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蓝天电脑培训学校蓝天电脑培训学校PROE UG SOLIDWORKS模具设计教程模具设计教程模具设计教程模具设计教程塑胶模具设计及应用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，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压塑成型模具的工作原理 借助于压缩空气，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工作原理注射成型模具的分类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模具的结构组成通过实例分析一般注塑模具的设计流程一般注塑模具的设计流程产品结构分析模具结构的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）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）常用模具的模架常用模具的模架Mould BaseMould Base主要内容主要内容 模架的定义与用途 模架的组成结构及其称谓 模架的分类 模架规格的表示方法模架的定义与用途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模架的组成结构及其称谓一般模架都由四大部分组成：1.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）3.导向部分（由导柱和导套组成）4.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模架的基准角是模具加工、制造时的基准。1.模架的基准角一般设置在模架的右下角。2.同时用字码做标记。3.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大水口模架大水口模架推板垫板推板与垫板的作用推板与垫板的作用在何种条件下需要用到推板？1.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。2.产品是透顶时，没有合适的位置安排顶出杆。3.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：防止型芯零件脱出，增强零件的稳定性。常见大水口模架的几种形式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，有推板细水口模架细水口模架水口推板Stripper Plate导套Guide Bush拉杆Support Pin大水口与细水口模架的不同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：DADBDCDDEAEBECED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,有推板E无水口推板 简易细水口模架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模具成型零件的设计（型芯和型腔）（型芯和型腔）Core&Cavity主要内容：I.分模面 II.成型零件的结构形式与设计分模面的主要内容分模面的主要内容*.成型零件（型芯和型腔）的定义*.分型面的定义*.分型面的形状*.分型面的选择原则定义定义分型面的定义（Parting Line）：用于取出塑件和浇注系统凝料（流道料）的 可分离接触表面。成型零件（型芯和型腔）Core&Cavity的定义：构成塑件产品空间的零件称为成型零件；成型塑件外表面的零部件称为型腔；成型塑件内表面的零部件称为型芯。分模面的形状分模面的形状平面分型面阶梯分型面斜面分型面曲面分型面组合式分型面分模面的选择原则分模面的选择原则便于塑件脱模和简化模具结构不影响塑件外观保证塑件尺寸精度便于模具零件的加工利于排气考虑注射机的技术规格成型零件的结构形式与设计成型零件的结构形式与设计型腔的结构形式：1.整板式型腔 2.整体式型腔 3.局部镶拼式型腔 4.拼块式 5.瓣合式型腔采用镶拼式型腔的优点：简化了复杂型腔的加工工艺减少了热处理变形有利于排气节约了贵重的模具钢。缺点：型腔的精度、装配的牢固性会受影响在产品上留下镶拼的痕迹型芯的结构形式：整体式型芯 整板式型芯 镶拼组合式型芯型芯、型腔做成镶拼式的优点：节省贵重模具材料 加工工艺的需要 便于模具的装、拆和维修一般镶件的固定方式一般镶件的固定方式1.螺钉固定2.挂台固定3.紧配合导向装置的设计导向装置的设计导向装置的类型导向零件的定义及作用导向零件的设计原则类型、作用及结构类型、作用及结构类型：导柱导套的导向 锥面的定位导向作用：导柱、导套的结构形式是随着模具结构、大小及产品的产量要求的不同而不同，一般的注塑模具均采用标准模架上的导柱、导套。锥面导向的定位结构：两锥面之间镶上经谇火的零件 两锥面的直接配合怎样确定成型零件及模架的大小怎样确定成型零件及模架的大小1.模板尺寸的确定 公母模板尺寸与制品的外形尺寸有关。例如有一个产品的最大长度约为318mm最大宽度约为124mm最大高度约为21mm。按一般设计经验知模仁制品的长度上加50mm宽度加50mm 高度母模仁加35 mm 公模加45mm 模板在模仁的长度上加70mm 宽度上加80mm 高度母模板加40mm公模板加50mm。那么模板的尺寸如下所示长318+2*(50+70)=558mm取整数550mm宽124+(50+80)*2=384mm取整数380mm厚母模板为21+35+40=96mm取整数100mm 公模板为45+50=95mm取整数100mm2.模架类型的确定：模架类型有工字模和直身模两种一般来说，模具模板长度超过500mm的应该采用直身模架，按照以上例子，该模具必须选择直身模，这样可以尽量节省装模空间。这样子我们就可以确定以上产品的模架型号为CH3855 A 100mm B 100mm.由于CH3855属于非标准模架，为了节省模具的成本以及模架供应商的交货时间，所以我们可以把以上模架定为CH4055的标准模架。浇注系统浇注系统主要内容：I.浇注系统的定义及其组成 II.浇注系统的设计 III.冷料穴与拉料杆 VI.流道凝料的推出浇注系统的定义浇注系统的定义定义：从接触注射机喷嘴开始到模具型腔为止的塑料流动通道。浇注系统的机构组成浇注系统的机构组成主流道分流道浇口冷料井由四部分组成主流道主流道定义：熔融塑料进入模具型腔最先经过的部位。从注射机喷嘴开始到分流道的一段流道。主流道的参数要求：v设计成圆锥形，锥度在 2 4,粗糙度 Ra 小于0.4mv小端直径一般取 3 8 mm,且要大于喷嘴直径约0.5 1 mmv主流道长度由定模板厚度确定主流道的两种形式：1）直接在模板上加工出主流道 缺点：表面光洁度难于达到要求，Ra 0.4m；装、拆后易发生错位，溢料，导致流道料难于取出。2）浇口套 主流道需要与高温塑料和喷嘴频繁接触与相碰。当主流道需穿越几块模板时，为防止在模板接触面间溢料。浇口套的两种形式：I 型II 型为保证主流道与注射机喷嘴对中，须凭借定位零件-定位环来实现。定位环的大端直径D应与注射机的定位孔的直径相匹配。浇口套与定位环的配合分流道分流道一般开设在分型面上。截面形状：梯形、抛物线形、圆形、半圆、矩形截面/周长:面积相等的情况下，周长越小，则流动阻力越小，传热越慢，热量损失也就越小。分流道截面形状以采用圆形圆形为佳。圆形截面的温降和压力损失小。常用截面尺寸 6 8分流道的布置原则：排列紧凑、能缩小模板尺寸；减少流程；锁模力力求平衡。分流道的布置形式应达到的要求：从分流道来的熔体能均衡到达各浇口并同时充满型腔。分流道的平衡式布置分流道平衡式布置的主要特征：分流道的长度、截面形状、尺寸均相同。分流道的非平衡式布置改善后非平衡式布置的主要特征：截面形状、尺寸相同；但长度不同。优点：能缩短分流道的长度。影响分流道的布置主要因素：1.模穴的数目；2.塑胶产品的形状；3.模具的类型（大水口或细水口）；4.浇口的形式；浇口浇口定义：从分流道末端到型腔的一小段，它是浇注系统中最短的。长度 2 mm浇口的类型：1）直接浇口2）侧浇口3）潜伏式浇口4）点浇口5)中心浇口6)扇形浇口7)重叠浇口 1)直接浇口熔融塑料经主流道直接进入到型腔。采用此种浇口的均采用此种浇口的均为单型腔模具为单型腔模具适用于成型深腔的壳体或箱型的大件制品直接浇口的优、点：优点：1.温降、压力损失小2.流道料损失小3.很好补缩效果缺点：1.去除流道料困难2.由于在产品上留下较大的切口，影响外观。保压补缩：注射机在熔料充满型腔后一定时间保持一定压力，在塑料冷却收缩时补充熔料。2)侧浇口开设在模具的分型面上，从塑件侧边缘进料，又称为边缘浇口。常用于一模多腔的大水口模架的模具。矩形长度 L 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6300500 W1最小为8500700 W1最小为10700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：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:1.深腔、薄壁的产品，顶出阻力大，无足够位置布置顶杆；2.产品是透顶的；3.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：v推板推出须有限位装置v推板与型芯周边应有斜度配模（3 5/S）v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。v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。滑块滑块推杆先复位机构的形式先复位机构的形式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产品粘模情况及措施什么情况下产品会产生粘模现象？1.产品形状简单，出模斜度大；2.型芯表面较光滑，而型腔表面粗糙；3.型腔上有图案、花纹、文字等；4.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：1.型芯表面适当粗糙一些；2.在型芯表面做一些不影响产品外观和使用的倒扣；3.使用拉杆。冷却系统冷却系统概念：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：1.模具温度对塑件质量的影响；2.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水道的设计原则冷却回路数量尽量多；冷却通道的布置应合理；冷却回路应有利于减少进、出水口的温差；便于加工，孔径取812mm；冷却水道与型腔表面的距离尽可能相等，孔壁至型腔表面的距离应大于10mm，常用1215mm；冷却水道要避免接近熔接痕部位，以免影响塑件强度。开冷却水应该注意的问题1.冷却水道的孔径应一致2.冷却水道（孔）与其它结构不能钻穿，且要有一定的距离（一般大于5mm 10mm）常用的冷却装置水孔、水嘴、密封胶、密封圈、封堵（螺塞、金属块）常见的冷却方式常见的冷却方式直通式冷却通道循环式冷却通道螺旋式循环冷却通道隔水片冷却方式三板式模具三板式模具具有两个或两个以上开模位置的细水口模架的模具具有两个或两个以上开模位置的细水口模架的模具12321带水口推板的细水口模具有三个开模位置不带水口推板的细水口模具有两个开模位置开模顺序开模顺序1232 3 1（通过扣机、尼龙塞实现）1 2 3（通过拉板实现，随机）开模顺序2 3 1（通过扣机、尼龙塞实现）w在A、B板之间装有阻力装置（尼龙塞、扣机）w在A板和水口板之间装有限位装置（限位钉）w在水口板和顶板之间装有限位装置（限位钉）尼龙塞：依靠摩擦力作为A、B板的开模阻力。注意：由于尼龙易磨损，需经常更换，所提供的摩擦力有限，因此只能用于小型模具。扣机：机械式扣紧机构。开模顺序1 2 3（通过拉板实现，随机）w在A、B板之间装拉板w在水口板和A板之间装拉板w在顶板和水口板之间装限位钉一般塑料模具设计程序一般塑料模具设计程序画产品图画产品图（针对模具结构表达必要的产品截面，此种截面就是最有利于表达模具结构 的截面。）审核产品图审核产品图（审核产品图表达的正确性和适用性，尺寸的完整性和准确性；产品注塑工艺性的审核）产品放大一个收缩率产品放大一个收缩率 模具尺寸=产品尺寸 x（1+收缩率）确定模具型腔数确定模具型腔数（型腔排列需紧凑，一般产品之间的距离为20 50mm）考虑模具结构考虑模具结构装配图设计装配图设计（调入模架、产品图；设计型芯、型腔、浇注系统）拆画必要的零件图拆画必要的零件图审图审图加工制造加工制造试模修正试模修正 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！