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1、模具设计与制造基础 授课教师：袁晓东,模具在工业生产中的地位,“模具工业是美国工业的基石”（美国）,“模具是促进社会富裕的动力”（日本）,“模具-金属加工中的帝王”（德国）,“模具就是黄金”（罗马尼亚）,“模具工业是不衰亡工业”(欧洲),“模具业是制造业的掌上明珠”(台湾),“模具是效益放大器”(新加坡),模具设计和制造,概论,模具是成形产品零件的专用工具，是工业生产中的主要工艺装备。 按机械制造工艺字典定义，模具是对生产对象的形状和尺寸加以控制的装置。,模具与冲压、锻造、挤压、铸造等金属材料零件的成形设备配套使用，或与塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料零件的成形设备配套使用，可成形加工各种各样的金
2、属和非金属零件，已成为为现代化工业生产的重要加工手段。,用模具成形出来的零件通常称为“制件”（如冲压件、锻件、塑料制品、铸件等）。,模具的概念与分类,模具属于精密机械产品，它主要由机械零件和机构组成，如成形工作零件、导向零件、支承零件、定位零件等及送料机构、抽芯机构、推件机构、检测与安全机构等。,采用以使用模具进行成形加工的工艺性质和使用对象为主的综合分类方法，将常用模具分为九类，各大类模具又可根据模具结构、材料、使用功能和模具制造方法等，分成若干小类或品种。,模具的分类,模具在工业生产中的地位,模具涉及面相当广，它是一个系统工程。,授课提纲 一. 注塑原理介绍 二. 塑胶材料的特性与应用;
3、三. 钢材的应用; 四. 模具的定义和分类； 五. 注塑模具零件的名称和基本结构； 六. 注塑模具典型的几大系统 ； 七. 模具设计的基本流程； 八. 新模制作流程； 九. 模具修改流程； 十. 模具加工工艺。,注塑机示意图,一. 注塑原理介绍, 注塑模成型原理： 烘干的塑料颗粒通过成型机料斗进入成型机料筒 在加热片加热和螺杆旋转产生的剪切热的共同作用下塑料颗粒成为熔融状态 熔融塑胶在成型机机头部分聚集，计量 螺杆停止转动，改为向前平动，挤压塑料熔体 塑胶进入模具浇注系统，然后流到模具成型型腔 通过模具本身热传导以及模具外加的冷却系统使塑胶冷却凝固 冷却完全后，打开模具，成型机的顶出系统将产品
4、顶出，同时成型机螺杆后退开始下一次塑胶熔融计量。,二. 塑胶材料的特性与应用 材料认识 塑胶原料是采用石油提炼成石油精,经分解,聚合等方式提炼,加入可塑剂、润滑剂、着色剂或填充剂等制作而成。 2. 塑料分类： 2.1：通用塑料：其高分子聚合物分子量较少,流动性佳,成形条件容易，适合制成不同形状的制品，例如：ABS,SAN,PP,PS,PE,PVC等。 2.2: 工程塑料：其高分子聚合物分子量较高，流动性差，成形条件困难，但其机械性能高，适合制成工程用的零件，可取代金属（或玻璃）的用途。例如：PA,POM,PC,PET,PPO,PBT等。 2.3: 特种塑料：是以上两种原料的混合，可提高一般塑料
5、的工程机械性能，或改善工程塑料原料的成形条件。例如ABS+PC/PC+PBT/PP+(EPDM)T20等。,3.常用塑料的的优缺点比较和应用范围，见下图:,三. 钢材的应用,四. 模具的定义、分类、标准化,1. 模具的定义 塑料注射成型所用的模具称为注塑模；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。 “七分模具，三分工艺”。对注塑加工来说，模具对成型品的质量有很大的影响，在注塑成型时如果对模具不充分了解，就难得到优良的成型品。,2. 模具的分类 按成型工艺分：热作模具和冷作模具 按成型材料分：金属模具和非金属模具 按生产量来分：样件模（简易模）和量产模 按模具材料分：软模和硬模
6、 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、角式注塑机注塑模及双色注塑机用注塑模等 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 按模具结构分为二板模、三板模、螺纹模、倒装模、镶件模、二次顶出模具等,3. 模具的标准化 模具标准化包括四大类标准，即：模具基础标准、模具工艺质量标准、模具零部件标准及与模具生产相关的技术标准 1 模架：HASCO，FUTABA，DME，STRACK，LKM 2 模具配件：HASCO，FUTABA，DME，STRACK，MISUMI
7、，PANCH，PROGRESSTIVE，正刚，锦鸿,五.注塑模具零件的名称和基本结构-（二板模）,定位环,浇口套,A板,塑料产品,B板,回位针,顶针面板,支撑柱,顶针底板,定位环,面板,面板,锥度定位（凹）,导柱,锥度定位（凸）,斜顶,方铁,底板,一般是在分型面处分开成定模板和动模板。 特点： 1、 成型后将注塑件和浇口切断并进行加工（如：边浇口、直浇口）； 2、 结构简单，便于使用； 3、 适合于产品自动落下（潜伏式浇口，不需后加工）； 4、 故障少，价格便宜。,制品,B板,流道,A板,五.注塑模具零件的名称和基本结构-（三板模）,浇口套,小拉杆,铲基,开闭器,后模仁,B板,支撑柱,顶针底板
8、,定位环,面板,水口板,锥度定位（凹）,塑料件,锥度定位（凸）,导柱,方铁,底板,大拉杆,顶针面板,A板,前模仁,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。 特点： 1、 由于可采用点状孔隙（针点）浇口，因此不需要对水口位进行后处理； 2、 结构复杂，需分别取出成型品和水口流道； 3、 可将浇口置于成型品的任意位置； 4、 故障比二板模具多，注塑成形时要多一次分型，注塑周期加长，流道较长，模具费用和生产费用也相对较高。,五.注塑模具零件的名称和基本结构-（热流道模）,热流道,顶针底板,定位环,面板,斜顶,导柱,方铁,底板,顶针面板,A板,前模仁,后模仁,B板,多点热流道的
9、此处需要增加分流板,多点热流道系统的结构,针点式,开放式,针阀式,借助加热装置使浇注系统中的塑胶不凝固，控制和维持熔体塑胶在合适状况下顺利从注塑机主进料嘴直接到达型腔的一种注塑模具 特点： 1、缩短加工周期，提高效率。节约原料，降低制品的成本 2、提高产品一致性，提高产品质量 3、适用树脂范围广，成型条件设定方便 4、改善产品外观，降低产品应力，减少产品变形 5、多种浇口方式，进料平衡 6、采用阀浇口，进行分步注塑，加工制造不同规格尺寸的零件系列 7、提供更多的加工程控，以便对注塑工艺进行精确调整 8、模具结构复杂，须防止因热膨胀产生泄漏，制造成本较高 9、要求严格精密的温度控制 10、成型树
10、脂必须清洁无杂物，对制件形状和使用塑料亦有限制 11、有些树脂更换及换色较困难，必须用很多料，较长时间清洗 12、不适合小批量生产及形状有明显限制的制品生产 13、维修保养较困难，且成本高,五. 注塑模具零件的名称和基本结构-（叠层模）,叠层模具,叠层模具热流道系统,叠层模具技术是区别于普通注塑模具技术的一种模具前沿技术，即在一副模具中将多个型腔在合模方向重叠布置。这种模具通常有多个分型面，每个分型面上可以布置一个或多个型腔。简单地说，叠层模具就相当于将多副单层模具叠放在一起，安装在一台注塑机上进行注塑生产。叠层模具结构上由叠层模具热流道系统、专用模架系统、承载导向系统、双向顶出系统、开合模联
11、动系统等多个系统组成。 叠层模具技术具备以下特点： 1.叠层模具生产效率超过普通的单层模具一倍或多倍，大幅度降低注塑生产成本。从结构特点来看，叠层模具将多副型腔组合在一副模具中，充分利用普通注塑设备便可满足生产。模具的充模、保压和冷却时间与单层模具相同，这就决定了叠层模具的生产效率将超过普通单层模具一倍甚至多倍，大大提高制品单位时间的产量，一般医疗产品和生活用品模具常采用此结构。 2.叠层模具可安装在与单层模具相同的注塑机上，无须投资购买额外的机器和设备，从而节约了机器、设备、厂房和新增劳动力的成本。 3.叠层模具制造要求基本上与普通模具相同。据统计，1副双层叠层模具的制造周期比两副单层模具的
12、制造周期短5%10%。 4.叠层模具适合于大批量生产形状扁平的大型制品，小型多腔壁薄制品，批量越大，制品生产成本越低。,五. 注塑模具零件的名称和基本结构-（双色模）,出风口拨钮,汽车挂档杆手柄,双色模是在一台成型机上通过旋转，平移上模部分，与不同的下模部分合模成型，成型机分别注射同一材质不同颜色或者不同材质的塑料，从而成型出多样性的产品。双色模具也可以看成是一套普通模具外加一套嵌件模。两种颜色模具一般都是两套上模仁，一套下模仁。 双色模的优点： 双色模可以成型不只两种不同的塑料，可以为多色。 双色成型产品比组装件更美观，没有装配间隙。 双色模的缺点： 双色成型需要专门的成型机，成本较高 双色
13、模需要更高的模具加工、定位精度 双色模需要更高的模具安装精度，以及更精准的成型工艺,五. 注塑模具零件的名称和基本结构-（镶件模）,嵌件模只是在成型前在模具中放置金属件或已成型塑料件等外部零件，通过成型机将塑胶全部或部分裹覆在原零件外，生产出新零件的成型工艺。 嵌件模的优点： 嵌件模是将后续的安装工序在成型过程中 完成，从而节省后续组装工序，且提高了 零件之间的连接紧密性。 嵌件模的缺点： 嵌件需要精确的模内定位，嵌件与模具配合， 易压伤模具本身，易跑飞边，易引起塑胶件 的变形，甚至开裂。需要更为精确的模温控 制，成型工艺控制。,五. 注塑模具零件的名称和基本结构-（蒸汽模）,蒸汽模具的特点：
14、 1 大幅度提高塑件外观品质，无需后续喷涂，可以缩短成型周期； 2 可最大程度的消除熔接痕和增强熔接痕强度； 3 改善脱模、流痕等外观不良现象； 4 树脂流动性提高，可改善其对模具的复制性； 5 能提升无机充填材料塑件的外观品质； 6 能减低成型残余应力，可改善弯曲、变形、龟裂等现象。 蒸汽模的应用： 1 汽车等厚壁外壳及外观零件； 2 各类家电产品的外壳或机壳； 3 大型LCD透光板，大口径塑件 4 镜头等光学仪器用零件； 5 薄的外壳注塑品； 6 精密注塑成型品。,五.注塑模具零件的名称和基本结构-（模内装饰注塑IML/IMD ）,IMD（In-Mold Decoration）是把印刷好的
15、Film薄膜制作成循环滚筒卷状带,安装到注塑机和注塑模具内,标签Label贴到前模面上全自动地循环带移动式的生产;即人称之为IMD(在模具内转印注塑）。 IML（In-Mold Label）是把Film薄膜印刷好经过成型机Forming成型，再经过剪切后放置到注塑模具内生产出来的;即称之为IML（在模具内贴膜注塑）。,手机保护套,电饭煲控制面板,六.注塑模具典型的几大系统,浇注系统,导向系统,成型系统,冷却系统,顶出系统,抽芯系统,排气 系统,一 成型系统,成型系统：通过上下模仁，镶件等形成的封闭的空间。,二 浇注系统,主流道：塑料从成型机最开始进入到模具流经的地方。 分流道：塑料分别向不同型
16、腔流动所经过的地方。 浇口：塑料在流到型腔前最后流经的地方。 冷料井：塑料在流经主流道，分流道时会和模具传热凝固，在进入型腔前将凝固料储存的地方。,1、直接进胶 2、侧面进胶 3、搭接进胶 4、扇形进胶 5、碟形进胶 6、环形进胶 7、针点进胶 8、潜伏式进胶 9、牛角进胶,二 浇注系统-胶口类型,三 导向系统,导套,上模板,导柱,下模板,导向系统：在模具开、合模过程，由于模具制造的公差，安装的公差，将会使模具有一定的位移，合模时，需要模具能够运行到最原始的位置，就需要导向，定位，也就是模具的导向系统,四 顶出系统,上模仁,产品,下模仁,顶针,上顶出板,顶出系统：成型机顶棍顶在模具的顶出板上，顶出版带动顶针，顶块，斜销等将产品从上模或者是下模模仁上推开，使产品脱离模具。,五 抽芯系统-斜顶运动,五 抽芯系统-大角度斜顶,大角度斜顶：适合倒扣量较大,上下落斜顶,五 抽芯系统-带顶针斜顶,顶出过程中
