塑料成型模具設(shè)計復(fù)習(xí)總結(jié)

【概論】◆塑料的概念塑料：是以高分子聚合物為主要成分，并在加工為制品的某階段可流動成型的材料。組成：以合成樹脂為主要成分，根據(jù)不同需要添加不同添加劑所組成的混合物。高分子聚合物：指由許多小分子單體通過聚合或縮聚反響形成的長鏈大分子?！艉铣蓸渲侨藗兡７绿烊粯渲某煞植⒖朔水a(chǎn)量低、性能不理想的缺點，用化學(xué)方法人工制取的各種樹脂。合成樹脂決定了塑料的根本性能。合成樹脂在塑料中的作用：⑴在塑料制件中，為均一的連續(xù)相，將各種添加劑粘結(jié)成一個整體，使其具有一定的物理力學(xué)性能。⑵與添加劑相互作用，決定塑料的主要工藝性能。◆塑料的分類按制造方法：聚合樹脂、縮聚樹脂。按成型性能：熱塑性塑料、熱固性塑料。?熱塑性塑料：受熱后軟化或熔融，此時可成型加工，冷卻后固化，再加熱仍可軟化。分子結(jié)構(gòu)呈鏈狀或樹枝狀，稱為線性聚合物。這些分子互相纏繞但并不連結(jié)在一起，受熱后具有可塑性?！矡o定型、結(jié)晶形塑料〕常用注射、擠出或吹塑等成型方法。?熱固性塑料：開始受熱時也可以軟化或熔融，但一旦固化成型就不再軟化。此時，即使加熱到接近分解的溫度也無法軟化，且也不會溶解在溶劑中。加熱開始時呈現(xiàn)鏈狀或樹枝狀結(jié)構(gòu)，受熱后逐漸結(jié)合成網(wǎng)狀(稱為交聯(lián)反響)，成為既不熔化又不熔解的物質(zhì)，稱為體型聚合物。分子的鏈與鏈間產(chǎn)生化合反響，再次加熱時不能軟化。常用壓縮或壓注，局部可用注射成型?！羲芰系男阅苜|(zhì)量輕；比強度高；耐化學(xué)腐蝕能力強；絕緣性能好；光學(xué)性能好；加工性能好、經(jīng)濟效益顯著。◆不同溫度下塑料的狀態(tài)玻璃態(tài)→高彈態(tài)→黏流態(tài)→分解〔低溫〕〔高溫〕【塑料成型理論根底】◆流體在管道內(nèi)流動時的流動狀態(tài)層流：流體的質(zhì)點沿著平行于流道軸線的方向相對運動，與邊壁等距離的液層以同一速度向前移動，不存在任何宏觀的層間質(zhì)點運動，所有質(zhì)點的流線均相互平行。湍流〔紊流〕：流體的質(zhì)點除向前運動外，還在主流動的橫向上作不規(guī)那么的任意運動，質(zhì)點的流線呈紊亂狀態(tài)。雷諾數(shù)條件：Re=Dvρ〔非〕牛頓流體：流體以切變方式流動，切應(yīng)力與剪切速率間呈〔非〕線性關(guān)系。牛頓流體的流變方程：τ=η◆冪律流動規(guī)律注射成型中，大多數(shù)聚合物熔體都是非牛頓流體，且近似服從冪律流動規(guī)律，即τ=Kτ=n為非牛頓指數(shù)，與聚合物和溫度有關(guān)的常數(shù)，反映聚合物熔體偏離牛頓性質(zhì)的程度。黏性液體〔服從冪律流動規(guī)律的非牛頓流體〕的三種類型：⑴n<1時，假塑性液體；⑵n>1時，膨脹性液體；⑶n=1，但只有切應(yīng)力到達或超過一定值后才能流動時，稱為賓哈液體。◆“剪切稀化〞效應(yīng)液體的表觀黏度隨剪切速率變化，呈冪律函數(shù)規(guī)律減小的現(xiàn)象。剪切稀化〞效應(yīng)源于聚合物的大分子結(jié)構(gòu)和它的變形能力。熔體進行假塑性流動時，增大剪切速率，就增大了熔體內(nèi)的切應(yīng)力，于是大分子鏈從其聚合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中解纏、伸長和滑移的運動加劇，鏈段的位移(高彈變形)相對減小，分子間的靜電引力也將逐漸減弱，熔體內(nèi)自由空間增加，黏稠性減小，整個體系趨于稀化，從而在宏觀上呈現(xiàn)出表觀黏度減小的力學(xué)性質(zhì)?！粝鄬Ψ肿淤|(zhì)量分布聚合物內(nèi)大分子之間相對分子量的差異叫做相對分質(zhì)子量分布。差異越大分布越寬?！舅芰现萍脑O(shè)計原那么】◆影響尺寸精度的因素①模具制造精度及其使用后的磨損；②成型工藝條件變化，塑料收縮率波動；③塑件的形狀、脫模斜度及成型后塑件尺寸變化；④飛邊厚度的波動等?！粲绊懲獗碣|(zhì)量的因素外表質(zhì)量包括：外表粗糙度和表觀質(zhì)量。影響外表粗糙度的因素主要是模具型腔的外表粗糙度；影響表觀質(zhì)量的因素有：成型工藝條件、原材料、模具總體設(shè)計等?！艨椎脑O(shè)計通孔、盲孔、異形孔(形狀復(fù)雜的孔)?塑件主要根據(jù)使用要求進行設(shè)計，要想獲得優(yōu)質(zhì)的塑件，必須具有良好的工藝性，這樣才能使成型工藝得以順利進行，且獲得最正確經(jīng)濟效果。【注射成型工藝】◆塑料的成型收縮率Sa—成型溫度時制件尺寸；b—常溫時尺寸◆注射機分類立式注射機；臥式注射機；直角式注射機◆注射機規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)注射機的規(guī)格：國際上趨于用注射容量／鎖模力來表示注射機的主要特征。這里所指的注射容量是指注射壓力為100MPa時的理論注射容量。注射機的主要技術(shù)參數(shù)：包括注射、合模、綜合性能等三個方面，如公稱注射量、螺桿直徑及有效長度、注射行程、注射壓力、注射速度、塑化能力、合模力、開模力、開模合模速度、開模行程、模板尺寸、推出行程、推出力、空循環(huán)時間、機器的功率、體積和質(zhì)量等?！糇⑸涑尚驮砑捌涔に囘^程塑化：成型物料在注射成型機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、壓實以及混合等作用后，由松散的粉狀或粒狀固體轉(zhuǎn)變成連續(xù)的均化熔體的過程。生產(chǎn)前的準備工作加料：粒料或粉料注射機注射模閉合生產(chǎn)前的準備工作加料：粒料或粉料注射機注射模閉合注射、充模、保壓冷卻定型注射模開啟制品脫模及卸料制品后處理清模熔融塑化物料利用塑料的可擠壓性和可模塑性，將松散的粒料或粉狀成型物料從注射機的料斗送入高溫的機筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為黏流態(tài)熔體，在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過機筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段保壓冷卻定型時間后，開啟模具便可從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。◆預(yù)熱嵌件原因：有嵌件的塑料制件，由于金屬與塑料兩者的收縮率不同，嵌件周圍的塑料容易出現(xiàn)收縮應(yīng)力和裂紋。假設(shè)成型前對嵌件預(yù)熱，可減小它在成型時與塑料熔體的溫差，防止或抑制嵌件周圍的塑料發(fā)生收縮應(yīng)力和裂紋。◆倒流指柱塞或螺桿在機筒中向后倒退時(即撤除保壓力以后)，模腔內(nèi)熔體朝著澆口和流道進行的反向流動。整個倒流過程將從注射壓力撤出開始，至澆口處熔體凍結(jié)〔簡稱澆口凍結(jié)〕時為止?！糁萍暮筇幚沓尚瓦^程中塑料熔體在溫度和壓力作用下的變形流動行為非常復(fù)雜，再加上流動前塑化不均及充模后冷卻速度不同，制件內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的結(jié)晶、取向和收縮，導(dǎo)致制件內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)晶、取向和收縮應(yīng)力，除引起脫模后時效變形外，還使制件的力學(xué)性能、光學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴重時還會開裂。為了解決這些問題，可對制件進行一些適當(dāng)?shù)暮筇幚怼：筇幚矸椒ǎ和嘶鸷驼{(diào)濕。退火的作用：調(diào)整結(jié)晶形塑料的結(jié)晶度大小，或加速二次結(jié)晶和后結(jié)晶的過程；對制品進行解取向，降低制件硬度和提高韌度。◆注射成型工藝條件的選擇與控制注射成型三大工藝條件：溫度——料溫、模具溫度；壓力——注射壓力、保壓力和背壓力；時間。注射壓力：指螺桿(或柱塞)軸向移動時，其頭部對塑料熔體施加的壓力。注射壓力的作用：聚料、壓實。背壓力(塑化壓力)：指螺桿在預(yù)塑成型物料時，其前端聚集的熔體對它所產(chǎn)生的反壓力，簡稱背壓。背壓對注射成型的影響主要表達在螺桿對物料的塑化效果及塑化能力方面，故有時也叫做塑化壓力。增大背壓的優(yōu)點：可驅(qū)除物料中的空氣；提高熔體密實程度；增大熔體內(nèi)的壓力；螺桿后退速度減?。凰芑瘯r的剪切作用加強；摩擦熱量增多；熔體溫度上升；塑化效果提高；成型周期：注射時間、閉模冷卻時間、其他操作時間?！咀⑸淠８攀觥俊糇⑸淠５慕Y(jié)構(gòu)組成注射模：動模局部、定模局部1-定位圈；2-主流道襯套；3-定模座板；4-定模板；5-動模板；6-動模墊圈；7-動模底座；8-推出固定板；9-推板；10-拉料桿；11-推桿；12-導(dǎo)柱；13-型芯；14-凹模；15-冷卻水通道。成型部件組成：型芯和凹模。結(jié)構(gòu)：襄拼、整體。作用：型芯形成制品的內(nèi)外表形狀，凹模形成制品的外外表形狀。合模后型芯和凹模便構(gòu)成了模具的型腔澆注系統(tǒng)作用：將塑料熔體由注射機噴嘴引向型腔的一組進料通道。組成：主流道〔將注塑機噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔〕、分流道〔主流道與澆口之間的通道〕、澆口〔澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵局部，調(diào)節(jié)控制料流速度、補料時間及防止倒流等〕、冷料穴。導(dǎo)向部件作用：①確保動模與定模合模時能準確對中；②防止制品推出過程中推板發(fā)生歪斜現(xiàn)象；③支撐移動部件重量。組成：導(dǎo)柱；導(dǎo)套；動模定模內(nèi)、外錐面。推出機構(gòu)作用：開模過程中，將塑件及其在流道內(nèi)的凝料推出或拉出。調(diào)溫系統(tǒng)、排氣槽、側(cè)抽芯機構(gòu)、標準模架定位環(huán)的作用：保證模具主流道的中心線與注射機噴嘴的中心線重合。雙分型面注射模具〔三板模〕注射模具從兩個不同的分型面分別取出流道凝料和塑件。與兩板式的單分型面注射模具相比，雙分型面注射模具在動模板與定模板之間增加了一塊可以移動的中間板(又名澆口板)，故又稱三板式模具?！魺o流道凝料注射模具兩種：加熱流道和絕熱流道模具原理：通過采用對流道加熱或絕熱的方法來保持從注射機噴嘴到澆口處之間的塑料保持熔融狀態(tài)，每次注射成型后流道內(nèi)均沒有塑料凝料。優(yōu)點：提高了生產(chǎn)率，節(jié)約塑料，保證注射壓力在流道中的傳遞，利于改善制件的質(zhì)量，實現(xiàn)全自動操作。缺點：模具本錢高，澆注系統(tǒng)和控溫系統(tǒng)要求高，對制件形狀和塑料有一定的限制。◆噴嘴尺寸注射機噴嘴頭部的球面半徑R1應(yīng)與模具主流道始端的球面半徑R2吻合，以免高壓塑料熔體從縫隙處溢出。一般R1應(yīng)比R2小1～2mm，否那么主流道內(nèi)的塑料凝料將無法脫出。R1>R2屬不正確的配合?！魳藴誓＜茏⑸淠＞呓Y(jié)構(gòu)的相似性，使模具零件和模架的標準化成為可能。優(yōu)點：簡單方便、買來即用、不必庫存；能使模具本錢下降；簡化了模具的設(shè)計和制造；縮短了模具生產(chǎn)周期，促進了塑件的更新?lián)Q代；模具的精度和動作可靠性得到保證；提高了模具中易損零件的互換性，便于模具的維修。缺點：模板尺寸的局限性，在標準模架中模板的長、寬、高都只是在一定的范圍內(nèi)，一些特殊的塑件，可能無標準模架可選；由于在標準模架中導(dǎo)柱、緊固螺釘及復(fù)位桿的位置已確定，有時可能會阻礙冷卻管道的開設(shè)；由于動模兩墊塊之間的跨距無法調(diào)整，在模具設(shè)計中往往需要增加支撐柱來減小模板的變形?！咀⑸淠沧⑾到y(tǒng)】◆澆注系統(tǒng)指注射模中從主流道的始端到型腔之間的熔體進料通道。分類：普通流道澆注系統(tǒng)、無流道~◆冷料穴設(shè)計作用：貯存因兩次注射間隔產(chǎn)生的冷料及熔體流動的前鋒冷料，防止熔體冷料進入型腔。位置：主流道的末端，當(dāng)分流道較長時，在分流道的末端有時也設(shè)冷料穴。形狀：底部常作成曲折的鉤形或下陷的凹槽，使冷料穴兼有分模時將主流道凝料從主流道襯套中拉出并滯留在動模一側(cè)的作用(塑件留模)。結(jié)構(gòu)：帶Z形頭拉料桿的~、帶球形頭(或菌形頭)的~、帶尖錐頭拉料桿及無拉料桿的~?！舴至鞯涝O(shè)計分流道：主流道與澆口之間的通道。設(shè)計注意：①盡量減小在流道內(nèi)的壓力損失；②盡量防止熔體溫度降低；③盡量減小流道的容積。截面形狀：圓形、梯形、U形和六邊形、半圓形、矩形等?！魸部谠O(shè)計澆口：連接流道與型腔之間的細短通道。作用：調(diào)節(jié)控制料流速度、補料時間及防止倒流等。澆口的類型：直接澆口、矩形側(cè)澆口、扇形澆口、膜狀澆口、輪輻澆口、爪形澆口、點澆口、潛伏澆口、護耳澆口?點澆口位置靈活，澆口附近變形小。多型腔時采用點澆口容易平衡澆注系統(tǒng)，對投影面積大的塑件或易變形的塑件效果好。對于成型流動性不好的熱塑性塑料不宜采用點澆口。澆口對塑件成型質(zhì)量影響：澆口設(shè)計不合理會使塑件產(chǎn)生缺陷，如縮孔、缺料、白斑、熔接痕、質(zhì)脆、分解和翹曲等。影響澆口設(shè)計的因素：塑料性能、塑件形狀、截面尺寸、模具結(jié)構(gòu)及注射工藝參數(shù)等。澆口設(shè)計的要求：快速充模；適時冷卻封閉；澆口面積要??；長度要短；便于塑件與澆口凝料別離；不留明顯的澆口痕跡；保證塑件外觀質(zhì)量。澆口設(shè)計的原那么：1．澆口尺寸及位置選擇應(yīng)防止熔體破裂而產(chǎn)生噴射和蠕動(蛇形流)；2．有利于流動、排氣和補料；3．使流程最短，料流變向最少，并防止型芯變形；4．有利于減少熔接痕和增加熔接強度；5．考慮定位作用對塑件性能的影響；6.應(yīng)盡量開設(shè)在不影響塑件外觀的部位；7.流動比校核◆流動比校核最大流動距離比〔流動比〕：指熔體在型腔內(nèi)流動的最大長度與相應(yīng)的型腔厚度之比。影響因素：熔體的性質(zhì)、溫度和注射壓力。流動比計算公式：KK—流動比；Li—流動路徑各段長度〔mm〕；ti—流動路徑各段的型腔厚度〔mm〕；n—◆澆注系統(tǒng)的平衡假設(shè)各個型腔不是同時充滿，那么最先充滿的型腔內(nèi)的熔體就會停止流動，澆口處的熔體便開始冷凝，此時型腔內(nèi)的注射壓力并不高，只有當(dāng)所有的型腔全部充滿后，注射壓力才會急劇升高，假設(shè)此時最先充滿的型腔澆口已經(jīng)封閉，該型腔內(nèi)的塑件就無法進行壓實和保壓，因而也就得不到尺寸正確和物理性能良好的塑件，所以必須對澆注系統(tǒng)進行平衡，即在相同的溫度和壓力下使所有的型腔在同一時刻被充滿?！羝胶馐綕沧⑾到y(tǒng)特點：從分流道到澆口及型腔，其形狀、長寬尺寸、圓角、模壁的冷卻條件等都完全相同，熔體能以相同的成型壓力和溫度同時充滿所有的型腔，從而獲得尺寸相同、物理性能良好的塑件。缺點：與非平衡澆注系統(tǒng)相比，模板尺寸要大一些，增加了塑料在流道中的消耗量和模具的本錢。【注射模成型零部件設(shè)計】◆型腔數(shù)目確實定按注射機的最大注射量確定、按注塑機的額定鎖模力確定、按制品的精度要求確定、按經(jīng)濟性確定◆分型面模具上取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可別離的接觸外表。按分型面的位置分：垂直于注射機開模運動方向；平行于開模方向；傾斜于開模方向。按分型面的形狀分：平面分型面；曲面分型面；階梯形分型面。分型面的數(shù)量：①常見單分型面模具只有一個與開模運動方向垂直的分型面；②有時為了取出澆注系統(tǒng)凝料，如采用針點澆口時，需增設(shè)一個取出澆注系統(tǒng)凝料的輔助分型面；③有時為了實現(xiàn)側(cè)向抽芯，也需另增輔助分型面；④對于有側(cè)凹或側(cè)孔的制品，那么可采用平行于開模方向的瓣合模式分型面，開模時先使動模與定模面分開，然后再使瓣合模面分開?！舴中兔孢x擇原那么(1)便于塑件脫模和簡化模具結(jié)構(gòu)，盡可能使塑件開模時留在動模，便于利用注射機鎖模機構(gòu)中的頂出裝置帶動塑件脫模機構(gòu)工作。(2)盡可能選擇在不影響外觀的部位，并使其產(chǎn)生的溢料邊易于消除或修整。(3)保證塑件尺寸精度。(4)有利于排氣。(5)便于模具零件的加工。(6)考慮注射機的技術(shù)規(guī)格?！舫尚土悴考ぷ鞒叽缰赋尚土悴考现苯記Q定塑件形狀的有關(guān)尺寸。主要包括：型腔和型芯的①徑向尺寸(含長、寬尺寸)，②高度尺寸，③中心距尺寸。◆入體原那么①對包容面(型腔和塑件內(nèi)外表)尺寸采用單向正偏差標注，根本尺寸