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1、塑料模具设计课程讲义(三) 时间：2009-09-13 17:35:55 来源：课程组 作者：ustzy第八章 挤出模 一、本章基本内容： 本章内容包括了挤出模的组成及结构；工作原理及动作过程；挤出模与挤出机的关系；管材挤出机头、吹塑薄膜挤出机头、板材与片材挤出机头；挤出模的设计步骤和设计方法。 二、学习目的与要求： 通过本章的学习，应掌握各种挤出机头的总体结构和设计方法。 三、本章重点、难点： 挤出机头的总体结构和设计方法，挤出机头的结构设计。1、挤出成型原理 挤出成型又称挤出模塑，它在热塑性塑料成型中是一种用途广泛、所占比例很大的加工方法。 热塑性塑料的挤出成型原理如图所示(以管材的挤出为
2、例)。首先将颗粒状或粉状的塑料加入挤出机料筒内，在旋转的挤出机螺杆的 作用下，加热的塑料通过沿螺杆的螺旋槽向前方输送。在此过程中，塑料不断地接受外加热和螺杆与物料之间、物料与物料之间及物料 与料筒之间的剪切摩擦热，逐渐熔融呈粘流态，然后在挤出系统的作用下，塑料熔料通过具有一定形状的挤出模具(机头)口模以及一系列辅助装置(定型、冷却、牵引、切割等装置)，从而获得截面形状一定的塑料型材。 、挤出成型工艺过程 热塑性塑料的挤出成型工艺过程可分为四个阶段。 （）塑化阶段 经过干燥处理的塑料原料由挤出机料斗加入料筒后，在料筒温度和螺杆旋转、压实及混合作用下，由固态的粉料或粒料转变为具有一定流动性的均匀熔
3、体，这一过程称为塑化。()挤出成型阶段 均匀塑化的塑料熔体随螺杆的旋转而向料筒前端移幼，在螺杆的旋转挤压作用下，通过一定形状的口模而得到截面与口模形状一致的连续型材。 （）冷却定型阶段 通过适当的处理方法，如定径处理、冷却处理等，使已挤出的塑料连续型材固化为塑料制件。 大多数情况下，定型和冷却是同时完成的，只有在挤出各种棒料和管材时，才有一个独立的定径过程，而挤出薄膜、单丝等无需定型，仅通过冷却便可。挤出板材与片材，有时还通过一对压辊压平，也有定型与冷却作用。管材的定型方法可用定径套、定径环和定径板等，也有采用能通水冷却的特殊口模来定径的，不论采用哪种方法，都是使管坯内外形成压力差，使其紧贴在
4、定径套上而冷却定型。 冷却一般采用空气冷却或水冷却，冷却速度对塑件性能有很大影响。硬质塑件(如聚苯乙烯、低密使聚乙烯和碗聚氯乙烯等)不能冷却得过快，否则容易造成残余内应力，并影响塑件的外观质量;软质或结晶型塑料件则要求及时冷却，以免塑件变形。 （）塑件的牵引、卷取和切割 塑件自口模挤出后，一般都会因压力突然解除而发生离模膨胀现象，而冷却后又会发生收缩现象，从而使塑件的尺寸和形状发生改变。此外，由于塑件被连续不断的挤出，自重量越来越大，如果不加以引导，会造成塑件停滞，便塑件不能顺利的挤出。因此，在冷却的同时，要连续均匀的将塑件引出，这就是牵引。 牵引过程由挤出机辅机之一的牵引装置来完成。牵引速度
5、要与挤出速率相适应，一般是牵引速度略大于挤出速率，以便消除塑件尺寸的变化值，同时对塑件进行适当的拉伸可提高质量。不同的塑件牵引速度不同。通常薄膜和单丝的牵引速度可以快些，其原因是牵引速度大，塑件的厚度和直径减小，纵向抗断裂强度增高，扯断伸长率降低。对于挤出硬质塑件的牵引速度则不能大，通常需将牵引速度 规定在一定范围内，并且要十分均匀，否则就会影响其尺寸均匀性和力学性能。 通过牵引的塑件可根据使用要求在切割装置上裁剪(如棒、管、板、片等)，或在卷取装置上绕制成卷(如薄膜、单丝、电线电缆 等)。此外，某些塑件，如薄膜等有时还需要进行后处理，以提高尺寸稳定性。 、挤出成型所用设备 挤出成型所用的设备
6、为挤出机，其所得塑件均为只有恒定断面形状的连续型材，如管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆的涂覆和涂层塑件等。挤出成型还可用于塑料的着色、造粒和共混改性等。 2 注射吹塑成形 注射吹塑成形是用注射机在注射模中制成型坯，然后把热型坯移入中空吹塑模具中进行中空吹塑。首先注射机在注射模中注入熔融塑料制成型坯；型芯与型坯一起移入吹塑模内，型芯为空心并且壁上带有孔;从芯棒的管道内通入压缩空气，使型坯吹涨并贴于模具的型腔壁上；保压、冷却定型后放出压缩空气，并且开模取出塑件。经过注射吹塑成形的塑件壁厚均匀，无飞边，不需后加工，由干注射型坯有底，因此底部没有拼和缝，强度高，生产效率高，但是设备与模具的价格昂贵，多用
7、于小型塑件的大批量生产。 模具设计要点： a) 模口 模口在瓶颈板上是吹管的人口，也是塑件的瓶口，吹塑后对瓶口尺寸进行校正和切除余料。口部内径校正是由装在吹管外面的校正芯棒，通过模口的截断部分，同时进行校正和截断的。 b) 夹坯口 夹坯口也称切口。挤出吹塑过程中，模具在闭合的同时需将型口将余料切除，因此在模具相应部位要设置夹坯口。切口部分的制造是关键部位，切口接合面的表面粗糙度值要尽可能地减小，热处理后要经过磨削和研磨加工，在大量生产中应镀硬铬抛光。 c) 余料槽 型坯在刃口的切断作用下，会有多余的塑料被切除，它们将容纳在余料槽内。余料槽通常设在切口的两侧，其大小应依型坯夹持后余料的宽度和厚度
8、来确定，以模具能严密闭合为准。 d) 排气孔(槽) 模具闭合后，型腔呈封闭状态，应考虑在型坯吹胀时，模具内原有空气的排出问题。排气不良会使塑件表面出现斑纹、麻坑和成形不完全等缺陷。为此，吹塑模还要考虑设置一定数量的排气孔(槽)。一般开设在模具的分型面上和模具的“死角部位”(如在多面角部位或圆瓶的肩部)。 e) 冷却 吹塑模具的温度一般控制在 20-50 度，冷却要求均匀。 f) 锁模力 锁模力的大小应使两个半模闭合严密，应大于胀模力。 2、真空成形模具 (1) 真空成形工艺分类 1 凹模真空成形 首先将塑料板材置于模具上方将其四周固定并进行加热软化，然后在模具下方抽真空，抽出板材与模具之间空隙
9、中的空气，使软化的板材紧密地贴台在模具，当塑件冷却后，冉从模具下方充入空气，取出塑件。 用凹模成形法成形的塑件外表面尺寸精度较高，一般用于成形深度不大的塑件。如果塑件深度很大时，特别是小型塑件，其底部转角处会明显变薄。多型腔的凹模真空成形比相同个数的凸模真空成形节省原料，因为凹模模腔间距可以较近，用同样面积的塑料板，可以加工出更多的塑件。 2 凸模真空成形 有些要求底部厚度不减薄的吸塑件，可以用凸模真空成形，被夹紧的塑料板在加热器下加热软化，当加热后的片材首先接触凸模时，即被冷却而失去减薄能力。当材料继续向下移动，一直到完全与凸模接触；抽真空开始，边缘及四周都由减薄而成形。 凸模真空成形多用于
10、有凸起形状的薄壁塑件，成形塑件的内表面尺寸精度较高。3 凹、凸模先后抽真空成形 凹凸模先后抽真空成形首先把塑料板紧固在凹模上加热，软化后将加热器移开，然后通过凸模吹人压缩空气，而凹模抽真空使塑料板鼓起，最后凸模向下插入鼓起的塑料板中并且从中抽真空，同时凹模通人压缩空气，使塑料板贴附在凸模的外表面而成形。 该成形方法，由于将软化了的塑料板吹鼓，使板材延伸后再成形，故壁厚比较均匀，可用成形深型腔塑件。 4 吹泡抽真空成形 首先将片材加热，然后向密闭箱内送压缩空气。热片材向外吹涨，再将凸模升起，与片材之间形成密闭状态；最后由凸模上的气孔抽真空，利用外面的大气压力使它成形。 第十章塑料注射模具制造与实
11、例 一、本章基本内容: 本章内容包括了塑料注射模具制造特点；塑料注射模具零件常用加工方法和材料；塑料注射模具装配；塑料注射模具设计与制造实例。 二、学习目的与要求： 通过本章的学习，应掌握塑料注射模具的常用加工方法。 三、本章重点、难点： 塑料注射模具制造特点；塑料注射模具零件常用加工方法；塑料注射模具设计。 1、塑料注射模具制造过程 (1) 制造过程的基本要求 要保证模具质量 要保证模具质量是指在正常生产条件下，按工艺过程所加工的模具应能达到设计图样所规定的全部精度和表面质量要求，并能够批量生产出合格的产品。模具的质量应该由制造工艺规程所采用的加工方法，加工设备及生产操作人员来保证。 要保证
12、模具制造周期 模具制造周期是指在规定的日期内，将模具制造完毕。模具制造周期的长短，反应了模具生产的技术水平和组织管理水平。在模具制造时，应力求缩短模具制造周期，这就需要制定合理的加工工序，应量采用计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)。 要保证模具使用寿命 模具的使用寿命是指模具在使用过程中的耐用程度，一般以模具生产出的合格制品的数量作为衡量标准。高的使用寿命反应了模具加工制造水平，是模具生产质量的重要指标。 要保证模具成本低廉 模具成本是指模具的制造费用。由于模具是单件生产，机械化、自动化程度不高，所以模具成本较高。为降低模具的制造成本，应根据制品批量大小，合理选择模具材料，制定
13、合理的加工规程，并设法提高劳动生产率。 要提高模具的加工工艺水平 模具的制造工艺要根据现有条件，尽量采用新工艺、新技术、新材料，以提高模具的生产效率，降低成本，使模具生产有较高的技术经济效益和水平。 要保证良好的劳动条件 模具的制造工艺过程要保证操作工人有良好的劳动条件，防止粉尘、噪音、有害气体等污染源产生。 (2) 制造具体过程 塑料模具的制造过程包括以下内容： 模具图样设计 模具图样设计是模具生产中最关键的工作，模具图样是模具制造的依据。模具图样设计包括以下内容： a) 了解所要生产的制品 根据塑料制品图掌握制品的结构特点和制品的用途。不同用途的制品有不同的形状、尺寸公差以及不同的表面质量
14、要求，是否能够通过塑料注射模具生产出合格的产品是首先要考虑的问题。其次掌握塑料制品所用塑料的模塑特性，考虑会直接影响模具设计的特性，如塑料的收缩率、塑料的流动特性以及注射成形时所需的温度条件。 b) 了解所要生产制品的批量 制品生产的批量对模具的设计有很大的影响，根据制品的需求数量，可以确定模具的使用寿命，模具的型腔数目(或模具的套数)以及模具所需的自动化程度和模具的生产成本。对于大量需求的制品应尽可能采用多型腔模具，热流道模具和适于全自动生产的模具结构；对于需求量较少的制品在满足制品质量要求的前提下应尽量减少模具成本。 c) 了解生产塑料制品所用没备 塑料注射模具要安装到塑料注射成形机上使用
15、，因此注射机的模具安装尺寸、顶出位置、压射压力、合模力以及注射量都会影响到模具的尺寸和结构。另外，注射成形机的自动化程度也限制了模具的自动化程度，例如带有机械手的注射机就可以自动取出注射成形制品和浇注系统凝料，方便地完成自动化生产过程。 确定模具设计方案 在清楚了解了生产的塑料制品之后，即可以开始模具方案设计，其过程包括： 设计前应确定的因素 设计前应确定的因素包括：所用塑料种类及成形收缩率；制品允许的公差范围和合适的脱模斜度；注射成形机参数；模具所采用的模腔数以及模具的生产成本等。 确定模具的基本结构 根据已知的因素确定所设计模具的外形尺寸；选择合理的制品分型面；确定模具所应采用的浇注系统类
16、型；确定塑料制品由模具中的推出方式以及模腔的基本组成。在确定模具的基本结构时还应考虑模腔是否采用侧向分型机构，是否采用组合模腔，模腔的冷却方式和模腔内气体的排出。 确定模具中所使用的标准件 在模具设计中应尽可能多地选择标准件，包括：采用标准模架、模板；采用标准的导柱、导套、浇口套及推杆等。采用标准件可以提高模肄制造精度，缩短模具生产周期，降低生产成本。 确定模具中模腔的成形尺寸 根据塑件的基本尺寸，运用成形尺寸的计算公式，确定模具模腔各部分的成形尺寸。 确定模具所使用的材料并进行必要的强度、刚度校核 根据强度、刚度校核公式可以对分型面、型腔、型芯、支承板等模具零件进行强度和刚度校核，以确保满足使用要求。 完成模具图样的设计图纸 其中包括模具设计装配图和模具加工零件图。在确定模具设计方案时，为提高效率可以采用“类比”的方法，即将
