塑料注射模具設(shè)計(jì)和塑料制品設(shè)計(jì)

塑料注射模具設(shè)計(jì)和塑料制品設(shè)計(jì)

1.塑料制品：

注射、擠出、吹塑、壓制、

泡沫成型、澆注、熱成型、滾塑(搪塑) 2.橡膠制品:

壓制、壓鑄、擠出、注射二、常用橡膠塑料模具：7/6/20232(從成型工藝方面來分析制品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和可行性)第二章塑料制品的設(shè)計(jì)2.型腔：3.留模：4.脫模方向：5.側(cè)孔與側(cè)凸 (側(cè)凹)：1.動模和定模：

第一節(jié)預(yù)備知識7/6/20233解決幾個問題：1.一套模具可以在任何注射機(jī)上成型嗎？2.在設(shè)計(jì)中對塑料制品的要求可以和金屬制品一致嗎？為什么？3.模具加工后成型的制品有誤差，怎么辦？第二節(jié)塑料注射制品的設(shè)計(jì)分析7/6/20234

(一)塑件的尺寸： (體積、外輪廓尺寸、壁厚) 1.塑件的體積V制(與注射機(jī)的理論注射容積V注)：

0.2V注≤

V制≤0.8V注一、塑件的尺寸和尺寸精度：7/6/20235

成型面積S投——塑件在模具分型面上的投影面積。

F漲=S投×p漲

p漲=(20～30)MPa

or

(30～40)MPa2．成型面積S投和合模力F合：3．塑件的壁厚t：均勻7/6/202364．塑件在脫模方向上的高度h與移模行程Sm：7/6/202371.影響塑件尺寸精度的因素:

1)模具的加工精度δz：

2)模具的磨損δc：

磨損型孔———→尺寸↑—→塑件的外形尺寸↑

磨損型芯———→尺寸↓—→塑件的內(nèi)表面尺寸↓ (二)、塑件的尺寸精度：LM--常溫下模腔的尺寸

LS

--常溫下制品的尺寸4)成型零件的安裝誤差:5)活動成型零件的配合間隙變化引起的誤差。3)塑料的收縮率波動：7/6/202381)物料：2)制品尺寸：壁厚、表面形狀、筋的形狀等。3)模具設(shè)計(jì)：冷卻方案、流道和澆口的幾何形狀和尺寸、澆口的數(shù)量和位置等。4)成型條件：溫度、壓力、成型時間等。5)注射機(jī)類型：注射速度、可達(dá)到的注射壓力、時間、溫度和壓力的控制精度等。6)注射機(jī)和模具的狀況。 2.影響塑料收縮率波動的因素:7/6/20239

1)物料溫度Tm：

Vm同

Tm↑—→ρ熔↓———→G制↓—→塑件的尺寸↓

2)模具的溫度TM

：

G制同TM↑—→結(jié)晶度↑—→ρ固↑———→塑件的尺寸↓

3)成型壓力p：

p↑—→G制↑—→塑件的尺寸↑ 4)時間： 模腔中的注射壓力保持時間越長，收縮越小。

3.成型工藝條件對塑料收縮率的影響:7/6/2023101注射機(jī)的選擇和所成型的塑件的體積、成型面積、高度等尺寸有關(guān)；2對塑料制品，慎提尺寸公差；3通常不能通過提高模具的制造精度來達(dá)到嚴(yán)格的制品的尺寸精度；4在生產(chǎn)過程中，可以通過多因素改變制品的實(shí)際尺寸，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 結(jié)論：7/6/202311三、塑件的形狀： 1.塑件上要盡量減少側(cè)孔、側(cè)凸和側(cè)凹；二、塑件的粗糙度：7/6/202312

7/6/202313

2.塑件必須有一個有利于保證其外觀質(zhì)量的結(jié)構(gòu)；7/6/202314四、塑件上的加強(qiáng)筋和防變形結(jié)構(gòu)：A=t/2B=1.5tα<2or=t/47/6/202315

1.動模側(cè)的A

<定模側(cè)的A； 2.A和塑件的高度選取；

h=(0,50)mm A=1/30～1/35 h=[50,100]mm A=1/35～1/60 h>100mm A=1/60五、塑件的脫模斜度A：3.有裝配公差要求的塑件，斜度值必須在公差 帶范圍內(nèi)；4.本身有脫模斜度的制品需考慮留模問題。

7/6/202316六、塑件上的孔：7/6/2023171.通孔：L/d≤102.盲孔：L/d≤47/6/202318八、塑件上的螺紋：

1.螺紋的斷面形狀為梯形或半圓形； 2.不常拆卸的、d=2.5～6mm采用自攻螺紋; 3.螺紋始端和末端應(yīng)有圓臺,螺牙始末端應(yīng)用 過渡長度。九、塑件上的嵌件： 1.必須具有防轉(zhuǎn)和防拔脫的結(jié)構(gòu);

七、塑件的圓角：7/6/202319十、塑件上的花紋：

十一、塑件上的圖案、文字： 2.包容的物料必須具有足夠的壁厚; 3.受力的金屬嵌件一定要倒圓或倒角。7/6/202320第三節(jié)橡膠模制品的設(shè)計(jì)

一、壁厚：

要求：壁厚均勻，過渡圓滑。通常，t≮1mm二、斜度：三、側(cè)凹：

要求：一般水平分型的模具可以壓制有側(cè)凹 的制品，但應(yīng)有供制品取出的空間。7/6/202321四、孔：五、空腔： 要求：選用硬度低、彈性好的膠料，脫模時最大變形應(yīng)不超過膠料的彈性范圍，且壁厚不宜過大。六、棱邊和銳角：

要求：應(yīng)盡量避免棱角和凹口，楞邊和銳角應(yīng)做成圓形，且半徑不小于0.5mm。要求：d≥(1.2～1.5)H7/6/202322八、金屬--橡膠制品：

1.連接處應(yīng)避免楞邊和銳角； 2.橡膠閥門的膠面應(yīng)凸出不大于0.3mm。要求：若有內(nèi)腔，應(yīng)無尖角和顯著的凸凹差異。

七、承受負(fù)荷的橡膠制品：7/6/202323第一節(jié)概述一、模具的基本功能：

1.接受熔體，并完成熔體的分布； 2.物料的成型與冷卻； 3.完成制品的脫模。二、模具的基本構(gòu)成：第三章塑料注射模具設(shè)計(jì)7/6/2023241)澆注系統(tǒng)2)型腔3)熱交換系統(tǒng)4)導(dǎo)向系統(tǒng)5)脫模、抽芯系統(tǒng)6)定位固定部分7)承力構(gòu)件7/6/202325 第二節(jié)塑件在模內(nèi)成型位置 和分型面的選擇留模 脫模 合痕 頂痕A1 √ √ 無 有 A2 × × 無 ×B1 √ √ 無 無B2 × × 無 ×結(jié)論：A1最好問題:截面為圓形制品怎樣成型？一、實(shí)例：A1

A2

7/6/202326

A1

A2

B1

B2留模 脫模 合痕 頂痕 側(cè)抽C1 有 ×C2 有 ×A1 √ √ 無 無 無 A2 √ √ 無 無 無 B1 × × 無 / 無 ×B2 × × 無 / 無 ×討論：1.制品有圓角，不可采用A1; 2.若制品透明，不允許有頂痕，可采 用A2，采用推板頂出； 3.扁平狀制品采用A1，有一定深度的 采用A2；4.有側(cè)芯的制品，采用A1分型面。7/6/202327

留模 脫模 合痕 頂痕 側(cè)抽 C1 有 ×A1 √ × 無 / 無 ×A2 √ √ 無 無 無B1 × × 無 / 無 ×B2 × × 無 / 無 ×結(jié)論：采用A2方案。A1

A2

B1

B27/6/202328

A1

A27/6/202329

結(jié)論：若移模行程足夠，C1方案最佳。 先抽 留模 脫模 合痕 頂痕 A1 × √ √ 無 無 A3 √ × / 有 / B2 √ × / 無 / B3 × √ √ 有 有 C1 × √ √ 無 無 C3 √

√

√

有 無 D2 √ × / 無 / D3 ×

√

√

有 有 7/6/202330二、確定原則：

1.盡量保證制品的外觀等要求； 2.分型面應(yīng)取在垂直于脫模方向上的最大輪廓位 置； 3.確保塑件留在動模一側(cè)； 4.當(dāng)有側(cè)抽時，盡量選擇抽拔距較短的方案； 5.當(dāng)制品某些部位有同軸度要求時，應(yīng)把相應(yīng)部 分設(shè)在模 具的一側(cè)。

7/6/202331第三節(jié)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

一、概述： 1.澆注系統(tǒng)的作用： 1)將來自注射機(jī)噴嘴的熔料迅速有序 地充滿型腔； 2)在澆口凍結(jié)之前將成型壓力均勻地 傳到型腔的各個部位，以保證得到 質(zhì)地緊密、外觀清晰的制件。

7/6/2023322.澆注系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)：主流道：引料入模，將熔料引入模具的分型面；分流道：將來自主流道的熔料進(jìn)行分流、轉(zhuǎn)向，引導(dǎo) 各型腔或型腔的各部分；澆口：熔料由分流道流入型腔的通道；冷料井(端)：容納兩次注射間歇中噴嘴頭部的冷料。7/6/202333 1)物料通過澆注系統(tǒng)時，壓力損失要小； 2)熱損失要小； 3)便于模具的加工、脫模及清除料把； 4)在制品上產(chǎn)生的工藝缺陷要少； 5)用料要少。3.澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求：7/6/202334主講:梁軍(一)主流道和主流道襯套（澆口套）的設(shè)計(jì)："模具設(shè)計(jì)"二、普通澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)要求：1)進(jìn)口端要與噴嘴端密合，不能漏料；R=R1+1；d=d1+17/6/2023352)出口端要與所在面齊平；3)流道要有脫模斜度和足夠的粗糙度；

α=(2o～4o)

4)工作時不能出現(xiàn)軸向竄動.7/6/2023367/6/202337r=1r2=(1～2)D(H7/m6)：由結(jié)構(gòu)確定；L：由結(jié)構(gòu)確定；材料：T8A，T10A淬火處理，HRC50～555)其它：R=R1+1；d=d1+1α=(2o～4o)7/6/202338截面積SπD2/4

πD2/8D2/2 D2周長L ’ πd πD/2+D 3D 4DS/L’ 0.25D 0.153D 0.167D 0.25D1.設(shè)計(jì)要求:1)2)3)4)5)同澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求； 6)力求使各型腔同時充滿。2.設(shè)計(jì)要點(diǎn): 1)截面形狀和尺寸：取決于塑件大小、模具結(jié)構(gòu)和物料。(二)分流道的設(shè)計(jì):7/6/202339常用截面形狀：(圓形)、梯形

W：塑件重量(g)L：分流道長度(mm)尺寸：D=smax+1.5 2)長度：在結(jié)構(gòu)允許的前提下，盡量短； 3)布置：總的要求型腔同時充滿，且用料要少。7/6/202340

均衡布置

非均衡布置：7/6/202341(三)澆口的設(shè)計(jì):

1.澆口的位置選擇：

選擇標(biāo)準(zhǔn)：1)有利于型腔的排氣；7/6/2023422)盡量選在（或靠近）壁最厚的部位；3)盡量設(shè)在無損制品外觀的位置；4)要有利于物料在模內(nèi)分流后的熔合；5)要防止產(chǎn)生充模噴射的現(xiàn)象；6)盡量減小型芯的變形；7)采用纖維狀的填充料時，首先應(yīng)分析制件的受力方向，設(shè)計(jì)時讓料流方向與其一致。7/6/2023431)直澆口：

2.澆口的形式與尺寸：特點(diǎn)：充模速度快、壓力損失小、清除澆口難、且制件上留有大塊痕跡；適用：用于加工熱敏性及高粘度物料,成型大型薄壁容器型制品；常用于一模一件。設(shè)計(jì)：與主流道的設(shè)計(jì)一樣，同時一定要注意軸向定位(校核螺釘，不要產(chǎn)生軸向竄動)。7/6/202344

2)側(cè)澆口(邊緣澆口)：

特點(diǎn)：加工修整簡單、去除容易、制件上留有明顯痕跡； 常用于 多型腔或一腔多點(diǎn)進(jìn)料。適用：所有料； 板條類的大型制品。設(shè)計(jì)：面長：小制品0.5～0.8 大制品1～27/6/202345A：模具凹模的表面積例如：盒形制品，PE，計(jì)算澆口尺寸。解：取c=0.8h=n.th=n.t=0.6×1.3=7.87/6/202346

3)搭接式澆口:

特點(diǎn)：可防止粗大制品的重摸噴射現(xiàn)象，但加工、修整、去除困難、制件上留有明顯痕跡。設(shè)計(jì)：面長c：小制品0.5～0.8 大制品1～27/6/202347

4)盤形澆口:

特點(diǎn)：塑件無熔合線，對強(qiáng)度無影響。適用：單型腔、管狀薄壁制品。設(shè)計(jì)：面長c：0.75～17/6/202348傘形澆口清除麻煩，需用切刀。α=45o～90o7/6/202349

5)點(diǎn)澆口(菱形澆口)：

特點(diǎn)：①留痕小，不需清除，二次加工少； ②位置選擇比較自由； ③成本高。適用：多型腔中心進(jìn)料/一腔多點(diǎn)進(jìn)料。7/6/202350

6)潛伏澆口(隧道式澆口)：

特點(diǎn)：澆口沒有位于分型面處，解決了點(diǎn)澆口必須三板的結(jié)構(gòu)和頂部進(jìn)料的問題。適用：多型腔模具、成型彈性材料。7/6/202351外側(cè)進(jìn)料內(nèi)側(cè)進(jìn)料7/6/202352

4.冷料井的設(shè)計(jì)：(P48-49)7/6/202353

第四節(jié)成型零件的設(shè)計(jì)

一、概述：

總要求：使用可靠、易于加工、經(jīng)濟(jì)。 核心：根據(jù)現(xiàn)有的加工手段和條件，解決模具的加 工問題。二、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

（一）凹模的設(shè)計(jì)：

1.整體式凹模：7/6/202354 2.局部鑲嵌式：設(shè)計(jì)要點(diǎn)：1）合理地分割成 易于加工的幾 何形狀；7/6/2023552）鑲嵌后使用可靠，無松動、位移和溢料；3)嵌件安裝后無與 脫模方向垂直的 拼縫；d：H7/m6D=d+(6～8)D1=D+1H：根據(jù)嵌件大小定。中小型模具（5～6)mm大型模具（8～10）mm7/6/2023564）若成型部位有方位要求，采用齊縫銷鉆鉸后磨平裝入。7/6/202357

3.整體鑲嵌式：

7/6/202358

1.整體式:(二）凸模：7/6/2023592.沉孔式:7/6/202360

3.鑲嵌式:7/6/202361(三)螺紋成型零件:(書P87)從操作方式分：自動脫螺紋、隨制品脫模兩種。基本要求：1.安裝牢固可靠； 2.易于脫模； 3.不溢料。7/6/202362三、成型零件共尊尺寸的計(jì)算（平均收縮率法）：(一)計(jì)算應(yīng)考慮的因素： 1.塑件精度的合理性： 2.模具的加工公差δz：