成形工艺与模具设计修订版 鄂大辛第十四章

《成形工艺与模具设计修订版 鄂大辛第十四章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《成形工艺与模具设计修订版 鄂大辛第十四章（120页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第十四章 塑料注射成型工艺及模具设计,第一节 注射成型模的组成及分类 第二节 注射参数计算 第三节 浇注系统设计 第四节 成型零部件设计 第五节 其他辅助机构设计,第一节 注射成型模的组成及分类,一、注射模的基本组成,图14-1 注射模的基本组成,典型注射模结构如图14-1所示，主要由动模和定模两大部分组成，动模和定模闭合后构成模具型腔和浇注系统，其中分别设置有导向、顶出、抽芯、排气、冷却和加热装置等。,第一节 注射成型模的组成及分类,1)定模 定模安装在注射机固定板上，主要由型腔、定位环、主流道体、定模板、定模底板等组成。 2)动模机构 动模安装在注射机动模板上进行往复运动，主要由凸模、动模

2、板、导柱、动模垫板和模脚等组成。 3)浇注系统 浇注系统是指由注射机喷嘴到型腔之间的通道，通常由主流道、分流道、浇口和冷却穴等组成 4)导向装置 导向装置用以保证动模和定模闭合时合模准确，主要由导柱、导套或锥形定位件组成,第一节 注射成型模的组成及分类,5)抽芯机构 实现侧型芯运动的结构件组成的机构即抽芯机构。 6)顶出装置 使塑件脱离模腔的脱模机构，包括顶杆、顶杆固定板等。 7)加热和冷却装置 包括对型腔部分进行预热的装置和在型腔附近设置的循环冷却水道。 8)排气系统 为消除注射模型腔中的空气对熔融塑料的流入阻力，以防止产生气孔或填充不足等缺陷，将型腔内原有空气及塑料受热产生的气体排除而设置

3、的排气系统。,第一节 注射成型模的组成及分类,二、注射成型模分类 1. 按塑件所用材质分类 热塑性塑料注射模、热固性塑料注射模两大类 2. 按注射机类型分类 根据注塑时使用的卧式注射机、立式注射机和角式注射机等将注射模分为卧式注射模、立式注射模和角式注射模,第一节 注射成型模的组成及分类,3.按注射模的结构分类 (1)单分型面注射模 单分型面注射模结构简单，主流道在定模侧，分流道在分型面上，动、定模合模后构成封闭的注射型腔。 (2)双分型面注射模 双分型面注射模常用于点浇口引料成型。如图14-2所示，开模时，除动、定模分开取件外，为取出凝料，可动浇口板与定模座之间可作定距离移动。,图14-2

4、双分型面注射模,第一节 注射成型模的组成及分类,图14-3 带侧向分型抽芯的注射模,(3)侧向分型抽芯注射模 图14-3所示为斜销侧抽芯注射模，开模时，侧芯滑块在型芯固定板导槽内受斜销导向作用，向左并向上移动抽出侧芯，返程时，在楔紧块斜面和斜销双重导向作用下复位。,第一节 注射成型模的组成及分类,（4）带活动镶件的注射模,图14-4 带活动镶件的注射模,当塑件带有螺纹、侧向凸凹形状时，可利用活动螺纹型芯、活动环芯、活动镶块或活动凸、凹模等进行脱件。如图14-4所示，开模后塑件移出定凹模的同时，靠镶件本身的形状收缩脱开塑件。,第一节 注射成型模的组成及分类,(5)自动脱螺纹注射模 图14-5所示

5、为角式注射机用自动脱螺纹模具。开模时，利用注射机开合螺母丝杠带动螺纹型芯旋转使塑件脱出螺纹型芯。 (6)无流道注射模 无流道注射模也称无凝料注射模，通过对流道进行绝热或加热，使注射机喷嘴至型腔之间的塑料始终处于熔融状态而不产生浇注系统凝料。,图14-5 角式注射机用自动脱螺纹模具,第二节 注射参数计算,一、最大注射量 模具中具有n个型腔时，注射总量可计算如下 G=nG1+G2 式中 G1、G2每个制品的质量(g)和浇注系统的质量(g) 通常，要求注射总质量G80%Gmax。柱塞式注射机的最大注射量是以一次注射聚苯乙烯的最大质量G0为标准规定的。 注射其他某种塑料时的最大注射量 Gmax=G0(

6、/0） 式中 0、常温下聚苯乙烯及该种塑料的重度(N/mm3)。,第二节 注射参数计算,二、注射压力 注射压力是指注塑时柱塞或螺杆施于料筒内熔融塑料上的压力，注射机压力必须大于或等于注塑所需压力。注射压力与塑件的材质、形状和尺寸、注射机喷嘴及模具浇注系统等有关，一般常取注塑时的注射压力为70150MPa。 三、型腔压力 注射成型时，熔料流经喷嘴、流道、浇口到达型腔的过程中，由于摩擦将产生一定压力损耗，因此，型腔内的实际压力仅为注射压力的1/41/2。型腔压力因塑料流动性、注射机种类、塑件的形状复杂程度和精度要求而不同。流动性较差、形状复杂、精度要求高的塑件，应取较高的型腔压力。,第二节 注射参

7、数计算,四、锁模力 锁模力是为保证成型过程中动模与定模紧密闭合，以防分型面溢料对模具施加的锁紧力。注射机的额定锁模力应保证,式中 F额定锁模力(kN)； k安全系数，常取k=1.11.2。 选用注射机时，通常取安全锁模力为注射机额定锁模力的80%。,第二节 注射参数计算,五、注射速度 注射速度是指每秒钟通过注射机喷嘴的塑料容量。在一定压力和温度条件下，注射速度受喷嘴孔尺寸、塑料种类和注射柱塞的运动速度制约。柱塞注射速度常取3358mm/s，一般小型注射机的注射速度相对较快。,第二节 注射参数计算,六、模具在注射机上的安装尺寸 1. 主浇道口 喷嘴头凸球面半径Rn与主浇道始端凹球面半径Rp、喷嘴

8、孔径dn与主浇道衬套孔径dp之间，分别保持如下关系： Rp=Rn1+(0.10.4)， dp=dn+(0.5+1.0)， RpRn，dpdn。,第二节 注射参数计算,2. 模具装模尺寸 模具的长、宽尺寸应与注射机模板尺寸和拉杆间距相适应，模具闭合厚度Hm必须满足： Hmin+5mmHmHmax-5mm 式中 Hmin、Hmax注射机的最小、最大装模厚度(mm),图14-6 模具的安装尺寸,第二节 注射参数计算,七、脱模距 脱模距H1是指取出塑件和主分流道凝料所需的开模距离。 1.液压机械式锁模机构 1)单分型面注射模的开模行程(mm)，一般 LH1+H2+(510) 式中，H2包括浇注系统在内

9、的塑件高度(mm) 2)双分型面注射模(带点浇口)的开模行程 为取出浇道冷料，必须增加定模板与凹模型腔板的分开距离a，因而开模行程 LH1+H2+(510)+a,第二节 注射参数计算,2. 全液压式锁模机构 对于全液压式锁模机构的注射机，其最大开模行程等于动模与定模之间的最大开距Lk减去模具厚度Hm。若模具厚度增大，则开模行程减小。 1)单分型面注射模的脱模距 L=Lk-HmH1+H2+(510) 2)双分型面注射模的脱模距 L=Lk-HmH1+H2+(510)+a,第二节 注射参数计算,3.带侧向分型或侧抽芯注射模的脱模距 侧向分型和侧抽芯通常是借助于注射机的开模动作，利用斜销或齿轮齿条机构

10、实现的。因此，开模行程应增加完成抽芯所需距离Hc。 1)当HcH1+H2时，以上各式中的H1+H2项均用Hc代替，其他各项不变，即 LHc+(510) 2)当HcH1+H2时，可不考虑侧抽芯的影响。 4.注射带螺纹塑件模具的脱模距 成型带螺纹塑件时，如需在注射机上完成脱螺纹动作，则开模行程还需增加旋出螺纹型芯的距离。,第二节 注射参数计算,八、顶出装置 注射机的顶出机构具有多种形式，如中心顶杆机械或液压顶出、两侧双顶杆机械顶出、中心顶杆液压顶出及与其他开模辅助液压顶出联合作用等。 设计注射模时，应使模具的顶出距离、双顶杆中心距和顶杆直径等与注射机顶出装置的具体参数相匹配。,第三节 浇注系统设计

11、,一、熔融塑料的流动分析 塑料熔体从产生流动直到固化成型，可以分为三个阶段。 第一阶段，塑料在注射机料筒内被压缩、熔化并储存在料筒前端； 第二阶段，熔料在压力作用下通过注射机喷嘴和模具浇注系统流向型腔； 第三阶段，熔料进入模具型腔后产生流动、相变和固化。,绝大多数高分子化合物(塑料)属于速度梯度du/dz变化时黏度随之而变化的非牛顿流体。为了简化分析，不妨将熔融塑料的流动近似看作牛顿流体的流动行为。,第三节 浇注系统设计,1.浇口通流量 1）对于密度为的熔融塑料，在横截面积为A0的浇口前、后压差为p时，如果忽略沿程压力损失，只计局部压力损失，则流量可近似计算如下,式中 i孔口的局部阻力系数(查

12、表取0.11)。,2)当浇口道较长(0.5l/d04)时，可近似按厚壁孔口计算其流量,式中 a扩散损失系数(直浇口取0.10.15，分流道取1.01.5)； 沿程压力损失系数=(6480)/Re,第三节 浇注系统设计,2.分流道(或细长浇口l/d04)的通流量 分流道(或细长浇口l/d04)的通流量为,式中 熔融塑料流体的动力黏度(Pas)。 上式的推导过程中，将熔融塑料的流动近似为层流运动。,第三节 浇注系统设计,二、普通浇注系统设计 1. 浇注系统的组成及设计原理 如图14-7所示，注射模中的普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。设计时需遵循以下原则： 1)尽量缩短流程，少弯折

13、。 2)保证熔料流动过程中不产生涡流，顺利填充型腔，有利于型腔内气体的排出。 3)避免熔料正面冲击直径较小的型芯和金属嵌件，防止型芯和嵌件位移或变形。,图14-7 浇注系统的组成,第三节 浇注系统设计,4)减小浇口附近的应力集中，对多浇口系统应尽量保证同步流动，防止因不均匀收缩而导致塑件形状尺寸的不均匀性，以及产生塑件翘曲变形和表面冷疤、冷斑等缺陷。 5)合理设置冷料穴、溢料槽，使冷料不得进入型腔及减少毛边的副作用。,第三节 浇注系统设计,2. 主流道设计 主流道是指由注射机喷嘴与模具主流道衬套接触的部位开始到分流道之间的流道，如图14-8所示。 注射机凸球面喷嘴与半径为R的主流道衬套凹球面应

14、配合严密，不允许有漏料。一般要求R比喷嘴凸球面半径大12mm。主流道进口直径d比注射机喷嘴出口直径d1大0.51mm,图14-8 浇口套,第三节 浇注系统设计,为便于取出主流道凝料，通常将主流道做成圆锥形，锥角一般为24。流动性差的塑料可取46，表面粗糙度应在Ra0.8以下，出口圆角半径r=0.53mm。为减少压力损失和回收料量，主流道长度尽可能短，常取60mm，出口面应与定模分型面齐平，以免出现溢料。 主流道进口直径d通常取48mm。,第三节 浇注系统设计,3. 分流道设计 分流道是主流道与浇口之间的过渡流道，主要作用是使熔料平稳地改换流动方向。单型腔模可不设分流道，多腔模具可分一级和二级分

15、流道。 (1)分流道的形状及横截面水力半径 通常，当分流道的截面湿周为，分析分流道的通流能力时，可利用水力半径R近似判断 R=2A/,图14-9 常用分流道的形状,第三节 浇注系统设计,(2)分流道的设计 图14-10中所示a、b、c为浇口尺寸，其他尺寸通常由如下近似关系确定： h=2d/3；l=(12.5)d；R1=(25)mm；R2=(13)mm；=23,图14-10 分流道结构尺寸,圆形截面分流道直径d取212mm， 大多数塑料，常取d=56mm。 常用梯形流道的截面比例可取a=510mm，b=0.75a。 对于大型塑件，h值可取大些，角略小些。分流道长度一般取820mm，为便于剪修，尽

16、可能大于8mm。,第三节 浇注系统设计,(3)分流道的布置,图14-11 分流道的均衡布置方式,如图14-11所示，多型腔注射模的分流道应尽量均衡布置， 主流道到各个型腔的分流道长度、形状和截面尺寸应相等，使熔料同时到达每个型腔进料口，保证各型腔的温度和压力相同。 图14-12所示为非均衡分流道，远端型腔的压力和温度较低，容易形成熔接痕，甚至填充不足。这时，应适当加大远端型腔浇口直径。,图14-12 非均衡布置分流道,第三节 浇注系统设计,4. 浇口的设计 (1)浇口的设计 浇口尺寸常由经验确定，先取下限值，然后在试模中加以修正。浇口截面积为分流道截面积的3%9%，长度应尽可能短，为11.5mm左右，截面形状常为矩形或半圆形。 (2)浇口设计要点 1)浇口的位置 浇口应开设在塑件断面较厚部位，使熔料从厚断面流入薄断面。 尽量开设在不影响塑件外观质量的边缘、底部。不宜使熔料直冲型腔，避免漩流在塑件上留下螺旋形痕迹。,第