塑料注塑成型模具设计课程设计.ppt

塑料注射成型模具设计课程设计,高分子材料教研室 刘仿军,本章主要内容,第一节 塑料注射成型模具的典型结构 第二节 浇注系统设计 第三节 成型零件的结构设计 第四节 注射成型模具结构零件的设计 第五节 推出机构的设计 第六节 课程设计任务与步骤,5.1 塑料注射成型模具的典型结构,目的与要求： 1.了解注射模结构组成； 2.按结构特征进行分类的几种结构组成、工作原理。 重点和难点： 模具的结构组成,塑料注射成型所用的模具称为注射成型模具，简称注射模。它是实现注射成型工艺的重要工艺装备。,注射模的结构组成,根据各零件所起作用细分,型腔 浇注系统 导向机构 推出机构 冷却与加热装置 排气系统 支承与紧固零件 分型与抽芯机构,5.1 塑料注射成型模具的典型结构,（1）单分型面塑料注射模具 亦称两板式注射模具 模具由定模（或上模）和动模（或下模）两部分组成，因为只有一个分型面，故称单分型面注射模。,5.1 塑料注射成型模具的典型结构,特点： 由动、定模两块组成 型腔由动定模组成 主流道在动模上，分流道及浇口在分型面上 推出机构设在动模一侧,定模（或上模）：安装在注射机定模安装板上的部分，下图中的蓝色部分； 动模（或下模）：安装在注射机动模移动板上的部分，下图中的其余部分； 分型面：模具上用以取出塑件和（或）浇注系统凝料的可分离的接触表面。,单分型面注射模具剖切图：,垫块,复位杆,动模板,定模板,定模座板,导柱,支承板,推杆固定板,推板,动模座板,浇口套,推杆,单分型面注射成型模具结构图,（2）多分型面塑料注射模具,5.1 塑料注射成型模具的典型结构,与单分型相比，其特点： 动、定模两块间增加了活动模块（浇注板） 浇注系统凝料与制品由不同分型面取出 型腔由动模、活动板组成,在单分型面模具基础上拆除定模座板和定模型腔板之间的固定螺钉，并使该型腔板在拉杆作用下成为浮动的中间板，用于点浇口进料的模具，所以称双分型面注射模。,双分型面注射模,注射模具主要零部件名称及定义,1.定位圈 使注射机喷嘴与模具浇口套对中，决定模具在注射机上安装位置的定位零件；,注射模具主要零部件名称及定义,2.定模座板 使定模固定在注射机定模安装板上的板件；,注射模具主要零部件名称及定义,3.定模板(凹模固定板) 用于固定凹模镶件的板状零件；,注射模具主要零部件名称及定义,4.浇口套 直接与注射机喷嘴反复接触，带有主流道通道的衬套类零件；,注射模具主要零部件名称及定义,5.型芯 成型塑件内表面的凸状零件；,注射模具主要零部件名称及定义,6.动模板(型芯固定板) 用于固定型芯的板状零件；,注射模具主要零部件名称及定义,7.支承板 防止成形零件（凹模、凸模、型芯或镶件）和导向零件轴向移动并承受成型压力的板件；,注射模具主要零部件名称及定义,8.垫块 调节模具闭合高度，形成推出机构所需的推出空间的块状零件；,注射模具主要零部件名称及定义,9.导套 与安装在另一半模上的导柱相配合，用以确定动、定模的相对位置，保证模具运动导向精度的圆筒形零件；,注射模具主要零部件名称及定义,10.导柱 与安装在另一半模上的导套（或孔）相配合，用以确定动、定模的相对位置，保证模具运动导向精度的圆柱形零件；,注射模具主要零部件名称及定义,11.推板 支承推出和复位零件，直接传递注射机推出力的板件；,注射模具主要零部件名称及定义,12.推杆固定板 支承推出和复位零件，直接传递注射机推出力的板件；,注射模具主要零部件名称及定义,13.拉料杆 为了拉出浇口套内的浇注凝料，在主流道的正对面，设置头部带有凹槽或其他形状的杆件；,注射模具主要零部件名称及定义,14.推杆 用于推出塑件或浇注系统凝料的杆件； 15.复位杆 借助模具的闭合动作，使推出机构复位的杆件。,注射模具主要零部件名称及定义,16.动模座板 动模固定在注射机的移动工作板上的板件；,注射成型模具与注射成型机的关系,目的与要求： 1.掌握注射机最大注射量和锁模力的校核方法。 2.掌握模具与注射机安装部分相关尺寸和开模行程的校核。 重点和难点： 注射机有关工艺参数的校核,（一）几种常用塑料注射成型机的技术规范 注射机的技术规范项目有：最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、最大成型面积、模具最大厚度和最小厚度、开模最大行程、拉杆间距、安装模板的螺孔位置和尺寸、定位孔尺寸、喷嘴球面半径等等。 注射机合模部分的尺寸包括模板尺寸、拉杆间距、模板间最大间距、动模板的行程、模具最大厚度和最小厚度等。,（2）注射机有关工艺参数的校核,注射机技术参数:注塑装置参数、合模部件参数、整机性能参数,注射机类型,螺杆式,柱塞式,1、最大注射量的校核 注射机每次实际的注射量应在最大注射量的80%以内 注射量以容积表示: V0.8V机 V塑料K压V 其中: V塑件的总体积(塑件+浇注系统) V机注射机的最大注射量(cm3) V塑料成型塑件所需塑料的体积 K压压缩比(表5-4),注射量以重量表示: G0.8G机 G=pV 其中: G塑件的总重量(塑件+浇注系统) G机注射机的最大注射量(g) p料筒温度和压力下塑料的密度(g/cm3),2 、注射压力的校核 校验注射机的额定注射压力能否满足塑件成型时所需的压力 P公P注 其中:P注塑料成型时所需的注射压力 P公注射机公称注射压力 P注受浇注系统、型腔内阻力、模具温度等因素影响 P注太大：毛边大、脱模困难、塑件表面质量差、内应力大 P注太小：不能顺利充满型腔、无法成型,3、锁模力的校核与型腔数的确定 （1）锁模力的校核 锁模力指的是锁模装置对模具施加的最大加紧力 每一台注射机，都有一个额定的锁模力，所设计的模具在注射充模时，分型面张开的总力不能超过这一额定锁模力，可用如下关系式表示： F锁qA分 其中： F锁注射机的额定锁模力(N) A分塑件及浇注系统在分型面上的总投影面积(mm2) q型腔内塑料熔体的平均压力（表5-5）(MPa),4、模具与注射机合模部分有关尺寸的校核 （1）喷嘴尺寸的校核 浇口套球面R和喷嘴前端球面半径R0 喷嘴孔径d0和浇口套小端孔径d 正确关系为： d=d0+(0.51)mm R=R0+(12)mm,喷嘴尺寸的校核,d=d0+ (0.51),R=R0+(12),24 粘度大36 ,5、模具闭合厚度 HmaxHmHmin,模具厚度与开模行程,装模部分有关尺寸的校核,6、开模行程的校核 单分型面模具：S=H1+H2+(510)mm 双分型面模具：S=H1+H2+a+(510)mm,（7）顶出装置的校核 顶出行程的校核 垫块高度-顶板厚度-顶杆固定板厚度型芯高度+5mm,5.2 浇注系统的设计,目的与要求： 1.掌握浇注系统设计原则，组成、作用。 2.主流道的作用、设计要点。 3.分流道的作用、类型，设计要点。 重点与难点： 重点：浇注系统各部分尺寸、设计 难点：浇注系统尺寸分析,概述,当熔融塑料通过浇注系统流入模具的型腔时，其流动过程大致如下：塑料首先进入主流道，而后进入分流道，最后通过浇口进入型腔。,这个过程如图6-1所示。,流动过程,5.2 浇注系统的设计,5.2 普通浇注系统的设计,一、浇注系统概念 浇注系统：指由注射机喷嘴中喷出的塑料进入型腔的流动通道。 作用：使塑料熔体平稳有序地填充型腔，并在填充和凝固过程中把注射压力充分传递到各个部分，以获得组织紧密的塑件。 分类： 普通浇注系统：冷流道 无流道凝料浇注系统：热流道、绝热流道,5.2 普通浇注系统的设计,二、浇注系统组成及各部分作用,主浇道,分浇道,浇口,流道系统的设计是否适当，直接影响成形品的外观、物性、尺寸精度和成形周期。,（1）主流道 由注塑机喷咀与模具接触的部位起到分流道为止的一段流道，是熔融塑料进入模具时最先经过的部位。 （2）分流道 主流道与浇口之间的一段流道，它是熔融塑料由主流道流入型腔的过渡段，能使塑料的流向得到平稳的转换。对多腔模分流道还起着向各型腔分配塑料的作用。 （3）浇口 是分流道与型腔之间的狭窄部分，也是最短小的部分。它的作用有三点： （a）使分流道输送来的熔融塑料在进入型腔时产生加速度，从而能迅速充满型腔； （b）成型后浇口处塑料首先冷凝，以封闭型腔，防止塑料产生倒流，避免型腔压力下降过快，以致在塑件上出现缩孔和凹陷； （c）成型后，便于使浇注系统凝料与塑件分离。,（）冷料穴其作用是贮存两次注塑间隔中产生的冷料头，以防止冷料头进入型腔造成塑件熔接不牢，影响塑件质量，甚至发生冷料头堵塞住浇口，而造成成型不满。冷料穴一般设在主流道末端，当分流道较长时，在它的末端也应开设冷料穴。,5.2 普通浇注系统的设计,三、主流道设计与制造 作用：是连接注射机喷嘴和模具的桥梁，是熔料进入型腔最先经过的部位。 设计要点: 截面形状、锥度、孔径、长度、球面R、圆角r,四、主流道设计与制造 主浇道穿过两块模板时应呈阶梯状，或采用浇口套,四、主流道设计与制造 定位环与浇口套的关系,四、主流道设计与制造 浇口套常采用标准件，材料取45钢，装配后的加工。,5.2 普通浇注系统的设计,五、分流道设计与制造 作用：使塑料熔体的流向得到平稳的转换并尽快地充满型腔。,分流道的截面形状,分流道的尺寸设计,分流道制造要点,分流道的布置,分流道的设计要点,五、分流道设计与制造 流道的截面形状会影响到塑料在浇道中的流动以及流道內部的熔融塑料的体积。,五、分流道设计与制造 1.分流道的截面形状,优点：流道形状效率较高，可达0.25D。 缺点：增加制作费用及成本，稍不注意会造成流道交错而影响流动效率。,圆形截面,五、分流道设计与制造 1.分流道的截面形状,矩形截面,流道效率与圆形相当，但面积却比圆形流道多出27%，增加了射出废料，而且会造成顶出力量增加的现象。,五、分流道设计与制造 1.分流道的截面形状,梯形截面,面积比圆形流道多出39%，更加浪费，但是与圆形流道相比的唯一优点是制造简便。,五、分流道设计与制造 1.分流道的截面形状,U形截面,又称改良式梯形流道，结合圆形与梯型的优点改良而成，面积仅比圆形流道多出14%。,五、分流道设计与制造 1.分流道的截面形状,六角形截面,其面积仅为圆形流道的82%，是最理想的浇道，但是制造不易，通常不考虑使用。,五、分流道设计与制造 2.分流道的设计要点 制品的体积和壁厚，分流道的截面厚度要大于制品的壁厚。 成型树脂的流动性，对于含有玻璃纤维等流动性较差的树脂, 流道截面要大一些。 流道方向改变的拐角处, 应适当设置冷料穴。 使塑件和浇道在分型面上的投影面积的几何中心与锁模力的中心重合。,五、分流道设计与制造 2.分流道的设计要点 保证熔体迅速而均匀地充满型腔 分流道的尺寸尽可能短，容易尽可能小 要便于加工及刀具的选择 每一节流道要比下一节流道大1020（Dd1020）,五、分流道设计与制造 3.分流道的尺寸设计,D=产品最壁+1.5mm B=1.25D,五、分流道设计与制造 3.分流道的尺寸设计 流道的直径过大：不仅浪费材料，而且冷却时间延长，成型周期延长，造成成本增加。 流道的直径过小：材料流动阻力增大，易造成缺料，或者必须增加注射压力才能充模。 因此流道直径应适合产品的重量或投影面积。,五、分流道设计与制造 3.分流道的尺寸设计 流道长度宜短, 因为长的流道不但会造成压力损失,不利于生产性,同時也浪费材料；但过短, 产品的残余应力增大, 并且容易产生毛边。 流道长度可以按如下经验公式计算:,D =,五、分流道设计与制造 4.分流道的布置 流道排列的原则 尽可能使熔融塑料从主流道到各浇口的距离相等。 使型腔压力中心尽可能与注射机的中心重合。 流道的布置（平衡） 自然平衡 人工平衡,不平衡,自然平衡,人工平衡,五、分流道设计与制造 4.分流道的布置,六、浇口的设计 浇口的作用和要求 浇口是流道和型腔之间的连接部分，也是注塑模进料系统的最后部分，其基本作用是： 1、使从流道来的熔融塑料以最快的速度进入并充满型腔； 2、型腔充满后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔内还未冷却的热料回流。 浇口的设计与塑件形状、断面尺寸、模具结构、注塑工艺条件(压力)及塑料性能等因素有关系。但是，根据上述两项基本作用来说，浇口的截面要小，长度要短，因为只有这样才能满足增大料流速度、快速冷却封闭、便于与塑件分离以及浇口残痕最小等要求。 塑件质量上的缺陷，如缺料、缩孔、拼缝线、发脆、分解、浇口白斑、翘曲等，也常常是由于浇口设计不良所造成的。,浇注系统：,截面的突然变小有什么作用？,浇口：亦称进料口，连接分流道与型腔的熔体通道，是浇注系统中最最关键的环节。,浇口截面尺寸变化的分类,浇口,非限制性浇口,限制性浇口,浇口类型 直接浇口 又称主流道型浇口,图8-30。 优点：利于排气和消除熔结痕，模具机构简单而紧凑。 缺点：周期延长，超压填充，容易产生残余应力。适用于单腔模。, 侧浇口 ：一般开设在分型面上，由塑件侧面进料如图8-31所示。广泛使用于多腔模。 图8-32a、b所示浇口与分流道相接处采取斜面或圆弧过度，图c为分流道与浇口在宽度方向的连接情况, 扇形浇口：如图8-33所示，它是矩形侧浇口的一种变异形式。如图8-34所示，如此浇口的加工虽困难一些，但有助于熔体均匀地流过扇形浇口。 优点：使塑料充模时横向得到更均匀的分配，降低制品的内应力和带入空气的可能性。常用来成型宽度较大的薄片状制品。, 薄片浇口 特点：将浇口的厚度减薄，而宽度取作浇口边制品宽度的1/4至全宽，浇口台阶长约0.65mm。 优点：能使物料在平行流道内均匀分配，以较低的线速度呈平行流均匀地进入型腔，降低了制品的内应力，减少了因取向而产生的翘曲。 缺点：提高了制品的生产成本。适于成型大面积的扁平制品，如图8-35所示。, 环形浇口： 优点：进料均匀，流速大致相同，空气容易顺序排出，同时避免了侧浇口的型芯对面的熔结痕。主要用于圆筒形制品或中间带有孔的制品，如图8-36a、b所示。, 轮辐浇口：这种浇口将整圆周进料改成了几小段圆弧进料，如图8-37所示。 优点：去除浇口方便，浇口回头料较少。 缺点：熔结痕增多，塑件强度受到影响。 爪形浇口：分流道与浇口不在同一个平面内，如图8-38所示。, 护耳浇口 ：小浇口加护耳，如图8-39所示。 作用：可以避免喷射现象，降低速度，均匀地进入型腔，确保制件质量。 缺点：割除护耳比较麻烦。适于有机玻璃、聚碳酸脂等透明材料和大型ABS塑料成型。 点浇口：是一种断面尺寸很小的浇口。 优点：自行切断，无需修剪浇口，生产效率高。单腔模多腔模均适用。断离后的点浇口凝料可以由手工取出或靠点浇口自动脱落机构脱模。, 潜伏浇口：采用潜伏浇口只需要两板式的单分型面模具，而采用点浇口则需要三板式的双分型面模具。 特点： 1、浇口位置一般选择在制品侧面不影响外观的地方（图8-46）或是加工圆柱形分流道； 2、分流道设置在分型面上（图8-47） 3、浇口部位宜设计为镶拼结构（图8-48）,浇口的各种类型和特点,浇口的各种类型和特点,浇口的各种类型和特点,部分塑料适应的浇口形式,六、冷料穴与拉料杆设计 冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。 作用： 聚集料流前锋的 “冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。 尺寸： 冷料井的直径宜大于主流道大端直径；长度约为主流道大端直径。,六、冷料穴与拉料杆设计 1.带钩形拉料杆的冷料穴,冷料井与Z形拉料杆匹配 冷料井底部装一个头部为Z形的圆杆，动、定模打开时，借助头部的Z形钩将主流道凝料拉向动模一侧，顶出行程中又可将凝料顶出模外。Z形拉料杆除了不适用于采用脱件板脱模机构的模具外，是经常采用的一种拉料形式。Z形拉料杆安装在顶出元件(顶杆或顶管)的固定板上，与顶出元件的运动是同步的如图6-18(a)所示。 图6-18(b)、(c)分别表示锥形冷料井和圆环槽形冷料井与推料杆的匹配。将冷料井设计为带有锥度或带一环形槽，动、定模打开时冷料本身可将主流道凝料拉向动模一侧，冷料井之下的圆杆在顶出行程中将凝料推出模外。这两种匹配形式也适用于除脱件板脱模机构以外的模具。,返回,6.4.2 锥形或圆环槽形冷料井与推料杆匹配,Z形拉料杆适用于所有热塑性塑料，也适于热固性塑料注塑。由于顶出后从Z形钩上取下冷料井凝料时需要横向移动，故顶出后无法横向移动的塑件不能采用Z形拉料杆，如图6-19所示。,六、冷料穴与拉料杆设计 2.带球头拉料杆的冷料穴,冷料井与带球形头部的拉料杆匹配 当模具采用脱件板脱模机构时，不能采用上述几种拉下主流道凝料的形式，应采用端头为球形的拉料杆。球形拉料杆的球头和细颈部分伸到冷料井内，被料井中的凝料包围，如图6-20(a)所示。动、定模打开时将主流道凝料拉向动模一侧，顶出行程中，脱件板将塑件从主型芯上脱下的同时也将主流道凝料从球头上脱下，如图6-20(b)所示。这里应该注意，球形拉料杆应安装在型芯固定板上，而不是顶杆固定板上。 与球形拉料杆作用相同的还有菌形拉料杆和尖锥形拉料杆，分别如图6-20(c)和(d)所示。尖锥形拉料杆只是当塑件带有中心孔时才采用。为增加拉下主流道凝料的可靠性，锥尖部分取较小锥度，并将表面加工得粗糙一些。,返回,六、冷料穴与拉料杆设计 3.无拉料杆冷料穴,六、冷料穴与拉料杆设计 4.拉料杆的组合形式,主流道拉料杆组合,六、冷料穴与拉料杆设计 4.拉料杆的组合形式,分流道拉料杆组合,七、排气和引气系统的设计 1.排溢系统设计 排溢： 指排出充模时熔体中的前锋冷料和模具内的气体等。广义的注射模排溢系统应包括浇注系统部分的排溢和成型部分的排溢，通常排溢是指成型部分的排溢。 塑料熔体充模过程中，除了型腔内原有的空气外，还有塑料受热或凝固而产生的低分子挥发气体，尤其是在高速注射成型时，考虑排气是很必要的。一般是在塑料充填的同时，必须将气体排出模外。否则，被压缩的气体所产生的高温，引起塑件局部碳化烧焦，或使塑件产生气泡，或使塑件熔接不良而引起塑件强度降低，甚至阻碍塑料填充等。,多数情况下可利用模具分型面或模具零件间的配合间隙排气，可不另开排气槽。 如图所示：,如果利用间隙来排溢不能满足要求，则需另开排气槽。如图所示：,如型腔最后充填的部位（排气点）不在分型面上，其附近又无可供排气的推杆或活动型芯时，可在型腔上镶嵌烧结金属块或设置排气杆排气，如图所示：,2.引气设计 一些大型深腔壳形塑件，注射成型后，整个型腔由塑料填满，型腔内气体被排出，此时塑件的包容面与型芯的被包容面基本上构成真空。当塑件脱模时，由于受到大气压力的作用，造成脱模困难，如采用强行脱模，势必使塑件发生变形或损坏，影响塑件质量。因此必须加设引气装置。,常见的引气形式有： （1）镶拼式侧隙引气，见图(a) （2）气阀式引气，分为： 弹簧气阀式见图(b)、 (c) 推杆气阀式见图(d),弹簧气阀式引气1：,弹簧气阀式引气2：,5.3 成型零件的结构设计,一、分型面的选择 二、成型零件的结构设计,分型面的选择原则,一、分型面及其基本形式 分型面：模具用以取出塑件和（或）浇注系统凝料的可分离的接触表面。 一副塑料模具根据需要可能有一个或两个以上分型面。分型面可能是垂直于合模方向或倾斜于合模方向，也可能是平行于合模方向。 合模方向通常是指上模与下模、动模与定模闭合的方向。 分型面的表达方法：如图所示用短、粗实线标出分型面位置，箭头表示分离动作方向。 通常分型面的形状有平面、斜面、阶梯面、曲面几种形式。,分型面的选择原则,平面、斜面：,分型面的选择原则,阶梯面、曲面：,分型面的选择原则,二、分型面选择的一般原则 分型面的选择很重要，它对塑件的质量、操作难易、模具结构及制造影响很大。在选择分型面时应遵循以下基本原则： 1.分型面应选在塑件外形最大轮廓处，才能使塑件顺利地脱模。,分型面的选择原则,2.确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模。在注射成型时，因推出机构一般设置在动模一侧，故分型面应尽量选在能使塑件留在动模内的地方。,分型面的选择原则,3.当孔间距较小时，却难以设置有效的推出机构，若按图 (b)分型，只需在动模上设置一个简单的推件板作为脱模机构，故较为合理。,分型面的选择原则,4.保证塑件的精度要求。对于同轴度要求高的塑件，在选择分型面时，最好把要求同轴部分放在分型面的同一侧(见右下图)，避免由于合模精度的影响而引起形状和尺寸上的偏差。,确保塑件同心度的分型面设计,a,b,图中塑件为双联齿轮，要求大小齿轮的直径与其轴孔有良好的同心度，为实现此要求，应将大小齿轮凹模和型芯均设在动模边，故图a合理，图b不合理。,分型面的选择原则,确保塑件孔中心距及外形尺寸精度设计分型面,a,b,图示塑件成型模具的分型面若按a中的确定，塑件最大外形尺寸和孔心距属受模具活动部分影响的尺寸，提高精度较困难，若按b所示确定，易保证成型高精度。,分型面的选择原则,分型面的选择原则,5.满足塑件的外观质量要求。因为分型面不可避免地要在塑件上留下痕迹，所以分型面最好不要选在塑件光滑的外表面或带圆弧的转角处。,牙刷柄上的分型面线痕,图示塑料牙刷柄，该塑件形状要求柄部侧面平整，四周呈光滑圆角过渡。,分型面的选择原则,分型面的选择原则,6.便于模具加工制造。,分型面的选择原则,7.考虑成型面积和锁模力。 成型时，要求设备的合模力必须大于最大模腔压力与模内塑料在水平分型面上的投影面积之乘积，以保证模具分型面锁紧，防止溢料。 为了可靠地锁模以避免胀模溢料现象的发生，选择分型面时应尽量减少塑件在合模分型面上的投影面积。,塑件摆放方向不同，则对设备合模力要求不同如图所示，a图分型面形式下要求合模力比b图形式的大。,a,b,分型面的选择原则,8.对侧向抽芯的影响。一般侧向分型抽芯机构的侧向抽拔距离都较小，故选择分型面时，应将抽芯或分型距离长的一方放在动、定模开模的方向上，而将短的一方作为侧向分型的抽芯。,分型面的选择原则,9.考虑排气效果。分型面应尽量与型腔充填时塑料熔体的料流末端所在的型腔内壁表面重合，以利于把型腔内的气体排出。,a,b,为了便于排气，选择分型面时应考虑尽可能将分型面与熔体流动的末端重合，如图所示a结构型腔排气顺畅，b结构使空气不易排出。,分型面对排气的影响,分型面的选择原则,分型面的选择原则,10.有利于塑件脱模 分型面形式如何对塑件脱模阻力大小有着直接影响。 图420a所示模具成型零件均设在下模； 图420b所示将成型零件分散设置在上模和下模； 图420c所示为保证塑件大孔和小孔之间较高的位置精度要求所采取的设计。,c,a,b,分型面的选择原则,11考虑脱模斜度的影响 塑件高度较大时，取脱模斜度容易造成塑件的上下两端尺寸值差异较大，致使塑件尺寸超差，如图a所示。如果外观允许，可将分型面位置选在塑件的中部，如图b所示，这样脱模斜度不变而两端尺寸差异减小。,二、成型零件的结构设计,构成型腔的零件叫成型零件，由于成型零件受高温高压的塑料接触，受高速料流的冲刷，并在脱模时与塑件发生摩擦磨损，因此，制作材料要求具备足够的强度、刚度和耐磨性能。 1.凹模的结构设计 2.型芯的结构设计 3.螺纹型芯和螺纹型环的结构设计,成型零件的结构设计,（一）凹模的结构设计 凹模的定义 成型塑件外形的主要零件 凹模的类型： 整体式和组合式 (1).整体式凹模 (2).整体嵌入式凹模 (3).局部镶嵌式凹模 (4).大面积镶嵌且合式凹模 (5).四壁拼合的组合式凹模,整体式凹模,直接在一整块材料上加工而成的凹模即为整体式凹模，如图所示 。其特点是牢固，不易变形，成型出的塑件表面不会有模具接缝痕迹。 整体式凹模的优点:结构简单，牢固可靠，不易变形，成型的塑件质量好。 整体式凹模的缺点:当塑件形状复杂时，凹模的加工工艺性较差。 适用场合：形状简单的小型塑件的成型。,整体式凹模,组合式凹模,组合式凹模的优点:改善了加工工艺性，减少了热变形，节约了模具的贵重钢材。 组合式凹模的缺点:模具结构复杂，装配调整麻烦，塑件表面可能留有镶拼的痕迹。 适用场合：形状复杂的塑件的成型。,（1）整体嵌入式凹模 将凹模做为整体式，再嵌入模具的模板内，叫做整体嵌入式凹模 。图示为常见镶件安装形式，其特点： .加工单个型腔的凹模方便； .节省贵重钢材； .易于维修更换； .各型腔凹模单独加工利于缩短制模周期。,（二）型芯的结构设计 型芯是用来成型塑件内表面的零件。它也有整体式和镶拼组合式之分 。,大型芯的结构及安装形式,能力目标：,会运用公式计算成型零件工作部分的尺寸,知识目标：,掌握成型零件工作尺寸公式的运用。,重点与难点：,理解成型零件工作尺寸公式,成型零件工作尺寸的计算,型芯的结构形式：,型芯（凸模）：又叫阳模，成型塑件的内表面。 型芯：成型塑件中较大的主要内型的成型零件 成型杆：成型塑件上较小孔的成型零件,凸模和型芯的结构设计有哪些形式？,一、成型零件的工作尺寸,成型零件工作尺寸包括： （1）型芯和型腔的径向尺寸 （2）型芯和型腔的深度尺寸 （3）中心距尺寸,模块三 塑料模具的分类与基本结构,二、影响塑件尺寸公差的因素,1、成型零件的制造误差z,2、成型零件的磨损c,3、塑件成型收缩的波动s,4、模具安装配合误差j,5、水平飞边厚度的波动f,塑件可能产生的最大误差：=z+c+s+j+f,塑件的公差值,塑件的尺寸和精度主要取决于成型零件的尺寸和精度； 而成型零件的尺寸和公差必须以塑件的尺寸和精度及塑料的收缩率为依据。,1.成型零件的制造误差z,模具制造公差占塑件总公差的三分之一左右：z=/3,2.成型零件的磨损c,中小型塑件模具：c=/6 大型塑件模具：c/6,成型零件磨损的原因： 塑件脱模时的摩擦(型腔变大、型芯变小、中心距尺寸不变) 料流的冲刷 腐蚀性气体的锈蚀 模具的打磨抛光,二、影响塑件尺寸公差的因素,2.成型零件的磨损c,磨损量的大小取决于塑料品种、模具材料及热处理。 小批量生产时，c取小值，甚至可以不考虑。 玻璃纤维塑料磨损大，c应取大值。 模具材料耐磨，表面强化好，c应取小值。 垂直于脱模方向的模具表面不考虑磨损。 平行于脱模方向的模具表面要考虑磨损。 小型塑件的模具磨损对塑件影响较大。,二、影响塑件尺寸公差的因素,成型收缩率S：室温下塑件尺寸b与模具尺寸c的相对差值。 S =（c-b）/ c 模具型腔在室温下的尺寸：c=b+Sb,3.塑件的成型收缩s,二、影响塑件尺寸公差的因素,模具活动成型零件和配合间隙的变化会引起塑件尺 寸的变化,4.模具的安装配合误差j,压缩模飞边厚度受成型工艺条件变化的影响，从而影响塑件的高度尺寸，而压注模和注射模的飞边较小。,5.水平飞边的波动f,三、成型零件尺寸计算方法,塑件可能产生的最大误差为各种误差的总和： =z+c+s+j+f 塑件的公差应大于或等于各种因素引起的积累误差之和，即 模具制造公差z ，模具的磨损c 和成型收缩的波动s 是影响塑件公差的主要因素。 成型零件的尺寸计算的方法有：平均值法和极限值法,塑件与成型零件尺寸标注方法： 轴类尺寸采用基轴制，标负差 孔类尺寸采用基孔制，标正差 中心距尺寸公差带对称分布，标正负差,三、成型零件尺寸计算方法,四、型腔和型芯径向尺寸计算,1.型腔径向尺寸计算 已知：塑件尺寸 模具磨损量 c= /6 平均收缩率Scp 模具制造公差 z= /3 按平均值计算方法可得：,标注制造公差后得：,整理得：,2.型芯径向尺寸计算,标注公差后得：,式中前的系数可取在1/23/4之间,有脱模斜度时径向尺寸确定,四、型腔和型芯径向尺寸计算,2.型芯径向尺寸计算,当脱模斜度包括在塑件公差范围内时： 型腔小端尺寸： LM=Ls+LsScp(3/4)+z 型腔大端尺寸： LM大=LM(1/41/2)+z 型芯大端尺寸： lM=ls+lsScp+(3/4)-z 型芯小端尺寸： lM小=lM(1/41/2)-z,四、型腔和型芯径向尺寸计算,五、型腔深度和型芯高度计算,3.型腔深度尺寸计算（平均值法）,已知：塑件尺寸Hs- 平均收缩率Scp 模具制造公差z= /3 按平均值计算方法可得：,标注公差后得：,整理得：,标注公差后得：,4.型芯高度尺寸计算,前的系数也可取为1/2,型芯和型腔尺寸计算的注意事项： 径向尺寸计算考虑了z、c、s；而高度尺寸只考虑了z、s。 收缩率很小的塑件或精度不太高的小型塑件可不考虑成型收缩对零件尺寸的影响。 配合段尺寸要严格计算，不重要的尺寸可简化计算。 精度高的尺寸保留第二位小数，第三位四舍五入。,五、型腔深度和型芯高度计算,其中： 中心距制造公差z=(1/31/6)或查教材表3-5孔间距公差,六、中心距与孔边距的计算,5.中心距尺寸计算（平均值法）,此时凹模存在单边磨损，最大磨损量为c/2。 塑件尺寸Ls/2 模具磨损量c=/6 平均收缩率Scp 模具制造公差z=/3,6.凹模上的孔边距计算（平均值法）,7.型芯上的孔边距计算,六、中心距与孔边距的计算,八、实例（Example）,查表得塑料收缩率为： Smax=0.01 Smin=0.006 故：Scp=0.008 分析塑件的最高精度为MT3 模具制造精度取： IT9(比塑件精度高三个等级),1.型腔尺寸计算,外形直径：D=40-0.34 查表得z0.062 DM=D+DScp-(3/4)+z =40+400.008-(3/4)0.34+0.062 凸台宽度：B=10-0.20 查表得z0.043 BM=10+100.008-(3/4)0.20+0.043 凸台半径：R1=5-0.10 查表得z 0.03 R1M=5+50.008-(3/4) 0.10+0.03 外形高度：H1=24-0.28 查表得z0.052 H1M=24+240.008-(2/3)0.28+0.052,八、实例（Example）,2.型芯尺寸计算,内孔直径：d1=34+0.34 查表得z0.062 d1M=d1+d1Scp+(3/4)-z =34+340.008+0.750.34-0.062 =34.5-0.062 内孔直径：d2=3.5+0.16 查表得z0.03 d2M=3.5+3.50.008+0.750.16-0.03 =3.65-0.03 扩孔直径：d3=6.5+0.2 查表得z0.036 d3M=6.5+6.50.008+0.750.20-0.036 =6.7-0.036 内孔深度：h1=19+0.28 查表得z0.052 h1M=19+190.008+0.670.28-0.052 =19.34-0.052 扩孔深度：h2=3.5+0.16 查表得z0.03 h2M=3.5+3.50.008+0.670.16-0.062 =3.65-0.03,八、实例（Example）,3.中心距尺寸计算,孔距：C1=160.2 查表得z0.043 C1M=C1+C1Scp z/2 =16+160.008 0.021 凸台高度：C2=40.1 查表得z0.03 C2M=4+40.008 0.015 起伏凸边高度：C3=30.1 查表得z0.03 C3M=3+30.008 0.015 非配合圆角：R2=2 查表得z0.025 R2M=2+20.008 0.012 起伏凸边位置角：=45 (自由公差) 取z/4=30 M=4515,八、实例（Example）,4.校核,如孔距C1: （Smax Smin）Ls+ z （0.010.006）16+0.043=0.1070.4,八、实例（Example）,成型零件尺寸计算公式,能力目标：,能根据结构零件的设计原则设计结构零件。,知识目标：,1.掌握结构零件的设计原则。 2.各种零件的作用、结构、配合、安装形式和 材料的选择。,模块三 塑料模具的分类与基本结构,重点与难点：,标准件的选用,5.4 注射成型模具结构零件的设计,一、导向零件设计,概述,导向件设计原则,导柱导向机构,锥面定位机构,结构零件的设计与标准件的选用,结构零件的设计与标准件的选用,一、导向零件设计,1.概述,定义：保证动模和定模正确定位与导向的零件。 导向机构的形式： 导柱、导套导向 锥面定位 导向机构作用： 定位 导向 承受一定的侧压力,一、导向零件设计,2.导向零件设计原则,合理选用导向机构类型,导柱大小数量及其布置,有足够的耐磨性,注意模具的强度,较好的加工工艺性,结构设计应便于导向,结构零件的设计与标准件的选用,一、导向零件设计,2.导向零件设计原则,合模导向通常采用导柱导向，但当侧向力很大时宜采用锥面定位机构。,合理的导向机构类型,一幅塑料模导柱数量一般为24个,导柱大小数量及布置,结构零件的设计与标准件的选用,一、导向零件设计,2.导向零件设计原则,外硬内韧 导柱：20渗碳淬火或T8A HRC5660 导套：20渗碳淬火或T8A HRC5055,有足够的耐磨性,孔边距要足够大 导柱孔应避开型腔板应力最大处,注意模具的强度,结构零件的设计与标准件的选用,一、导向零件设计,2.导向零件设计原则,较好的加工工艺性,为保证同轴度，导柱固定端直径与导套固定端直径应相等。,结构零件的设计与标准件的选用,一、导向零件设计,2.导向零件设计原则,导柱先导部分做成球状或锥状，导套导入部分要做导角。,便于导向,结构零件的设计与标准件的选用,一、导向零件设计,3.导柱导套定位机构,教材表3-15 带头导柱：有轴向定位台阶，固定段与导向段公称尺寸相同 带肩导柱：有轴向定位台阶，固定段尺寸导向段尺寸 推板导柱：无轴向定位台阶,结构零件的设计与标准件的选用,一、导向零件设计,4.锥面定位机构,当成型精度高的大型、薄壁、深腔塑件时，型腔内会产生较大侧压力使型芯或型腔偏移，将会导致导柱卡死或损坏。,结构零件的设计与标准件的选用,二、支承与固定零件设计,动、定模座板,固定板,支承板,垫块,结构零件的设计与标准件的选用,1.动模座板和定模座板,二、支承与固定零件设计,作用：是模具的基座，起支承与连接作用。 动模座板固定在注射机移动工作台上 定模座板固定在注射机固定工作台上 要有足够的强度：小型模具H13mm，大型模具H可达75mm以上 材料：中碳钢 45钢 连接方式：用螺栓压板与机床相连,结构零件的设计与标准件的选用,二、支承与固定零件设计,2.固定板,作用：固定凸模、型芯、凹模、导柱、导套、推杆等零件 要求：有足够的强度与厚度H=1545 与型芯的连接方法：台阶、沉孔、平面连接,结构零件的设计与标准件的选用,二、支承与固定零件设计,3.支承板,作用：垫在固定板背面，防止成型零件和导向零件的轴向移动并承受一定的成型压力。,结构零件的设计与标准件的选用,二、支承与固定零件设计,4.垫块,作用：调节模具闭合高度，形成推出机构所需的推出空间。 材料：中碳钢45 安装要求：两边垫块高度应一致，保证模具上下表面平行。,结构零件的设计与标准件的选用,四、标准件的选用（自学）,模具标准化：美国DME、德国HASCO、日本FUTABA世界三大模具标准件企业。 注射模具零件标准的种类：教材表3-18 标准模架： 四个基本型模架：A1、A2、A3、A4 九个派生模架：P1P9 中小型模架标记： A2-100160-03-Z GB/T12556.1-1990 大型模架标记： A-80125-26 GB/T12556.1-1990,结构零件的设计与标准件的选用,四、标准件的选用（自学）,标准模架,结构零件的设计与标准件的选用,四、标准件的选用（自学）,模架选择步骤,4）选取标准的型腔模板周界尺寸 5）确定模板厚度（附录J） 6）选定模架 7）检验模架与注射机的关系,标准模架选择例题,结构零件的设计与标准件的选用,推出机构的设计,能力目标,能根据塑件的结构合理设计推出机构。,知识目标,1.要求了解推出机构的各种类型，看懂原理结构图。 2.会计算脱模力。 3.会计算设计推杆、推管、推件板。,重点与难点,难点：零部件的设计、计算 重点：结构分析,训练项目：下图为动、定模已分开的一副注射模具，请你设计两种推出方式。,思考：请同学们说说下图的塑件该怎样取出？,从图示可看出，塑件只能手动的从模上取出，这会增加工人的劳动强度，安全性差，同时生产效率也比较低，一般情况下，不采用。,动手：请给下图的模具设置两种不同的推出装置，草绘出来。,推板,推杆固定板,推杆,推件板,思考：上述两图的推出机构在设计时应考虑到什么问题？,1、动作的导向和复位； 2、推杆的断面形状、固定形式及配合； 3、推出位置的选择； 4、推出力的大小、引气装置。,1、动作的导向和复位,导向,1、动作的导向和复位,复位,复位杆复位：借助模具闭合动作使推出机构复位的杆件，复位时其顶面与分型面平齐。,1、动作的导向和复位,复位,推出机构把塑件及浇注系统从从型腔中或型芯上脱出来的机构。,推出机构组成：推出部件（推杆、拉料杆、复位杆、推杆固定板、推杆垫板、限位钉）、推出导向部件（推杆导柱、推杆导套）、复位部件（复位杆）。,2、推杆的断面形状、固定形式及配合；,圆截面推杆,2、推杆的断面形状、固定形式及配合；,圆截面推杆,2、推杆的断面形状、固定形式及配合；,推杆的断面形状,2、推杆的断面形状、固定形式及配合；,固定形式,推杆与推杆孔的配合：H7/f8、H7/e7。 配合表面粗糙度0.80.4m,3.推杆推出位置的选择,推杆应设在塑件不易变形、阻力大的地方，如凸台、加强筋、靠近型芯处等。,不要让浇口对准顶杆端面，过高压力会损伤推杆。,不要刮伤型芯,3.推杆推出位置的选择,只要不损伤塑件的外观，尽可能多设顶杆，减少塑件的脱模接触应力。,避开冷却通道的位置,一般可以允许顶杆侵入塑件不超过0.1mm，一般不允许顶杆端面低于塑件成型表面。,推杆应在排气困难的位置，可兼起排气的作用。,3.推杆推出位置的选择,盖形塑件的推出位置,筋部增设推杆结构,4、推出力的计算,推出力的计算,推出力的计算,设计流程,1、产品成型工艺分析 画出产品的尺寸图，计算产品的体积 2、产品原料选择 列出所选原料的注射工艺表 3、注射机选型 根据型腔数、产品体积，选注射机的注射量， 列出所选注射机的参数表 4、尺寸计算（成型零件、推出机构） 型芯、型腔、推杆尺寸与数量、 5、选模架 大水口，细水口（点浇口） 6、选标准件（计算） 浇口套、顶杆、顶板、模板、垫块、螺钉等 7、注射机参数校核 注射压力、注射量、顶出行程、模具安装尺寸等 8、绘制模具图 9、撰写设计说明书,