塑料模具复习资料.docx

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塑料模具复习资料

1．名词知识点。

1.冷却时间：

冷却时间通常指塑料熔体从充满模具型腔起，到可以打开模具取出塑件止的时间。

2.分型面:

模具用以取出塑件和（或）浇注系统凝料的可分离的接触表面。

（动定模的结合处）

3.干涉现象是指在合模过程中侧滑块的复位先于推杆的复位而导致活动侧型芯与推杆相碰撞，造成活动侧型芯或推杆损坏的事故。

4.（侧滑块必须停留在刚脱离斜导柱的位置上）

4.塑料：

以高分子合成树脂为主要原料加上旨在改善和提高其性能的各种添加剂制成的合成材料。

3.流动性：

塑料熔体在一定温度和压力下流动的距离与注满型腔的能力。

4.收缩性：

塑料制品脱模冷却后形体尺寸变小的性质。

5.收缩率：

以制品收缩尺寸的单位长度百分比表示。

6.相容性：

两种或几种不同品种的塑料熔融后能融合到一起而不产生分层、起层现象的性能。

7.吸湿性：

塑料对水的吸附性能。

8.强吸湿性塑料：

ABS、PC

9.热敏性：

热稳定性差的塑料高温或长时间高温中发生降解、变色的现象。

10.结晶性：

成型后冷凝过程中，发生结晶现象的性质。

11.塑料模具：

是指利用其本身特定腔体去成型具有一定形状和尺寸的立体形状塑料制品的工具。

12.注射成型：

指将粒状或粉状塑料从注射机的料斗送入高温的料筒内加热熔融塑化，使其成为粘流态熔体，然后在注射机柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过喷嘴，注入模具型腔，经一定时间的保压冷却定型后，开启模具便可从型腔中脱出具有一定形状和尺寸塑料制件的成型方法。

13.造型：

通过各种技术和艺术方法创造出来的、独具形态特征和艺术感染力的制品形态。

14.塑件工艺性设计包括:

塑料材料选择、尺寸精度和表面粗糙度、嵌件结构等。

15.尺寸精度：

塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，即所获塑件尺寸的准确度。

16.脱模斜度：

为了便于塑件脱模，防止脱模时擦伤塑件，必须在塑件内外表面脱模方向上留有足够的斜度α，在模具上称为脱模斜度。

2．塑料制品的工艺设计原则

脱模斜度设计要点：

塑件精度高，采用较小脱模斜度

尺寸高的塑件，采用较小脱模斜度

塑件形状复杂不易脱模，选用较大斜度

增强塑料采用较大的脱模斜度

收缩率大，斜度加大

原则1：

在满足要求情况下，尽量选低精度的等级。

塑件孔的公差采用基准孔，可取表中数值冠以（＋）号。

塑件轴的公差采用基准轴，可取表中数值冠以（－）号。

原则2：

模具尺寸精度比塑件尺寸精度高2-3级。

原则3：

一般模具表面粗糙度要比塑件的要求高1～2级。

原则4：

塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型。

壁厚设计原则：

脱模时受顶出零件的推力不变形，能承受装配时的紧固力。

（薄厚适中，均匀壁厚）

3．工艺设计结构

1.圆角（圆角可避免应力集中，提高制件强度；有利于改善流动状况，充模和脱模；有利于模具制造，提高模具强度；起到美观作用。

内壁圆角半径应为壁厚的一半，外壁圆角半径可为壁厚的1.5倍。

）

2.孔槽

3.加强筋（提高制件的强度、刚度。

防止和避免塑料的变形和翘曲。

加强筋高度小于壁厚，加强筋与支撑面间留有间距。

）

设计要点：

①防止加强筋的底部与壁连接应圆弧过渡，以防外力作用时，产生应力集中而被破坏。

②加强筋不宜过高过密，两肋之间距离大于2－3倍壁厚。

③加强筋朝向与熔体流动方向一致

④加强筋端面应该低于支撑面0.6－1mm。

4.螺纹（粗牙，细牙，正旋，反旋）

塑件中的螺纹可用模塑方法成型出来，或切削方法获得。

经常拆装或受力大的螺纹，要采用金属螺纹嵌件来成型。

5.嵌件：

作用：

提高塑件力学性能和磨损寿命，提高塑件的尺寸稳定性、尺寸精度，起导电、导磁作用，起紧固、连接作用

6.凸台

7.角撑

8.

支承面：

通常塑件一般不以整个平面作为支承面，而是以底脚或边框为支承面。

4．注射成型概述及模具。

注射工艺流程与注射机结构：

注射成型机械组成:

注射部件、合模部件、液压传动部分、机座、微机及电器控制系统

注射机选用指标：

（1）最大注射量

（2）最大注射压力

（3）最大锁模力或最大成型面积

（4）模具最大厚度和最小厚度最大——开模行程。

（5）机床模板安装模具的螺钉孔（或T形槽）的位置和尺寸等

1.注射模具基本结构

1.成型零件：

成型塑件的零件，如型芯、型腔及其他辅助件.制品形状尺寸控制部件。

2.浇注系统：

熔融物料从注射机喷嘴注入模具型腔的通道，包括浇口（套）、主流道、分流道、冷料井、拉料杆等–通道。

3.导向系统：

保证模具中各个结构件相互间的移动精度，如导柱、导套，定位圈、限位板、压板

4.推出复位系统：

包括顶出机构（推杆、推杆固定板、推板、复位杆），侧分型机构、一次及二次顶出机构、复位及先复位机构（拉杆）、顺序定距拉紧分型机构等－推出制件

5.温控系统：

加热系统、冷却系统－调节模具温度的系统。

6.固定支撑：

支撑板、板件、螺杆等

7.排溢部分：

储料井、推杆推管的排气作用（采用H7/f7或者H7/f8的间隙配合）、侧抽芯型芯、合模分型面（0.02～0.03mm间隙）

分型面选择的一般原则：

必须选择塑件断面轮廓最大的地方作为分型面，这是确保塑件能够脱出模具的基本原则。

分型面选择应遵循的一般原则：

1.尽量使塑件在开模后留动、下模边

2.保证塑件外观

3.确保塑件位置及尺寸精度

4.便于实现侧向分型抽芯动作

5.有利于模具制造

6.有利于排气

7.有利于塑件脱模

8.考虑溢边对塑件的影响

9.考虑对设备合模力的要求

10.考虑脱模斜度的影响

塑件留模措施:

1.调整脱模斜度

2.调整表面粗糙度

3.设置滞留结构

浇口的设计

作用

提高了塑料的流动性，有利于充型；

防止熔体的过度倒流；

成形后便于塑件与整个浇注系统的分离。

类型

直接浇口侧浇口；扇形浇口薄片（平缝）浇口；

环形浇口轮辐式浇口；点浇口潜伏浇口护耳浇口；

模内气体来源

型腔和浇注系统中存在空气

塑料原料中含有水分，在注射温度下蒸发

塑料分解产生气体

塑料中某些添加剂挥发或化学反应生成气体

例如：

代号___________________________________

成型元件：

浇口：

___________________________________

型腔：

___________________________________

型芯：

____________________________________

螺纹：

____________________________________

成型尺寸的计算（模具公差取制件公差的1/3）

尺寸偏差：

包容面单向正偏差，被包容面单向负偏差，中心距对称偏差。

计算公式：

1.型腔径向尺寸：

型腔深度尺寸：

2.型芯径向尺寸：

型芯高度尺寸：

3.中心距尺寸：

例题：

推出复位系统

推出机构组成：

1.推出部件（推杆、拉料杆、推杆固定板、推杆垫板）

2.导向部件（推杆导柱、推杆导套）

3.复位部件（复位杆，复位弹簧等）

4.固定部件（紧固螺钉等）

分类：

按模具结构分：

简单推出机构

二次推出机构

双脱模结构

顺序脱模机构－多分型面

带螺纹的推出机构

脱模力——指将塑件从型芯上脱出时所需克服的阻力。

影响脱模力的因素：

型芯成型部分的表面积及其形状

收缩率及摩擦系数

塑件壁厚和包紧型芯的数量

型芯表面粗糙度

成型工艺：

P注、t冷

简单脱模机构：

开模后，用一次动作将塑件推出的机构，又称一次脱模机构。

推杆推出机构

推管推出机构

推件板推出机构

推块推出机构

多元联合推出机构

二次脱模机构：

由两个推出动作组合完成塑件脱模的机构，为二次脱模机构。

活动镶件

定模推出机构

温控系统：

1.并联水路设置：

并联水路中，水是从单一的水源或分流板进入到多个平行分支的。

理想的情况就是水以相同的温度和速度分配到各分支中去。

特点：

水路流动长度较短，管路中的压力降较小。

从系统流出的水流速可以得到充分保证，流率较高。

水温也比串联的更均匀。

主要问题：

各分支的流速不均匀，水流优先向阻力小的管路流动。

各分支的冷却效率较低，支管的流动速率只是整个流量的一部分，使紊流程度降低，冷却效率下降。

水路容易积垢

2.串联水路设置：

串联水路只有一个进水口和一个出水口，中间没有分支。

特点：

在系统压力范围内，通过模具的水冷却速率比并联水路高。

水的紊流增加，冷却效率增高。

串联管路的出、入口数量较少，易于模具安装，很少出现水的滞流现象。

水路没有分支，整个管路长度上水的流动速率为恒定值。

若管路中发生堵塞，很容易被查出。

主要问题：

由于管路相对较长，因而其水流动的压力降较大，水的温升也较高。

水温不均匀

压力降超过系统压力极限时，会使流动速率下降而影响冷却效果。

若不超过系统压力极限，流过模具的高流动速率会使较长管路中的水温上升减少。

水温上升过高，使冷却不均，易产生应力变形。

许多中小型模具宜设计成串联水路冷却方式。

冷却系统的计算：

单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量：

1）

计算每次需要的注射量W（kg）

2）

确定生产周期（s）：

1冷却时间2.冷却水管的直径

3）

求每小时可以注射的次数：

4）

求每小时的注射量（kg/h）：

确定单位质量的塑件传递给模具的热量

cs－塑料比热容[kJ/（kg·℃）]

μ－结晶型塑料的熔化潜热（kJ/kg）

θ3－塑料熔体进入模腔时的温度（℃）；

θ4－塑件冷却固化结束时的温度（℃）

计算冷却水的体积流量

qv：

冷却水体积流量，查表时需转换为m3/min

W:

单位时间注入模具内的塑料质量，kg/h

c：

冷却水的比热容，J/（kg.K）

ρ：

冷却水密度，kg/m3

θ1：

冷却水出口温度，ºC

θ2：

冷却水入口温度，ºC

冷却水在管内的流速：

计算3冷却水通道的导热总面积

θm:

模具成型的表面温度，ºC

θw:

冷却水的平均温度，ºC

φ:

冷却水表面传热系数,

ρ:

冷却水在该积压下的密度，kg/m3

冷却水表面传热系数

计算模具所需4冷却水管的总长度

例题：

一瓶盖类塑料制品，材料为HIPS，生产为大批量生产，塑件体积为26.535cm3，密度为1.05g/cm3，塑件壁厚为3mm。

HIPS为中等流动性塑料，加工温度为200ºC，模具温度为40ºC。

模具为4型腔结构，主流道和分流道总体积为5.773cm3。

模具冷却时间为20.5s，注射时间2s，脱模时间7.5s。

塑件冷却中释放潜热查表可知约为Qs＝315KJ/kg。

冷却水入口温度22ºC，出口温度25ºC。

请计算所需冷却水道直径、冷却面积及冷却水管总长度

塑料挤出成型：

2.单螺杆挤出机主要由传动系统、挤出系统、温控系统、控制系统等组成。

2挤出系统：

料筒、螺杆、机头和口模、多孔板和过滤网组成

加料段：

主要功能是输送固体物料，要保证较高的固体输送能力，螺槽的截面积应大，故螺槽深度应较大，一般应为0.1～0.15D，并保持根径不变；

压缩段：

主要功能是压实并熔融物料，且将物料中夹带的气体向加料段排出，为适应这一要求，通常使这一段螺槽由深逐渐变浅，直至计量段的螺槽深度；

均化（计量）段：

主要功能是使熔体进一步塑化均匀，并使料流定量、定压地挤出，这段螺槽的深度比较浅，一般为0.02～0.06D，且根径不变。

部件的作用：

口模：

制品横截面的成型部件

机头主要功能：

①使物料由螺旋运动变为直线运动有一定压力的射流状态

②通过模腔内的剪切流动，使塑料熔体进一步塑化

③通过模腔内流道几何形状与尺寸的变化，产生必要的成型压力，保证制品密实；

④通过机头成型段调节作用，获得所需断面形状的制品

多孔板（过滤板）的作用

物料由螺旋运动变为直线运动

机头压力，使制品更加密实。

支撑滤网

过滤网作用：

主要功能是阻止杂质和未塑化的物料进入口模，还可提高熔体压力。

口模和芯模

口模3成型制品的外表面

芯模4成型制品的内表面

分流器：

作用是将通过的熔融塑料进行分流变成环形薄膜，以求均匀、平稳地进入成型口模和芯模成型，同时进一步加热和塑化。

定型套的作用：

定型冷却，保证挤出制品的形状、尺寸精度及表观品质等。

典型挤出机头结构及设计

设计原则

①流道呈流线型

为使物料能沿着机头的流道充满并均匀地被挤出

避免物料发生过热分解机头内流道应呈流线型

不能急剧地扩大或缩小，不能有死角和停滞区

流道光滑，表面粗糙度应在Ra（0.4－1.6）μm以下

②足够的压缩比

使制品密实和消除因分流器支架造成的结合缝

③正确的断面形状

成型部分设计应保证挤出后具有规定的断面形状、尺寸。

机头成型部分的断面形状≠制品的相应的断面形状

受塑料性能、压力、温度、收缩等因素的影响

设计时要进行适当的修整和必要的计算。

④结构紧凑

满足强度条件下，机头结构应紧凑，其形状应尽量做得规则而对称，使传热均匀，装卸方便和不漏料。

⑤选材要合理

机头磨损较大，有的塑料有较强的腐蚀性，机头材料应选择耐磨、硬度较高的碳钢或合金钢，有的需要镀铬，以提高机头耐腐蚀性。

机头的结构尺寸还和制品的形状、加热方法、螺杆形状、挤出速度等因素有关。

管材挤出成型机头

直通式

√结构简单，容易制造

×分流痕迹不易消除；机头长度较大、整体结构笨重

直角式

√只产生一条分流痕迹，流动阻力小、料流稳定、生产效率高，成型质量较好。

×结构复杂

旁侧式

√没有分流锥支架，芯模容易加热，定型长度不长，大小管材

×阻力大，结构复杂。

电线电缆挤出成型机头：

常用的结构有挤压式和套管式包覆机头两种形式。

压缩成型：

压缩成型设备和模具都较简单；

分子和填料取向小

制品的收缩率小，变形小。

成型的时间长

生产效率低，劳动强度大。

预压的作用

物料：

加料精确简便，降低粉尘及材料损失。

制品：

制品飞边少，密度提高。

减少固化时间

模具：

加料腔的高度减小

预热的作用

①减少水分含量和其他挥发物

②提高料温,加快固化,缩短成型时间,提高固化均匀性、机械性能

③提高流动性能，降低成型压力，减少磨损

④减小制品收缩率，尺寸稳定，表面光洁。

3.压缩模的结构组成：

成型零件

导向机构

脱模机构

侧向分型与抽芯机构

加热系统

①溢式压缩模

加料腔＝型腔

结构简单，成本低；塑件易取出，易排气；安放嵌件方便；加料量无严格要求；模具寿命长；塑料易溢出，浪费原料；

适用：

小批量或试制、低精度和强度无严格要求的的扁平塑件。

②不溢式压缩模

加料腔是型腔上侧的延续部分

塑件密度大、质量高

塑件飞边薄且呈垂直状易于去除

加料量必须精确

推出相对困难，一般需推出机构

适用：

流动性差，比容较大的塑料

③半溢式压缩模

加料腔是型腔上的扩大延续部分

横向飞边

不必严格控制加料量

不会伤及凹模侧壁

塑件外形复杂时，加料腔可简化

适用：

流动性较好的塑料和形状较复杂塑件

成型尺寸计算

f飞边溢料的重量系数，通常占塑件净重的5%~10%；

K塑料的压缩比；V件塑件的体积。

V料所需原料体积

Vj型腔容积Vx下型芯占用加料腔体积

压注成型：

压注模有单独的加料腔,并且有浇注系统。

4.压注模的结构组成：

成型零部件－凹模、凸模、小型芯等。

加料装置－由加料腔和压柱组成VS压缩成型

浇注系统由主流道、分流道、浇口组成。

VS注射成型

导向机构由导柱、导套组成，起定位、导向作用。

推出机构推杆、推管、推件板及各种推出结构。

加热系统电热棒、电热圈等。

侧向分型与抽芯机构等……..

5.热固性塑料注射模：

基本结构及特点：

与热塑性塑料注射模结构基本相同：

成型部分、浇注系统、导向机构、推出机构、侧抽机构、加热及排气系统

引导环l2

引导凸模顺利进入凹模

减少凸凹模之间的摩擦

配合环l1

保证凸模与凹模定位准确

防止溢料，排气顺畅

挤压环l3－半溢式

用以限制凸模下行的位置

保证最薄的水平飞边

储料槽Z

储存排除的余料

浇注系统的设计原则

力求距型腔距离近、一致。

首先进入制品的厚壁部位、不宜直冲型芯等。

位置力求在分型面上，主流道在模具中心位置。

适应塑料的成形性能，保证塑料熔体流动平稳

避免产生熔接痕、排气良好

浇口位置适当，凝料去除方便，切除浇口凝料时应不影响塑件制品外观

浇注系统设计要结合型腔布局,合理设计冷料穴

校核流动距离比和流动面积比

主流道具体的设计要点

主流道两个径向尺寸：

R2=R1+（1~2）㎜d2=d1+（0.5~1）㎜

注流道长度：

尽量缩短。

主流道通常设计成圆锥形，锥角＝2~4°（对流动性较差的可取3°~6°）。

浇口套：

钢材T8A、T10A.热处理（50－55）HRC

分流道的设计要点

熔体温度&压力损失要小

分流道固化时间慢于制品固化时间。

保证熔体迅速而均匀地充满型腔

制品的体积和壁厚，分流道的截面厚度要大于制品的壁厚。

成型树脂的流动性，对于含有玻璃纤维等流动性较差的树脂,流道截面要大一些。

要便于加工及刀具的选择

每一级流道要比下一级流道大10～20％

浇口尺寸设计要点

据制品大小、壁厚设定

（大制品，大浇口）

据流动性

（流动好，小浇口）

制品结构&浇口形式

浇口位置设计要点

据尽量在厚壁处，至型腔各部分距离相同

避免产生喷射，成型中产生蛇流

主要受力处

考虑制品精度和质量要求

排气槽设计要点

排气槽应尽量设在分型面上并尽量设在凹模一边，便于模具制造与清理。

应尽量设在料流末端和塑件较厚处。

排气方向不应朝向操作工人，以防注射时烫伤工人。

槽宽常取1.5-6㎜，槽深0.02-0.05㎜，

以塑料不进入排气槽为宜。

锥面定位设计要点：

两锥面配合，这时两锥面都要淬火处理，角度7度-15度，高为15mm以上.

对于矩形型腔，可以采用锥面定位，在型腔四周利用几条凸起来的斜边定位。

导套设计要点：

导向孔最好为通孔，否则导柱进入盲孔时，孔内空气无法排去

顺利导入，在导套前端倒有圆角，导套采用淬火钢或铜等耐磨材料制造，但硬度低于导柱，防止导柱或导套拉毛；

脱模机构的设计原则

脱模力核算：

正确计算包紧力大小、部位和阻力中心。

推出制品时的着力点应力求靠近型芯以减小力臂长度。

着力点尽量在制品刚度和强度的最大处。

着力面积尽可能增大。

着力点应力求对称均衡。

推出位置尽量选在塑件内侧,保证塑件外观良好；避免在装配处着力。

推出和复位过程中，结构应简单，动作可靠、灵活，无卡死与干涉现象。

机构本身应有足够的刚度、强度和耐磨性。

选材合理、热处理适当，经久耐用。

推杆设计要点

应设置在脱模阻力大的地方

（a）壳和盖类塑件，侧面阻力最大；

（b）塑件带凸台和肋，通常设在凸台或肋的底部；

（c）不宜设在塑件薄壁处，增大顶出面积改善受力情况，采用推出盘形式；

（d）当塑件上不允许有推出痕迹时，可采用推出耳形式，脱模后将其剪掉

推杆应有足够的强度和刚度承受推出力，以免推出时弯曲或折断；直径通常取2.5~12mm

对带有侧抽芯的模具，推杆位置应尽量避开侧向型芯，否则需设置推杆先复位装置，以免与侧抽芯发生干涉；

应避免推杆穿过冷却水道，否则会出现漏水现象。

避免干涉的措施：

尽量避免侧型芯在分型面的投影范围内设置推杆

推杆高度与推出高度小于侧型芯的最低面

设计推杆的先复位机构

孔（槽）设计原则：

1.形状简单圆孔最好

2.位置在不会降低制品强度之处

3.孔间距和孔边距满足要求。

4.受力孔或装配时须紧固受力的孔，设计时需要凸台加强。

5.热固性压缩制品不宜将两孔设计为相互垂直或斜交孔的；

在注射模或传递模塑中可采用。

6.抽芯时，固定孔应该设计成图3.11（a）、（c）所示形式

凸台设计要点：

凸台一般应位于边角部位

其几何尺寸应小

其高度不应超过直径的两倍

支承面设计原则

与制品几何中心对称、均衡，以保证制品使用的稳定性。

尺量设计在靠近受力点并与受力中心对称的位置上

利于成型中的熔体流动

温控和浇口