《塑料注射成型工艺及模具设计 第2版 教学课件 ppt 作者 李德群 黄志高04.注射模设计概述 注射模设计概述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《塑料注射成型工艺及模具设计 第2版 教学课件 ppt 作者 李德群 黄志高04.注射模设计概述 注射模设计概述（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、注射模设计概述,内容简介,注射模具设计内容及步骤 制品成型工艺性 注射模的基本结构 典型的注射模具结构 注射模按结构特征分类 注射模与注射机的关系 最大注射量校核 注射压力校核 锁模力校核 开模行程和顶出机构校核 注射模标准件 注射模CAD/CAM/CAE,注射模涉及内容及步骤,任务书内容 经过审签的正规制品图纸，并注明所采用的塑料牌号、透明度等 塑料制品说明书及技术要求 塑料制品的生产数量及所用注射机 注射模基本结构、交货期限及价格等,模具设计者应明确的事项,熟悉制品几何形状、明确使用要求 充分了解制品的用途，制品的各部分在该用途下各起什么作用 检查制品的成形工艺性 确认制品的各个细节是否符
2、合注射成形工艺性条件 明确注射机的型号和规格 正确处理好注射模与注射机的关系,在此基础上应制定注射成形工艺卡，以指 导模具设计工作和实际的注射成形加工,注射成形工艺卡,工艺卡应该由专门负责注射工艺的工艺设计人员完成，一般应包括如下内容： 制品的概况，包括简图、重量、壁厚、投影面积、外形尺寸、有无侧凹和嵌件等 制品所用塑料概况，如品名、出产厂家、颜色、干燥情况等 必要的注射机数据，如动、定模压板尺寸、模具最大空间、螺杆类型、额定功率等 压力与行程简图 注射成形条件，包括加料筒各段温度、注射温度、模具温度、冷却介质温度、锁模力、螺杆背压、注射压力、注射速度、循环周期（注射、固化、冷却、开模时间）等
3、等,模具结构设计的一般步骤,确定浇注系统 确定型腔的数目 选定分型面 确定型腔的配置 确定脱模方式 冷却系统和推出机构的细化 确定凹模和型芯的结构和固定方式 绘制模具的结构草图 确定排气方式,模具结构设计的一般步骤,绘制模具的结构草图 校核模具与注射机有关的尺寸 校核模具有关零件的强度及刚度 绘制模具的装配图 复核设计图样 绘制模具的零件图,装配图上应包括必要的尺寸，如外形尺寸、定位圈直径、安装尺寸、极限尺寸等,制品成型工艺性,成型原则 在满足使用要求的前提下，塑料制品的几何形状应尽可能地做到简化模具结构，符合成形工艺特点，同时，还应尽可能美观大方 塑料制品几何形状的设计包括 脱模斜度 制品壁
4、厚 加强肋 圆角 孔 支承面 标志 花纹等,脱模斜度,脱模斜度还没有比较精确的计算公式，目前仍依靠经验数据。脱模斜度与塑料的品种、制品的形状及模具的结构等有关，一般情况下脱模斜度取0.5，最小为1520,各种塑料的脱模斜度,脱模斜度选择原则,在满足制品尺寸公差要求的前提下，脱模斜度可取得大一些，这样有利于脱模 在塑料收缩率大的情况下应选用较大的脱模斜度。热塑性的收缩率一般较热固性大，故脱模斜度也相应大些 当制品壁厚较厚时，因成形时制品的收缩量大，故也应选用较大的脱模斜度 对于较高、较大的制品，应选用较小的脱模斜度 对于高精度的制品，应选用较小的脱模斜度 只是在制品高度很小时才允许不设计脱模斜度
5、 如果要求脱模后制品保持在型芯一边，可有意将制品内表面的脱模斜度设计得比外表面的小 取斜度的方向一般内孔以小端为基准，斜度由扩大方向取得，外形以大端为基准，斜度由缩小方向取得,制品厚度,根据成形工艺的要求，应尽量使制品各部分壁厚均匀，避免有的部位太厚或太薄，否则成形后因收缩不均匀会使制品变形或产生缩孔、凹陷、烧伤以及填充不足等缺陷 热塑性塑料制品的壁厚，一般在14mm。壁厚过大，易产生气泡和凹陷，同时也不易冷却 热固性塑料制品的厚度一般在之间，壁过厚即要增加塑压时间，制品内部又不易压实。壁过薄则刚度差、易变形,可能的情况下常 常是将厚的部分 挖空，使壁厚尽 量一致,加强肋,加强肋的作用是在不增
6、加制品壁厚的条件下增加制品的刚度和强度。在制品中适当设置加强肋,还可以防止制品翘曲变形 加强肋的形状和尺寸如图所示,多个加强肋,如图所示加强肋的设计，哪一个更合理？ 若制品中需设置许多加强肋，其分布排列应相互错开，以避免收缩不均引起破裂,大面积制品上的加强肋,加强肋不应设置在大面积制品的中央部位。当中央部位必须设置加强肋时，应在其所对应的外表面上加设楞沟，以便遮掩可能产生的流纹和凹坑,带楞沟的制品 1楞沟 2流纹,圆角的设计,为了避免应力集中，提高塑料制品的强度，改善熔体的流动情况和便于脱模，在制品各内外表面的连接处，均应采用过渡圆弧在转角处应尽可能采用圆弧过渡 圆角半径和应力集中系数的关系
7、在无特殊要求时，制品的各连接处均应有半径不小于0.51mm的圆角.一般外圆弧半径应是壁厚1.5倍，内圆角半径应是壁厚的0.5倍,孔的设计,孔的位置应设置在不易削弱塑件强度的地方 孔的断面形状有圆形、矩形、螺纹孔及特殊形状的孔 孔与孔的边缘或孔边缘与制件外壁的距离应不小于孔径 制品上的固定用孔和其他受力孔的周围可采用凸边加强肋,孔的设计,制品上的通孔可用一端固定的型芯成形，也可用两端分别固定的对接型芯成形。为了防止上、下孔偏心，可将任一侧孔稍孔稍为放大，如图所示 盲孔只能用一端固定的型芯成形。对于与熔体流动方向垂直的孔，当孔径在1.5mm以下时，为了防止型芯弯曲，孔深以不超过孔径的2倍为好,特殊
8、孔的设计,对于斜孔或形状复杂的特殊孔，可以采用相应的拼合型芯来成形，以避免侧向抽芯 在塑件设计时，应尽量避免形状过于复杂的孔，这会造成模具制造的困难及其成本的提高,侧孔和侧凹的改进,改进侧孔和侧凹的设计，使模具结构简化，以适合于模具的自动化生产,强制脱模条件,对于较浅的内侧凹槽并带有圆角的制品，若制品在脱模温度下具有足够的弹性，则可采用强制脱模的方法将制品脱出，而不必采用组合型芯的方法 强制脱模应该满足(A-B)/B5%,可强制脱模的浅侧凹槽,支承面设计,以制品的整个底面作为友承面是不合理的，因为制品稍许翘曲或变形就会使底面不平 采用凸起的边框或底脚（三点或四点）来作支承 当制品底部有加强肋时
9、，肋的端部应低于支承面约0.5mm左右,a）整个底面（不合理）b）边框凸起（合理）c）地脚（合理）,标志及花纹,模具上的凹形标志及花纹易于加工，所以制品上多采用凸型文字，或在文字符号上需涂色时，可将凸起的标志设在凹坑内，这样既便避免碰环凸起的标志 对于外表面有条形花纹的手轮、手柄、按钮等，必须使其条纹的方向与脱模的方向一致，条纹的间距应尽可能大些，以便于制品脱模和制造模具,注射模具基本结构,典型的注射模具结构,注射模具基本结构,成形部件 直接构成塑件形状及尺寸的各种零件，由型芯、型腔、成形杆、镶块等组成 浇注系统 将塑料由注射机喷嘴引向型腔的通道称浇注系统，由主流道、分流道、浇口、冷料井等结构
10、组成 导向部件 保证模具的动、定模在模具闭合时的准确定位，也用来保证脱模机构的运动灵活平稳。通常由导柱和导套组成 推出机构 实现塑件脱模的装置。结构形式很多，常用的有推杆、推管和推板等脱模结构,注射模具基本结构,调温系统 为了满足塑料成形工艺对模具温度的要求，需要温度调节系统对模具温度进行调节 排气槽 通常在模具的分型面上设置排气槽，小型塑件因排气量不大，可直接利用分型面排气。模具的推杆、镶块、型芯与模板的配合间隙均可用于排气，可不必另外开设排气槽 侧抽芯机构 对于有侧孔和侧凸凹的塑件，在塑件被推出之前，模具必须先进行侧向抽芯或分型，方能顺利脱模 标准模架 包括支承、固定，定位和限位零件等,注
11、射模具分类,注射模的分类方法很多。例如，可按安装方式、型腔数目和结构特征等进行分类，但是从模具设计的角度上看，按注射模具的总体结构特征分类最为方便 按结构特征一般可将注射模具分为以下几类 单分型面注射模具（两板模） 双分型面注射模具（三板模） 带有活动镶件的注射模具 带侧向分型抽芯的注射模具 自动卸螺纹的注射模具 推出机构设在定模的注射模具 无流道凝料注射模具（热流道或绝热流道模具）,单分型面注射模具（两板模）,分流道位于分型面上，需切除流道凝料 据统计，两板式模具约占全部注射模具的70%,双分型面注射模具（三板模）,与两板模相比，在动模与定模板之间增加了一块活动板，开模时与定模板作定距分型，
12、以便取出流道凝料 制造成本较高、结构复杂，需要较大的开模行程，故较少用于大型塑料制品的注射成形,带有活动镶件的注射模具,脱模时必须将活动镶件连同制品一起移出模外，然后用手工或简单工具将它们与制品分开 生产效率不高，常用于小批量的试生产,带侧向分型抽芯的注射模具,当塑件带有侧孔、侧凹或侧凸时，在模具上常设有侧向分型抽芯机构，利用开模力使斜导柱带动滑块向外抽出型芯,自动卸螺纹的注射模具,当制品带有内螺纹或外螺纹时，可在模具中设置转动螺纹型芯的丝杠，开模时带动旋转，与制品相脱离,推出机构设在定模的注射模具,由于制品的特殊要求和形状的限制，制品必须要留在定模内，这时就应在定模一侧设置推出机构 定模一侧
13、的推出机构一般由动模通过拉板或链条来驱动,无流道凝料注射模具,包括热流道和绝热流道模具 没有塑料凝料，提高了生产率，节约了塑料，保证了注射压力在流道中的传递，有利于改善制品的质量 易于实现全自动操作，但成本高，浇注系统和控温系统要求高,注射模与注射机的关系,最大注射量的校核 注射压力的校核 锁模力的校核 开模行程和顶出机构的校核,最大注射量校核,为保证正常的注射成形，塑料制品连同流道内的凝料及毛边在内的重量一般不应超过注射机额定最大注射量的80% 注射机额定最大注射量通常是用聚苯乙烯来标定的（其在常温下的密度为1.06g/cm3，与单位1相近）。由于各种塑料的密度不同，在使用其他塑料时，应按下
14、式对注射机的最大注射量（g）进行换算： 式中，G为注射机额定最大注射量（g）；1为所用塑料在常温下的密度(g/cm3 )；2为聚苯乙烯在常温下的密度（1.06g/cm3）,考虑压缩比,最大注射量校核,螺杆式注射机的最大注射量为其理论注射容量（螺杆头部截面积与最大注射行程的乘积）的80%；柱塞式注射机为一次对空注出的最大注射容量。当注射机采用公称容量时，可用下式来计算最大注射量（g） 式中，G1为注射机额定最大注射量（cm3），为所用塑料在常温下的密度（g/cm3）；c为在料筒温度下塑料体积膨胀率的校正系数，对于结晶塑料，c0.85，对于无定形塑料，c0.93 一般情况下，仅对最大注射量进行校核
15、即可，但有时还应注意注射机能处理的最小注射量,注射压力的校核,注射压力的校核是校验注射机的最大注射压力能否满足制品成形的需要。只有在注射机额定的注射压力范围内才能调整出某一制品所需要的注射压力 制品成形时所需的注射压力一般很难确定，它与塑料品种、注射机类型、喷嘴形式、制品形状的复杂程度以及浇注系统等因素有关 注射模流动模拟计算机软件（如美国的Moldflow、华中科技大学的HsCAE）的应用已逐渐广泛，可以借助于这些软件对注射成形过程进行计算机模拟，以获得注射压力的预测值,锁模力的校核,当高压的塑料熔体充满型腔时，会产生一个很大的沿注射机轴向的推力，其大小等于制品与浇注系统在分型面上的垂直投影
16、面积之和乘以型腔内塑料熔体的平均压力。该推力应小于注射机额定的锁模力F合，否则在注射成形时会因锁模不紧而发生溢边跑料现象,型腔内塑料熔体的压力可按下式计算 式中，p0为注射压力，即注射机料筒内柱塞或螺杆 施于塑料熔体上的压力（MPa）；k为压力损耗系数， 它随塑料品种、注射机形式、喷嘴阻力、流道阻力 等因素变化，可在0.20.4的范围内选取。,安装部分的尺寸校核,喷嘴尺寸 注射机喷嘴头部的球面半径R1应与模具主流道始端的球面半径R2吻合，以避免高压塑料熔体从缝隙处溢出 一般R2应比R1大12mm，否则主流道头部的塑料凝料将无法脱出。,主流道始端与喷嘴的不正确配合 1-喷嘴 2-主流道衬套 3-定模板,安装部分的尺寸校核,定位圈尺寸 模具定模板上凸出的定位圈应与注射机固定模板上的定位孔呈较松动的间隙配合 最大、最小模厚 应使模具的总厚度位于注射机可安装模具的最大模厚与最小模厚之间 螺孔尺寸 注射模具的动模和定模固定板上的螺孔尺寸应分别与注射机动模板和定模板上的螺孔尺寸相适应。模具在注射机上的安装方法有用螺栓直接固定和用压板固
