塑料模具设计课件

2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 1页,一、模具在国民经济中的地位和作用：1. 模具的概念：(广义模具)在一定的工艺条件下，将其特定的形状和尺寸赋予 材料的工具。2. 模制法的特点： 生产能力高； 产品质量的一致性好； 原材料的利用率高，成本低； 只适用于批量生产。3. 模具在国民经济中的地位和作用：,第一章 绪 论,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 2页,1. 塑料制品：注射、挤出、吹塑、压制、泡沫成型、浇注、热成型、滚塑(搪塑)2. 橡胶制品:压制、压铸、挤出、注射,二、常用橡胶塑料模具：,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 3页,(从成型工艺方面来分析制品结构设计的合理性和可行性),第二章 塑料制品的设计,2. 型腔： 3. 留模： 4. 脱模方向： 5. 侧孔与侧凸 (侧凹)：,1. 动模和定模：,第一节 预备知识,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 4页,解决几个问题： 1.一套模具可以在任何注射机上成型吗？ 2.在设计中对塑料制品的要求可以和金 属制品一致吗？为什么？ 3.模具加工后成型的制品有误差，怎么办？,第二节 塑料注射制品的设计分析,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 5页,(一) 塑件的尺寸：(体积、外轮廓尺寸、壁厚)1. 塑件的体积V制(与注射机的理论注射容积V注)：0.2V注 V制 0.8V注,一、塑件的尺寸和尺寸精度：,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 6页,成型面积S投塑件在模具分型面上的投影面积。F涨= S投p涨 p涨=(20 30) MPa or (30 40) MPa,2成型面积S投和合模力F合：,3塑件的壁厚t：均匀,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 7页,4塑件在脱模方向上的高度h与移模行程Sm：,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 8页,1. 影响塑件尺寸精度的因素:1) 模具的加工精度z：2) 模具的磨损c：磨损型孔尺寸塑件的外形尺寸磨损型芯尺寸塑件的内表面尺寸,(二)、塑件的尺寸精度：,LM - 常温下模腔的尺寸LS - 常温下制品的尺寸4) 成型零件的安装误差:5) 活动成型零件的配合间隙变化引起的误差。,3) 塑料的收缩率波动：,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 9页,1) 物料： 2) 制品尺寸：壁厚、表面形状、筋的形状等。 3) 模具设计：冷却方案、流道和浇口的几何形状和尺寸、浇口的数量和位置等。 4) 成型条件：温度、压力、成型时间等。 5) 注射机类型：注射速度、可达到的注射压力、时 间、温度和压力的控制精度等。 6) 注射机和模具的状况。,2. 影响塑料收缩率波动的因素:,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 10页,1) 物料温度Tm：Vm同Tm熔G制塑件的尺寸2) 模具的温度TM ：G制同 TM结晶度 固塑件的尺寸3) 成型压力p：pG制塑件的尺寸 4) 时间：模腔中的注射压力保持时间越长，收缩越小。,3. 成型工艺条件对塑料收缩率的影响:,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 11页,1 注射机的选择和所成型的塑件的体积、成型面积、高度等尺寸有关； 2 对塑料制品，慎提尺寸公差； 3 通常不能通过提高模具的制造精度来达到严格的制品的尺寸精度； 4 在生产过程中，可以通过多因素改变制品的实际尺寸，以达到设计要求。,结论：,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 12页,三、塑件的形状：1. 塑件上要尽量减少侧孔、侧凸和侧凹；,二、塑件的粗糙度：,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 13页,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 14页,2. 塑件必须有一个有利于保证其外观质量的结构；,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 15页,四、塑件上的加强筋和防变形结构：,A=t/2 B=1.5t 2o r=t/4,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 16页,1. 动模侧的A 100mm A=1/60,五、塑件的脱模斜度A：,3. 有装配公差要求的塑件，斜度值必须在公差 带范围内； 4. 本身有脱模斜度的制品需考虑留模问题。,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 17页,六、塑件上的孔：,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 18页,1. 通孔：L/d102. 盲孔： L/d4,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 19页,八、塑件上的螺纹：1.螺纹的断面形状为梯形或半圆形；2.不常拆卸的、d=2.56mm采用自攻螺纹;3. 螺纹始端和末端应有圆台,螺牙始末端应用 过渡长度。 九、塑件上的嵌件：1. 必须具有防转和防拔脱的结构;,七、塑件的圆角：,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 20页,十、塑件上的花纹：,十一、塑件上的图案、文字：,2. 包容的物料必须具有足够的壁厚;3. 受力的金属嵌件一定要倒圆或倒角。,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 21页,第三节 橡胶模制品的设计,一、壁厚：要求：壁厚均匀，过渡圆滑。通常，t1mm 二、斜度： 三、侧凹：要求：一般水平分型的模具可以压制有侧凹 的制品，但应有供制品取出的空间。,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 22页,四、孔：,五、空腔：要求：选用硬度低、弹性好的胶料，脱模时最大变形应不超过胶料的弹性范围，且壁厚不宜过大。 六、棱边和锐角：要求：应尽量避免棱角和凹口，楞边和锐角应做成圆形，且半径不小于0.5mm。,要求：d(1.21.5)H,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 23页,八、金属-橡胶制品：1.连接处应避免楞边和锐角；2. 橡胶阀门的胶面应凸出不大于0.3mm。,要求：若有内腔，应无尖角和显著的凸凹差异。,七、承受负荷的橡胶制品：,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 24页,第一节 概 述 一、模具的基本功能：1. 接受熔体，并完成熔体的分布；2. 物料的成型与冷却；3. 完成制品的脱模。 二、模具的基本构成：,第三章 塑料注射模具设计,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 25页,1) 浇注系统 2) 型腔 3) 热交换系 统 4) 导向系统 5) 脱模、抽芯系统 6) 定位固定部分 7) 承力构件,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 26页,第二节 塑件在模内成型位置和分型面的选择,留模 脱模 合痕 顶痕 A1 无 有 A2 无 B1 无 无 B2 无 ,结论：A1最好 问题:截面为圆形制品怎样成型？,一、实例：,A1 A2,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 27页,A1 A2 B1 B2,留模 脱模 合痕 顶痕 侧抽 C1 有 C2 有 A1 无 无 无 A2 无 无 无 B1 无 / 无 B2 无 / 无 ,讨论：1. 制品有圆角，不可采用A1;2. 若制品透明，不允许有顶痕，可采 用A2，采用推板顶出；3. 扁平状制品采用A1，有一定深度的 采用A2；,4. 有侧芯的制品，采用A1分型面。,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 28页,留模 脱模 合痕 顶痕 侧抽 C1 有 A1 无 / 无 A2 无 无 无 B1 无 / 无 B2 无 / 无 ,结论：采用A2方案。,A1 A2 B1 B2,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 29页,A1 A2,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 30页,结论：若移模行程足够，C1方案最佳。,先抽 留模 脱模 合痕 顶痕 A1 无 无 A3 / 有 / B2 / 无 / B3 有 有 C1 无 无 C3 有 无 D2 / 无 / D3 有 有,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 31页,二、确定原则：1. 尽量保证制品的外观等要求；2. 分型面应取在垂直于脱模方向上的最大轮廓位 置；3. 确保塑件留在动模一侧；4. 当有侧抽时，尽量选择抽拔距较短的方案；5. 当制品某些部位有同轴度要求时，应把相应部 分设在模 具的一侧。,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 32页,第三节 浇注系统的设计,一、概述：1.浇注系统的作用：1) 将来自注射机喷嘴的熔料迅速有序 地充满型腔；2) 在浇口冻结之前将成型压力均匀地 传到型腔的各个部位，以保证得到 质地紧密、外观清晰的制件。,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 33页,2.浇注系统的基本结构：,主流道：引料入模，将熔料引入模具的分型面； 分流道：将来自主流道的熔料进行分流、转向，引导 各型腔或型腔的各部分； 浇 口：熔料由分流道流入型腔的通道； 冷料井(端)：容纳两次注射间歇中喷嘴头部的冷料。,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 34页,1) 物料通过浇注系统时，压力损失要小；2) 热损失要小；3) 便于模具的加工、脱模及清除料把；4) 在制品上产生的工艺缺陷要少；5) 用料要少。,3.浇注系统的设计要求：,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 35页,主讲:梁 军,(一) 主流道和主流道衬套（浇口套）的设计：,“模具设计“,二、普通浇注系统的设计：,设计要求： 1) 进口端要与喷嘴端密合，不能漏料；,R=R1+1； d=d1+1,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 36页,2) 出口端要与所在面齐平；,3) 流道要有脱模斜度和足够的粗糙度；=(2o4o) 4) 工作时不能出现轴向窜动.,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 37页,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 38页,r=1 r2=(12) D(H7/m6)：由结构确定； L：由结构确定； 材料：T8A，T10A 淬火处理，HRC50 55,5)其它：,R=R1+1； d=d1+1 =(2o4o),2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 39页,截面积S D2/4 D2/8 D2/2 D2 周 长L d D/2+D 3D 4D S/L 0.25D 0.153D 0.167D 0.25D,1. 设计要求: 1) 2) 3) 4) 5)同浇注系统的设计要求；6)力求使各型腔同时充满。 2. 设计要点: 1)截面形状和尺寸：取决于塑件大小、模具结构和物料。,(二) 分流道的设计:,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 40页,常用截面形状：(圆形)、梯形,W：塑件重量(g) L：分流道长度(mm),尺寸：D=smax+1.5,2)长度：在结构允许的前提下，尽量短；3)布置：总的要求型腔同时充满，且用料要少。,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 41页,均衡布置,非均衡布置：,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 42页,(三) 浇口的设计:,1. 浇口的位置选择：选择标准：1) 有利于型腔的排气；,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 43页,2) 尽量选在（或靠近）壁最厚的部位；,3) 尽量设在无损制品外观的位置； 4) 要有利于物料在模内分流后的熔合；,5) 要防止产生充模喷射的现象； 6) 尽量减小型芯的变形； 7) 采用纤维状的填充料时，首先应分析制件的受力方向，设计时让料流方向与其一致。,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 44页,1) 直浇口：,2. 浇口的形式与尺寸：,特点：充模速度快、压力损失小、清除浇口难、且制件上留有大块痕迹； 适用：用于加工热敏性及高粘度物料,成型大型薄壁容器型制品；常用于一模一件。 设计：与主流道的设计一样，同时一定要注意轴向定位(校核螺钉，不要产生轴向窜动)。,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 45页,2) 侧浇口(边缘浇口)：,特点：加工修整简单、去除容易、制件上留有明显痕迹；常用于 多型腔或一腔多点进料。 适用：所有料；板条类的大型制品。 设计：面长：小制品 0.50.8大制品 12,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 46页,A：模具凹模的表面积,例如：盒形制品，PE，计算浇口尺寸。,解：取 c = 0.8,h = n .t,h = n .t = 0.61.3 = 7.8,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 47页,3)搭接式浇口:,特点：可防止粗大制品的重摸喷射现象，但加工、修整、去除困难、制件上留有明显痕迹。 设计：面长c：小制品 0.50.8大制品 12,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 48页,4)盘形浇口:,特点：塑件无熔合线，对强度无影响。 适用：单型腔、管状薄壁制品。 设计：面长c：0.751,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 49页,伞形浇口,清除麻烦，需用切刀。,= 45o90o,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 50页,5)点浇口(菱形浇口)：,特点：留痕小，不需清除，二次加工少；位置选择比较自由；成本高。 适用：多型腔中心进料/一腔多点进料。,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 51页,6)潜伏浇口(隧道式浇口)：,特点：浇口没有位于分型面处，解决了点浇口必须三板的结构和顶部进料的问题。 适用：多型腔模具、成型弹性材料。,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 52页,外侧进料 内侧进料,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 53页,4.冷料井的设计：(P48-49),2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 54页,第四节 成型零件的设计,一、概述：总要求：使用可靠、易于加工、经济。核心：根据现有的加工手段和条件，解决模具的加 工问题。 二、成型零件的结构设计：（一）凹模的设计：1.整体式凹模：,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 55页,2.局部镶嵌式：,设计要点： 1）合理地分割成 易于加工的几 何形状；,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 56页,2）镶嵌后使用可靠，无松动、位移和溢料；,3) 嵌件安装后无与 脱模方向垂直的 拼缝；,d：H7/m6 D=d+(68) D1=D+1 H：根据嵌件大小定。中小型模具（56)mm大型模具（810）mm,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 57页,4）若成型部位有方位要求，采用齐缝销钻铰后磨平装入。,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 58页,3.整体镶嵌式：,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 59页,1.整体式:,(二）凸模：,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 60页,2.沉孔式:,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 61页,3.镶嵌式:,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 62页,(三)螺纹成型零件: (书 P87),从操作方式分：自动脱螺纹、随制品脱模两种。 基本要求：1.安装牢固可靠；2.易于脱模；3.不溢料。,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 63页,三、成型零件共尊尺寸的计算（平均收缩率法）：,(一)计算应考虑的因素：1. 塑件精度的合理性：2. 模具的加工公差z：3. 模具的磨损c ：4. 收缩率S：,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 64页,(二)设计计算原则：,1.单向偏差： 2.其他有关规定： 1）型孔的径向尺寸： 2）型芯的径向尺寸： 3）型孔的深度： 4）型芯的深度： 5）中心距的工作尺寸：,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 65页,（三）工作尺寸的计算方法：,1. 型孔的径向尺寸： 2. 型芯的径向尺寸： 3. 型孔的深度： 4. 型芯的深度： 5. 中心距的工作尺寸： 6. 螺纹成型零件工作尺寸的计算:1) 螺纹成型杆的工作尺寸:2)螺纹成型环的工作尺寸:,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 66页,四、零件的刚度和强度的校核和计算：,当r允时，拼镶处溢料。,不漏料间隙允(mm)： PP,PA,PE 0.0250.04 PS,ABS 0.05 PC,RPVC 0.060.08,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 67页,1. 组合型圆形模套:,根据刚度：,SminRminr,根据强度：,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 68页,2. 组合型方形模套:,根据刚度：,强度校核：,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 69页,3. 垫板的尺寸确定:,根据刚度：,根据强度：,设定： lL,减小模厚的方法： 1. 如果结构允许，尽量将垫板沿长边布置； 2. 将顶出导柱作为辅助支撑。,2018年8月11日,主 讲 ：梁 军,第 70页,五、成型零件的选材与热处理：,1. 45钢：调质处理，HB230270，适用：中小型、简单的型芯和型腔； 2. 要求耐磨的成型零件：,