微分单元的表面积：微分单元的总压力：全面积的总压力：=2*GB2⑵厚壁制件平均半径处径比：总包容面积：总压力：r0大、ri大—型芯大端处塑件的内、外半径，r0小、ri小—型芯小端处塑件的内、外半径，rim—型芯（塑件内壁）平均半径，l—型芯长。3、脱模力计算总摩擦阻力：由于则对于不带通孔制件：总抽拔力为：薄壁制件：厚壁制件： (二)矩形台锥型芯脱模力计算取微分单元有：塑件对型芯的总压力为：总脱模阻力为：结论：1、脱模阻力随塑件壁厚、型芯长度的增加而增加；2、脱模阻力随塑料收缩率、弹性模量的增加而增加；3、脱模阻力随塑料对型芯的摩擦因数的增加而增加；4、脱模阻力随型芯的斜角的增加而减小。三、简单脱模机构=1*GB4㈠推杆脱模机构1、特点：加工简单、安装方便、维修容易、使用寿命长、脱模效果好。2、组成：推杆、复位杆、拉料杆、推杆固定板、推板等。3、推杆脱模设计要点：(1)推出杆位置的确定、推杆数量和断面形状的设计位置：脱模阻力最大处，避免塑件最薄处。形状：圆形、异形。数量：以保证塑件质量为前提。(2)推杆及其力学设计=1*GB3①类型：直杆圆柱形、台阶形。=2*GB3②尺寸：φ=1.5～5mm，H≤600mm，D=2d。=3*GB3③与推杆孔的配合：H7/f7，H8/f8；Ra0.8um。=4*GB3④材料：热作模具钢，最好表面氮化，HRC60～65。退火工具钢T8A、T10A或弹簧钢，头部淬火。=5*GB3⑤装固形式：轴肩固定、静配合、铆接、螺钉或螺母连接。=6*GB3⑥受力计算稳定裕度：对于钢推杆n=2且等截面圆形推杆：则矩形截面推杆：F0—临界载荷，N—一根推杆的允许负荷，N；E—弹性模量，MPa；J—取推杆截面中心惯矩中的最小值（cm4）；η—稳定系数，取20.19；a、b—矩形截面的短、长边的边长，cm； L—等截面推杆的全长，台阶式视具体情况定；。注意：F应取初始推出力与型腔压力在推杆头部产生最大压力中的较大值；校核推出时塑件接触面是否被破坏。(3)、推杆复位装置形式：复位杆复位、弹簧复位。数量：2～4根。(4)、推出导向装置适用对象：大型模具、推杆较多的模具。作用：避免运动卡滞或推杆弯曲损坏。=2*GB4㈡推管脱模机构1、适用范围：环形、筒形或中间带孔的塑件。2、特点：塑件周边受力，推出时平衡可靠，制品不易变形，不会留下明显的接触痕迹。3、形式：(1)主型芯固定在动模底板：适用于型芯径向尺寸较大者。(2)主型芯固定在动模型芯固定板：适用于推出距离较小者。(3)主型芯用横销或带缺口的凸缘固定：主型芯的连接强度较弱，定位精度差。4、配合：避免推管与型芯、型腔的摩擦，可选H8/f7或H8/f8，与型芯的配合长度为推出行程加3～5mm，与模板的配合长度为0.8～2D。=3*GB4㈢推件板脱模机构1、适用范围：薄壁容器、筒形制品、大型罩壳及多孔塑件。2、特点：推出力大而均匀，运动平稳，不留推出痕迹。3、注意：避免推板与塑件的摩擦，软质塑料脱模时易形成真空。 =4*GB4㈣活动镶件或凹模推出的脱模机构特点：模具结构简单，推出时塑件受力均匀，劳动强度大，适于小批量生产。=5*GB4㈤气压脱模机构特点：塑件受力均匀且简化模具结构。=6*GB4㈥多种脱模方式联合脱模机构特点：受力部位分散、受力面积增大可获高精度制件。四、定模脱模机构适用对象：因塑件的特殊形状而必须留在定模或塑件外观质量要求高。五、双脱模机构适用范围：塑件对动模和定模的附着力和包紧力相差不多。分类：1、压缩空气顺序脱模机构2、弹簧顺序脱模机构3、拉钩顺序脱模机构4、弹簧锁紧式顺序脱模机构设计要点：1、利用拉紧装置或弹簧保证模具的开模顺序；2、设置限位装置；3、定模设置导柱。六、二级脱模机构1、适用范围：经一次脱模尚且不能自动坠落者薄壁深腔制件或经一次脱模易使塑件变形或破裂者。2、类型：(1)机械气动式；(2)弹簧式；(3)凸轮抬杠式；(4)拉钩推杆式；(5)楔块滑块式；(6)杠杆增速式；(7)拉钩式；(8)套筒球槽式；(9)采用两级抬杠标准件。3、设计要点：(1)保证脱模顺序；(2)注意各级的推出距离。七、浇注系统凝料脱出1、潜伏式浇口浇注系统的脱出2、三板式模具浇注系统凝料自动脱出（1）浇注系统凝料自动脱出应完成的动作：主流道凝料的脱出，浇口的拉断与脱出。（2）仅用限位拉杆拉开分型面（3）顺序分型机构A、利用斜孔拉断浇口脱出浇注系统凝料B、利用拉料杆和凝料推板脱出浇注系统凝料C、仅用凝料推板脱出浇注系统凝料八、螺纹塑件脱模机构1、非旋转脱出方式（1）强制脱出有尺寸要求与塑料品种要求，并且脱模时要有塑性变形的空间。（2）分瓣式可张缩型芯型芯分成两组，依次向内回缩。（3）用内侧抽芯成型非连续的分断式螺纹2、旋转式脱出方式（1）结构分类及止转措施A、螺纹脱出方式：模外旋出；模内自动旋出。B、止转措施：塑件和模具均应设止转花纹。（2）螺纹型芯或型环一面旋转一面退回（3）螺纹型芯或型环只旋转不轴向退回（4）螺纹型芯或型环的旋转动力源=1*GB3①开模力驱动大升角螺杆旋出=2*GB3②电动机或液压马达驱动旋出=3*GB3③液压缸或气压缸推动齿条齿轮传动旋出=4*GB3④其它驱动力推动旋出如导柱齿轮拖动旋出。第八节侧向分型与抽芯机构一、概述1、侧向分型与抽芯方式(1)手动侧向分型抽芯特点：模具结构简单，劳动强度大，效率低。(2)机械侧向分型抽芯机构特点：经济合理，动作可靠，易实现自动化。(3)液压或气动分型抽芯特点：抽拨距离长，抽拨力大。2、抽拔力的计算=1*GB2⑴对于圆形或矩形的型芯抽拔力同脱模力的计算=2*GB2⑵对于“工”字形制件：总轴向力为：当滑块数为2时，每个滑块的摩擦阻力为：当滑块数为n时，每个滑块的摩擦阻力为：3、抽拨距的计算抽拨距：侧型芯或瓣合模滑块从成型位置到不妨碍制件平行推出位置所移动的距离。当瓣合模为两瓣时：当瓣合模为多瓣时： 二、手动分型抽芯机构1、模外手动分型抽芯特点：把侧型芯做成镶块，模具结构简单。注意：镶块在模内要可靠定位。2、模内手动分型抽芯(1)丝杠手动抽芯(2)手动斜槽分型抽芯(3)手动齿轮齿条抽芯(4)杠杆抽芯三、机动式分型抽芯机构=1*GB4㈠弹簧分型抽芯机构适用对象：抽拔距小、抽拔力不大的场合。=2*GB4㈡斜销（斜导柱）分型抽芯机构特点：借助开模力或推出力完成侧向抽芯，结构简单，制造方便，动作可靠。1、结构设计（1）斜销材料：45号钢、T8或T10淬火、20号钢渗碳淬火渗碳，HRC50～55。尺寸：d=10～40mm,D=d+5mm；α=15～20°，α＜25°。（2）滑块作用：实施侧向抽芯。形式：整体式、组合式。注意：滑块的底面和两侧为滑动面，应有足够的硬度（稍低于导滑槽）和较低的粗糙度。（3）导滑槽作用：在抽芯过程中，保证滑块运动平稳，无上下串与卡紧现象。形式：整体式和组合式。配合：动配合处为H8/f7，其余为0.5～1mm的间隙。导滑槽与滑块间的配合：（4）滑块定位装置作用：保证闭模时斜销顺利进入滑块斜孔。形式：与安装的方位有关。（5）锁紧楔作用：确保成型时滑块位置的准确。形式：整体式与组合式（区别在于锁紧力的大小不同）。2、斜销几何尺寸和最小开模行程的计算(1)滑块与开模方向垂直时：=1*GB3①斜销几何尺寸计算O1至O2距离：若头部为半球形取 ②最小开模距离计算(2)滑块与开模方向不垂直时：滑块向左倾斜时：则或滑块向右倾斜时：则或结论：与滑块不倾斜相比，当开模行程相同时，将得到不同的抽拔距，同时所需斜导柱的长度不同。３、斜销分型抽芯机构的受力分析及强度计算(1)滑块与开模方向垂直时受力分析：其中：令则：可得：或(2)滑块与开模方向不垂直时受力分析：对图a，列受力平衡方程如下：可得:简化得：与滑块垂直开模方向时相比，受力与斜销角为（α+β）受力相当，故（α+β）应小于20°。对图b，列受力平衡方程如下：其中：可得:简化得：与滑块垂直开模方向时相比，受力与斜销角为（α-β）受力相当，故（α-β）应小于20°。(3)斜销强度计算方法：根据其受力情况决定其直径。从受力分析可知，多数的斜销均可视为承受弯应力的悬臂梁，最大弯矩作用在斜销根部，其值为：按以下公式进行强度校核：圆形截面斜销则矩形截面斜销当时：代入简化得：(4)楔紧块斜角、强度校核：α´=α+2～3°;强度校核应根据结构决定其力学模型，然后进行校核。4、斜销分型抽芯机构的五种安装组合形式(1)斜销在定模、滑块在动模注意：当顶杆与侧型芯在垂直与水平面的面上的投影发生重叠时，合模时有可能发生干涉。因在合模最终位置时：故有不发生干涉则有如发生干涉，则应采用“先行复位机构”。下面为常见的几种先行复位机构:A、弹簧先行复位机构；B、凸轮先行复位机构；C、偏转杆先行复位机构；D、连杆先行复位机构。(2)斜销在动模、滑块在定模的结构(3)斜销和滑块同在定模的结构(4)斜销与滑块同在动模的结构(5)斜销在动模固定板，滑块在动模的结构=3*GB4㈢弯销分型抽芯机构1、原理：同斜销抽芯机构2、特点：=1*GB2⑴、α可大一些（小于30度），相同的开模行程得到较大的抽拔距；=2*GB2⑵、能承受较大的抽拔阻力；=3*GB2⑶、一般装于模外，可减轻模重；=4*GB2⑷、可使侧向抽芯明显滞后于开模过程。3、举例=4*GB4㈣滑块导板（斜槽导板）分型抽芯机构适用对象：常用于两瓣瓣合模的分型。=5*GB4㈤斜滑块分型抽芯机构1、滑块导滑的斜滑块分型抽芯机构(1)原理：利用滑块侧面的凸耳在锥形模套内壁的斜槽内沿斜向滑动，达到在滑块推出的同时完成滑块分型抽芯的目的。(2)特点：能承受较大的侧向力，但抽拔距不大，需人工取件。(3)设计：①斜滑块的组合及导滑槽的配合形式②开模时要使滑块全部留在动模边③斜滑块装配要求④滑块和塑件推出设计2、斜推杆导滑的斜滑块分型抽芯机构特点：用于抽拔力不大的场合，占位小。=6*GB4㈥齿轮齿条抽芯机构1、机理：利用开模动作使原动齿条驱动齿轮，从而带动型芯齿条完成抽芯动作。2、形式：抽直型芯，抽弯型芯。注意；成型时型芯的定位。四、液压抽芯或气压抽芯机构特点：抽拔力大，抽拔距长，抽拔时间灵活。五、联合作用抽芯机构适用对象：采用一种分型抽芯机构不能完成抽芯动作的。第九节注射模温度调节系统一、概述1、模具温度设计的原则(1)结晶型塑料模温的决定低模温可获得较柔软的轫性好的制品，高模温由于结晶度大可得到刚性、硬度和耐磨性都很高的制品。(2)模温内应力和翘曲变形a、温度不均匀导致收缩不均匀；b、模温过高导致脱模时定型不好。(3)模温与制品外观质量模温过低造成制品表面不光、轮廓不清；模温过高造成透明制品的透明度降低。2、冷却效率对生产效率的影响及提高的办法(1)提高模板对冷却介质的传热系数；(2)降低冷却介质温度增加传热推动力；(3)增大冷却传热面积。3、冷却系统设计原则(1)冷却水通道的设置：两侧均匀；(2)冷却水孔的设置：尽量大，尽量多；(3)水孔与相邻型腔表面距离相等；(4)采用并流流向，加强浇口处的冷却；(5)降低入水与出水温度差。二、模具冷却系统设计计算1、制品所需冷却时间的计算当塑件长度与厚度之比L/S>10，塑件的冷却按一维传 热模型计算。 S—制品的壁厚，mm；θc—塑料注塑温度，℃；θm—模具型腔温度，℃；θ—塑件脱模时的平均温度，℃；α1—塑料的热扩散系数，mm2/s。ρ—塑料密度，kg/m3；cp—塑料比热容，kJ/kg℃；λ—热导率，kW/（m℃）。m—kg/次。2、冷却介质一边所需传热面积的设计计算(1)冷却介质用量的计算m′—平均单位时间内注入模具塑料质量，kg/s；q—单位质量塑料熔体在成型过程中放出的热量，kJ/kg；N—每秒注塑次数。c2—塑料的比热容，kJ/kg℃；ν—结晶型塑料的相变潜热。模具冷却水单位时间带走的热量：Qc—模具向空气对流传热；QR—模具向空气辐射传热；；QL—模具通过上下模板向注塑机传热。Q0—凹模带走的热量；Qi—凸模带走的热量。每秒所需冷却介质的体积流量：θ5′、θ5″—模具冷却介质进出口温度，℃；一般为3℃，不超过5℃；ρ1—冷却介质密度；c1(2)模板的热传导阻力与型腔内壁温度的确定λ2—模板导热率，kW/（m℃）；δ—型腔壁与冷却水管壁之间的平均距离，m；θ3m—型腔壁的平均温度，℃；θ4m—冷却水管壁的平均温度，℃；Acp—型腔壁与冷却水管壁之间的对数平均传热面积，mA3—型腔壁传热面积，m2，A4—冷却介质边的传热面积，m2。(3)冷却水孔壁与界面的传热膜系数计算努塞尔特准数：d—水管直径，m；λ3—水热导率，kW/（m℃）；α3—管壁与冷却水之间的传热膜系数，W/（m2℃）；u—水流速，m/s；ρ—水密度，kg/m3；μ—水粘度，Pa·s；cp—水的定压比热容，kJ/kg℃(4)冷却介质边传热面积和A4的确定即3、冷却水管总长度计算及流动状态、流动阻力的校核γ—在温度为θ5m时运动粘度（m2/s）；u—冷却水平均流速，m/s；L—该冷却回路长度，m；ρ—在温度为θ5m时的密度，kg/m3；Le三、常见冷却水路结构形式1、型芯凸模冷却水路结构2、凹模冷却水路结构形式四、模具冷却新技术1、负压水路和逻辑密封冷却装置2、热管冷却装置第十节气体辅助注塑成型制品设计和模具设计一、概论1、气体辅助成型的工艺过程与分类：先在模具型腔内注入部分或全部熔融的树脂，然后立即注入惰性高压气体，利用气体推动熔体完成充模过程或填补因树脂收缩后留下的空隙，在塑件固化后再将气体排出。短射：注入部分树脂（体积的50~90%），适于充模阻力小的塑件，节省原料。满射：注入100%的树脂，靠气体保压、补缩。2、气辅注塑技术的优点(1)消除厚壁制件的表面凹陷；(2)气体保压压力天下梯度很小，保压效果好，可降低制品内应力，同时减小翘曲变形；(3)塑件尺寸精度和形位精度高；(4)节约原料；(5)减少冷却时间，缩短成型周期；(6)短射技术可减小注塑压力和锁模力。3、气辅注塑适用制品范围(1)特厚的棒状制品(2)大型板状有加强筋的制品(3)大型的、厚薄不均的复杂塑件二、气辅成型制品和模具设计原则1、气道壁厚和塑件壁厚(1)塑件的气道部分和实体部分的壁厚相差悬殊；(2)对于塑件上非气体通道的平板区壁厚不宜大于3.5mm。2、塑件上的加强筋3、气体注入位置设计4、气泡扩展方向以及塑料熔体和气体注入位置5、气道部分塑件外形设计6、气体通道长度的控制第十一节注射成型模具设计程序1、了解塑件的技术要求；2、根据塑件形状尺寸，估算塑件体积和重量；3、分析塑件，确定成型方案；4、绘制方案草图；5、计算；6、绘制模具设计装配工作图;7、绘制零件工作图；8、经过全面审核后投产。第四章塑料压制成型模具第一节概述一、压制成型及压模的结构特点1、压制成型的定义先将粉状、粒状或纤维状等塑料放入成型温度下的模具型腔中，然后闭模加压而使其成型并固化的作业。2、压制成型的优点：⑴与注塑模相比，使用的设备和模具比较简单价廉。⑵适用于流动性差的塑料，易成型大中型制品。⑶适宜成型热固性塑料制品，与热固性塑料的注塑和压铸相比，制件的收缩率较小、变形小、各项性能较均匀。3、压制成型的缺点：⑴生产周期长、生产效率低，尤其是厚壁制件；⑵不易实现自动化，劳动条件差；⑶制品有较厚的溢边，高度方向的尺寸精度差；⑷带有深孔、形状复杂的制品难于成型；⑸对模具要求较高，重要零件应热处理，模具易变形、易磨损，寿命短；⑹模具内细长成型杆和制品上细薄嵌件，在成型时易弯曲变形，不宜采用压模。4、压制模的结构组成：型腔、加料室、导向机构、侧向分型、抽型机构、脱模机构、加热系统。与注射模的差别：多了加料室、少了浇注系统和排气系统。二、压制模具分类（按配合结构特征分）1、溢式压模模具：无加料室、有挤压面、可不设定出装置。原料：使用于低压缩比，如粒料或预压锭料；成型时有溢料。制品：精度低。优点：结构简单，造价低廉耐用，制件容易取出。2、不溢式压模模具：有加料室，无挤压面，侧面配合，需顶出装置。原料：适用于高压缩比、流动性差原料。制品：精度较高。缺点：加料量直接影响制件高度尺寸。3、半溢式压模模具：有加料室、有挤压面、有溢料槽、有顶出装置。原料：不适于压制布片或长纤维作填料的塑料。制品：精度较高。优点：凸模与加料室周边配合简化。4、带加料板的压模模具：介于溢式和半溢式模具之间，其余同半溢式模。5、半不溢式模模具：介于半溢式和不溢式模之间。原料：用于中等压缩比的原料。制品：深型、厚壁和厚薄不均的制品。优点：制品密度大、表面质量好。6、多腔模：用于溢式和半溢式模，缺点是制品密度低。第二节压模与压机的关系一、国产压机的主要技术规范1、分类：⑴按传动方式分类：机械式压机、液压机。⑵液压机分为：上压式压机、下压式压机、角式液压机、压制板材的层压机。⑶液压机按动力源分类：水压机、油压机。2、压机的主要技术规范：常见液压机型号及主要技术规格型号XY-45YA71-45Y71-63YB32-63Y71-100Y71-160YA71-250Y32-300公称压力/KN4504506306301000160025003000流体最大工作压力/MPa3232322532323020顶出力/KN1203(手动)95200500630300顶出行程/mm150175130150165250300250滑块至工作台最大距离/mm33075060060065090012001240滑块至工作台最小距离/mm805003002002704006004403、举例：二、压机有关工艺参数的校核1、压机最大吨位的校核则：当压机已定时：当所用压力小于额定压力时：F机—压机最大总压力，kN；F模—压模所需的成型压力，kN；p0—压制时单位成型压力，MPa；A—每型腔的水平投影面积，cm2；n—压模内加料室的个数；p表—压力表读数，MPa；A活—压机活塞面积，cm2。注意：以织物和纤维作填料的塑料、高强度的塑料、薄壁深形制品以及倒装式压模所需单位压力较大。2、压挤压模固定板有关尺寸的校核(1)模具宽度小于压机立柱或框架之间的距离；(2)压模的最大尺寸不宜超出固定板尺寸。3、压模高度和开模行程的校核固定式：H≥H最小，H最大≥h+LL=h制+h凸+(10~20)㎜即H最大≥h+h制+h凸+(10~20)㎜或H最大≥h上+h下+h制+(10~20)㎜h-压模的总高度，mm，L-模具要求的最小开模距离mm。4、压机顶出机构的校核类型：(1)手动顶出机构（用手轮或手动齿轮）；(2)顶出托架；(3)液压顶出机构。模具顶出行程小于压机最大顶出行程，压模与压机的顶出机构通过尾杆连接。第三节压模成型零件的设计一、型腔总体设计1、塑件在模内施压方向的选择(1)便于加料；(2)有利于压力传递；(3)便于安装和固定嵌件；(4)保证凸模强度；(5)长型芯位于施压方向；(6)保证重要尺寸精度。2、分型面位置和形状的选择制件断面轮廓最大的地方，同时考虑：①分型面避免放在制件外表面或圆弧转角处；②从制件的顶处考虑分型面要尽可能使制件留在定模边；③从保证制件各部分同心度出发；④侧向分型时，侧向应抽拔距小、锁紧力小，且优先考虑将其放在动模边。3、凸模和凹模配合结构的选择(1)从原料上考虑：压缩比、填料类型；(2)从脱模上考虑：固定式、移动式；(3)从制件外形上考虑：模具加工的难易。二、压模型腔配合结构和尺寸1、溢式压模配合形式设计溢料槽，保证承压面的强度。2、不溢式压模配合形式及其改进形式注意：⑴保证凸凹配合模间隙，保证凹模与顶杆的配合间隙，使成型时顺利排气，同时避免产生飞边；⑵凹模入口处设置导向段；⑶保证塑件外表面的质量。3、半溢式压模凸、凹模的配合形式注意：凸模上的溢料槽用来溢料与排气，加料室设置导向段，转角处圆弧过渡，承压面有足够的强度。4、承压面和承压板作用：减小凸模与加料室接触面的压力，提高模具寿命。移动式压模：用凸模（或凸模固定板）与加料室接触的面做承压面，凸模上设溢料槽与贮料空间。固定式压模：利用承压板承压，凸模上设溢料槽。三、成型零件设计=1*GB4㈠凹模设计1、类型：整体式组合式：整体嵌入式、局部镶嵌式、大面积镶嵌式、四壁拼合组合式。2、设计要点： ⑴组合式压模避免水平接缝；⑵凹模垂直方向上的螺钉孔不要做成通孔；⑶镶嵌结构的牢固性。=2*GB4㈡凸模设计1、没有特殊要求最好为整体式；2、不溢式和半溢式凸模开有溢料槽且与凹模呈动配合。=3*GB4㈢型芯（成型杆）的设计1、长度：＜2.5-3D（与压制方向一致），＜1.0D（与压制方向垂直）；2、成型通孔时型芯与对面留有0.05~0.1毫米间隙；3、通孔直径较大时作挤压边缘；4、当孔较深时，型芯深入凸模孔内支撑或采用对接的成型杆成型；5、塑件中心孔较大时，型芯可兼做导柱。=4*GB4㈣嵌件的安装与固定1、成型内外螺纹的型芯或型环及固定嵌件的螺纹的型芯或型环，结构同注射模。2、嵌件优先放在凹模。3、嵌件的定位A、圆锥（柱）面配合；B、过赢配合；C、旋入螺纹型芯（用于移动式压模）；D、采用弹簧箱。=5*GB4㈤压模型腔表面粗糙度成型表面Ra0.2~0.025μm,最好镀铬0.01~0.02mm；加料室侧壁等处按Ra0.2~0.4μm。四、加料室的设计及其计算1、加料室的体积加料室体积=塑料原料体积—型腔体积塑料原料体积VV=Gν=V塑件γν或G-塑件重量，克；γ-塑件密度，克/厘米3；ν-塑料比容，厘米3/克；K-塑料成型时的体积压缩比。2、加料室的高度（a）图：（b）、（c）图：（d）图：（e）图：（f）图：当塑件所需塑料小于塑件高度所包容的体积时：第四节压模结构零部件一、导向零部件1、导向零部件：作用同注射模，常在上模设导柱、下模设导柱孔。2、与注射模相比还具有以下特点：（1）对于半溢式和不溢式模，凸模与加料室的配合段也能起导向和定位作用；（2）中央导柱可提高塑件质量；（3）导柱一般不带油槽。二、塑件脱模机构（顶出系统） 1、脱模机构与压机的连接方式(1)压机A、不带脱模装置的压机宜用于移动式压模，当用于固定式压模时，压模须自带顶出机构。B、压机带有顶出装置a、液压顶出装置：顶杆上升的极限位置是其头部与工作台面相平起。b、托架顶出装置：顶杆可伸出工作台面。c、齿轮传动的手动顶出装置：同上。(2)压机顶杆与压模脱模系统不直接连接，模具须设回程装置A、顶杆可伸出工作台面B、顶杆不可伸出工作台面须用尾轴，尾轴高度等于制件顶出高度加底板厚度和挡销厚度。(3)压机顶杆与压机顶出系统直接相连，模具不须设回程装置尾轴的连接形式：螺纹、T形槽。2、固定式压模脱模机构(1)气吹脱模：适用于薄壁壳体制件。(2)顶杆脱模推杆设计在凹模边时对塑件外观有影响，设计在嵌件下部时可隐藏痕迹，也可设计在凸模，回程杆通常设在模外。(3)顶管脱模机构：同注塑模。(4)脱模板脱模机构：适用于开模后制件留在凸模的薄壁制件，常用于单型腔模。(5)凹模脱模机构：适用于外形带台阶的制件。3、半固定式压模脱模机构(1)带活动上模的压模：又名抽屉式压模，活动部分不能太重。(2)带活动下模的压模：常用于下模有螺纹型芯或下模安放嵌件较多。4、移动式压模脱模机构(1)撞击架脱模：适用于模具重量不超过10公斤。 优点：模具结构简单、成本低、操作速度快。 缺点：劳动强度大、易损坏。(2)卸模架：克服了上述缺点但效率低。A、单分型面模卸模架 B、双分型面模卸模架C、瓣合模凹模卸模架 (3)移动式压模以及半移动式压模的移动部分须安装手柄。三、压模侧向分型抽芯机构由于注射成型与压制成型机理不同，所以注射成型的某些侧向分型抽芯机构不能用于压制模。1、机动侧向分型抽芯(1)斜滑块侧向分型抽芯机构(2)铰链连接瓣合模分型机构(3)斜销、弯销抽芯机构(4)偏心转动抽芯机构(5)模外斜面分型抽芯机构2、手动模外分型抽芯模具结构简单，劳动强度大，效率低。四、压模的加热和冷却1、加热方式：电加热、蒸汽或过热水加热、煤气（天然气）加热。(1)电加热：电阻丝加热、工频电感加热。(2)蒸汽或过热水加热A、蒸汽加热：速度快、常用于热塑性塑料的压制。B、过热水。(3)煤气及天然气加热缺点：温度不易准确控制、污染空气。2、压模热计算(1)加热后效(2)加热方式：主要加热组和辅助加热组。(3)供给压模的热：料升温、压模侧面散热、分型面散热、连接螺钉散热及清理模具散热。常用方法：根据压模体积或重量进行经验计算或查表计算。 A、经验计算：P—模具所需总功率，W；m—压模质量，kg；f—每千克压模维持压塑温度所需的电功率，W/kg。对酚醛塑料可按下列经验数据选取：a、用电热棒：小型压模（1~20kg）f=35瓦/公斤；中型压模（20~200kg）f=30