模具設計與制造第3章課件

模具設計與制造模具設計與制造第3章教學重點注射工藝過程注射常用材料注射工藝性分析澆注系統(tǒng)、成型零件及運動機構的設計教學難點注射工藝性分析澆注系統(tǒng)的設計成型零件的設計運動機構的設計第3章注射工藝與注射模設計模具設計與制造第3章

3.1注射工藝概述 3.2注射模的結構 3.3注射工藝性分析 3.4澆注系統(tǒng)設計 3.5成型零件設計 3.6運動機構設計第3章注射工藝與注射模設計模具設計與制造第3章3.1注射工藝概述3.1.1注射工藝過程

1、成型前的準備

原料檢驗原料染色原料干燥質量體積流動性水分及揮發(fā)物含量收縮率烘箱干燥紅外線干燥熱板干燥高頻干燥模具設計與制造第3章3.1注射工藝概述3.1.1注射工藝過程

2、注射過程

3.塑件的后處理過程

1）退火2）調濕原料檢驗預處理合模注射裝入料斗保壓脫模裝入嵌件清理料筒清理模具涂脫模劑嵌件清理、預熱預塑化塑件后處理冷卻模具設計與制造第3章3.1注射工藝概述3.1.2注射常用材料

1、熱塑性塑料

常見熱塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、有機玻璃、聚酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜和聚四氟乙烯等。

1）收縮性 2）流動性 3）結晶性

4）熱敏性 5）應力開裂和熔融破裂

6）熱性能指標和冷卻速度

2、熱固性塑料

常用的熱固性塑料有酚醛塑料、氨基塑料、環(huán)氧樹脂和不飽和聚酯等。

1）收縮性 2）流動性 3）硬化特性

模具設計與制造第3章3.2注射模的結構3.2.1注射模的基本構造和特點

1—中間板；2—型芯；3—定位圈；4—澆口套；5—定模板；6—導柱；7—導套；8—凸模固定板；9—動模墊板；10—推桿；11—動模板；12—推板；13—推桿固定板；14—墊塊；15—推件板模具設計與制造第3章3.2注射模的結構3.2.1注射模的基本構造和特點

1、成型零件：主要由型芯和凹模組成

2、澆注系統(tǒng)：主要由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成。

3、導向機構 4、推出機構：主要由推桿、推出固定板、推板及主流道的拉料桿

組成

5、調溫系統(tǒng)：主要作用是滿足注射工藝對模具溫度的要求

6、排氣槽：主要作用是將成型過程中的氣體充分排出

7、側抽芯機構：對于某些帶有側孔的塑件，被推出前須先進行側向分型，抽出側向型芯后方能順利脫模，此時需要在模具中設置側抽芯機構模具設計與制造第3章3.2注射模的結構3.2.2注射模的分類

按注射成型工藝特點可分為：

熱塑性注射模、熱固性注射模、低發(fā)泡塑料注射模、精密注射模等。

按使用注射機不同分為：

臥式注射模、立式注射模和角式注射模。

按照注射模總體結構特征分為：

單分型面注射模、雙分型面注射模、帶有活動鑲件的注射模、帶側向分型抽芯的注射模和自動卸螺紋的注射模等。模具設計與制造第3章3.2注射模的結構3.2.2注射模的分類

1、單分型面注射模

1－側型芯滑塊；2－斜銷；3－推桿；4－定模板；5－動模板模具設計與制造第3章3.2注射模的結構3.2.2注射模的分類

2、雙分型面注射模

1—中間板；2—型芯；3—定位圈；4—澆口套；5—定模板；6—導柱；7—導套；

8—凸模固定板；9—動模墊板；10—推桿；11—動模板；12—推板 13—推桿固定板；14—墊塊；15—推件板模具設計與制造第3章3.2注射模的結構3.2.2注射模的分類

3、帶有活動鑲件的注射模

1—推板；2—推桿固定板；3—推桿；4—動模板；

5—凸?；?；6—導向楔塊；7—活動楔塊；

模具設計與制造第3章3.2注射模的結構3.2.2注射模的分類

4、自動卸螺紋的注射模

1—螺紋型芯；2—塑件；3—定模板；4、5—襯套；6—模腳；7—動模墊板；8—動模板

模具設計與制造第3章3.2注射模的結構3.2.2注射模的分類

5、帶側向分型抽芯的注射模

當塑件上有側孔或側凹時，需要設置由斜銷或斜滑塊等組成的側向分型抽芯機構。

6、無流道凝料注射模

它分為熱流道注射模和絕熱流道注射模兩種。

7、推出機構設在定模的注射模當由于塑件的特殊要求或形狀的限制，塑件必須留在定模內時，就應在定模一側設置推出機構，以便塑件能從定模內脫出。

模具設計與制造第3章3.3注射工藝性分析1、注射量

注射機標稱注射量的表示方法有容量和質量兩種。一般國產標準注射機的注射量均以容量表示，單位為mL。

2、模具填充速度和壓力

模具的填充速度（又稱注射速度）是熔料被注射進入模具型腔的線性速度。

確定制品成型所需的注射壓力需參考各種塑料的注射成型工藝數(shù)據(jù)，根據(jù)其影響因素綜合考慮。影響制件成型所需注射壓力的因素包括塑料品種、注射機類型、噴嘴形式、制件形狀的復雜程度以及澆注系統(tǒng)等。實際生產中，一般制品的成型注塑壓力為70~150MPa。模具設計與制造第3章3.3注射工藝性分析3、鎖模力

鎖模力是指在注射時，為克服型腔內熔體對模具的脹模力，注射機施加給模具的一個鎖緊力。

4、模具溫度

注射成型過程中，模具的溫度對塑件的質量影響也很大。

5、成型周期模具設計與制造第3章3.4澆注系統(tǒng)設計3.4.1澆注系統(tǒng)概述

1、澆注系統(tǒng)的組成和作用

澆注系統(tǒng)是指在模具中，塑料熔體從注射機噴嘴出來到達模具型腔之前在模具中所流經的通道。

其作用是將塑料熔體從噴嘴處平穩(wěn)地引進模具型腔，并在熔體充模和固化定型過程中保持注射壓力，最終能夠獲得組織致密、外形清晰、表觀光潔和尺寸精確的塑料制品。

澆注系統(tǒng)一般包括主流道、

分流道、澆口和冷料穴4個部分。模具設計與制造第3章3.4澆注系統(tǒng)設計3.4.1澆注系統(tǒng)概述

1、澆注系統(tǒng)的組成和作用

澆注系統(tǒng)可分為普通澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩大類型；普通澆注系統(tǒng)又分為直澆口式和橫澆口式兩種。

直澆口式

1—主流道；2—冷料穴；

3—分流道；4—澆口；5—塑件

橫澆口式

1—主流道；2—分流道；

3—塑件；4—冷料穴；5—澆口模具設計與制造第3章3.4澆注系統(tǒng)設計3.4.1澆注系統(tǒng)概述

2、澆注系統(tǒng)的設計原則

1）流程要短

2）防止型芯變形和嵌件位移

3）防止制品變形和翹曲

4）合理設置冷料穴

模具設計與制造第3章3.4澆注系統(tǒng)設計3.4.2主流道設計

主流道是連接注射機料筒噴嘴和注射模具的橋梁，是熔融的塑料進入模具型腔時最先經過的地方。主流道的大小和塑料進入型腔的速度及充模時間的長短有著密切的關系。其結構如下圖所示

主流道澆口套與注射機噴嘴的結構1—主流道澆口套；2—注射機噴嘴模具設計與制造第3章3.4澆注系統(tǒng)設計3.4.2主流道設計

主流道設計要點如下：

（1）為便于凝料從主流道中拉出，需要將主流道設計成圓錐形，錐度為2°~6°；

（2）澆口套進口的直徑應比注射機噴嘴孔直徑大1~2mm；

（3）澆口套內孔出料口處(大端)一般應設計成圓角半徑為0.5~3mm；

（4）澆口套與注射機噴嘴接觸處

球面的圓弧度要吻合；

（5）澆口套的長度，應盡量短；

（6）澆口套內表面有一定的粗糙度

要求，一般Ra在1.6~0.8之間；

（7）澆口套的長度應與定模板的厚

度一致。

1—定位圈；2—澆口套；3—定模板模具設計與制造第3章3.4澆注系統(tǒng)設計3.4.3冷料穴設計

為了保證注射質量，儲存注射間隔形成的冷料，在進料口的末端的動模板上開設一洞穴或者在流道的末端開設洞穴，這個洞穴就是冷料穴。

常見的冷料穴有帶Z形頭拉料桿的冷料穴和帶球形頭拉料桿的冷料穴兩種形式 1、帶Z形頭拉料桿的冷料穴

帶Z形頭拉料桿的冷料穴

倒錐型的冷料穴模具設計與制造第3章3.4澆注系統(tǒng)設計3.4.3冷料穴設計

2、帶球形頭拉料桿的的冷料穴

模具設計與制造第3章3.4澆注系統(tǒng)設計3.4.4分流道設計

分流道是主流道與澆口之間的進料通道部分。當塑料熔體從主流道進入多腔模的各個型腔時起分流和轉向的作用。 1、分流道截面形狀

常見的分流道截面形狀有圓形、梯形、U形、半圓形以及矩形等形式，如下圖所示。

模具設計與制造第3章3.4澆注系統(tǒng)設計3.4.4分流道設計

2、分流道的布置

模具設計與制造第3章3.4澆注系統(tǒng)設計3.4.5澆口設計

澆口是指澆注系統(tǒng)中連接分流道與型腔的狹窄熔體通道。澆口的設計與位置的選擇恰當與否和塑料注射成型的質量密切相關。

澆口的形式很多，尺寸也各不相同，按其結構形式和特點一般可分為直接澆口、點澆口、側澆口和潛伏澆口四種形式。

1、直接澆口

模具設計與制造第3章3.4澆注系統(tǒng)設計3.4.5澆口設計

2、點澆口3、側澆口模具設計與制造第3章3.4澆注系統(tǒng)設計3.4.5澆口設計

4、潛伏澆口

拉切式潛伏澆口

推切式潛伏澆口

模具設計與制造第3章3.5成型零件設計3.5.1成型零件工作尺寸計算

成型零件是指構成模具型腔，直接與塑料接觸，決定塑件形狀及尺寸公差的零件。

成型零件工作尺寸指直接用來構成塑件型面的尺寸，包括型腔和型芯的徑向尺寸、深度和高度尺寸、螺紋成型零件的徑向尺寸和螺距尺寸等。 1、影響塑件尺寸精度的因素

1）塑件的收縮率

塑件成形后的收縮率變化與塑料的品種、形狀、尺寸、壁厚以及成型工藝條件、模具的結構等因素有關。

2）模具成型零件的設計制造誤差

通常成型零件制造公差值

取塑件公差值

的1/3~1/6。

3）成型零件的磨損

由于磨損而造成的模具成型零件尺寸的變化與塑件的產量、塑料原料及模具等都有關系。

模具設計與制造第3章3.5成型零件設計3.5.1成型零件工作尺寸計算

2、成型零件的尺寸計算

下圖所示為塑件尺寸與模具

成型零件尺寸的關系，模具成型

零件尺寸決定于塑件尺寸。

塑件尺寸

型腔尺寸

型芯尺寸

模具設計與制造第3章3.5成型零件設計3.5.1成型零件工作尺寸計算

2、成型零件的尺寸計算

成型零件工作尺寸規(guī)定

成型零件工作尺寸計算

模具設計與制造第3章3.5成型零件設計3.5.1成型零件工作尺寸計算

2、成型零件的尺寸計算

螺紋型芯和螺紋型環(huán)的塑件尺寸與模具成型零件尺寸的關系下圖所示。

螺紋型芯塑件尺寸與成型零件尺寸的關系螺紋型環(huán)的塑件尺寸與成型零件的尺寸關系模具設計與制造第3章3.5成型零件設計3.5.1成型零件工作尺寸計算

2、成型零件的尺寸計算

螺紋型芯和螺紋型環(huán)的塑件尺寸與模具成型零件尺寸計算公式見下表模具設計與制造第3章3.5成型零件設計3.5.2凹模壁厚及底板厚度的設計

為了保證所設計模具具有足夠的剛度和強度，凹模壁厚及底板厚度滿足要求，必須對型腔壁厚和底板厚度進行強度和剛度校核，來確定其具體尺寸。

1、需要總體考慮的問題

模具型腔壁厚的計算應以成型過程中型腔受到的最大壓力為準。

大型模具型腔的主要問題是剛度不足，型腔壁厚應以滿足剛度條件為準，即型腔在各種受力形式下受到的最大應力值不得超過模具材料的許用應力。

小型的模具型腔主要問題是強度不足，型腔壁厚應以滿足強度條件為準，即使型腔彈性變形的最大值不超過允許變形量。模具設計與制造第3章3.5成型零件設計3.5.2凹模壁厚及底板厚度的設計

2、防止產生溢料

應在保證不產生溢料的前提下，將允許模具型腔的配合面產生的最大間隙值作為型腔的剛度條件。

3、保證塑件的尺寸精度

型腔的允許變形量需要根據(jù)塑件尺寸和公差值來確定，由塑件尺寸精度確定剛度條件。

4、保證塑件順利脫模

型腔的彈性變形量應小于塑件壁厚的收縮量。模具設計與制造第3章3.5成型零件設計3.5.3成型零件結構設計

成型零件包括型腔、型芯、各種成型桿和成型環(huán)。型腔總體結構應根據(jù)塑料的性能和塑件的形狀、尺寸及使用要求等確定。

1、鑲嵌式型腔

模具設計與制造第3章3.5成型零件設計3.5.3成型零件結構設計

2、鑲嵌式型芯

模具設計與制造第3章3.5成型零件設計3.5.3成型零件結構設計

3、螺紋型芯與螺紋型環(huán) 1）螺紋型芯 2）螺紋型環(huán)

模具設計與制造第3章3.6運動機構設計3.6.1導向機構設計

1、導向機構的作用

導向機構主要有導柱導向和錐面定位

兩種形式，主要作用： 1）定位作用

2）導向作用 3）承受載荷

2、導向機構的設計

導柱導向機構主要由導柱和導套組成，根據(jù)具體的模具結構，導柱既可以設置在動模一側，也可以設置在定模一側。

模具設計與制造第3章3.6運動機構設計3.6.1導向機構設計

2、導向機構的設計 1）導柱

導柱的結構形式多種多樣。如右邊圖(a)所示為

無導套導柱；圖(b)所示為有肩導柱；圖(c)所示為導柱用于需要固定在兩塊板上的有導套的導向機構。

導柱通常都均布在模具分型面的四周，導柱中心

至模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具強度。導柱的

布置可采用等直徑導柱不對稱布置或不等直徑導柱對稱

布置的方式，如下圖所示。模具設計與制造第3章3.6運動機構設計3.6.1導向機構設計

2、導向機構的設計

2）導套

導套的內徑、導向部分長度以

及固定部分的長度取決于導柱的直徑

及導向部分長度。

導套材料可用與導柱相同的材

料或用銅合金等耐磨材料制造，導套

的硬度應略低于導柱硬度，這樣可以

減輕磨損。

右圖為導套的常用結構形式模具設計與制造第3章3.6運動機構設計3.6.1導向機構設計

2、導向機構的設計

2）導套

導柱導向機構在合模時雖然對中性

好，但由于導柱與導套有配合間隙，定位

精度不可能很高。另外，當注射成型的側

向壓力很大時，容易造成導柱的彎曲變形，

甚至使導柱卡死。因此對于較大的模具須

增設錐面定位導向裝置。該裝置結構簡單，

定位精度高，容易調整，便于更換，如右

圖所示。

錐面定位導向機構

1—動模；2—導套；3—錐形柱；4—定模模具設計與制造第3章3.6運動機構設計3.6.2推出機構設計

在注塑成形的每個周期中，

將塑料制品及澆注系統(tǒng)凝料從模

具中脫出的機構稱為推出機構，

也稱為頂出機構或脫模機構。推

出機構的動作通常由安裝在注塑

機上的機械頂桿或液壓缸的活塞

桿來完成。

1、推出機構的結構

推出機構一般由推出零件、

復位零件和導向零件組成，如右

圖所示。

1—推桿；2—支撐釘；3—拉料桿；4—導套；5—導柱；6—復位桿；7—推板；8—推板固定板模具設計與制造第3章3.6運動機構設計3.6.2推出機構設計

2、推出機構的分類

按動力來源分類可分為手動推出、機動推出、液壓或氣動推出三種推出形式。

1）手動推出機構

2）機動推出機構3）液壓或氣動