塑料模ppt课件

,第三章 塑料注射成型模具,3.1 概述,3.2 模具与注射机的关系,1,3.1 概述,一、设计注射模具应考虑的问题 (1)了解塑料熔体的流动行为，考虑塑料在流道和型腔各处流动的阻力，流动进度，校验最大流动距离。根据塑料的充模顺序，考虑排气问题。 (2)考虑冷却过程中塑料收缩及补缩问题。 (3)通过模具设计来控制塑料在模具内结晶、取向和改善制品内应力。 (4)进浇点和分型面的选择问题。 (5)制件的横向分型抽芯及顶出的问题。 (6)模具的冷却或加热问题。 (7)模具有关尺寸与所用注射机的关系(校核)。 (8)模具总体结构和零件形状要简单合理，模具应具有适当的精度、光洁度、强度和刚度，易于制造和装配。,2,3.1 概述,二、注射模具典型结构,注射模具的结构是由注射机的形式和制件的复杂程度等因素决定的。凡是注射模具，均可分为动模和定模两大部分。,3,3.1 概述,图3-1-1 单分型面注射模具,4,3.1 概述,(一) 成型零部件 组成：型腔是直接成型塑料制件的部分，它通常由型芯、凹模组成。有时型芯或凹模由若干拼块组成，有时做成整体，在易损坏、难加工的部位采用镶块，成型小孔的部位采用成型杆。 作用：型芯(也称公模或下模)形成制品的内表面形状，凹模(也称型腔或母模或上模)形成制品的外表面形状。合模后型芯和凹模便构成了模具的型腔。,(二) 浇注系统 将塑料由注射机喷嘴引向型腔的流道称为浇注系统，又称流道系统，由主流道、分流道、浇口、冷料井所组成。,5,3.1 概述,(三) 导向部分 作用：确保动模与定模合模时能准确对中； 避免制品推出过程中推板发生歪斜现象；支撑移动部件重量。 组成：导柱、导向孔、导套，有时设有推出机构导向零件。,(四) 分型抽芯结构 带有内外侧凹、侧凸或侧孔的塑件在被推出以前，必须先进行侧向分型，拔出侧向成型块或抽出侧型芯，然后方能顺利脱出。完成上述功能的机构成为侧向分型抽芯机构。如斜导柱、滑块、楔紧块等。,(五) 推出装置 作用：开模过程中，将塑件及其在流道内的凝料推出或拉出。常见推出装置有推杆、推件板、推管等。 组成：图3-1-1中推出装置由推杆11、推杆固定板8、推板9及主流道拉料杆10联合组成。其中，推出固定板和推板的作用是夹持推杆。在推板中一般还固定有推出机构复位杆。,6,3.1 概述,(六) 冷却加热系统 为了满足注射工艺对模具温度的要求，模具设有冷却或加热系统。冷却系统一般在模具内开设冷却水道，外部用橡皮软管连接；加热装置则在模具内部或周围安装加热元件，如电加热元件或通热水。模具中开设冷却或加热装置需要根据塑料种类和成型工艺来确定。,(七) 排气系统 为了在注射过程中将型腔内原有的空气和注射成型过程中塑料本身挥发出来的气体排出模外，常在分型面处开设排气槽。但是小型塑件排气量不大，可直接利用分型面排气，许多模具的顶杆或型芯与模具的配合间隙均可起排气作用，故不必另外开设排气槽。,推出机构推出示意图,推出机构复位示意图,7,3.1 概述,(八) 标准模架 采用标准模架结构可减少繁重的模具设计和制造工作量。标准模架组合具备了模具的主要功能，构成了模具的基本骨架，包含了支承零部件、导向机构以及脱模机构等。如图3-1-1中的定位圈l、定模座板3、定模板4、动模板5、动模垫板6、动模底座7、推出固定板8、推板9、推杆11、导柱12、以及垫块、支承柱、螺钉、销钉、限位钉、吊环等都属于标准模架中的零部件。,8,3.1 概述,三、注射模具分类,按成型工艺特点：热塑性塑料注塑模、热固性塑料注塑模、低发泡塑料注塑模和精密注塑模 按使用注塑机的类型：卧式、立式和角式注塑机用注塑模 按浇注系统：冷流道、绝热流道、热流道和温流道注塑模 按模具的成型腔数：单型腔和多型腔注射模具 按模具安装方式：移动式和固定式注塑模 按注射模具的总体结构特征:,单分型面注射模,双分型面注射模,带活动镶件注射模,侧向分型抽芯注射模,自动卸螺纹注射模,定模推出机构注射模,热流道注射模,9,3.1 概述,(一) 单分型面注射模具,又称为两板式模具，是注射模具中最简单、最常用的一类，约占全部注射模具的70。型芯在动模板上，凹模在定模板上。卧式或立式注射机用的两板式注射模，主流道设在定模一侧，分流道设在分型面上。 单分型面注射模具结构简单、操作方便，除采用直接浇口外，型腔的浇口位置只能选择在制品的侧面。,1压板 2吊环 3定模板 4导柱 5动模板,动作原理：开合模系统使模具闭合。在注射液压缸的作用下， 塑料熔体通过注射机喷嘴经模具浇注系统进入型腔， 待熔体充满型腔并经过保压、补缩和冷却定型后开模， 开模后由于动模上拉料杆的作用以及塑件因收缩包紧在型芯上，制品及流道凝料留在动模一侧，并由动模上设置的推出机构推出，完成一次注射过程。,10,3.1 概述,(二) 双分型面注射模具 指浇注系统凝料和制品由不同的分型面取出的模具，也叫三板式注射模。与单分型面模具相比，增加了一个可移动的中间板(又名浇口板、型腔板)。开模时，中间板与固定模板作定距分离，以便取出这两块板间的浇注系统凝料。,注意事项： 双分型面注射模使用的浇口一般是点浇口，截面直径0.51.5mm，浇口不能过小、过大。 分型面A的分型距离应保证浇注系统凝料能顺利取出。 为了中间板在工作过程中的导向和支承，在定模一侧必须设置导柱 双分型面注射模制造成本较高、结构复杂，零部件加工困难，需较大的开模行程，一般不用于大型或特大型塑料制品的成型。,11,3.1 概述,12,3.1 概述,(三) 带有活动镶件的注射模具 由于塑件带有侧孔或侧凸，有螺纹孔或外螺纹等特殊要求，模具上设有活动的螺纹型芯或螺纹型环、活动的侧向型芯或半块(哈夫块)等。开模时，这些部件必须在塑件脱模时连同塑件一起移出模外，然后通过手工或简单工具使它与塑件相分离。模具的这些活动镶件装入模具时，应可靠地定位。,优点：带有活动镶块的注射模，省去了斜导柱、滑块等复杂结构的设计和制造，模具结构简单，大大降低了制造成本，特别是可以用在某些无法设置侧抽芯机构的场合。 缺点：生产效率较低，操作时安全性较差，无法实现自动化生产,13,3.1 概述,动作原理：开模时，塑件包在型芯4和活动镶件3上随动模部分向左移动而脱离定模板1，分型到一定距离，脱出机构开始工作，设置在活动镶件3上的推杆9将活动镶件连同塑件一起推出型芯脱模。合模时，推杆9在弹簧8的作用下复位，推杆复位后动模板停止移动，然后人工将活动镶件重新插入镶件定位孔中，再合模后进行下一次的注塑过程。,14,3.1 概述,(四) 横向分型抽芯注射模具 当塑件有侧孔或侧凹时，在模具里设有斜导柱或斜滑块等横向分型抽芯机构。在开模的时候，利用开模力带动侧型芯作横向移动，使其与制件脱离。也有在模具上装设液压缸或气压缸带动侧型芯作横向分型抽芯的。,动作原理：在开模时，斜导柱2利用开模力带动侧型芯横向移动，使侧型芯与制件分离，然后推杆11能顺利地将制品从型芯4上推出。,这类模具广泛地应用在有侧孔或侧凹的塑件的大批量生产中。动画2,15,3.1 概述,(五) 自动卸螺纹注射模具 利用机床的旋转运动或往复运动，或者利用专门的驱动和传动装置，带动螺纹型芯或型环转动，使制件脱出。,动作原理：该模具用于角式注射机，主螺纹型芯1由注射机开合模机构的丝杆带动旋转，使其与制件相脱离。,16,3.1 概述,(六) 定模设顶出装置的注射模具 由于制件的特殊要求或形状的限制，将制件留在定模上，则在定模一侧设置推出装置。定模一侧的推出机构一般由动模通过拉板或链条来驱动。,动作原理：采用直接浇口，开模后制件因包紧在型芯11上而滞留在定模上，并从成型镶片3中脱出。定模侧设有推件板7。当动模左移至一定距离时，由设在动模侧的拉板8通过定距螺钉6带动推件板7将塑件从凸模上脱出。,17,3.1 概述,(七) 无流道注射模具,原理：通过采用对流道加热或绝热的办法来保持从喷嘴到浇口处之间的塑料保持熔融状态，每次注射成型后流道内均没有塑料凝料。 优点：提高了生产率，节约塑料，保证注射压力在流道中的传递，利于改善制件的质量，实现全自动操作。 缺点：模具成本高，浇注系统和控温系统要求高，对制件形状和塑料有一定的限制。,18,3.2 模具与注射机的关系,(1) 注射装置 将固态塑料原料均匀塑化成熔融状态，并以适当的速度和压力将一定量的塑料熔体注射进模具型腔，由811组成。 (2) 锁模装置 实现模具可靠地开合，提供必要的行程；在注射和保压时，提供足够的锁模力；提供推出塑件的推出力和相应的行程。由16组成。 (3) 液压传动和电器控制系统 保证注射机按塑化、注射、固化成型各个工序的预定要求准确有效地工作。主要由各类阀件和各种仪器和仪表组成。,一、注射机组成及工作原理,19,3.2 模具与注射机的关系,二、注射机的规格型号(JB2485-78),1. 国际上比较通用的是注射容积与锁模力共同表示法 如SZ63/400，即表示塑料注射机SZ，注射容积为63cm3，锁模力为400kN。 S-ZY-190/90：螺杆预塑式Y，注射量为190cm3 、锁模力为90t。 2. 注射容积表示法 如用XSZY表示注射机型号的，如XS-ZY-125A，成型机X，注射容积为125cm3，A为设备设计序号第一次改型。SYS-30：表示最大注射量为30g的立式注射机。这是我国早期常用的表示方法。 3. 锁模力表示法 可直观反映注射制品的面积大小。如HD188为宁波市海达塑料机械有限公司生产的注射机，188指锁模力为1880kN。,表示方法：,20,3.2 模具与注射机的关系,(一) 最大注射量的校核,注塑机的最大注射量：注射柱塞或螺杆作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注出量。 注出量的表示方法：1.公称重量（g） 2.公称容积（cm3）,三、注射机有关工艺参数的校核,每副模具都只能安装在与其相适应的注射机上进行生产，因此模具设计与所用的注射机关系十分密切。在设计模具时，应详细地了解注射机的技术规范。,21,3.2 模具与注射机的关系,柱塞式注射机：国际上规定最大注射能力以一次注射聚苯乙烯(1.05g/cm3)塑料的最大克数为标准。塑件浇注系统的重量，最好不超过最大注射量的80%。当注射其它塑料时，最大注射量为：,由于新加到活塞前方的塑料是疏松的，考虑两种塑料塑化时体积压缩比不同：,螺杆式注射机：最大注射能力以螺杆在料筒内最大推进容积V (cm3)表示，与塑料品种无关，因此最大注射量为：,国产柱塞式注射机的最大注射能力也是按体积标注的，可按上述螺杆式注射机相同的办法校核。,22,3.2 模具与注射机的关系,根据最大注射量确定型腔数量：,V(m)一个成型周期内所需注射的塑料容积或质量，cm3 (g)； n型腔数目； Vn(mn)单个塑件的容积或质量，cm3或g； Vj(mj)浇注系统凝料的容量或质量，cm3或g。 Vg(mg)注射机最大注射量，cm3或g。,注意：对于高粘度充模较困难的塑料，实际注射量还应取小些为宜。 当注射热敏性塑料时，还需校核最小注射量，因为一次注射量太小，塑料在料筒中停留时间过长，会导致塑料高温分解，降低塑件的质量和性能。最小注射量应大于公称注射量的20。,或,23,3.2 模具与注射机的关系,(二) 注射压力的校核,注射压力是指注射时，螺杆(柱塞)头部对塑料熔体所施加的压力。 注射压力的作用：克服塑料熔体从料筒流向型腔的流动阻力、给予熔体一定的充模速率以便充满型腔以及对模具内熔料进行压实。 注射压力的选择： (1)粘度较低，形状、精度要求一般，壁厚较大，70100MPa (2)中、高粘度的塑料，塑件形状、精度要求一般，l00140MPa (3)塑件粘度较高，壁薄或不均匀、流程长、精度较高，140180 MPa (4)高精密塑件，230250 MPa。 注射压力影响因素：注射机类型、喷嘴形式、 塑料流动性、浇注系统和型腔的流动阻力、模具温度。,P注P公,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：不易充满型腔、成型不足，易产生凹痕、波纹、熔接痕,24,3.2 模具与注射机的关系,(三) 锁模力的校核,锁模力指的是锁模装置对模具施加的最大夹紧力,当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会产生一个很大的力使模具沿分型面胀开，这个力称为胀模力，其值应小于额定锁模力，否则在注射成型时会发生溢边跑料现象。锁模力过大易损坏模具。,qA分(0.8-0.9)F锁,qpK,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,p料筒内注射机柱塞或螺杆施于塑料上的压力 K损耗系数，其值在1/32/3范围内选取,根据制品厚度及流程/壁厚比查表3-2-1可得锁模力大小，还可利用注射流动和保压模拟软件来预测锁模力。,25,3.2 模具与注射机的关系,(四) 模具与注射机装模部位相关尺寸的校核,校核的目的：为了使注射模具能顺利地安装在注射机上并生产出合格的制件。各种型号的注射机安装模具部位的形状和尺寸各不相同。,锁模装置的基本参数,动、定模固定板尺寸 BH 拉杆间距 B0H0 动、定模固定板间最大开距 S 动模固定板行程 SK,1动模固定板 2动模 3塑件 4定模 5定模固定板,26,3.2 模具与注射机的关系,注射机喷嘴头的球面半径R1与其相接触的模具主流道始端的球面半径R2必须吻合，或者R1比R2小12mm，否则主流道内的塑料凝料将无法脱出。图中，R1 R2属不正确的配合。角式注射机喷嘴头多为平面，模具与其相接触处也应作成平面。,1. 喷嘴尺寸校核,1喷嘴 2主流道衬套 3定模板,27,3.2 模具与注射机的关系,为了使模具主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线重合，模具定模板上凸出的定位圈(b处)与注射机固定模板8上的定位孔(a处)呈较松动的间隙配合。定位环的高度一般小型模具为810mm，大型模具为1015mm。,模具与注射机的关系,2. 定位圈尺寸校核,28,3.2 模具与注射机的关系,注射机规定的模具最大与最小厚度：指注射机模板闭合后达到规定锁模力时动模板和定模板最大与最小距离。,注塑模的动、定模两部分闭合后，沿闭合方向的长度叫模具厚度。由于绝大多数注塑机的动模与定模固定板之间的距离都具有一定的调节量，故而存在最大模厚与最小模厚。 模具的外形尺寸不能太大，以能顺利地从上面吊入或从侧面移入注射机四根拉杆(有的小型注射机只有两根拉杆)之间为度。模具长度和宽度必须在四根拉杆之间，高度可略高于拉杆。,3. 模具厚度和外形尺寸校核,29,3.2 模具与注射机的关系,动模与定模的底板尺寸应与注射机移动模板和固定模板上装模用螺钉孔的大小及布置尺寸相适合。模具常用的安装方法有用螺钉直接固定和用压板固定两种，螺钉或压板数目最常见为24个。当用螺钉固定时，模脚上钻孔位置和尺寸应与模板上的螺钉孔完全吻合，比较安全，一般用于大型模具；而用压板固定时，只要模脚附近有螺钉孔都能固紧，因此有更大的灵活性，该方法适用于中小型模具。,4. 模具安装尺寸校核,30,3.2 模具与注射机的关系,(五) 开模行程的校核,1. 注射机最大开模行程与模厚无关时的校核,液压机械式合模机构的注射机，其最大开模行程是由肘杆机构的最大行程所决定的，而不受模具厚度的影响，当模具厚度变化时可由其调模装置调整。校核时只需使注射机最大开模行程大于模具所需的开模距离。,单分型面开模行程的校核,SmaxH1+H2+(510)mm,Smax最大开模行程 H1脱模距离，mm H2制件高度，包括浇注系统在内，mm,31,3.2 模具与注射机的关系,双分型面开模行程的校核,H1脱模距离，mm H2制件高度，包括浇注系统在内，mm a定模板与型腔板的分离距离，mm,SmaxH1+H2+a+(510)mm,脱模距离 H1常等于模具型芯的高度，但对于内表面为阶梯状的制件，有时不必顶出型芯的全部高度，即可取出制件。故脱模距离需视具体情况而定，以制件能顺利取出为度。,塑件内表面为阶梯状时开模行程的校核,32,3.2 模具与注射机的关系,2. 注射机最大开模行程与模厚有关时的校核,全液压式锁模结构，其最大开模行程等于机床移动模板和固定模板之间的最大开距S减去模厚Hm。,单分型面,双分型面,式中 S 注射机模板间的最大开距， Hm 模具厚度,33,3.2 模具与注射机的关系,3. 侧向分型抽芯机构的最大开模行程 根据侧向分型抽芯的抽拔距离，再综合考虑制件高度、脱模距离、模厚等因素来决定开模行程，以使制件和浇注系统能方便取出。,图3-2-7为斜导柱侧向抽芯机构，为完成侧向抽芯距离 l ，所需的开模距离设为 HC。当最大开模行程与模厚无关时，其校核按下述两种情况进行： 当HcH1+H2时， 取 SmaxHc+(510)mm 当HCH1+H2时， 取 SmaxH1十H2+(510)mm,34,3.2 模具与注射机的关系,生产带螺纹制件的模具，有时是通过专门的机构将开模运动转变为旋转运动来旋出螺纹型芯或螺纹型环的，因此校核时还应考虑旋出螺纹型芯或型环需要多大的开模距离，再综合考虑制件高度、脱模距离等因素来校核。 例如使螺纹型芯旋转一周需要的开模行程为h，型芯旋转n圈方与制件相分离，则旋出型芯所需开模距离为nh。,4. 生产带螺纹塑件模具的最大开模行程,设计模具推出机构时，需校核注射机顶出的顶出形式，弄清所使用的注射机是中心顶出、两侧顶出、中心和两侧联合顶出等，最大的顶出距离、顶杆直径、双顶杆中心距等，并要注意在两侧顶出时模具推板的面积应能覆盖注射机的双顶杆，注射机的最大顶出距离要保证能将塑件从模具中脱出等。,(六) 推出装置的校核,35,3.2 模具与注射机的关系,驱动方式：液压驱动、机械驱动注射机,工作方式：全自动、半自动、手动注射机,结构型式,立式注射机,卧式注射机,角式注射机,柱塞式注射机,螺杆式注射机,塑化方式,四、国产注射机锁模部位主要技术规范,注射机分类,规格大小：超小型、小型、中型、大型、超大型注射机,成型精度：普通型、精密型、超精密型注射机,36,3.2 模具与注射机的关系,1) 立式注射成型机,注射机注射柱塞(或螺杆)垂直装设，锁模装置推动模板也沿垂直方向移动。优点是占地面积小，安装或拆卸小型模具很方便，容易在动模上(下模)安放嵌件，嵌件不易倾斜或坠落 缺点是制品自模具中顶出后不能靠重力下落，需靠人工取出。此类注射机注射量一般在60g以下，如SYS-30，如果大型注射机也采用这种形式则机器高度太大，给加料和操作都带来困难，而且机器重心高，要求厂房高度大,1合模装置 2模具 3注射装置,37,3.2 模具与注射机的关系,2) 卧式注射成型机,这是目前使用最广、产量最大的注射成型机，其注射柱塞或螺杆与合模运动均沿水平方向装设，并且多数在一条直线上(或相互平行)。 优点是机体较低，容易操纵和加料，制件顶出模具后可自动坠落，故易实现全自动操作，机床重心较低安装稳妥，一般大中型注射机均采用这种形式。缺点是模具安装比较麻烦，嵌件放入模易倾斜或落下，机床占地面积较大。卧式成型机多采用液压传动，并可实现全自动或半自动生产。,38,3.2 模具与注射机的关系,3) 直角式注射成型机,注射柱塞(螺杆)与合模运动的方向相互垂直，目前国内多采用沿水平方向合模沿垂直方向注射角式注射机。 优点是结构简单，便于自制，适于单件生产中心部位不允许留有浇口痕迹的平面制件，或利用开模时丝杆的转动来拖动螺纹型芯或型环旋转，以便脱下塑件，如SYS-45。缺点是无准确可靠的注射压力、保压压力及锁模力，模具受冲击振动较大。其占地面积介于立式和卧式之间。,39,3.2 模具与注射机的关系,此外还有转盘式、旋转式注射成型机、热固性塑料注射成型机、双色注射成型机等。 注射机的技术规范项目较多，对于液压部分的技术规范本书不作详细介绍，仅对与模具关系密切的锁模部分技术规范加以介绍。 我国定型生产的和最常见的塑料注射成型机，与安装模具有关的技术数据，包括喷嘴尺寸、定位圈尺寸、最大最小模厚、开模行程、动模固定板和定模固定板的形状尺寸等，如图3-2-8至图3-2-16所示。,40,