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1、注射模成型部分的设计,内容简介,型腔布置 分型面的确定 排气槽的设计 成型零件的结构设计 凹模的结构设计 型芯和成型杆的结构设计 螺纹型芯和型环的结构设计 模具零件材料的选用及处理 成型零件工作尺寸的计算 凹模壁厚及底板厚度的计算,型腔数目的确定,按经济性确定型腔数目，根据总加工费用最小的原则 模具费用 成形加工费用 型腔数目计算公式N 需要生产塑件的总数 Y 每小时注射成形加工费，元/h t 成形周期，min C1 每一型腔的模具费用，元 C0 与型腔数无关的费用，元,型腔数目的确定,按注射机的额定锁模力确定型腔的数目Q 注射机的额定锁模力，N p 塑料熔体在型腔中的成形压力，MPa A2
2、浇注系统在分型面上的投影面积，mm2 A1 单个塑件型腔在分型面上的投影面积，mm2,型腔数目的确定,按塑件的精度要求确定型腔数目，根据经验，每增加一个型腔，塑件尺寸精度要降低4L 塑件典型尺寸，mmx 塑件尺寸偏差，mm 单型腔时塑件的尺寸公差，mm,对于高精度制品，通常最多只能采用一模四腔的模具,型腔数目的确定,确定合理的型腔数目，既保证了产品的质量，又能获得最佳的生产效率 按注射机的最大注射量确定型腔的数目G 注射机最大注射量，g m2 浇注系统凝料量，g m1 单个塑件的质量，g,塑件在模具中的位置,多型腔的排布要保证塑料熔体能同时均匀地充填每一个型腔，分为平衡式和非平衡式两种排布方式
3、 平衡式：均匀进料、各型腔同时充满 非平衡式：流道长度短，节约原材料,多型腔的排列,多型腔在模板上通常采用圆形排列、H形排列、直线形排列以及复合排列等，在设计时应注意如下几点： 尽可能采用平衡式排列，以便构成平衡式浇注系统，确保制品质量的均一和稳定 型腔布置和浇口开设部位应相对模具中心对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现象,型腔的布置力求对称a) 不合理 b) 合理,多型腔的排列,尽量使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸。如图所示，图b的布局优于图a的布局，因为图b的模板总面积小，可节省钢材，减轻模具重量,a)不合理 b)合理,多型腔的排列,型腔的圆形排列所占的模板尺寸大，虽有利于浇注系
4、统的平衡但加工较麻烦，除圆形制品和一些高精度制品外，在一般情况下常用直线形排列和H形排列，从平衡的角度来看应尽量选择H形排列,a) 直线形 b)圆复合形 c) H复合形,分型面的概念,动、定模部分的接合面称为分型面，用于成形后取出制件分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，分型面的类型，形状及位置与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺等有关不仅直接关系到模具结构的复杂程度，也关系到塑件的成形质量,分型面的形式,分型面可以是一个，也可以是多个 常见的形式有：平直分型面、倾斜分型面、阶梯分型面、曲面分型面、垂直分型面,分型面的设计原则,考虑塑件质量 确保塑件尺寸精度 确保塑件
5、表面要求 考虑注射机技术规格 考虑锁模力 考虑模板间距 考虑模具结构 尽量简化脱模部件 尽量方便浇注系统的布置 便于排溢 便于嵌件安放 模具总体结构简化 考虑模具制造难易性,分型面的设计原则,分型面应该选在塑件外形最大轮廓处，否则塑件无法从型腔中取出，这是最基本的设计原则 分型面的选择应有利于脱模，尽可能使塑件在开模后停留在动模一侧,哪一种设计合理？,分型面的设计原则,因为分型面不可避免地要在制品上留下痕迹，所以分型面最好不选在制品光滑的外表面或带圆弧的转角处,分型面位置对制品外观的影响 a)不合理 b)合理,分型面的设计原则,因侧向合模锁紧力较小，故对于投影面积较大的大型制品，应将投影面积大
6、的分型面放在动、定模的合模主平面上，而将投影面积较小的分型面作为侧向分型面对于同轴度要求高的制品（如双连齿轮）等，在选择分型面时，最好把要求同轴的部分放在分型面同一侧不能有分型面与开模方向平行，应当尽量使分型面与开模方向垂直或有较大角度分型面应避免使模具上产生尖角等强度薄弱的部位,分型面的设计原则,为了使型腔有良好的排气条件，分型面的选择与浇注系统的设计应同时考虑，分型面尽量设置在塑料融体流动方向的末端,哪一种设计合理？,分型面的设计原则,避免与开模运动方向垂直的侧向分型和侧向抽芯 避免定模侧抽芯，因为这会增加模具结构的复杂性,避免侧凹的分型面方位 a)不合理 b)合理 c)产品,分型面的设计
7、原则,为简化模具侧向抽芯机构，应将抽芯或分型距离长的摆放在开模方向上，抽芯或分型距离短的一边作为侧向,在保证产品质量和顺利脱模的基础上 模具尽可能简单,a)不合理 b)合理,排气系统的设计,为了能顺利充填，必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在成形过程中产生的挥发气体排出模具，否则可能会形成气泡、凹陷、熔接不牢、表面轮廓不清晰等缺陷 利用配合间隙排气，间隙取决于塑料的流动性 在分型面上开设排气槽利用排气塞排气,排气槽的设计原则,排气要迅速、完全，排气速度要与充模速度相适应 排气槽应尽量开设在制品较厚的成形部位 排气槽应尽量开设在分型面上，但排气槽应不产生溢料，如有溢料，溢料所产生的毛边应不妨碍
8、制品脱模 在保证动定模有足够的合模面积的前提下，排气槽应尽量多，保证在型腔中各个充填末端设计有足够大的排气面积 为了制造模具和清模的方便，排气槽应尽量开设在凹模的一侧 排气槽排气方向不应朝向工人操作面，以防注射成形时漏料伤人 排气槽深度一般不超过0.05mm，宽度一般不超过8mm 为防止流道内的空气被熔体推入型腔，可以在流道的各拐角处开设排气槽,排气槽的设计原则,可以利用推杆和推杆孔的配合间隙排气，也可以利用活动型芯孔的配合间隙排气，当排气槽既无法设在分型面上、附近又无供排气的推杆或活动型芯时，可利用在型腔上镶嵌的烧结金属块排气,排气槽的设计原则,对产品肋的位置，往往因为空气无法排出而充填不满
9、。解决的办法是在肋的底部增设分型面，即用镶件成型该部位，并在镶件的镶拼面上开设排气槽，使空气能从镶件的镶拼面处排出,成型零部件的设计,成形零部件是决定塑件几何形状和尺寸的零件，主要包括凹模、凸模、镶件、成形杆和成形环等 凹模和凸模的结构设计 整体式凹、凸模结构 组合式凹、凸模结构 整体嵌入式 局部镶嵌式 四壁拼合式 小型芯的结构设计 螺纹型环和螺纹型芯的结构设计,名词解释,凹模：亦称型腔，是成形塑件外表面的主要零件凸模：亦称型芯，是成形塑件内表面的主要零件成形杆：成形塑件上小孔的型芯螺纹型环：成形塑件上的外螺纹螺纹型芯：成形塑件上的内螺纹,整体式凹、凸模结构,直接在整块金属模板上加工出凹模或凸
10、模 特点是牢固、不易变形、不会使塑件产生拼接线痕迹 加工困难，热处理不方便，消耗模具钢多，浪费材料 常用于单型腔、小型模具或工艺试验模具,整体嵌入式组合凹、凸模结构,小型塑件采用多型腔模具成形时，各个型芯和型腔单独加工，然后压入模板中 这种结构加工效率高，装拆方便，容易保证形状和尺寸精度,局部镶嵌式组合凹、凸模结构,为了加工方便或由于型腔中的某一部分容易损坏，需要经常更换，可将这一部分单独加工，然后镶嵌入模具中,四壁拼合式组合凹、凸模结构,大型和形状复杂的凹模，可以把它的四壁和底板分别进行加工，经研磨后压入模套中,组合式结构的特点,简化了复杂成形零件的加工工艺，减少了热处理变形，拼合处间隙有利
11、于排气，便于模具的维修，节省了贵重的模具钢 为了保证组合结构的尺寸精度和装配，减少塑件上的镶拼痕迹，对于镶块的尺寸、公差要求较高 选择合理的组合镶拼结构,型芯和成型杆的结构设计,型芯和成型杆均用来形成制品的内表面。型芯又称为凸模，它与成型杆之间并无严格区分，一般成型杆多指能形成制品孔和局部凹槽的小型芯 型芯分为整体式和组合式两种。因为型芯的加工较凹模相对容易一些，所以大多数型芯常做成整体式，在小型模具中常常将型芯和模板做成一体，而在大、中型模具中型芯常采用如图的组合式结构,小型芯结构设计,小型芯用来成形塑件上的小孔或槽，单独加工制造后，再嵌入模板或大型芯中 对于异形型芯，为了制造方便，常将型芯
12、设计成两段，其中的连接固定段制成圆形,成型杆结构设计,成型杆通常单独制造，再嵌入到模板中去，成型杆常用的几种连接方式如图所示,螺纹型芯和型环的结构设计,制品上的螺孔采用螺纹型芯成型，外螺纹采用螺纹型环成型 螺纹型芯在模具上的安装形式有图示六种,螺纹型环的结构设计,螺纹型环和型芯是用来成形塑件上螺纹的活动镶件，成形后其脱卸方法有两种，一种是模内自动脱卸，另一种是模外手动脱卸,塑料注射模具材料的选用,制造模具零部件的材料直接影响其寿命、加工成本及制品的质量 选择模具材料的主要依据是模具的工作条件，结合技术和经济两方面综合考虑 从经济角度出发，对于大批量生产的塑料制品，关心的是模具的寿命，总是要选用
13、较好的模具材料，并采取一定的热处理和表面强化措施；对于小批量生产时，只要能满足成形的质量，可选择价格低廉的模具材料 从技术角度出发，要求模具材料具有良好的使用性能和加工性能 注射模具材料以钢为主，有时也使用有色金属和一些非金属材料,注射模具的工作条件,塑料成形模具都是在一定的温度和压力下工作 普通热塑性塑料注射模工作温度常低于150，模腔压力约为2545MPa 工程塑料在精密注射时，模腔压力有时高达100MPa 热固性塑料注射模的工作温度通常为150220 ，模腔压力约为3070MPa 充模时，塑料熔体对模具的冲刷以及脱模时塑料制品对模具的刮磨，都将导致成形零件表面发生磨损 成形时带有玻璃纤维
14、、玻璃粉、石英粉等硬质填料 模具在工作过程中，有时还会受到腐蚀作用 在高温下，有些塑料会出现局部分解而产生腐蚀性气体,模具常见的失效形式,塑性变形失效 模具局部产生塑性变形，常见于渗碳钢和碳素工具钢，表现为麻点、起皱、局部塌陷等，产生的主要原因是成形零部件的强度低，表面硬化层薄，或工作温度超过了其回火温度 断裂失效 因局部应力集中而产生裂纹或断裂的现象，多发生于制品几何形状比较复杂，产生部位通常是模腔中的尖角处 磨损失效 磨损严重后表面粗糙度增大，制品在脱模时容易拉伤，尺寸精度不满足要求 热疲劳失效 注射模具温度周期性变化，容易使材料产生热疲劳，导致成形零部件表面龟裂,模具零件材料的性能要求,
15、作为用于模具的钢材，特别是用作成型部位的钢材，应具备如下性能：切削加工性能好，热处理变形小，可淬透性好 抛光性能好，加工后的成型部位表面应该光滑美观 耐磨性能好，以便延长模具的寿命 具有足够的机械强度 耐腐蚀性能好，在使用中不易生锈,使用性能对模具材料的要求,成形零部件 良好的机械性能，包括强度、刚度、韧性、硬度和耐磨性等 良好的耐磨性耐蚀性，进行表面镀铬、选用不锈钢、耐蚀钢 良好的耐热和耐热疲劳性能，尤其成形温度较高时 具有较小的热膨胀系数，尤其注意活动型芯和镶件 导向零部件 这些部件主要承受摩擦及成形时的侧压力，应注意模具材料的强度、韧性及耐磨性 脱模和侧抽芯零部件 这些零件需要运动并传力
16、，因此，要求材料具有良好的机械性能，有时还与塑料直接接触，还需注意其耐热性 支撑零部件 是模具中的受力件，要求材料具有足够的强度和刚度,加工性能对模具材料的要求,有良好的切削加工性能 这是保证模具加工质量的基础，通常要求切削加工时硬度不超过2832HRC 有较好的塑性加工性能 对于型腔尺寸不大时，可以采用塑性加工方法成形型腔 有良好的热处理性能 要求淬透性、淬硬性良好以及热处理变形小 有良好的表面处理性能 对模具零件进行镀铬、渗碳、渗氮等，提高其耐磨性 有良好的表面雕刻和抛光性能 成形塑件对表面有特殊要求，如花纹、图案、光学性能,塑料模具常用材料,碳素结构钢 价格低廉，切削加工性能良好，但含碳量低时强度差，而含碳量高时淬透性差，热处理变形大，抛光性能不大好 15钢、20钢经渗碳淬火，可制造导柱、导套及其他一些耐磨零件；45钢广泛用于各种模具零件碳素工具钢 碳素工具钢的强度、硬度和耐磨性都比结构钢好，其价格中等，但韧性较差、淬透性不良、热处理变形大 用于塑料制品尺寸不太大、形状不复杂，但生产批量较大的模具成形零件，也可在在大型复杂模具中做局部成形镶块或者导柱、导套等,
