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*,*,第,2,章 模具设计基本知识,2.2,模具零件表面粗糙度与拔模斜度,1,表面粗糙度,表面粗糙度的评定参数应从轮廓算术平均偏差,Ra,、微观不平度十点高度,Rz,、轮廓最大高度,Ry,中选取。在高度特性参数常用的参数值范围内（,Ra,为,0.0256.3um,，,Rz,为,0.125um,）推荐优先选用,Ra,。轮廓算术平均偏差的数值由以下算式获得。,其意义为在一个取样长度内，纵坐标值,Z(x,),绝均值的算术平均值。,9/29/2024,1,微观不平度十点高度的数值由以下算式获得。,式中，,Zpi,第,i,个最大的轮廓高，,Zvi,为第,i,个最大的轮廓谷深。,表面粗糙度既要满足零件的功能要求，又要考虑工艺经济性。因此，在满足零件表面功能要求的前提下，尽量选用数值大的粗糙度。,9/29/2024,2,表面粗糙度符号、代号一般注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的延长线上。符号的尖端必须从材料外指向表面表面粗糙度代号中数定及符号的方向必须按图,2-16a),、图,2-16b),标注，带有横线的表面粗糙度符号应按图,2-16c),标注。,在同一图样上，每一表面一般只标注一次符号、代号，并尽可能靠近有关的尺寸线，见图,2-16a),。当地位狭小或不便标注时，符号代号可以引出标注，如图,2-16d),。,9/29/2024,3,冲模零件表面粗糙度的选定,9/29/2024,4,压铸模零件的表面粗糙度选定,9/29/2024,5,拔模斜度如图,2-17,所示，有增加铸件壁厚、增减铸件壁厚和减少铸件壁厚三种形式。未注拔模斜度大小根据模样的拔模高度、材料类型、斜度位置等有关。,9/29/2024,6,对构成铸件外侧壁的拔模斜度取表,2-7,的二分之一。文字符号的拔模斜度取,10,15,。当图样中未注拔模斜度方向时，按减少铸件壁厚方向制造。,9/29/2024,7,2.3,注塑模具浇注系统设计,1,浇注系统设计的基本要点,浇注系统的设计包括主流道的选择、分流道截面及尺寸的确定、浇口位置的选择、浇口形式及浇口截面尺寸的确定。当采用点浇口时，为了确保分流道的脱落，还应注意脱浇口装置的设计。,在设计浇注系统时，首先是选择浇口的位置，浇口位置选择的适当与否，将直接关系到制品的成型质量及注射过程是否能顺利进行。,9/29/2024,8,浇口位置的选择应遵循以下原则。,1,）设计浇注系统时，流道应尽量减少弯折。,2,）设计浇注系统时，应考虑到模具是一模一腔还是一模多腔，浇注系统应按型腔布局设计，尽量与模具中心线对称。,3,）塑胶制品投影面积较大时，在设计浇注系统时，应避免在模具的单面开设浇口，否则会造成注塑时受力不均。,4,）设计浇注系统时，应考虑去除浇口方便，修正浇口时在塑胶制品上不留痕迹，以保证塑料制品外观。,5,）一模多件，防止将大小相差悬殊塑胶制品放在同一付模具内。,6,）在设计主流道时，避免熔融的塑胶直接冲击小直径型芯及嵌件，以免产生弯曲或折断。,7,）在满足塑胶成型和排气良好的前提下，要选取最短的流程，这样可缩短填充时间。,9/29/2024,9,8,）能顺利地引导熔融的塑胶填充各个部位，并在填充过程中不致产生塑胶涡流、紊乱现象，使型腔内的气体顺利排出模外。,9,）在成批塑胶制品生产时，在保证产品质量前提下，要缩短冷却时间及成型周期。,10,）因主流道处有收缩现象，若塑料制品在这个部位要求精度较高时，主流道应留有加工余量或修正余量。,11,）浇口的位置应保证塑胶流入型腔时，对着型腔中宽畅、厚壁部位，以便于塑料的 流入。,12,）尽量避免使制品产生熔接痕，或使其熔接痕产生在制品不重要的部位。,9/29/2024,10,2,主流道设计,主流道是指连接注塑机喷嘴与分流道的塑胶通道，是溶料注入模具最先经过的一段流道，其形状、大小会直接影响塑胶的流动速度和注塑时间。,1,）垂直式主流道的设计,d,主流道小端直径，即主流道与注射机喷嘴接触处的直径。,d,注射机喷嘴孔径十（,0.5-1,）,mm,L,主流道的长度。根据模具的具体结构，在设计时确定。,A,主流道的锥度。,A,一般在,2-4,范围内选取，对粘度大的塑料，,A,可取,3-6,。,但由于受标准锥度铰刀的限制，应尽量选用标准锥度值，或选用标准浇口套。一般而言，尺寸,D,比,D,大,10-20%,左右。,9/29/2024,11,2,）倾斜式主流道的设计,在设计模具时，往往由于受制品及模具结构的影响，或者由于浇注系统及腔数的限制，使主流道偏离模具中心，有时这一距离很大，造成模具在使用时出现很多问题。第一，在顶出制品时，由于顶出不在模具中心，推板及顶针固定板容易顶偏，造成顶针折断，制品变形或损坏。第二，由于主流道不在中心，会造成单面披缝过大而产生溢料。上述问题虽然可以采用三板模结构来解决，但这样会使模具成本提高。所以在上述情况下，采用倾斜式主流道的设计可以避免或改进其不足。图,2-19,是有关倾斜式主流道的设计参数。倾料角,主要与塑胶性能有关，如,PE,、,PP,、,PA,、,POM,等塑胶，其倾料角,最大可达,30; HIPS,、,ABS,、,PC,等塑胶，倾科角最大可达,20,，,SAN,，,PMMA,不能用倾斜式主流道。倾斜式主流道的其他设计参数与垂直式主流道的设计相同。,9/29/2024,12,3,）分流道设计,分流道是塑胶进入型腔前的过渡部分，可通过截面的形状，尺寸大小及方向变化，使塑胶平稳进入型腔保证成型的最佳效果。常用分流道的形式及尺寸如表,2-8,所示。,9/29/2024,13,对分流道的要求主要有,1,）塑胶流经分流道时的压力损失及温度损失要小。,2),分流道的固化时间应稍后于制品的固化时间，以利于压力的传递及保压。,3),保证塑胶迅速而均匀地进入各个型腔。平衡式分流道如图,2-20,所示。,4),分流道的长度应尽可能短，其容积要小。,5),要便于加工及刀具选择。,6),每节流道要比下一节分流道大,10-20%,左右。如图,2-20,，,D=d x1+,（,10-20,）,%,。,9/29/2024,14,分流道的截面有圆形截面和梯形截面，如图,2-21,所示。圆形截面分流道的优点是表面积与体积之比为最小，在容积相同的分流道中，圆形截面分流道的塑胶与模具接触的面积为最小，因此其压力损失及温度损失小，有利于塑胶的流动及压力传递。其缺点是圆形截面分流道必须在动模及定模上分别加工。,梯形截面分流道与圆形截面相比热损失较大，但便于分流道的加工及刀具的选择，因此也是常用的形式。,(,常用于三板模,),9/29/2024,15,在同一模具上成型两种大小不同的塑胶制品，为了保证在注塑时，塑胶能同时充满模具上大小不同的型腔，这时单使用修正浇口大小，不一定能达到充填平衡效果，必须对分流道进行修正才能达到预期效果。,4),浇口设计,浇口是分流道和型腔之间的连接部分，也是注塑模具浇注系统的最后部分，通过浇口直接使熔融的塑胶进入型腔内。浇口的作用是使从流道来的熔融塑胶以较快的速度进入并充满型腔，型腔充满塑胶后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔内进未冷却的热料回流。,9/29/2024,16,浇口设计与塑胶制品形状、塑胶制品断面尺寸、模具结构、注射工艺参数,(,压力等,),及塑胶性能等因素有关。浇口的截面要小，长度要短，这样才能增大料流速度，快速冷却封闭，便以使塑胶制品分离，塑胶制品的流口痕迹亦不明显。,塑胶制品质量的缺陷，如困气、缩水、夹水纹、分解、冲纹、变形等，往往都是由于浇口设计不合理而造成的。,浇口设计包括浇口截面形状及浇口截面尺寸的确定，流口位置的选择。影响浇口截面形状及其尺寸确定的因素，就制品而言，包括制品的形状、大小、壁厚、尺寸精度、外观质量及力学性能等。制品所用塑胶特性对浇口设计的影响因素是塑胶的成型温度、粘度,(,流动性,),、收缩率及有无填充物等。此外，在进行浇口设计时，还应考虑浇口的加工、脱模及清除浇口的难易程度。,9/29/2024,17,按照常规来说，浇口的截面尺寸宜小不宜大，先确定得小一些，然后在试模时根据对型腔的充填情况再进行修正。特别是一模多腔的模具，通过修正可使各个型腔同时均匀充填。,小浇口可以增加熔料流速，并且熔料经过小浇口时产生很大摩擦而使熔料温度升高，其表现粘度降低，有利于充填。,另外，由于小浇口的固化较快，不会产生过量补缩而降低制品的内应力，同时可以缩短注射成型周期，便于浇口的去除。,但有些制品的浇口不宜过小，如一些厚壁制品，在注射过程中必须进行两次以上的补压才能满足制品的要求，浇口过小会造成浇口处过早固化，使补料困难而造成制品缺陷。,9/29/2024,18,具体浇口截面尺寸的确定，根据不同的浇口型式和制品大小来确定。浇口位置的选择，一般应注意以下问题,:1),浇口位置应设在制品最大壁厚处，使塑胶从厚壁流向薄壁，并保持浇口至型腔各处的流程基本一致。,2),防止浇口处产生喷射而在充填过程中产生冲纹。,3),浇口位置应设在制品的主要受力方向上，因为塑胶的流动方向上所承受的拉应力和压应力特高，特别是带填料的增强塑胶，这种情况更加明显。,4),在选择浇口位置时应考虑制品的尺寸要求，因为塑胶经浇口充填型腔时，在塑胶的流动方向与垂直于流动方向上的收缩不尽相同，所以应考虑到变形和收缩的方向性。,5),设计浇口时，应考虑去除浇口方便，修正浇口时在塑胶制品上不留痕迹，以保证塑胶制品外观。,6),在浇口位置选定后，应首先经胶件设计的工程师认可，或用较先进的设备模拟塑胶的流向以及通过经验丰富的专业人员研究，再确认浇口的位置是否正确。,9/29/2024,19,普通浇口形状比较简单，加工较方便，在一模多腔的分流道非平衡布置的模具上，修正浇口也比较容易，有时在生产现场也可以进行，几乎各种塑胶都可使用这种浇口形式。其不足之处是制品和浇口不能自行分离。普通浇口的形式及尺寸可如表,2-9,所示，其数值取决于塑胶的流动性及制品的大小。,9/29/2024,20,点浇口具有很多优点，几乎可以应用于各种形式的制品。点浇口位置的选择有较大的自由度，浇口附近的残余应力较小，浇口能自行拉断且留很小的痕迹。点浇口尤其适用于圆桶形、壳形、盒形制品，但对流动性较差的塑胶不宜用，如,PMMA,，,PC,等。常用于,ABS,，,PP,，,POM,等流动性较好的塑胶。对于较大的平板制品可以设置多个点浇口，以减小其翘曲变形。 圆柱齿轮制品也可采用点浇口，通常是在一等边三角形的顶点设置三个点浇口。,点浇口的缺点是注射压力损失较大，多数情况下必须采用三板模结构，其模具结构相对比较复杂，成型周期较长。流道与制品比例较大（废料较多）。其形式及尺寸如图,2-22,所示，其具体尺寸则依塑件的大小及塑胶的性能而定。,9/29/2024,21,9/29/2024,22,潜浇口的设置比较灵活；可以在制品的内外表面很多地方开设；浇口可以自动脱落且留下很小的痕迹。,潜浇口分推切式及拉切式，不适用于成型较脆性的塑料，如,SAN,，,PMMA,，,PS,，透明料等。其形式有潜针推切式、潜块推切式、拉切式，其尺寸如图,2-23,所示。其中潜针推切式和潜块推切式不适用于会因成型时喷射造成冲纹及浆糊斑等的塑胶，如,PC,料。,图中,LL1,L2,，且,L1,不能太短，应有足够的距离让浇口变形脱离型腔，一般情况下，,L1,应至少有,8mm,。,9/29/2024,23,直接浇口由于熔融塑胶经浇口直接进入型腔，所以压力损失很小，充型比较容易，并对各种塑胶都能适用。,直接浇口的截面尺寸一般都比较大，浇道的固化时间较长，所以有足够的时间进行补料，但在浇口处产生的应力也大。且会给去除浇口带来困难，也会在制品上留下较大痕迹。,直接浇口必须于与浇口正对的位置加工一球形冷料穴，并在浇口位置处定模留出一平台以保证剪浇口后残留水口不高于胶件表面。直接浇口的形式如图,2-24,所示。,9/29/2024,24,凸耳式浇口主要用于高透明度平板形制品，以及要求变形很小的制品。,凸耳浇口的作用是使熔融塑胶从浇口进入凸耳时，由于摩擦热而改善其流动性。当料流冲击凸耳侧壁时，使流速降低并改变了流向，在凸耳处均匀而平稳地进入型腔。从而避免塑件成型时因喷射造成的各种缺陷,:,如冲纹、内应力引起的变形及其它浆糊斑等。凸耳式浇口适用于成型,PC,，有机玻璃等塑料，其形式及尺寸如图,2-25,所示。,9/29/2024,25,扇形浇口在注塑时可以降低制品的内应力，主要适用于平板形制品及浅的壳形或盒形制品及透明料，如,PMMA,，一定要做扇形浇口，否则有冲纹。其形式及尺寸如图,2-26,所示。,9/29/2024,26,蕉形浇口适用于在注射成型不允许外表面有任何不良痕迹的胶件，宜用,ABS,等较软性塑胶及中小型胶件。如图,2-27,所示。图中,LL1,十,L2,，且,L1,不能太短，应有足够距离让浇口变形脱离型腔，一般情况下，,L1,应至少有,8mm,。,9/29/2024,27,冷料穴分为主流道冷料穴和分流道冷料穴。冷料穴的位置一般都设计在主流道和分流道的末端，亦即塑胶最先到达的部位，如图,2-28,。,9/29/2024,28,冷料穴的作用是防止在注塑时将冷料射入型腔而使制品产生各种缺陷。如走胶不齐和影响外观。冷料穴的大小、深浅要适宜，应根据产品的大小和形状以及塑胶的特性而定，对于大形制品，冷料穴可适当加大。分流道冷料穴，其长度为,L,5-8mm,。见图,2-28,。,如图,2-29 A,、,B,两种形式的冷料穴均由于倒扣的作用，能将流道留在动模。图,A,中,的大小应视乎塑胶的性能而定。如,PBT,为,2,，,PP,，,PA,，,ABS,为,3,。,9/29/2024,29,主流道的顶出系统常用的有两种，如图,2-29,。其中,A,为一般塑胶模使用，它利用顶针将主流道顶出动模，应当注意其顶针端面应与冷料穴顶部齐平或低下,0.5-1mm,。但此种冷料穴不适合用于脆性塑胶，如,SAM,、,PMMA,料。,B,是,Z,形，此种拉料槽为透明塑胶采用。,塑胶注射模具的型腔，在熔融塑胶填充过程中，除了模具型腔内有空气外，还有因塑胶受热而产生的气体，尤其在高速注射成型时产生的气体更多，因此在模具设计时必须设置排气措。选择排气槽的位置是很重要的，一般在塑胶填充的同时，必须把气体排出模外。否则被压缩的空气变成高温燃烧，使熔融的塑胶焦化或熔接线处强度降低以及不成型，影响塑胶制品质量。尤其对于大型塑胶注射模具，开设合理的排气措更显得重要。,9/29/2024,30,开设排气槽应注意以下几点,: 1,）根据进料口的位置，排气槽因开设在型腔最后充满的地方，如图,2-30,所示。,9/29/2024,31,2,）尽量把排气槽开设在模具的分型面上，如直接浇口排气槽的位置，如图,2-31,。,3,）对于流速较小的塑胶制品，可利用模具的分型面及零件配合的间隙进行排气，如图,2-32,。,9/29/2024,32,4,）排气槽的尺寸，要视乎塑胶的种类，如图,2-33,中尺寸,H,，一般情况下，,ABS,、,HIPS,、,.PC,、,PMMA,、,SAN,为,0.015,，而高流动性的塑胶，如,PP,、,PE,、,PA,若没有加填充剂，则为,0.01,。,9/29/2024,33,由于热流道设计会使模具制作成本加大，所以常用于一模多腔以及大批量注塑生产的模具。热流道设计有利于缩短注塑生产周期和提高塑胶制品质量，减少废品。但是要转颜色注塑成型的胶件要注意,: 1),流道表面要光滑，流道的拐角处要避免死角，要圆滑过渡。,9/29/2024,34,2),要在第一次试模时选用无色的塑胶。如图,2-35 A,所示，是未注塑状态，流道壁是空的。第一次试模后，会在流道壁周围形成一层薄膜，这层薄膜会永久地附着在流道壁上，如图,2-35 B,所示。当正式生产后，又会在原先的薄膜周围形成一层薄膜，此层薄膜是可清除的。在再次生产时，开始必须用高于正常生产的温度以清除持上一次生产时残留的胶料。 此后，每次注塑时都会将第一次试模时所残留的胶料带走少许。这样，若在第一次试模时选用有色的塑胶，则会影响以后生产的成品外观。所以，第一次试模必须用无色的塑胶。,9/29/2024,35,热流道模是在定模固定板及定模板之间设热流道板，由于热膨胀的关系，以免热膨胀时有凹入现象，定模固定板及定模板均选用,P20,钢，若选用,45,钢则在与热流道系统接触支撑处加硬片垫着，如图,2-34 E,示。热流道分为全热流道和半热流道，其形式如图,2-34,中的,A,，,B,，,C,，,D,，,E,。,9/29/2024,36,若选用全热流道，用图,2-34,中,A,和,C,形式，注意热嘴的选择，参考有关的资料，确认所选的热嘴是否可用于某一种成型塑胶及射胶量是否足够，如无任何资料可查，要咨询热嘴的供应商，索取有关资料。,9/29/2024,37,有些热流道模由于剪浇口困难，所以要求自动剪浇口。此时就需要用阀针系统。,如图,2-36,是,YUDO,公司的气压阀针系统。,A,为未注塑状态。气由,AIRI,处进入，推动滑块,A,带动阀针运动，滑块,B,由于键的作用和滑块,A,一起运动至如图,2-36 B,位置，此时开始注塑。当注塑完毕时，气由,AIR2,处进入，推动滑块,B,运动，阀针和滑块,A,在滑块,B,推动下也一起运动，由阀针剪断浇口。如图,2-36 C,的位置。,9/29/2024,38,
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