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1、本次专题讲座的目的1、熟悉注塑模具的设计/加工要求; 2、了解注塑模具的结构与注塑工艺的关系; 3、了解模具在使用过程中常出现的问题并提出防范措施; 4、掌握注塑模具的使用、维护与保养知识; 5、提高分析问题/处理问题的能力、减少盲目调机时间、降低成本; 6、增强模具保护意识,确保生产顺利进行。1注塑模具的定义 v塑料注射成型所用的模具称为注塑成型模具, 简称注塑模。注塑模能一次成型外形复杂、尺 寸精确高或带有嵌件的塑料制品。v“七分模具,三分工艺”。对注塑加工来说, 模具和注塑机一样对成型品的质量有很大的影 响,甚至可以说模具比注塑机所起的作用更大 ;在注塑成型时如果对模具不充分了解,就难
2、以得到优良的成型品。 2注塑模具的结构及组成v注塑模的结构由注塑机的类型和塑件的结构特点 所决定,每副模具均由动模和定模所组成。动模 安装在注塑机的移动板上,而定模则安装在注塑 机的固定板上;注塑时,动模与定模闭合后构成 浇注系统及模腔,当模具分开后,塑件或啤件留 在动模一边,再由设置在动模内的脱模机构顶出 塑件。根据模具中各个部件的作用不同,一套注 塑模可以分成以下几个部分: 3v1、成型零件 v赋予成型材料形状、结构、尺寸的零件,通常由型 芯(凸模)、凹模型腔以及螺纹型芯、镶块等构成 。v2、浇注系统 v它是将熔融塑料由注射机喷嘴引向闭合模腔的通道 ,通常由主流道、分流道、浇口和冷料井组成
3、。v3、导向部件 v为了保证动模与定模闭合时能够精确对准而设置的 导向部件,起导向定位作用,它是由导柱和导套组 成的,有的模具还在顶出板上设置了导向部件,保 证脱模机构运动平稳可靠。 4v4、脱模机构 v实现塑件和浇注系统脱模的装置,其结构形式很 多,最常用的有顶杆、顶管、顶板及气动顶出等 脱模机构,一般由顶杆、复位杆、弹弓、顶杆固 定板、顶板(顶环)及顶板导柱/导套等组成。v5、抽芯机构 v对于有侧孔或侧凹的塑件,在被顶出脱模之前, 必须先进行侧向抽芯或分开滑块(侧向分型),方能 顺利脱模。v6、模温调节系统 v为了满足注射成型工艺对模具温度的要求,需要 有模温调节系统(如:冷却水、热水、热
4、油及电 热系统等)对模具温度进行调节的装置。5v7、排气系统 v为了将模腔内的气体顺利排出,常在模具分型面 处开设排气槽,许多模具的推杆或其它活动部件 (如:滑块)之间的间隙也可起到排气作用。v8、其它结构零件v是指为满足模具结构上的要求而设置的零件(如 :固定板、动/定模板、撑头、支承板及连接螺 钉等)。6常见的注塑模具结构及组成如下图所示: A、二板模具(侧浇口) 结构图 7胶件顶出图 8B、三板模具(针孔型浇口) 结构图 9胶件顶出图 10C、斜导柱模具(边浇口、推板顶出) 结构图 11胶件顶出图 12D、绞牙抽芯模具(直浇口) 结构图 13胶件顶出图 14注塑模具的分类 v注塑模的分类
5、方法很多,按其所用注塑机的类型 ,可分为卧式注塑机用注塑模、立式注塑机用注 塑模、角式注塑机用注塑模及双色注塑模等;按 模具的型腔数目可分为单型腔和多型腔注塑模; 按分型面的数量可分为单分型面和双分型面或多 分型面注塑模;按浇注系统的形式可分为普通浇 注系统和热流道浇注系统注塑模;另外还有重叠 式模具(叠模)。 15按基本结构分类,一般可划分为以下两类:v二板模具(两块模板、一次分型模具);v 三板模具(三块模板、二次分型模具);v这是根据分模时,分成两块或三块模板来分类的 ,几乎所有的模具均属这两种类型(个别的是四 板模)。v注塑模具常分为:通用注塑模、双色注塑模、热 流道模具、重叠注塑模等
6、。 16一、二板模具(一次分型模具)的特点 : 一般是在分型面处分开成定模板和动模板。v1、 成型后将成型品和注入口切断,并进行 加工(如:边浇口、直浇口)。v2、 结构简单,便于使用。v3、 适合于产品自动落下。(潜伏式浇口, 不需后加工)v4、 故障少,价格便宜。1718制品B板流道A板两 板 模191-动模板;2-定模板;3-冷却水机;4-定模座板; 5-定位圈; 6-主流道衬套; 7-型芯板;8-导柱; 9-导套; 10-动模座板; 11-支承板;12-限位钉;13-推板;14-推杆固定板;15-拉料杆; 16-推板导柱; 17-推板导套; 18-推杆; 19-复位杆; 20-垫块20
7、二、三板模具(二次分型模具)的特点 :v在定模板和动模板之间有一块模板,在此模板和 定模板之间有水口流道。v1、 由于可采用点水口,故不需要对水口位进行 后处理。v2、 结构复杂,需分别取出成型品和水口流道。v3、 可将浇口置于成型品的任意位置。v4、 故障比二板模具多,模具费用也较高。2122制品B板A板 流道水口板三 板 模2324热 流 道 模 具 图2526重叠模具结构图27双 色 模 具28注塑模具的设计要求 一、注塑模具设计时应考虑的因素v1、分析塑件结构及其品质要求 v2、了解注射机的技术规格(使模具与注塑机相互匹配)v3、了解塑料的加工性能和工艺特性v4、考虑模具的结构与制造方
8、面的要求29二、浇注系统的结构v浇注系统是指模具从注射机喷嘴起到型腔入口为 止,塑料熔体的流动通道内冷凝的固体塑料。浇 注系统分为普通(冷)流道浇注系统和热流道浇 注系统两大类,普通流道浇注系统包括流道(由 主流道、分流道、冷料井和浇口组成)。如下图 所示:主流道分流道浇口 拉料扣 冷料穴 制品30三、浇注系统的设计原则v浇注系统设计是注塑模具设计的一个重要 环节,也是设定注塑工艺条件的重要依据 之一,它对注射成型周期和塑件质量都有 直接的影响,设计时应遵循如下原则:v1、结合型腔布局考虑 31v2、热量及压力损失要小 v3、确保均衡进料 v4、塑料损耗量要少 v5、消除冷料 v6、排气良好
9、v7、防止塑件出现缺陷 v8、塑件外观质量 v9、生产效率v10、 塑料熔体流动特性32四、主流道的设计要求主流道通常位于模具中心塑料 熔体入口处,它将注塑机喷注出 的塑料熔体导入分流道或型腔, 其形状为圆锥形,便于塑料熔 体按序顺利地向前流动。热塑 性塑料的主流道,一般由浇口衬套构成,主流 道始端直径D=d+(0.51.0)mm,球面凹坑半径 R=r+(1.02.0)mm,其锥角=3050,尽可 能缩短长L(小于60mm为佳),表面粗糙度一般 为Ra0.8。 Rr33v对于采用点浇口的三板式模具,若要采用拉料板 使流道凝料自动坠落时,则浇口衬套与拉料板的 滑动配合部分应有50150的锥度,以
10、保证使用安 全,动作可靠。v为减少熔料的流动阻力,主流道末端与分流道连 接处需用圆角过渡,其圆角半径r=13mm。因 主流道与塑料熔体反复接触,进口处与喷嘴反复 碰撞,因此,常将主流道设计成可拆卸的主流道 衬套,用较好的钢材制造并进行热处理。v定位圈和注塑机模板的定位孔需有极小(0.05 0.1mm)的间隙配合,定位圈的高度应略小于定 位孔的深度。 34v五、冷料井的设计要求冷料井位于主流道正对面的动模板上,或处 于分流道末端。其作用是收集料流前锋的“冷料 ”,防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量,开 模时又能将主流道中的冷凝料拉出。冷料井直径 宜稍大于主流道大端直径,长度约为主流道大端 直径。
11、 v1、底部带有推杆的冷料井 v2、底部带有拉料杆的冷料井 v3、底部无杆的冷料井 35v4、分流道冷料井 v当分流道较长时可将分流道的尽头沿料流前进方向 延长作为其冷料井,以贮存前锋冷料,其长度为分 流道直径的1.52倍。 (a)带Z形头拉 料杆的冷料穴(b)带顶杆的 倒锥形冷料穴(c)带顶杆的 圆环槽形冷料穴 36带球形头(或菇形头)拉料杆的冷料穴1-定模板;2-顶件定板;3-拉料杆;4-型芯固定板37v六、分流道的设计要求分流道是主流道与浇口之间的通道,多型腔模 具一定要设置分流道,大型塑件由于使用多个浇 口进料也需设置分流道。v1、分流道的截面形状v常用的分流道截面形状有圆形、梯形、U
12、字形等。 要减少流道内的压力损失,则希望流道的截面积 大、流道的表面积小,以减少传热损失,其中圆 形截面的效率最高,侧面具有斜度为50100的梯 形流道和U字形流道也常用。 38v当分形面为平面时,可采用圆形截面流道;若加 工时对中困难,可采用梯形或U字形截面的分流 道。塑料熔体在流道中流动时,表层冷凝冻结, 起绝热作用,熔体仅在流道中心流动,因此分流 道的理想状态应是其中心与浇口的中心一致。 39v2、分流道的截面尺寸v分流道截面尺寸应根据塑件的成型体积、塑件壁 厚、塑件形状、所用塑料的工艺性能、注射速率 以及分流道的长度等因素来确定。v3、分流道的布置v分流道的布置取决于型腔的布局,两者相
13、互影响 。分流道的布置形式分平衡式和非平衡式两种。 不 太 好好40等压式排骨式川流式好 差41v4、分流道设计要点v分流道对熔体的阻力要小,在保证有足够的注射压 力使塑料熔体顺利充满型腔的前提下,分流道的截 面积与长度应尽量取小值。尤其对于小型塑件更为 重要,分流道转折处应以圆弧过渡。 v七、浇口的设计要求v浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短的流道, 它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、尺 寸大小和位置对塑件质量影响很大。42浇口的主要作用是:vA、型腔充满后,熔体在浇口处首先凝结,防止 其倒流;vB、易于切除浇口凝料;vC、对于单浇口多型腔模具,用以平衡进料;对 于多浇口单型腔模具
14、,用以控制熔接线的位置。 浇口截面形状有矩形和圆形两种,浇口长度约为 0.52mm左右。43v1、浇口的形式及特点v 非限制性浇口v又称直浇口、直接浇口或主流道型浇口。在单型 腔模具中塑料熔体直接流入型腔,因而压力损失 很小,进料速度快,成型比较容易,对各种塑料 都能适用;传递压力好,保压补缩作用强,模具 结构简单紧凑,制造方便。但除去浇口困难,浇 口痕迹明显,浇口附近热量集中,冷凝较迟,周 期时间长,易产生较大的内应力,也易产生缩孔 或表面凹陷。特别适用于大型塑件、厚壁塑件以 及熔体粘度特别高的塑料的成型。 44v 限制性浇口v型腔与分流道之间采用一段距离很短(约0.5 2mm)、截面积很小
15、(约为分流道截面积的3% 9%)的通道相连接,此通道称为限制性浇口,它对 浇口的厚度及快速凝固等可以进行限制。v2、限制性浇口形式颇多,常用的有如下10种 :v 点浇口v点浇口是一种截面尺寸特小的圆形浇口,除去浇口 后残留痕迹小,不影响塑件外观,开模时浇口可自 动拉断,有利于自动化生产,浇口附近由补料造成 的应力小。45v对于薄壁塑件因剪切速率过高,为改善这一情 况,在不影响使用前提下,可局部增加浇口处 塑件壁厚,以圆弧R过渡;若压力损失大,必须 采用三板式模具结构,导致模具结构复杂,并 要采用顺序分模机构。46v 潜伏式浇口v潜伏式浇口又称隧道式浇口,是由点浇口演变而 来的,分流道开设在分型
16、面上,浇口潜入分型面 内部,斜向进入型腔,塑件和流道分别设置有顶 出机构,开模时浇口即被自动切断,流道凝料自 动脱落。 4748v 侧浇口(边浇口)v侧浇口又称边缘浇口,一般开设在分型面上,从型 腔(塑件)外侧进料,侧浇口是典型的矩形截面浇 口,能方便地调整充模时的剪切速率和浇口封闭时 间,因而也称之为标准浇口。侧浇口的特点是浇口 截面形状简单,加工方便,能对浇口尺寸进行精密 加工;浇口位置选择比较灵活,侧浇口特别适用于 两板式多型腔模具。但是塑件容易形成熔接痕、缩 孔、缩水等质量缺陷,注射压力损失较大,对于壳 体形塑件会有排气不良现象。 49浇口 分流道主流道制件冷料井50v 重式浇口v重式浇口又称搭接浇口,它基本上与侧浇口相同, 但浇口不是在型腔(塑件)的侧边,而是在型腔( 塑件)的一个侧面。它是典型的冲击型浇口,可有 效防止塑料熔体的喷射流动。如成型条件不当,会 在浇口产生表面缩水,切除浇口比较困难,会在塑 件表面留下明显的浇口痕迹。51v 扇形浇口 v扇形浇口是逐渐展开的浇口,常用来成型宽度较