塑料模具设计

塑料模具设计复习资料第三章1.注射成型原理及工艺过程：基本原理就是利用塑料的可挤压性与可模塑性，先将松散的粒状或粉状成型物料从注射剂的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流态融体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以高流速通过机筒前端的喷嘴注射入温度较低的闭合模具中，经过一段保压冷却成型时间后，开启模具便可从型腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。2.注射机根据注射装置可分为：螺杆式、柱塞式、螺杆预塑化式3.注射机的组成：注射机构、锁模机构、液压传动和电器控制系统4.设计注射模时，为什么要对注射机有关的性能参数进行校核，具体要校核那些参数？ 注射模具是安装在注射机上的。在设计注射模时，必须了解注射机的技术规定（基本参数），正确处理好注射模与注射机的关系，材能设计出合乎要求的模具。需要校核的基本参数：、最大注射量的校核（Gmax=Gp1/p2。Gmax是注射机对成型塑料的额定最大注射量，G是注射机额定注射量，p1是所成型塑料在常温下的密度，p2是ps在常温下的密度）.注射压力的校核（70150）.锁模力的校核F=Pm(nAz+Aj),【其中Pm=0.250.5,模腔平均压一般为20-40（一般塑料24-34，精密塑件29-44）】.安装部分的尺寸校核（喷嘴尺寸，定位圈尺寸，模具厚度，螺孔尺寸）.开模行程和定出机构的校核5.注射成型工艺过程：成型前的准备：为保证塑料制品质量，在成型前应做一些工艺准备工作，如：对成型物料进行外观（色泽、颗粒大小、均匀度）检验，对其工艺性能（熔融指数、流动性、热性能、收缩性）进行测试；对于某些容易吸湿的塑料abs、pa成型前应进行充分的干燥，以避免产品表面出现银丝、斑纹、气泡；成型不同种类塑料前，应对料筒进行清洗；对成型带有嵌件的塑件，应先对嵌件进行预热；对脱模困难的塑件，预备好合适脱模剂。注射工艺过程：加料、塑化、注射（充模、保压、倒流、浇口冻结后的冷却、脱模）制品的后处理：塑料制品脱模后长需要进行适当的后处理，以便改善和提高制品的性能和尺寸稳定性。退火处理是使制品在定温的加热介质或热空气循环烘箱中静置一段时间。消除制品的内应力、稳定结晶结构。调湿处理是将刚脱模的制品放在热水中处理。可隔绝空气，进行无氧化退火，且可使制品快速大道吸湿平衡状态，从而使制品尺寸稳定。6.注射成型工艺参数：温度、压力、时间温度：在注射成型过程中需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度等。前两种温度主要影响塑料的塑化和流动；而后一种温度主要影响塑料的流动和冷却。 （1）料筒温度 料筒温度的选择与塑料的特性有关。每一种塑料都具有不同的粘流态温度Tf，为了保证塑料熔体的正常流动，不使塑料在料筒中发生热降解，料筒温度需控制在粘流态温度Tf与热分解温度Td之间。料筒温度的分布，一般是从料斗一侧（后端）起至喷嘴（前端）止逐步升高，以使塑料温度平稳上升以达到均匀塑化的目的。对于螺杆式注射机，因剪切摩擦热有助于塑化，因而前端的温度也可略低于中段，以防塑料的过热分解。 （2）喷嘴温度 喷嘴温度一般略低于料筒的最高温度，以防止直通式喷嘴发生“流延现象”。由于喷嘴低温产生的影响可以从塑料注射时所发生的摩擦热得到一定的补偿。但应注意，温度低的太多可能导致融体早凝而将喷嘴堵死。 料筒温度和喷嘴温度的选择并不是孤立的，与其他工艺条件存在一定关系。如注射压力的大小对模具有直接影响，在保持同样的流速下，较低的注射压力，一般对应较高的温度；反之，较高的注射压力，对应与较低的温度。 （3）模具温度 模具温度对塑料熔体的充型能力及塑件的内在性能和外观质量影响很大。模具温度的高低决定与塑料结晶性的有无、塑件尺寸和结构、性能要求以及其它工艺条件（融体温度、注射速度、注射压力、成型周期）压力：注射成型过程的压力包括塑化压力、注射压力、保压压力 （1）塑化压力 塑化压力又称背压，是指注射机螺杆顶部的融体在螺杆转动后退时所收到的压力。增加背压能提高融体温度并使温度均匀，但会降低塑化速度。背压可以通过液压系统中的溢流阀来调整。注射时，塑化压力的大小是随螺杆的设计、塑件的质量要求以及塑料的种类不同而异的。（在保证塑件的质量前提下，尽量低些为好） （2）注射压力 注射压力用以克服熔体从料筒流向型腔的流动阻力，提供充模速度以及对熔体进行压实等。注射压力的大小与塑料制品的质量和生产率有直接的关系。影响注射压力的因素很多，有塑料品种、注射机类型、制品和模具结构以及其他工艺条件等，而各因素之间的关系十分复杂。（3）保压压力 保压压力可等于注射压力，也可适当降低。时间：完成一次注射成型过程所需要的时间称为成型周期，它包括注射时间（充模时间螺杆前进时间、保压时间螺杆停留在前进位置的时间）、闭模冷却时间螺杆后退时间也包括在这段时间里、其他时间开模、脱模、涂脱模剂、安放嵌件、合模等 在保证塑料制品质量的前提下，应尽量缩短成型周期中各段时间，以提高生产率。其中最重要的注射时间和冷却时间，它们对产品的质量有着决定性的影响。7.压缩成型工艺参数：1.压缩成型压力（压缩成型压力是指压缩时液压力通过凸模对塑料融体充满型腔和固化时在分型面单位投影面积上施加的压力，简称成型压力p=3.14*pbD2/4A）、2.压缩成型温度（是指压缩成型时所需的模具温度。它是使热固性塑料流动、充模及最后固化成型的主要影响因素，决定了成型过程中聚合物交联反应的速度，从而影响塑料制件的最终性能）、3.压缩时间。8.挤出成型工艺过程：第一阶段塑化 塑料原料在挤出机的机筒温度和螺杆的旋转压实混合作用下由颗粒或粉状转变成粘流态物质（常称为干法塑化），或将固体塑料在机外溶解于有机溶剂中而称为粘流态物质（常称为湿法塑化），然后加入到挤出机的料筒中。统称采用干法塑化方法。第二阶段成型 粘流态塑料熔体在挤出螺杆螺旋力推挤作用下，通过具有一定形状的口模而得到截面与口模形状一致的连续型材。第三阶段定型 通过适当的处理方法，如定径处理、冷却处理等，使已挤出的塑料连续型材固化为塑料制件。下面是干法塑化挤出成型工艺过程：P70（1）原料的准备（2）挤出成型（3）塑件的定型与冷却（4）塑件的牵引、卷取和切割9.挤出成型工艺参数P71：温度、压力、挤出速度、牵引速度10.影响塑料制件尺寸精度的因素：从模具设计和制造的角度看，影响塑料制品尺寸精度的因素主要有以下五个方面：1.模具成型部件的制造误差z；2.具成型零件的表面磨损c；3.塑料收缩率波动所引起的塑料制品的尺寸误差s；4.活动成型部件的配合间隙变化引起的误差j；5.模具成型部件的安装误差a（当塑件没有标明尺寸公差时取8级公差。）11.脱模斜度 由于制品冷却后产生收缩，会紧紧地抱住模具型芯或性强中凸出的部分。为了使制品易于从模具内脱出，设计时必须保证制品的内外壁具有足够的斜度，以确保塑件的脱模，该斜度叫做脱模斜度。脱模斜度没有比较精确的计算公式，目前依然靠经验数据。脱模斜度与塑料的品种、制品的形状及模具的结构等有关，一般情况下脱模斜度取0.50最小为152012.根据成型工艺的有关要求，应尽量使制品各部分的壁厚均匀，避免局部太后或太薄，否则，成型后因收缩不均匀会使制品变形或产生缩孔、凹陷及填充不足等缺陷。为了使壁厚均匀，有可能的情况下常常是将厚的部分挖空，使壁厚尽量一致。第四章13.注射模的组成及各部分的作用：成型零部件 是指构成模具成型制品型腔，并与塑料融体直接接触的模具零件或部件。一般有型腔、型芯、成型杆、镶件等，在动定模闭合后，成型零部件便确定了塑件的内外尺寸。浇注系统 由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道称为浇注系统，一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。导向和定位机构 为确保动、定模闭合时能准确导向和定位而设置的零件，一般由导柱导套构成。对于深腔模具一般还在分型面设有锥面定位，在用推板推出机构的模具中，为确保脱模机构的运动和定位，常在推板和动模板间也设置导向机构。脱模机构 是指模具在开模过程中或开模后将塑件从模具中推出的机构，一般由推杆、推杆固定板、推板、复位杆、拉料杆等组成。侧向分型与抽芯机构 成型带有侧口或侧凹的塑件，在塑料被脱出模具之前，必须先侧向分型并将侧向型芯抽出。完成上述动作的零件部分所构成的机构，称侧向分型与抽芯机构。温度调节系统 为了满足注射成型工艺对模具的温度要求，模具应设有冷却或加热系统。模具的冷却一半采用循环水的冷却。模具的加热可通入热水、蒸汽、热油、或在模具中设置加热元件，对于温度要求较高的还需要配备温控系统。排气系统 为了在折射成型过程中将型腔内原有的空气和塑料熔体中逸出的气体排出，在模具中常设有排气系统，一般在分型面开设排气槽或利用推杆、镶件的配合间隙排气。14.注射模的分类：1单分型面注射模 2双分型面注射模 3带有侧向分型与抽芯机构的注射模 4带有活动成型零件的注射模 5激动拖螺纹的注射模 6无流道注射模 15分型面的定义：分型面是模具上用于取出塑件和（或）教主系统冷凝料的可分离的接触表面。16.选择分型面的原则：模具分型面的选择设计，主要使根据塑件的结构、精度要求、浇注系统形式、排气方式、脱模形式及模具的制造工艺等各种因素，进行全面的考虑，做出合理选择。分型面选择设计合理与否，直接影响塑件质量、模具结构、模具使用可靠性和模具寿命。 1分型面的选择应便于塑件脱模并简化模具结构 2分型面的选择应考虑塑件的技术要求 3分型面应尽量选择在不影响塑件外观的位置 4分型面的选择应有利于排气 5分型面的选择应便于模具零件加工 6分型面的选择应考虑注射机的技术参数17.型腔布置 1型腔数目的确定（按注射机的最大注射量确定型腔个数n，按注塑及而定锁模力确定型腔个苏n）P107 2.型腔的布置（平衡式，非平衡式）第三节浇注系统设计1. 浇注系统的作用：将塑料熔体充满型腔并将注射压力传递到型腔的各个部位，以获得组织致密，轮廓清晰，表面光洁，尺寸精确的塑件。2. 浇注系统的组成：主流道，分流道，浇口和冷料穴。各部分的作用：主流道：将塑料熔体引入模具，其形状，大少会直接影响塑料熔体的流速和填充时间。分流道：通过流到截面及方向的变化使塑料熔体平稳地转换流向，并均衡地分配给各个型腔。浇口：调节熔体流速，控制保压时间，防止熔体倒流的作用。冷料穴：用以储存注射时熔体料流前锋的冷料头，防止冷料进入型腔而影响塑件的质量，或由于冷料堵塞浇口，或降低流动性而造成填充不满。l 为保证主流道与注射机喷嘴紧密接触，防止料流，一般主流道与喷嘴对接处作成球面凹坑（看书本113114结合图理解看能很容易记，呵呵）l 常用的分流道截面形状有圆形，梯形，U形，半圆形和矩形。圆形和正方形效率最高，但最常用的是梯形和U形，因其加工较方便，而且热量损失和流动阻力不大。l 浇口位置选择要注意的问题：（1） 应避免引起熔体破裂 （2）浇口应设置在塑件最大壁厚处（3）应有利于排气（4）有利于减少熔接痕和提高熔接痕强度（5）防止型芯变形（6）考虑塑件的收缩变形及取向（7）应考虑塑件的外观19.主流道设计 1.主流道垂直于分型面，一般设计成圆锥形，其锥角一般为24，流动性差的可取3-6，便于讲冷凝料从主流道中拔出。内壁表面粗糙度为Ra0.63um。为保证主流道与注射机彭追紧密接触，防止漏料，一般主流道与喷嘴对接处作成球面凹坑，具体设计请看113页 2.常用的分流道截面形状有圆形，梯形，U形，半圆形和矩形。常用流道的截面积与周长之比来表示流道的效率。最常用的使梯形和U形第四节成型零部件的设计成型零部件的设计1 既要考虑保证获得合格的的塑件，又要便于加工制造，还要注意尽量节约贵重的模具材料，以降低模具成本。(一)、凹模（型腔）的结构设计（整体式、整体嵌入式凹模、镶拼组合式凹模）1、整体式：型腔由一整块金属加工而成。 特点：结构简单、牢靠，不易变形，塑件无拼缝痕迹， 适用于形状简单的塑件。2、整体嵌入式凹模（型腔） 除有整体式优点外，可节省材料。主要用于生产批量较大的模具，可一模一腔或一模多腔。3镶拼组合式凹模（采用多块材料镶拼而成）特点：可以改善加工工艺性，减少热处理变形，节省优质钢材。适用于形状复杂工件。镶拼形式有：（1）局部镶拼式（2）底部镶拼式（3）侧壁镶拼式（采用组合式凹模须注意：尽量减少拼痕，合理选择拼合结构和配合要求；尽量使拼接缝的方向与脱模方向一致）(二)、凸模的结构型式1、整体式：结构牢靠，刚性好，但优质材料消耗大。主要适用于成型一些小型塑件的塑料模2、嵌入式：适用于塑件内表面形状复杂，不便于机械加工的场合。可节省优质钢材，减少切削加工量。3、镶拼组合式4、活动凸模（瓣合式凸模和侧向型芯）（三）、成型零件工作尺寸计算（一）成型零件工作尺寸分类及其有关规定（公式自己整理填上）第五节1 导柱导向机构2 带头导柱3 有肩导柱2 导柱导套设计原则（间隙配合）A等直径不对称布置 b不等直径对称布置注意：锥面角=520，环抱高度15mm以上第六节 脱模机构设计分析按推出零件类别对机构分类，可分为推杆推出、推管推出、推件板（脱模板）推出、推块推出和多元件联合推出等；按机构推出动作特点分类,可分为简单脱模推出（一次推出）、二次推出、顺序推出、双脱模推出、定模推出以及带螺纹制品的脱模机构等不同类型。第七节侧向分型与抽芯机构开模时，开模力通过斜导柱作用于滑块，迫使简单脱模机构形式：1 推杆推出机构导柱倾斜角通常采用1520，一般不大于25压紧块的楔角通常比斜导柱倾斜角大23，模具一开模时压紧块就能和滑块脱开5、先复位装置设计（1）、避免模具设计中的干涉现象避免干涉的措施有： 1）、应尽量避免将推杆布置于侧抽芯在垂直于开模方向的投影范围内；如果不允许时，应使hscot+0.5mm; 2)、使推杆的推出距离小于滑块型芯的最低面； 3)、采用推杆先复位机构。（2）、复位机构1)弹簧先复位机构 2）三角形滑块先复位机构3）杠杆先复位机构 4）摆杆先复位机构注：正确选择主型芯位置主型芯位置应尽量选择设置在动模上第八节 温度调节系统设计模具温度调节系统直接影响着塑件的质量和生产效率一般塑件受成型条件影响的质量因素有：尺寸精度、形状精度、表面质量和力学性能。 1. 尺寸精度 要提高塑件的尺寸精度，对一般塑料，必须使模温较低，并保持恒定温度，可减少塑件成型收缩率的波动，提高塑件尺寸稳定性。2. 形状精度 模具型芯和型腔各部分温差太大，会使塑件收缩不均匀导致翘曲变形，特别是对于壁厚不一致和形状复杂的塑件，因此，必须设计合适的冷却回路使塑件各部分的冷却速度相同。3.力学性能 对于结晶型塑料冷却速度影响其结晶度，而结晶度又影响其力学性能。应力开裂受结晶度、内部应力及分子取向的影响。4. 表面质量 当模具的温度过低时，会使塑料熔体粘度提高，流动阻力增大，从而出现填充不满，塑件轮廓不清，或者产生熔接痕或震动痕，提高模具温度即可改善塑件表面状态，使塑件表面粗糙度降低。（一） 冷却系统的计算 塑料熔体具有的热量通过辐射、对流约有5%扩散到空气中，而95%由模具传导，假设熔体带入的热量全部由模具传导，则有 （4-77）式中：qv是冷却水体积流量（m3/min）；W是单位时间（每分钟）内注入模具中的塑料熔体质量(kg/min)；Q1是单位质量的塑料熔体在凝固时所释放出的热量(kJ/kg)；是冷却水的密度(kg/m3)；c1是冷却水的比热容kJ/(kg)；1是冷却水的出口温度（）；2是冷却水的入口温度（）。 Q1可表示为： （4-78） 第六章 压塑模与传递模设计2. 压塑模具分为以下几个部分：型腔，加料腔，导向机构，侧向分型抽芯机构，脱模机构，加热系统3. 压塑模分类：溢式压塑模、半溢式压塑模和不溢式压塑模。4. 确定塑料在模内加压方向的因素：（1）要有利于压力的传递（2）应便于加热（3）应便于安装和固定嵌件（4）应能保证凸模强度（5）应保证塑件的尺寸精度（6）应有利于抽拔长型芯 5. 传递模的分类：1普通专用压力机传递模（1）移动式传递模（2）固定式传递模 2专用液压机传递模（有2个液压缸的双式液压机，一个液压缸供合模使用，称为主缸，另一个供传递成型使用，称辅助缸） 第七章 挤出模设计1. 常用管材挤出成型机头有直通式、直角式和旁侧式。2. 我国在塑料管材标准中大多规定外径为基本尺寸，故常用外径定型法。（1） 外径定型有2种：内压法定径和真空吸附法定径（2） 内径定型12 / 12