从模塑制品设计的角度就模具制造工艺作一简介.ppt

1、1.引言 模塑制品结构一般比较复杂，结构工艺性要求高。其结构设计对模具设计制造的可行性、易行性影响很大。从模塑制品设计的角度就模具制造工艺作一简介,从模塑制品设计的角度就模具制造工艺作一简介,为便于研究讨论我们根据其形状特点将塑料制品归为两类：一类是以挤出、压延等连续成型工艺生产的，断面形状由模具或设备限定，长度可根据需要任意截取的制品或材料，我们称之为连续型材。如，膜、管、棒、片、板、丝、条、异型材等。,另一类是以注射、压制等间歇成型工艺生产的，结构尺寸完全由模具决定的模塑制品。如，杯子、盆、框、电器壳体、机械零件、二次成型坯料等,首先，模塑制品设计首先必须满足产品使用和加工制造要求，保证制

2、品的实用性和加工性。在此基础上，考虑制品及模具的加工难易，降低加工过程及模具费用，强调制品设计的经济合理性。同时尽可能提高制品造型的艺术性。以获得实用，优质，经济，美观的设计效果。 从模具设计制造的角度考虑，合理的制品设计，应在满足制品使用要求的前提下，尽可能的简化模具结构，满足模塑工艺对制品结构工艺性的要求，以保证模具制造的可行性、易行性，尽可能降低模具费用，缩短制模周期。,2.1 模塑制品设计原则,模塑制品设计工作涉及的内容很多，不能一一详述。这里仅就与模具设计制造关系密切的结构形状、尺寸、精度、表面粗糙度、脱模斜度、壁厚、加强与减翘等设计问题作一简要讨论。,2.2 模塑制品设计要点,2.

3、2.1 制品尺寸,制品的规格尺寸是由使用要求（强度、刚度、体积、容积）决定的，通常不能随意变动。但在设定制品结构尺寸时，除考虑使用要求外，还要注意原料、工艺、装备对制品尺寸的限制。 设计制品尺寸应考虑的制约因素主要有以下几个方面：,原料特性： 对制品尺寸制约最明显的是物料的的充模流动性。物料充模流动性常用成型加工状态下的最大流动距离比表示。 最大流动距离指的是：物料在某种加工状态下，在流动通道内所能流动的最大长度与流动通道厚度之比“ L/t ”。 显然，流动比大的物料，充模流动性好，制品尺寸与厚度之比可相对大些；相反，若用流动性小的物料，因充模流动性差，制品尺寸与厚度之比不能太大。否则，易造成

4、充模不满、熔接不良等缺陷。,工艺条件： 流动比不仅与物料特性有关，而且与工艺条件（充模压力、料温、模温等）有关。 必须用流动性差的物料生产大的制品时，可通过以下方法之一满足制品尺寸要求。 1)加大制品壁厚t 。 2)通过加压，升温，润滑等工艺手段，增加物料的流动比。 3)采用多点进浇模具，减小物料在模腔内的实际流动距离。,设备规格及模具结构： 制品尺寸要与拟用设备规格相适应。所以设计制品尺寸时应对拟用设备规格及模具结构有所预计。当设备规格（装模空间）一定时，模具结构成为限定制品尺寸的主要因素：模具结构复杂、机构多、尺寸大，会使模腔尺寸相对减小，制品尺寸亦小。,2.2.2 制品精度 影响模塑制品

5、尺寸精度的因素很多，几乎成型加工过程的方方面面都会造成制品尺寸的波动和误差（见图2-2.a），其中模具精度和成型收缩的影响最为重要。,由于误差来源的多样性以及高分子材料的固有特性（模量低、线胀系数大，受力及温度变化对精度影响大），一般塑料制品难以得到象金属制品那样的高精度。 因此，设计塑料制品时应根据实际需要合理确定制品精度，在满足使用要求的前提下，尽可能的选用较底的精度等级，以降低模具的费用，便于成型加工。,2.2.3 表面粗糙度,塑料制品的表面质量可参照国家标准塑料件表面粗糙度GB/T14234-1993设计。与金属零件表面粗糙度标准类似，以轮廓算术平均偏差Ra值表示，按GB10610 触

6、针式仪器测量表面粗糙度的规则和方法检测评定。模塑制品表面粗糙度由模具成型零件的表面粗糙度决定，模塑制品能达到的表面粗糙度等级比模具成型零件的表面粗糙度高两级。所以模塑制品的表面粗糙度需在满足使用要求的前提下合理设计，以方便模具加工。,根据我国现行标准塑料模具型面类型和粗糙度 (JB/T7781-1995) ，模具型面按抛光类型分为ABCDE 五类，可达到的表面粗糙度分别为 A：金刚石研磨、膏毡抛光，Ra0.0080.063m B：砂纸抛光，Ra0.0630.32 m C：油石抛光，Ra0.321.6 m D：喷沙抛光，Ra0.250.63m E：电火花加工，Ra0.420 m 一般制品外表面可

7、取Ra=0.320.02 m， 精密零件、装饰件等表面要求较高制品可取Ra=0.010.063m,2.2.4 结构形状 模塑制品的结构形状对模具结构影响很大。通常所说的模塑制品结构工艺性主要指的就是制品的结构形状。 从易于模塑、简化模具结构的角度考虑，制品内外表面形状应设计的易于脱模，在不妨碍实用的情况下，尽量避免侧凹、侧孔等与主脱模方向呈一定角度的旁侧凹凸结构。,因为内表面存在旁侧凹陷的制品必须采用瓣合型芯进行侧向脱模；制品外表面存在旁侧凹凸或侧孔时，则须采用侧分型抽芯机构或采用哈夫模双向或多向分型。 这不仅大大增加了模具结构的复杂性，使模具可靠性下降，制模周期及成本增加，而且容易造成制品飞

8、边，生产效率也会受到影响。 实际上，许多情况下，只要适当改变一下制品结构形状，就可避免侧凹而且并不影响使用功能，参见下面图例及教材图2-2-2图2-2-6。,当然，制品结构首先应满足使用和造型要求，对制品使用或造型要求所必需的功能性侧凹只能通过模具结构去适应。 值得指出的是，制品内部的环状（整圈）侧凹或侧凸（图2-2-7a），实现侧抽的组合式瓣合芯模设计制造相当困难，通常只有能实现强制脱模时方允许存在。,2.2.5 脱模斜度 脱模斜度是为使制品顺利脱模，防止制品脱模损伤，在模塑制品上专门设置的工艺斜度。 在制品的内外表面，沿脱模方向设计足够的脱模斜度，可使脱模运动开始后制品和模具接触面即刻分离

9、，减少制品与模具的摩擦作用，减小脱模阻力，防止脱模损伤。 所以，模塑制品的内外表面沿脱模方向均应设计足够的脱模斜度。只有当制品的脱模距离（抽拔、顶出距离）不大时，才允许不设脱模斜度。,脱模斜度的大小视制品结构、原料特性及工艺要求设定。 设计基本原则是：即不妨碍制品实用又能使制品顺利脱模。据此，制品设计便可作如下考虑： 在保证制品尺寸要求的前提下斜度应尽量大些。 制品形状复杂，表面粗糙或采用皮纹、布纹等，亚光面时，不容易脱模，脱模斜度应取大些。 制品壁厚比较大，收缩包紧力大时，应选取比较大的脱模斜度。 物料成型收缩率大，制品与模具间的摩擦系数大时，脱模斜度应取大些。 为留模需要，制品内外表面脱模

10、斜度可略有差异。 压制成型的深型制品，内表面斜度要略大于外表面斜度，以便利用合模时的尖劈作用压实物料，使塑件侧壁密（图2-2-9）。,模塑制品的脱模斜度一般取12，必要时可小到30，但一般不小于10。制品尺寸允许有较大变化的部位，如加强筋表面，单边斜度可达46，甚至更大。常用塑料品种制品脱模斜度推荐值参见表2-2-1。,2.2.6 壁厚 模塑件通常都设计成厚度比较均匀的薄板组合体。其薄板厚度，俗称塑件的壁厚。 模塑件壁厚设计非常关键。壁厚太小，制品强度、刚度不够，难以承受脱模力、装配时的紧固力和使用时的外力作用。易造成制品变形、损坏，影响正常使用。另外，薄壁制品成型时，充模阻力大，物料最大流动

11、距离短，易造成缺料、熔接不良等制品缺陷。 壁厚过大，不仅制品用料量多，固化慢，生产效率低，而且易产生缩痕、缩孔、气泡、翘曲变形等缺陷。 设计塑件壁厚时主要从制品强度和充模流动两方面考虑。 在保证制品强度、刚度和充模流动比要求的前提下，尽可能减小壁厚。必要时可通过设置加强筋增加制品强度，改善充模流动情况。,制品强度和成型过程的充模流动主要与材料特性和成型工艺条件有关。不同塑料品种其物理机械性能和加工性能不同，壁厚设计时可参照以下经验值选取： 热塑性塑料制品，壁厚一般取24mm，除非特别需要一般不小于0.60.9mm。熔体流动性好、固化后强度高的物料，可成型较薄的制品。 热固性塑料制品：一般中小型

12、制品壁厚取16mm,大型制品可取3.28mm。 常用塑料品种制品壁厚推荐值参见P12表2-2-2、表2-2-3。,模塑制品的壁厚设计，除确定适宜的厚度值之外，还必须注意厚度的均匀性。 壁厚厚度不均匀，制品冷却时固化速度差异大，制品成型内应力大，易造成翘曲变形和应力开裂。同时，厚度差异过大，还会导致充模、补缩困难，引发缺料、缩孔、气泡等制品缺陷。 例如，采用常规注塑成型的制品各处厚度波动不宜超过平均厚度的20%，壁厚变化和转向（拐角）处要尽可能平滑过渡，以便均匀壁厚、减小充模阻力。壁厚相差悬殊的制品需考虑使用气辅注塑新工艺成型，或通过制品结构改良设计，均匀其壁厚。改善制品壁厚设计的图例参见图2-

13、2-10图2-2-16 。,2.2.7 加强与减翘 塑料材料模量较低，制品强度、刚度较差，易产生翘曲变形。而采用加大材料厚度的方法提高强度和刚度，又会带来成型周期长，制品产生缩痕、缩孔、残余内应力大等不良影响（图2-2-16 ）。 所以，塑料制品设计时常通过设置加强筋提高制品强度和刚度。设置加强筋不仅可以提高制品的强度和刚度，还可以引导物料流动，改善充模流动情况。,加强筋的形状尺寸不宜过度粗大，与制品连接处采用圆弧过度。加强筋的典型尺寸见图2-2-17 。,设置加强筋时也要注意壁厚均匀性问题。尽量避免或减少材料过度集中(a)，提高壁厚均匀性(b)。,塑料材料的特点及成型方法决定其制品的翘曲变形很难避免。 设计模塑制品时，除考虑采用加强措施外，更重要的是要采用合理的外观及结构设计，避免使用易变形的结构形状（如大面积平面），通过改良设计避免或削弱