塑料模设计教程(OK).docx
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1、塑料模设计教程1内容1、塑料的基本概念2,热塑料的成型加工性能3、热翔料制品设计原则4、注射成型概述5,注射成型模具基本结构及分类6、型腔分型面及浇注系统(一)7、型腔分型面及浇注系统(二)8、注射成型模具零部件的设计(一)9,注射成型模具零部件的设计(二)10、注射成型模具零部件的设计(三)11.注射成型模具的设计12.型料模具设计步骤13、8B料模具课外资料(一)期料的基本概念:(一)、塑料的定义及组成,剂料是指以高分子合成树脂为主要成份、在一定温度和压力卜具有型性和流动性,可被塑制成一定形状,且在一定条件卜保持形状不变的材料。组成:聚合物合成树脂(40100%)辅助材料:增塑剂、填充剂、
2、稳定剂、润滑剂、着色剂、发泡剂、增强材料.辅助材料作用:改善材料的使用性能与加工性能,节约树脂材料(贵)(二塑料的分类:300余品种,常用的是40余种名称是以所使有的合成树脂作为名称来称呼:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、氧树脂,俗称:电木(酚醛树脂),有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲脂),玻璃钢(热固性树脂用玻璃纤维增强);英文名称:尼龙(聚酰胺)PA聚乙烯PE分类:热固性塑料与热塑性塑料(按塑料的分子结构)1、热塑性塑料具有线型分子桂成支架型结构加热变软,泠却固化不可逆的2、热固性塑料:具有网状分子链结构加热软化,固化后不可逆.通用塑料:指产量大,用途广。价格低廉的一类塑料。如:聚乙烯,聚丙烯
3、,聚氯乙烯,聚苯乙烯,醛酚塑料,铝基塑料占塑料产量的60%工程塑料:指机械性能高,可替代金属而作工程材料的一类,尼龙,聚磷酸脂,聚甲醛,ABS特种塑料:隙氧树脂(=)塑料的性能1、质量轻,密度0.90.23g/CmA泡沫塑料o.i89gcm2、比强度高:是金属材料强度的1/10.玻璃钢强度更高3、化学稳定性好4、电气绝缘性能优良5、绝热性好6、易成型加工性,比金属易7.不足:强度,刚度不如金属,不耐热。IooC以下热膨胀系数大,易端变,易老化。熬费性担料成型加工性能:吸湿性:吸水的(ABS.尼龙,有机中玻璃)懦水的(聚乙烯)含水量大,易起泡,需干燥。二)塑料物态:1.玻璃态:一般的塑料状态TG
4、高于室温.2,高弹态:温度商于TG,高聚物变得像橡胶那样柔软,有弹性3.粘流态:沾流化温度以上,高聚物相继出现塑料流动性与粘性液体流动区移,型料成型加工就在材料的粘流态进引。(三)流动性:!料在一定温度压力作用卜能够充分满模具型腔各部分的性能,称作流动性。流动性差,注射成型时需较大的压力;流动性太好,容易发生流涎及造成制件溢边。(四流变性:高聚物在外加作用下产生流动性与变形的性质叫流变性。牛顿型流体与非牛顿型流体。牛顿流体:主要取决于(流变形为)剪切应力,剪切速率和绝对粘度,低分子化合物的液体或溶液流体属于牛顿流体.大多数高聚物熔体在成型过程中表现为非牛顿流体.(五结晶性:冷凝时能否结晶。无定
5、型塑料与结晶型裁料“结晶型:尼龙,聚丙烯,聚乙烯,无定型皇料:ABS六)热敏性与水敏性。(七相熔性:熔融状态下,两种塑料能否相熔到一起,不能则会分层,脱皮。(八应力开裂及熔体破裂.(九热性能及冷却速度。(十)分子定向(取向).+-)收缩性。(十二)毒性,刺激性,腐蚀性。热担料制品设计原则一、尺寸,精度及表面精粗糙度T尺寸尺寸主要满足使用要求及安装要求,同时要考虑模具的加工制造,设备的性能,还要考虑塑料的流动性。(二精度影响因素很多,有模具制造精度,塑料的成份和工艺条件等。表面粗糙度由模具表面的粗糙度决定,故一般模具表面粗糙比制品要低一级,模具表面要进引研磨抛光,透过制品要求模具型腔与型芯的表面
6、光洁度要一致Ra筋的排例要顺着在型腔内的流动方向。五、支承面剂件一般不以整个平面作为支承面,而取而代之以边框,底脚作支承面。六、圆角要求塑件防有转角处都要以圆角(圆弧)过渡,因尖角容易应力集中。翔件有圆角,有利于裁料的流动充模及裁件的顶出,塑件的外观好,有利于模具的强度及寿命。七、孔(槽)塑件的孔三种成型加工方法:1)模型直接模咱出来。2)模般成盲孔再钻孔通。3)翔件成型后再钻孔。先模电2出浅孔好。I、模型通孔要求孔径比(长度与孔径比)要小些,当孔径(1.5MM.由于模芯易弯曲折断,不适于模塑模塑型芯的三种方式。2,肓孔的深度:h(3-5)dd1.5时,h注射成型机的分类:(1)按用途:热塑性
7、塑料注射成型机,热固性塑料注射成型机(2)按外形:立式,卧式,角式(3)按能力:小型(50Cm注射量,中型(50100Ocm人)大型)1000cm(4按塑化分:有塑化装置,有塑化装置(5)按操作:手动,半回动,自动(6)按绕动:机械绕动,液压绕动,机械液压绕动(-注射成型的结构组成1.注射紧绕:料斗,型化部件(料筒,螺杆,电热圈)喷嘴。2.锁模紧绕:实现模具的启闭,锁紧,塑件顶出。3、传动操作控制紧绕。(三)注射机的型号,规格,基本参数1.一般以注射量表示注射机的容量,XS-ZY,25表示:一次最大注射量为1-25CM人的倒式螺杆注射成型机.2.基本参数:公称注射量,合模压力,注射压力,注射速
8、度,注射功率,型化能力,合模与开模速率,机器盾隙次数,最大成型面枳,模板尺寸,模板间距离,模板过程。四注射成型机的工作过程一调-年历一翻1一覆一取鳞合灌IO胞V朋机一麻就犍H注射成型模具基本结构及分类一、基本结构,根据部分起作用不同分类:(一浇注系统将塑料由注射机喷嘴引向型腔的通道称浇注系统,其由主流道,分流道,内浇口,冷料穴等结构组成,由零件的浇注套,拉料杆等组成。(一)成型零件是直接构成塑料件形状及尺寸的各种零件,由型芯(成型塑件内部形状),型腔(成型塑料外部形状),成型杆,镶块等构成。三结构零件构成零件结构的各种零件,在模具中起安装,导向,机构动作及调温等作用.导向零件:导柱,导套.装配
9、零件:定位隙,定模底板,定模板,动模板,动模垫板,模脚冷却加热系统注射模浇注系统主流道内浇口分流道怜料大型芯型腔成型杆爆块结构零件导向零件导柱导套装配固定零件定位隙,定模底板,定模板,动模板,动模垫板,模脚冷却加热系统根据其运动特点均nJ分为两大部分:定模部分:一部份留于模具机座的定模板上,动模部分:随注射机动模板运动的部分定模部分与动模部分闭合则可形成型腔与浇注系统二、模具的分类(一)按注射机类型分:立式注射机,卧式注射机,直角式注射机上用的模具(二)按注射模具的总体结构特征分:1、单分型面模分流道位于分型面上,需切除流道凝料。(模拟动画)2、点浇口脱出模具(三板式模具)(模拟动画)3、带横
10、向轴芯的分型模具(模拟动画)4、自动卸螺纹注射成型模具塑料模设计教程2型腔分型面及浇注系统(一)一、分型面:分开模具能取出塑件的面,称作分型面,其它的面称作分离面或称分模面,注射模只有一个分型面。分型面的方向尽量采用与注塑机开模是垂直方向,形状有平面,斜面,曲面。选择分型面的位置时,分型面一般不取在装饰外表面或带圆弧的转角处2)使塑件留在动模一边,利于脱模3)将同心度要求高的同心部分放于分型面的同一侧,以保征同心度(4)轴芯机构要考虑轴芯距离5)分型面作为主要排气面时,分型面设于料流的末端。一般在分型面凹模一侧开设一条深0.0250.1mm宽1.56mm的排气槽。亦可以利用顶杆,型腔,型芯镶块
11、排气二、浇注系统浇注系统是指模具中从注射机喷嘴接触处到型腔为止的般料熔体的流动通道。作用:(1)输送流体(2)传递压力浇注系统的组成及设计原则1.组成:由主流道,分流道,内浇口,冷料穴等结构组成。2.浇注系统的设计原则:(1)考虑犁料的流动性,保征流体流动顺利,快,不紊乱。(2)避免熔体正面冲出小直径型芯或脆弱的金属镶件。(3)一模多腔时,防止大小相差悬殊的制件放一模内。(4)进料口的位置和形状要结合塑件的形状和技术要求确定。(5)流道的进程要短,以减少成型周期及减少废料。(二)主流道设计指喷嘴口起折分流道入口处止的一段,与喷嘴在一轴线上,料流方向不改变。1)便于流道凝料从主流道村套中拔出,主
12、流道设计成圆锥形。7-15锥角=2。4。粗糙度Ra0.63与喷嘴对接处设计成半球形凹坑,球半径略大于喷嘴头半经.(2)主流道要求耐高温和摩擦,要求设计成可拆卸的村套,以便选用优殖材料单独加工和热处理。3)村套大端高出定模端面510mm,并与注射机定模板的定位孔成间隙配合,起定位隙作用。4)主流道衬套与塑料接触面较大时,由于腔体内反压力的作用使村套易从模具中退出,可设计定住.5)直角式注射机中,主流道设计在分型面上,不需沿轴线上拔出凝料可设计成粗的圆柱形。三)分流道设计指塑料熔体从主流道进入多腔模各个型腔的通道,对熔体流动起分流转向作用,要求熔体压力和热量在分流道中损失小.1)分流道的截面形式:
13、a、图形断面:比表面积小(流道表面积与其体积之比),热损失小,但加工制造难,直径510mmb、梯形:加工较方便,其中h/D=2/34/5边斜度515oc,U形:加工方便,hR=54d、半圆形:hR=0.92)分流道的断面尺寸要视塑件的大小,品种注射速度及分流道的长度而定.一般分流道直经在56mm以卜时,对流动性影响较大,当直经大于8mm时,对流动性影响较小。3)多腔模中,分流道的排布:a、平衡式和非平衡式:平衡式:分流道的形状尺寸一致。非平衡式:a、靠近主流道浇口尺寸设计得大于远离主流道的浇口尺寸。b、分流道不能太细长,太细长,温度,压加体大会使离主流道较述的型腔难以充满。c,一般需要多次修复
14、,调理达到平衡。d、即使达到料流和填充平衡,但材料时间不相同,制品出来的尺寸和性能有差别,对要求高的制品不宜采用。e、非平衡式分布,分流道长度短。f、如果分流道较长,可将分流道的尺寸头沿熔体前进方向稍征长作冷料穴,使冷料不致于进入型腔。g、分流道和型腔布置时,要使用翔件投影面积总垂心与注翔机锁模力的作用线垂合。型腔分型面及浇注系统(二)(四浇口的类型和设计浇口指流道末端与型腔之间的细小通道。1作用:a、使熔体快速进入型腔,按顺序填充。b、冷却材料作用(2)浇口参数:a、形状一般为圆形或矩形。b、面积与分流道比为0Q30Q9-c,长度一般:0.52Qmm。3)小浇口的优点:a、改变塑料非牛顿流体
15、的表观粘度,增剪切速率。b、小浇口改变流体流速,产生热量,温度升高。c,易冻结,防止型腔内熔体的倒流。d,便于塑件与浇注系统的分高。五浇口的常见形式:1、针点式浇口结构形式圆弧尺的作用:增大浇口入料口处截面积,截小熔体的冷却速度,有利于补料.多腔模中用(C)形式的骨点式浇口。当塑件较大时,用多点进料。当熔体流径浇口时,受剪切速率的影响,造成分子的高度定向,增加局部应力,开裂,可将浇口对面壁厚增加并里圆弧过渡。模具采用三板式(双分模面)2.潜伏式浇口又名隧道式浇口进料部位选在制品较隐蔽的地方,以免影响制品的外观,顶出时,流道与塑件自动分开,故需大的顶出力,以对于过分强韧的塑料,不适合于潜伏式浇口
16、。3.侧浇口又称边像浇口。一般开于分型面上,从塑料边像进料,形状长短形或接近短形。4.直接式浇口又称中心浇口或称主流道型浇口。特点:尺寸较大,冷凝时间较长。压力直接作用于制件上,易产生线余应力。浇口凝料的除去较困难。流动的阻力小,进料的速度快,用于大型长流程式的单腔制品,可以较好地补缩.5.圆隙形浇口用于圆向形或中间带有孔的W!件。六冷料穴与拉料杆的设计1.带Z型头拉料杆的冷料穴2.带球形头拉料杆的冷料穴3.无拉料杆的冷料穴注射成型模具零部件的设计(一)一、成型零件的结构设计1.型腔结构形式a.整体式结构,适用于形状简单加工容易的型腔。b.整体嵌入式,可节约模具材料,降低成本。c.局部苒镶式,
17、用于局部加工较难时的情况。d.四壁合拼式,用于尺寸较大,易热处理变形的模具。2.型芯的结构形式a.整体式,形状简单时,型芯与模板做成一体。b.组合式,从节约材料出发,即利用轴盾和底板连接c.小型芯单独性加工后再嵌入模板中。d.非圆形小型芯,把安装部分做成圆形,易于加工,而成形部分做成异形,用轴盾连接。e.复杂型芯的组合方式。二、成型零件的作尺寸计算1.工作尺寸指成型零件上直接用来成型塑件的尺寸。型芯型腔的径向尺寸型芯的高度尺寸型腔的深度尺寸中心距尺寸2.影响塑件尺寸的因素:a.成型零件本身制造公差b.使用过程中的磨损c.收缩率的波动3.具体的尺寸计算:)径向尺寸计算-3*+2zLm=(LS+L
18、s*Scp)Oa.型腔L型腔:4Hm=(Hs+Hs*Scp-J)OH型腔:3(Ls+Ls*Scp-rb.型芯L型芯=43(Hs+Hs*Scp-/)-今H型芯=33C中心腔Ss + Ss*Scp) 土Q6其中:制件的尺寸标注形式一定要转化成上图的形式8Z=专J以上计算是按平均收缩率计算公式进料的对于精度要求达到6级以上的制品,模具尺寸计算结果需保留两位小数,6级精度以下,只保留一位即可。三、成型零部件的刚度,强度较核:当型腔全被充满的瞬间,内压力达极大值。大尺寸型腔,刚度不足是主要问题,以刚度较核为主。小尺寸型腔以强度不足为主耍矛盾,以强度较核为主。凹模强度较核公式。四、其它辅助构件指起安装,导
19、向,装配,冷却,加热及机构动作等作用的零件(一,导向零件作用:定位,导向及承受测压的作用。类型:导柱导向,锥面导向及斜面导向等。1.导柱导向机构的设计:导柱:由导柱导套或导向孔结构组成。要求导柱比凸模高出6-8cmt导柱端问好成锥形或半球形。导柱表面具有较好的耐磨性,芯部坚韧而不易折断。与模板装配过渡配合。导柱与模板的连接方式。导套:导套前端侧角尺。导套硬度比导柱低。导套与模板配合面的粗糙度。导套与模板的连接固定方式。导孔:适于小批量生产的模具,要求的精度不高.2.锥面,斜面导向定位机构。对于大型,深腔,精度要求不高,特别是薄壁容器,偏芯塑件.由于压力大,引起型芯腔的偏芯,导柱难以承受,可采用
20、锥面定位。(二)装用固定零件:1.固定板,用以固定型芯,型腔,导柱,导套,拉料杆等固定安装用的,要求有一定的强度和厚度.型芯与固定板的连接方法有三种:a.台阶孔固定法,适用于中小型凸模的安装固定.b.汽孔固定法,适用于中型凸模的安装固定.c.平面固定法,适用于大型凸模。2.垫板。作用:防止型芯,导柱,拉料杆等从固定板上脱出,并承受压力。要求:具有较高的平引度和硬度。3.支承件:(模脚之类零件)作用:构成顶出机构的运动空间,调节模具总厚度,安装固定的作用。三冷却,加热零件:模具的温度直接影响到塑件的成型质量及生产率,一般用电加热器进行加热,水冷却.1.冷却装置:冷却水孔,一股距型腔不要小于IoM
21、M,2.加热装置:电加热,蒸气加热,热水加热塑料模设计教程3注射成型模具零部件的设计(二)三.脱模机构使塑件从模具上脱出来的机构称脱模机构或称顶出机构脱模机构的动作方向与模具的开模方向是一致的。要求脱模时塑件不变形,不损坏,顶件位置位于制件不明显处。(一)脱模力的计算(脱模)军件在模具中冷却定型时,由于体积收缩,产生包紧力。不带通孔壳体类剃件,脱模时要克服大气压力。机构本身运动的磨擦阻力。塑件与模具之间的粘附力。初始脱模力,开始脱模进的瞬间防要克服的阻力。相继脱模力,后面防需的脱模力,比初始脱模力小,防止计算脱模力时,一般计算初始脱模力。a.脱模力与犁件壁厚,型芯长度,垂直于脱模方向塑件的投影
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