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1、,PROE UG SOLIDWORKS模具设计教程,模具设计教程,塑胶模具设计及应用,1.课程设置的目的； 熟悉塑胶模具结构设计，了解模具制造加工过程及制造工艺。注重培养学生的设计意识、产品意识、质量意识。 2.基本要求； 必须掌握塑胶模具设计的基本知识基础上，熟悉塑胶模具结构设计的过程及应用，掌握注塑成型与模具结构的关系，了解模具加工与加工工艺。 3.模具对产业技术发展的影响。,模具的概述,合理的模具设计，主要体现在所成型的塑料制品的质量（外观质量及尺寸稳定性），使用时的安全可靠和便于维修，在注塑成型时有较短的成型周期和较长的使用寿命以及具有合理的模具制造工艺性等方面。 在做模具设计时须知，

2、一个产品它可以同时拥有几种不同的设计方法，衡量每一种方法的优缺点，再选择最理想的方法进行设计。对于一些重开模，也必须考虑在原来的基础上是否做改善。 刚做设计时，必须参考更多的过去的类似设计图纸， 并了解它在制造和使用方面的情况，吸取当中的教训及经验。,模具是一种生产工具，是用来生产有一定形状和尺寸要求的产品的工具。,金属成型模具 塑料成型模具（*） 橡胶模具 玻璃模具,根据模具成型时所用的材料不同分类：,模具的概念及分类,1.注射成型模具（#） 2.压塑成型模具 3.吹塑成型模具,塑料成型模具的分类,借助加压和加热，使直接放入型腔内的塑料熔融并固化成形所用的模具。,压塑成型模具的工作原理,借助

3、于压缩空气，使处于高弹态或塑性状态的空心塑料型坯发生吹胀变形，然后冷却定型，获取具一定形状和尺寸要求的塑料制品。,吹塑成型模具的工作原理,注射成型是将颗粒状或粉状塑料经由注射机的料斗加到料筒内，塑料在料筒内受热熔融，在注射机螺杆或是柱塞的压力推动下，经由喷嘴进入模具型腔，在模具内固化成型，脱模后得到具一定形状、尺寸要求的塑件。,注射成型模具的工作原理,注射成型模具的分类,注塑模具,一般结构,特殊结构,二板式,三板式,一模一腔二板式,一模多腔二板式,一模一腔三板式,一模多腔三板式,滑动抽芯式模具,螺纹抽芯式模具,其它,模具的结构组成,通过实例分析,一般注塑模具的设计流程,产品结构分析 模具结构的

4、确定 确定模架标准 确定视图基准 寻找分模面 浇注系统,侧向分型机构 顶出机构 冷却系统 辅助零件 完善结构图,零件图 3D分模 线割图,一般注塑模具的加工流程,零件图 3D分模图 线割图,车间钳工,CNC编程,电加工,开料、打孔,编程、铜极,数控加工,割镶件孔 电火花,装配、合模、抛光,第一次试模,试模后修改,第二次试模,签样量产,产品结构的分析（设计依据）,分析产品的结构是否能脱模 分析产品的胶厚是否均匀 分析产品成型材质的缩水率及其它特性 分析模具产品的出模方式,（包括了大水口、细水口或简易细水口）,常用模具的模架,Mould Base,主要内容,模架的定义与用途 模架的组成结构及其称谓

5、 模架的分类 模架规格的表示方法,模架的定义与用途,定义： 模架也称为模胚。由模板、导柱和导套等零件组成，但型腔未加工的组合体。 （型芯镶件、型腔镶件、定位环、浇口套、顶杆、滑块机构等部件须安装到模架上才组成一套完整的模具。）,模架的作用：连接、固定、导向 （模架保证了凸凹模在开合模时能正确对准）,模架的组成结构及其称谓,一般模架都由四大部分组成：,定模（前模）部分（由面板和A板组成）； 2. 动模（后模）部分（由B板、C板、回针、面针板、底针板以及底板组成） 导向部分（由导柱和导套组成） 连接固定部分（由杯头螺丝和定位销组成）,模架的基准角,模架的基准角是模具加工、制造时的基准。,模架的基准

6、角一般设置在模架的右下角。 同时用字码做标记。 靠近基准角的导柱、导套、拉杆以及拉杆导套在长度方向上的距离要比其它相应的三个要小2mm。,模架的分类,常用模具模架的三大类型：,大水口模架Side Gate System 细水口模架Pin Point Gate System 简易细水口模架Three Plate Type System,大水口模架,推板,垫板,推板与垫板的作用,在何种条件下需要用到推板？,产品较高，对型芯的包紧力较大时，此时顶杆的推出力不够，无法满足产品顶出的需要。 产品是透顶时，没有合适的位置安排顶出杆。 产品是透明的，顶出时留下的痕迹会影响产品外观。,垫板的作用： 防止型芯零

7、件脱出，增强零件的稳定性。,常见大水口模架的几种形式,根据垫板和推板的有和没有组成大水口模架的四种形式：,A有垫板，无推板B有垫板，有推板 C无垫板，无推板D无垫板，有推板,细水口模架,大水口与细水口模架的不同,相同之处：动模部分 不同之处：顶板和A板之间无固定用的螺钉。 顶板和A板之间可移动一定的距离。 顶板要比底板厚。 定模部分有拉杆导柱和拉杆导套。,细水口模架的定模部分：有水口推板与无水口推板,常见细水口模架的几种形式,根据水口推板的有和没有组成细水口模架的八种形式：,DADBDCDD EAEBECED,第一个D有水口推板 A有垫板，无推板 B有垫板，有推板 C无垫板，无推板 D无垫板,

8、 有推板 E无水口推板,简易细水口模架,细水口模架,简易细水口模架,简易细水口模架与细水口模架比较： 简易细水口模架省去导柱和导套，而且动模部分无推板,常见简易细水口模架的几种形式,根据有水口推板与没有水口推板： F有水口推板A有垫板 G无水口推板C无垫板,工字模与直身模的不同,有没有顶板；底板的位置；,模架规格的表示方法,一般的表示方法： 型号+A板高度+B板高度+C板高度,例如：DCI 4045 A 80 B 100 C 120 I 表示工字模； 4045 表示AB板的宽、长； ABC后面的尺寸表示其高度。,模具成型零件的设计,（型芯和型腔）Core 浇口直径取 （0.6 1.2）； 与流

9、道成一角度 （ = 30 45 ）; 是一锥形通道，夹角为20 30。,潜伏式浇口的两种方式： 潜前模：直接潜产品的外表面； 潜后模：产品的内部结构（筋位、 柱位）； 推杆位。,潜伏式浇口的优、缺点,优点：浇口与产品可自动分离，节省后加工工程；进胶位置可自由选择，残痕少，模具结构相对简单。,缺点：压力损失大，仅使用于简单塑件。,点浇口,截面形状小如针点的浇口。（圆形截面 0.5 1.8） 分流道开设在A板和水口板之间，可单边开设，亦可两边同时开设。 经常是在A板背面单边开设。,点浇口的优、缺点：,优点： 去除浇口后，塑件上留下的痕迹不明显。 可利用开模动作自动拉断。 可采用多点进料，从而缩短流

10、程，减少熔接痕。 浇口附近残留应力小，多点进胶可以减少产品变形。 缺点： 压降大，模具结构相对比较复杂，开模费用高，生产过程中产品会产生毛边。,中心浇口（包括盘形浇口与环形浇口）,一般适用于圆筒状塑件成品的模具。,中心浇口的特点及优、缺点：,优点：1.盘形浇口的优点在于它不须浇道或只需极短的 浇道，有直接浇口的作用，压降少。通常没有 熔接线产生，可防止流痕的发生，成品强度佳； 2.环式浇口的优点在于它能保证成型产品圆周方 向肉厚均匀。,缺点：1.盘形浇口的缺点在于其浇口移除困难； 2.环形浇口的缺点在于它会产生轻微的熔接线， 浇口移除困难，需要处理浇口后加工问题。,扇形浇口,常用于成型宽度大的

11、薄片状塑件。,特点：侧浇口的另一个变体，在模穴处的浇口宽度较大。,优点：使塑胶进入模穴后能均匀的填满模穴，减少产品的熔接线及其他表面缺陷。成品外观良好。,缺点：浇口残痕过大，浇口切除比较困难，产品必须加以整修。,7)重叠式浇口,用途：适用于硬质PVC以外的其他常用塑料,特点：直接在模板分模面上加工取浇口而成，可视为矩形浇口的变体。浇口一部分重合于成品肉厚上面。,优点：不会在成品表面留下浇口的痕迹，对于平面形状的成品可有效防止喷流现象。其他优点同侧浇口。,缺点：在分模面的浇口加工比较困难，切除或整式浇口的工作要求较高，压力损失较大。,浇口位置的选择原则：,避免流体经过浇口时产生熔体的破裂 浇口应

12、设置在有利于补缩的位置，开设在料厚较厚的位置附近 浇口应开设在使熔料在型腔中流程尽可能短的位置 减少熔接痕 利于排气 防止料流将型芯或嵌件挤压变形 高分子取向对塑件性能的影响,冷料井与拉料杆,冷料井作用：储存冷料的空间。可以防止冷料前锋进入型腔而影响塑件质量。,拉料杆：使主流道凝料能顺利地从主流道衬套中脱出。,拉料钉：在开模时拉住浇注系统凝料，将其从流道中拔出。,排气系统,为什么要排气？,塑料熔体注入型腔时，如果型腔内的原有气体、蒸汽、以及塑料含有水份在注射温度下，蒸发而成的水蒸气等不能顺利排出，将会在制件上产生气孔、接缝，表面轮廓不清，不能完全充满型腔，同时还会因气体被压缩而产生高温灼伤制件

13、，而且气体压缩后产生反压力会降低充模速度，影响注射周期和产品质量，所以模具设计过程中为了使模腔内气体，在塑料熔体流动过程中顺利排出，应考虑排气结构，保证制品质量。,排气方式,*利用模具零件的配合间隙自然排气； *单独开设排气槽。,开设位置：常开设在充形料流的末端。 排气槽深度：0.02 0.05 (mm) 槽宽度一般取1.5-6(mm) 溢边值：某种材料在一定温度和压力下不会产生溢边的间隙值。,侧向分型与抽芯机构,工作原理,在合模过程中侧滑块随公模板向上运动当其达到一定距离时斜导柱进入导滑槽则侧滑块在斜导柱的驱动下向成型部位移动开模过程中斜导柱带动滑块向外运动同时在弹簧也对滑块有驱动作用在公模

14、板的限位装置作用下完成侧抽最后通过公模内顶出机构脱出制品。由于滑块经常要进行水平运动为了使公模板不在其来回运动过程中受损则在滑块下方安装耐磨块应注意滑块尺寸较大应在滑块中部和两端均设耐磨块和导滑槽。,工作原理图,抽芯距,抽芯距 = 最小抽芯距离+ 余量（2 5mm）,主要内容,侧向分型与抽芯机构的结构组成 侧向分形与抽芯机构的结构形式 倒钩的处理,I. 结构组成,1. 主体部分： 滑块体（T形块） 滑块可做成整体，亦可做成镶拼式。,整体式,镶拼式,滑块采用整体式结构,一般适用于型芯较大,強度较好的场合。镶拼式则是应用最为广泛的滑块方式，它一般由滑块座与滑块镶件两部分组成。,2. 导向装置：T形

15、槽,小滑块的T形槽：可用T形刀直接在模板上（大镶件）加工； 大滑块的T形槽：采用镶拼式。,整体式,镶拼式,* T型槽的装配尺寸,3. 驱动装置,）斜导柱驱动 （85%） ）斜楔驱动 （13%） ）齿轮齿条驱动 （1.0%） ）气压、油压驱动（1.0%）,1）斜导柱驱动,通过对滑块的侧向压力来驱动滑块。,斜导柱的参数设计： 斜导柱直径： 10， 12， 16， 18， 20， ,斜导柱的倾斜角： 介于8 25斜导柱的长度：总长 L= L1 + L2,L1：斜导柱安装 固定部分的长,L2：驱动滑块 运动所需要的长度,另一种确定斜导柱长度的方法是通过作图。,2）斜楔驱动,因此，斜楔的强度要好于斜导柱

16、，磨损小，但加工不易,3）齿轮齿条驱动,通过齿轮（齿条）把动模和定模的开模动作转换为滑块的侧向运动。,4）气压、液压驱动,抽芯机构动作平稳，且抽芯动作与模具开合模无关，抽芯力大，抽芯距长。 注意：无论是采用何种驱动，仍须锁紧装置。,4.限位装置,限定滑块在滑动方向上的滑动范围。,弹簧挡块,弹簧浮钉,5. 锁紧装置,整体式：直接在模板上加工,镶拼式,II.结构形式,1）滑块在动模，斜导柱在定模,2）滑块在定模，斜导柱在动模,缺点：导致产品留在定模，不利产品取出。,缺点：型芯复位不方便。,改进后,III.倒钩的处理,通常在这种情况下，模具会采用斜滑块分型与抽芯机构（斜顶）。,一般成型斜顶： 斜角

17、5 15 截面 8 x 8,斜顶参数的计算,斜梢行程=倒勾距離+安全值(1.53mm),斜梢度 tg=,另一种方法可用作图法来实现（常用）,斜顶的分类与设计,斜顶的分类：1）整体式斜顶 2）分段式斜顶 3）前模斜顶,1）整体式斜顶的设计方法,结构组成,斜扣位,引导块,斜顶座,斜扣位（斜顶主体厚度的确定）,由模具模架确定,模架规格 厚度（W1） 300以下 W1最小为6 300500 W1最小为8 500700 W1最小为10 700以上 W114,引导块的结构,斜顶座的结构,2）分段式斜顶的设计方法,应用场合:斜顶运作空间不足时可以采用分段式斜顶。,结构组成,3）前模斜顶,设计要点:,1）增加

18、开闭器、小拉杆和大拉杆以确保开模时 上固定板与A板先打开，然后再打开前后模； 2）斜顶和滑块座之间不能有脱离间隙； 3）斜顶水平后退距离S1=SXtgA。,S为上固定板与A板间开模距离 A为斜顶的倾斜角度,工作原理,母模入子（前模镶件）固定在上固定板上，开模时上固定板与A板先开，所以母模入子將先抽动，从而通过燕尾槽拖动斜顶后退；斜顶在固定于前模镶件上的勾槽中滑动，它只沿水平方向。,顶出系统,定义：在注塑成型的每一个循环中，塑胶产品必须由模具的型腔和型芯中脱出，这个过程中顶出产品的机构就是顶出机构。,机构组成： 1. 模架部分：面针板、底针板、回针、顶出板的导柱和导套。 2. 模具部分 主要零件

19、：顶针、司筒、推板以及顶出块。 辅助零件：弹簧、撑头和垃圾钉。,顶出行程型芯最大高度（3 5）mm,（安全距离）,注：对于产品高度较高，出模斜度也较大的，其顶出行程可小于型芯高度。,辅助零件的作用：,支撑柱：支撑作用 弹簧：先复位，缓冲 垫钉：避空,顶出系统的设计要求,1.模具的结构应保证塑件在开模过程中留在公模上模具顶出机构应尽量设置在公模侧。 2.要保证塑件在脱模过中不变形这是顶出机构应达到的基本要求。 3.顶出机构应尽量设在塑件不影响制件外观处。 4.顶出机构要工作可靠运动灵活制造方便配换容易。,顶出方式及零件类型,1.推杆推出,最简单、常用的推出形式。 推杆的截面形状有圆形和矩形。一般

20、以圆推杆最为常用。,截面为圆形的推杆,截面为矩形的推杆,顶杆布置的位置： 布置在顶出阻力最大的位置上。,推杆推出的工作原理：,圆形推杆,矩形推杆,设置在斜面上的推杆,推杆推出的优、缺点,优点：加工容易，精度也能达到规定，滑动抵抗阻力较小，不容易烧死；互换、修补也很方便。 缺点：顶出面积小，对一些脱模抵抗力大的产品容易出现顶高、顶穿现象。,推管的结构组成,芯棒,推管,2.推管推出,推管都是由芯棒、推管两部分组成,使用场合： 圆柱形的产品 产品上一些带孔的柱子,推管推出的工作原理,3.推板推出,它是最安全、可靠的推出方式。,使用场合: 深腔、薄壁的产品，顶出阻力大，无足够位置布置顶杆； 产品是透顶

21、的； 产品是透明的；,推板推出的工作原理,推板推出的优、缺点,优点：顶出面积大，能保证成形品确实脱模，对脱模抵抗较大之杯类及帽类的成形品脱模有效，应用广泛；修补容易，脱模后成形品外观上几乎没有顶出痕跡显示。 缺点：模具造价高，当推板与型芯的配合面为曲面时，加工比较困难。,推板推出应该注意的问题：,推板推出须有限位装置 推板与型芯周边应有斜度配模（3 5/S） 推板与型芯表面有一小段距离，避免推板与型芯表面直接摩擦。 当产量较大时，可在推板与型芯的配合面镶上耐磨材料。,4.顶出块顶出,该方式加工比较困难，大大增加制造加工时间，对某些透明产品的外观有不良的影响，一般透明产品的模具上不用，其它也很少

22、用。,工作原理,5.气顶出,一般用于软质、壁薄、深腔的塑件。,工作原理：空气压出方法为设置阀，通过阀将空气通入隙间，加工相对简单，对杯形或箱形等深度比较大之成形品之脫模非常有效。,顶出位置的设置,* 正确的顶出位置应设在制件脱模有困难的地方 。,一般情况下，塑胶制品除筋位柱位有脱模困难外凡是由制件包围模仁的地方脱模都会发生困难。所有的这些都应作为设置顶出机构之处而重点加以考虑。同时在浇道处也应该设置顶针。,顶出机构的复位,在制件顶出后顶针及斜销顶端位置会高出公模仁表面很多在下一次合模时必须使其退回到顶出前的初始位置以免破坏其表面因此必须设有顶出回位机构-回位销。,顶出机构的导向装置,推出机构的

23、导向机构，其结构类似支承柱作用是对顶出板运动起导向作用。防止模具中的上下顶出板发生偏移致使模具内的细长顶针发生弯曲和折断；防止頂出板受力不均而頂出不平衡 。,顶出系统导柱与导套的安装方式,先复位机构,为避免侧型芯与推杆发生干涉，需采用先复位机构。,滑块,滑块,先复位机构的形式,1.弹簧先复位,弹簧先复位的优、缺点,优点：模具构造及加工比较简单，装置位置相对较小；,缺点：当顶针有發生卡住的时候，使超前退回作用不确实，滑动件与顶针相撞，模型容易破损；頂出行程比较大的时候，弹簧压缩比变大，使用相当強度的弹簧，顶出板在作用过程中也不能超前退回，尽可能避免使用 。,2.专用先复位机构,产品粘模情况及措施

24、,什么情况下产品会产生粘模现象？ 产品形状简单，出模斜度大； 型芯表面较光滑，而型腔表面粗糙； 型腔上有图案、花纹、文字等； 产品在动模、定模两边的形状和接触面积基本相等。,采取的应对措施： 型芯表面适当粗糙一些； 在型芯表面做一些不影响产品外观和使用的倒扣； 使用拉杆。,冷却系统,概念：冷却水路即水路，是为保证生产中的模具保持一定的恒温，避免模具局部温差而设计的循环回路。,调节模温的重要性： 模具温度对塑件质量的影响； 模具温度对注射成型周期的影响。,对冷却系统的基本要求：冷却效果要充分、均匀。,冷却水道开设的位置：凡是围成产品空间的零部件，原则上都必须开设冷却水道。,冷却水道的设计原则,冷却回路数量尽量多； 冷却通道的布置应