塑胶模具设计基础知识

《塑胶模具设计基础知识》由会员分享，可在线阅读，更多相关《塑胶模具设计基础知识（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、注塑模设计基础在工业生产中，采用模具生产零部件，具有生产效率高、质量好、成本低等一系列优点， 使得模具的使用范围日益广泛，特别是发展最快的注塑模具，已经成为现代工业生产中重要的工艺设备和发展 方向。模具作为工业生产的基础工艺装备，对提升我国制造业水平及增强我国制造业的国际竞争力具有越来越 大的作用，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。 本章主要介绍模具成型的基本知识，以及塑料成型和使用注塑模获得塑料制品的专业知识。此外，还将简 要介绍注塑模技术的基本知识和技术组成部分。 本章学习目的：了解模具的基础知识 熟悉模具的分类及制造特点 了解塑料成型的基础知识 掌握注塑成型原理及特

2、点 熟悉注塑模具的基本结构 灵活掌握注塑模具的设计步骤 了解注塑模CAD技术的主要内容 1.1 模具设计基础知识 在当今产品竞争和产品不断更新的社会中，要使产品不断降低成本并具有价格优势，采用模具成型技术制 造产品是非常重要的途径之一。模具成型零件的方法实质是一种少切削或无切削、多工序重合的生产方法，采 用模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺，不仅可提高生产效率，保证零件质量，而且可节约大量的材料， 降低生产成本，从而取得更高的经济效益。 1.1.1 模具的概念和作用 模具是现代工业的重要工艺装备，随着现代工业技术的迅速发展，模具加工逐渐成为机械加工中的重要手段 之一，下面将简要介绍模具的基本

3、知识，以及进行模具设计的主要内容，为学习模具奠定基础。 1模具的概念 在工业生产中，使用各种压力机和装在压力机上的专用设备，以及通过压力将金属或非金属材料制成所需形 状的零件或制品，这种专用工具统称为模具。 大家通常所讲的模具也可以理解为以特定的结构形式通过一定方式使材料成型的一种工业产品，同时也是能 成批生产出具有一定形状和尺寸要求的零部件工具，而使用模具成型制造出来的零件通常称为“制件” 。 2模具的作用 模具在工业中的使用极为广泛，采用模具生产的零部件，具有高效、省材、成本低和保证质量等一系列的优 点，是当前工业生产的重要手段和工艺发展方向。 在工业生产中，产品的更新换代离不开模具设计和

4、制造，试制新产品少不了模具，如果模具供应不及时，很 可能造成停产；如果模具精度不高，产品质量就得不到保证。因此，模具设计和制造技术的优劣直接影响到工业 产品的发展。大到飞机、汽车，小到茶杯、钉子，几乎所有的工业产品都必须依靠模具成型，用模具生产制件所 具备的高精度、高一致性、高生产率是任何其他加工方法所不能比拟的。模具在很大程度上决定着产品的质量、 效益和新产品开发能力。 所以说，模具是发展和实现切削技术不可缺少的工具，也是工业生产中应用极为广泛的主要工艺设备，具有 “工业之母”的荣誉称号。 3模具设计的主要内容 模具设计者是从事企业模具的数字化设计，包括型腔模与冷冲模，在传统模具设计的基础上

5、，充分应用数字 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 化设计工具，提高模具设计质量，缩短模具设计周期的人员。模具设计人员主要进行如下方面的工作。 数字化制图将三维产品及模具模型转换为常规加工中用的二维工程图。 模具的数字化设计根据产品模型与设计意图，建立相关的模具三维实体模型。 模具的数字化分析仿真根据产品成型工艺条件，进行模具零件的结构分析、热分析、疲劳分析和模具的 运动分析。 产品成型过程模拟注塑成型、冲压成型。 定制适合本公司模具设计标准件及标准设计过程。 模具生产管理。 1.1.2 模具的分类和制造特点 在工业生产中，模具的用途广泛，种类繁多，按照模具结构形

6、式可分为冲模、注塑模、锻压模和压铸模等。 下面将简要介绍模具的分类及常规的制造特点。 1模具的分类 在模具工业的总产值中，冲压模具、塑料注塑模和压铸模是应用最为广泛的3类模具。其中，冲压模具约占 50%，塑料模具约占36%，压铸模具约占6%，其他各类模具约占8%，分别介绍如下。 冲压模具 该模具是实现冲压生产的基础工艺装备。它被安装在压力机上，通过对板料施加压力，使板料产生分离或者 塑性变形，从而获得所需要的零件（也称为冲压件或者冲件） 。 由于冲压生产的操作简单，生产率高，而且加工出来的零件具有成本低、质量轻、刚度好、尺寸稳定、互换 性好等优点，因此被广泛应用于汽车、电子、家电、仪器仪表等工

7、业产品制造中。这些行业中很多过去采用铸造、 锻造、切削加工等方法制造的零件，但都已被冲压模具加工所代替。随着冲压技术的发展，冲压模具的结构越来 越复杂，精度要求也越来越高，其设计和制造的难度也将越来越大。 塑料注塑模 该模具是一种用来生产塑料零件的模具。 它被安装在塑料注塑机上， 由塑料注塑机将塑料颗粒融化成热熔体， 经过合模、高压注塑、高压冷却定型、开模、推出制件等工序，获得所需的塑料制品。 近10年来，由于塑料具有的良好特性，使得塑料制品获得愈来愈广泛的应用，塑料模已成为广泛使用的一 类模具。据统计，塑料制品总重量大约35%是用于注射成型，80%以上的工程塑料制品都要采用注射成型方式生 产

8、。 压铸模 该模具是实现压铸生产的基础工艺装备。压铸即压力铸造，是将熔融合金在高压、高 速条件下充 填型腔，并在高压下冷却凝固成型的一种精密铸造方法。压铸生产工艺具有尺 寸精度和表面质量高、铸 件组织细密、硬度和强度高等特点，并且可以生产出形状复杂的薄壁件。 另外， 采用压铸 我的电脑.lnk 工艺生产效率高， 易实现机械化和自动化。 随着汽车和摩托车工业的快速发展， 特别是铝镁合金零件的广泛使用，使得压铸模的技术水平有了较大的提高。汽车发动机缸罩、盖板、变速器壳体、 齿轮箱壳体、制动器、轮毂等铝合金铸件，目前均是采用压铸模进行生产的。 2模具生产和制造的特点 模具生产制造技术集中了机械加工的

9、精华，即便是机电和切削结合加工，也离不开模具工艺操作，其特点如 下。 模具生产的工艺特点 一套模具制造出来后，通过该套模具可生产出数十万件零件或制品，但是对于制造模具本身而言，仅仅是单 件生产，其生产工艺有以下特点。 制造模具零件的毛坯，通常用木模、手工造型、砂型铸造或自由锻造加工而成。大毛坯的精度较低， 加工余量较大。 加工模具零件，除了使用普通机床加工外，如车床、万能铣床、内外圆磨床等，还需要使用高效、 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 精细的专用加工设备和机床等方式加工，如成型磨削机床、电解加工机床、数控电火花切削加工等。 加工模具零件多用夹具，以画线和试

10、切法保证尺寸的精度，为降低成本，很少使用专用夹具辅助加 工。 一般模具多用配合加工的方法，紧密模具应考虑工作部分的互换性。 模具生产企业厂家为了使模具从单件生产转换为批量生产，通常都实现了零部件和加工工艺技术及 其管理的标准化、通用化和系列化。 模具制造的特点 模具制造对工人的技术等级要求较高，并且模具生产周期一般较长，成本较高。在制造模具的过程中，同一 工序的加工往往内容较多，因而生产效率较低。 此外，在模具的加工中，某些工作部分的位置和尺寸，应当经过试验和分析才能够确定。并且在模具装配后， 必须经过试模和调整。 1.2 塑料成型简介 要设计一副先进的塑料模具，首先需要有高水平的设计思路，而

11、且还必须对制品工艺性、塑料材料的特性及 用途、模具钢材的选用、加工方法和模具结构设计，以及成型方案和注塑机的型号等多方面进行研究。其中，从 模具设计和注塑成型的角度研究模具设计的工艺性是非常必要的，其目的是为了减少因模具工艺性差，影响注塑 成型的效果。 1.2.1 塑料材料及应用 塑料是以高分子合成树脂为主要成分，在一定温度和压力下具有塑性和流动性，可被注射成一定形状，且在 一定条件下保持形状不变的材料。塑料在性能上不仅具有质量轻、强度好、耐腐蚀、绝缘性好、易着色、制品可 加工成任意形状等优点，而且具有生产效率高、价格低廉等优点。 1塑料的组成 塑料制品应用的广泛性离不开它自身的性质和特点。塑

12、料的主要成分是树脂，而树脂又分为天然树脂和合成 树脂两种。常见的塑料都是由合成树脂和根据不同的需要而增添相应的添加剂所组成的。 树脂 树脂主要作用是将塑料的其他成分加以粘合，并决定塑料的主要性能，如机械、物理、电、化学 等性能。树脂在塑料中的比例一般为40%65%。 填充剂 填充剂又称为添料，其作用是调整塑料的物理化学性能， 提高材料的强度。 正确地选择填充剂， 可以改善塑料的性能并扩大它的使用范围，填充剂的用量为塑料组成的40以下。 增塑剂 有些树脂的可塑性很小，柔软性也很差，为了降低树脂的熔融粘度和熔融温度，改善其成型加 工性能，改进塑料的柔韧性、弹性以及其他各种必要的性能，通常加入能与树

13、脂相容的、不易挥发的、 高沸点的有机化合物，这类物质称为增 塑剂。 着色剂 着色剂又称为色料，主要起美观和装饰作用，满足塑件使用上的美观要求。 一般使用有机颜料、 无机颜料和染料作为着色剂。 润滑剂 润滑剂可改善塑料熔体的流动性，减少或避免对设备或模具的摩擦和粘附，改进塑件的表面光 洁度，常用的润滑剂为硬脂酸及盐类等。 2塑料的分类 根据成型工艺性能，塑料可分为热固性塑料和热塑性塑料两类。其中热固性塑料的特点是在受热或其他条件 作用下能固化成不溶性物料，大多数是以树脂为主，加入各种添加剂制成。热塑性塑料的特点是在特定的温度范 围内能反复加热软化或冷却凝固，主要由聚合树脂制成。 由于塑料的名称大

14、都冗长繁琐，说与写均不方便，所以常用国际通用的英文缩写字母表示，表1- 1所示为常 用的塑料名称及英文代号。 表 1- 1 常用塑料缩写代号与中文对照 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 塑料种类 代号 塑料名称 塑料种类 代号 塑料名称 ABS 丙烯腈- 丁二烯 - 苯乙烯共聚物 PPO 聚苯醚 PA 聚酰胺（尼龙） PPS 聚苯硫醚 PC 聚碳酸脂 PEC 氯化聚乙烯 PE 聚乙烯 热塑性塑料 PVC 聚氯乙烯 PP 聚丙烯 PF 酚醛 PS 聚苯乙烯 UF 脲醛 PMMA 聚甲基丙烯酸甲酯 MF 三聚氰胺甲醛 PSF 聚砜 EP 环氧 热塑性塑料 HDPE

15、高密度聚乙烯 热固性塑料 UP 不饱和聚醛 3塑料的特性和用途 按照塑料的用途可将其分为通用塑料、工程塑料和特殊用途塑料等。其中通用塑料是指用途最广泛、产量最 大、价格最低廉的塑料，如PE、PP、PS、PVC和PF等，占据世界塑料总产量的80。工程塑料是指用作工程 材料的塑料，主要有ABS、PA、POM、PC、PPO和PSF等。表1- 2所示为常用塑料的特性。 表 1- 2 常用塑料的特性 塑料名称 使用特性 ABS（丙烯腈丁二 烯苯乙烯共聚物） 综合性能较好，耐化学性、电性能良好，具有超强的易加工性、外观特性、低蠕 变性、优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度 PA（聚酰胺（尼龙） ） 坚韧、

16、耐磨、耐疲劳、耐油、耐水、抗霉菌，但吸水性强 PC（聚碳酸脂） 具有特别好的抗冲击强度、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗 污染性，抗蠕变和电绝缘性较好，并且收缩率很低，一般为 0.1%0.2%，有很好 的机械特性，但流动特性较差 PE（聚乙烯） 高压聚乙烯的柔软性、透明性、伸长率、冲击强度较好 低压聚乙烯的熔点、刚性、硬度和强度较高，吸水性弱，有突出的电气性能和良 好的耐辐射性 POM（聚甲醛） 有较好的抗蠕变性、几何稳定性和抗冲击性，具有很好的延展强度、抗疲劳强度， 具有很低的摩擦系数，但热稳定性差，易燃烧，长期在大气中曝晒会老化 PS（聚苯乙烯） 电绝缘性优良，无色透明，透光率仅次于有机玻璃，着色性差，耐水性、化学稳 定性良好，机械强度一般，但性脆易产生应力碎裂，不耐苯、汽油等有机溶剂 PSF（聚砜） 耐热、耐寒性，抗蠕变性及尺寸稳定性优良，耐酸、耐碱、耐高温，耐高温蒸汽 聚砜的硬度和冲击强度高，可在60+150下长期使用，在水、湿空气或高温 下仍能保持