塑胶模具简介.doc

塑膠模具簡介近半個世紀以來, 隨著世界上塑料材料工業的迅猛發展, 注射成型制品已經被 廣泛用於許多工業產品及家用產品的結構零部件或裝飾零件, 已經和我們的工作及生活息息相關, 几乎成了我們生活的一部分. 因此, 注塑成型模具也就相應繁多了起來, 不僅不同塑件注塑成型可用不同結構的模具, 就是同一塑件也可用多種結構的模具注塑成型,模具結構的差異,會帶來模具制造成本, 周期, 注塑質量, 生產效率, 材料利用率等等各方面的差異. 因此, 在模具設計時, 應要求選用合理的模具材質及最佳的結構方案, 以達到 最佳效益.一. 模具材質的選用選材：塑膠模仁選材多樣化，針對不同用途的零件考慮到成本等因素可選擇不同材質. 如裝配在內部的零件可選用P20、738；用作表面外觀的零件可選718、718H(加硬)；用作透明如PMMA、PC、AS等料采用S136H, NAK80等適用於鏡面拋光的模具材料; 而模框一般為S50C即可。故模具報價過程中，不同廠家應以相同模材估價. 從技術角度出發, 按模具工作條件, 對模具材質應從使用性能和加工性能兩方考慮:1. 使用性能對模具材質的要求:注塑模具對材質使用性能的要求,與模具結構上的組成部分的功能和種類有關, 主要可分為:( 1 ). 成型零部件 (即型腔或模仁): a . 有良好的機械性能: 它包括強度, 剛度, 韌性, 硬度和耐磨性等;b. 有良好的耐腐蝕性: 成型聚氯乙烯,氟塑料以及一些阻燃或難燃型塑料時, 因其易分解產生一些酸性腐蝕性氣體, 危害成型零部件表面,並加劇磨損. 為了保証模具的使用壽命, 除了對模具表面進行熱處理或電鍍等防腐處理外, 也可選用不鏽鋼或新型耐蝕鋼.c. 有良好的耐熱性和熱疲勞性能;d. 較小的熱膨脹系數;( 2 ). 導向部件: 包括導柱,導套及錐面定位結構等, 它們在開關模過程中受摩擦磨損, 以及成型時產生的側向壓力, 因此設計導向部件時, 應注意模材的強度, 韌性及耐磨性;( 3 ). 脫模結構和側向抽芯機構中的部件, 它們在開關模過程中有運動性質, 傳遞脫模力或頂出力, 因此要求模材具有良好的強度, 剛度, 硬度和耐磨性等;( 4 ). 支撐零部件包括模具中各固定板, 墊板, 墊塊和模座等 . 2. 加工性能對模材的要求:( 1 ). 良好的切削加工性能;( 2 ). 較好的塑性加工性能;( 3 ). 良好的熱處理性能;( 4 ). 良好的表面雕刻和拋光性能;( 5 ). 良好的表面處理性能;( 6 ). 模材內部無氣孔和非金屬夾雜, 且焊接修補方便等;二. 塑膠模具的基本結構要了解塑膠模具, 首先要了解塑膠模具的基本結構及各部件的主要作用;( 1 ). 塑膠模具的基本組成及作用 結構部件作用型腔系統1. 公模模仁2. 母模模仁使被成型的塑件獲得所需要的形狀和尺寸. 澆注系統1. 主澆道2. 分流道3. 進澆口4. 冷料井使塑料熔體平穩而有序的填充到型腔中並在充填和凝固過程中將壓力充分傳遞到各個部位, 以獲得所需的組織緊密, 外觀清晰的塑件;導向系統1. 導柱2. 導套 確保公母模合模過程中的位置精確. 頂出系統1. 頂針2. 頂針板3. 頂針固定板4. 支撐板5. 回位彈簧 實現成型後的塑膠制品順利的從公模型腔內脫出, 從而使頂針回位, 避免合模時頂針將母模型腔碰傷.冷卻系統1. 循環水路為滿足注射成型工藝對模具溫度要求, 以保証塑件的冷卻定形.三. 塑膠模具的分類(一). 模具的外觀形態分類:大水口模具: 主要成型一些較平整的箱,蓋等制件, 它能1. 從水口形態可分為:在射出壓力及射出速度都較低的情況下完整成型;小水口模具: 可以通過選擇它的進膠位置, 成型結構復雜的制件;所以對於很多外觀件來說,原則上盡可能采用小 水口成型,且水口位置盡量設置在不影響制件外觀處.單孔模: 單孔模又多見於大水口模具;2. 從模穴的數量可分為:多孔模: 能同時成型兩穴或多穴相同甚至不同形狀的制 件, 這樣既節約了模具費用,又提高了生產效率;所以,模具報價時,應報不同模穴的價格,從模價及效率上給綜合評估,決定模具模穴數. 半自動模: 主要成型需要外觀良好且制件體較大的成品;3. 從作業方式可分為:自動模: 主要成型制件相對較小而外觀面不易刮花或不要求外觀面的制件, 采用全自動震蕩頂出,既節約了人力, 又可使生產效率成倍甚至几十倍提高; 低溫冷卻模: 主要相對於工程塑膠以外塑膠成型模(它的模 具溫度通常在40-50度) 4.從成型溫度可分為:高溫成型模: 是在模具溫度較高的形態下成型, 它的模具溫度 在100度以上,甚至要借助油溫機給模具升溫, 這種模具 必須在公模底板與支撐塊中間, 母模底板與母模板中間各 加裝一塊石棉板, 且模面必須經過特殊處理, (如鍍鉻或氮化) 以防止塑膠高溫分解產生的酸性氣體腐蝕模具;目前, 我廠的PET, PPS, PBT等原料采用高溫成型模; 高溫成型模公母 模均需加開油路且盡可能在模仁上而不是模板上. (二). 塑膠模具的結構形態分類:二板模就目前我廠塑膠模具而言, 按其組成結構可分為: 三板模無流道(熱膠道)模具1. 二板式模具: (由動模和定模組成)這種模具是標準結構的注塑模, 也是最常用的模具, 我廠大部分塑膠模具都屬於這類類模具, 其結構由以下几部分組成: 如圖:A. 模座(安裝固定及連接部分);B. 模穴(型腔及分型面);C. 流道及澆口;D. 成型件頂出裝置(脫模機構);E. 溫度調節裝置(冷卻水路); F. 合模導向及定位機構. 以上各組成不分中, 以B, C, D三點最為重要,其結構設計是否得當, 直接影響到模具制造, 制件品質, 模具的開發進度, 模具成本及後續生產操作的難易, 從而影響到生產效率;B點 .模具分型面的選擇應考盧以下几點:B1. 分型面位置必須設在制件斷面輪廓最大的地方;B2. 分型面位置盡可能使制件留在動模側;B3. 分型面的選擇應考盧制件的外觀,可觸摸之外觀面,應注意分型面R角的設計,避免分型面毛邊刮手;B4. 分型面作為主要排氣面時, 模具分型面應在料流末端以利排氣 (排氣槽通常深 度為0.2mm-0.3mm, 寬度為5mm-10mm, 位置應盡量遠離進澆口或易產生結合線的地方).對於硬膠件(電木,AS,PS等原料)制件設計時應盡量避免缺口,尖角存在,以防止殘留應力集中.對於所有內外表面轉角處都應盡可能采用圓角過度渡,圓角半徑的大小主要取決於塑件壁厚,一般取壁厚的1/21/4較合理. C點. 模具的流道(由主流道和分流道組成)及澆口(指的是分流道與制件相接的位置): 由於往往受到塑膠成型特性, 制件大小和形狀, 模具穴數和用戶要求等因素的影響, 因此, 沒有固定的形式.檢查流道好壞應考盧以下几點:C1. 主流道的尺寸應注意以下:* R2(灌嘴球形凹坑半徑)要比射嘴R1大, 一般: R2=R1+0.51mm. * 灌嘴(進澆點)直徑d要比射嘴直徑d1大, 一般: d=d1+0.51mm.* 主流道錐度: 2度 4度 C2. 分流道的截面形狀; (常用的有梯形,半圓形,圓形等)C3. 分流道大小應以制件能否高質量成型和模具加工及注塑生產是否方便為前提; 分流道分布應從流動平衡的角度出發; (特別是PC料, 由於它冷卻快,若每穴流道.不平衡, 先進入型腔的熔膠先冷卻, 它會阻礙後進入型腔的熔膠, 而且先後進入型腔 的熔膠中間會形成一層隔膜而使熔膠不能很好的熔合, 流道長的型腔制件就容易產生冷料) 例如: J19T檔柱 (一出十六) 直澆口 (例如: C36,C60等底蓋模具)距形澆口C3. 而按照澆口形態來分, 通常有以下几類型:側澆口扇形澆口搭接澆口點澆口 (含潛澆口) (例如: 各種氖燈蓋,基板固定座, 按鍵蓋, 開關面板, 前飾板, 以及各種按鍵,按鈕等等) 澆口恰當與否應考盧以下几點:* 澆口位置應該使熔膠的流程較短;* 澆口的位置避免熔膠直接噴入較深的空腔;* 澆口的位置要使流程一致, 避免造成明顯熔接痕;* 澆口的位置盡可能設在厚壁處;* 澆口的位置應有利於減少熔接痕, 增強熔接強度;* 澆口的位置應避免制件脫模後收縮變形;* 澆口的位置應避免從側向沖繫或擠壓細長型芯;* 澆口的位置應考盧料流方向及定向作用對制件性能的影響;* 澆口的位置應不破壞制件美觀程度及影響外觀面, 同時要便於切除;* 澆口的數量應盡量少, 以減少熔接痕.D點. 模具頂出裝置(即脫模機構)的選擇也應根據制品的不同而不同:1. 頂杆頂出: 是注塑成型最常見的脫模方式. 其結構簡單, 加工方便, 更換容易. 在采用頂杆頂出時應考盧頂杆盡量在脫模阻力最大的地方, 並盡量使被頂制件受力均勻且平衡頂出, (模具脫模斜度一般0.5-1.5度, 對於軟質材料可加大到3度,當然,為了降低生產成本,減少脫模劑的用量,應在不影響制件裝配的前提下,盡可能加大脫模斜度 ) 避免脫模時阻力過大頂出變形和頂壞.; 對於一些螺 柱成型頂出時,若螺柱的長度超過20mm,頂針頂出容易斷頂針,應采用絲筒頂出. 2. 頂塊(脫模塊)頂出: 是在頂杆頂出較易將制件頂壞或無合適的地方下頂針的情況下使用(如咖啡壺水箱, 過瀘槽等), 但並不理想, 同樣有可能在邊緣產生頂印,影響制件外觀, 且行程不宜太長.3.頂板頂出: 可使制件受力均勻, 運動平穩, 頂出力較大, 不會在制件表面產生頂印.(如: K59,K63等集油盒模具就采用頂塊,制件表面頂印明顯且產品易頂偏變形;而K66,K67等集油盒模具就采用了頂板, 從根本上解決了以上弊端)在采用頂板時應注意以下几點:a.頂板與型芯的配合必須有3-5度的斜度或小台階, 便於脫模時減小摩擦;b. 頂板的運動應有導向, 避免摩擦和撞繫型芯.4. 氣頂: 對於深腔, 脫模斜度小, 表面光亮,薄壁, 料脆及底部不開通的箱體, 盒體, 筒體等制件使用,無論動模或定模, 都可通過控制吹氣量的大小, 在脫模力均衡, 制件變形小的情況下脫模.(如: 文件櫃的大小抽屜, 由於采用PS料成型, 料脆且產品脫模斜度很小, 表面又光亮, 很容易形成真空吸附. 先前采用頂塊頂出, 產品吸附在公模, 頂出時全部頂破無法成型良品, 後改氣頂,開模時先給母模吹氣, 避免粘母模, 開模後再給公模吹氣, 產品吹懸後再頂出, 效果很好.)5. 多元聯合頂出: 對於結構復雜, 深腔, 型芯外部包緊阻力大的制件使用.多元聯合頂出是采用兩個或多個不連貫的動作依先後次序動作, 最後達到將制件完全頂出的依種方式. 如可先用頂板頂出一段距離, 再用頂針頂出, 這樣既可避免直接單獨使用頂板頂出行程不夠長, 而單獨用頂針頂出易將制件頂壞的缺點 (如C70本體模具就是采用多元聯合頂出較好的模具)在各類模具中, 制件帶螺紋的模具的几種脫模結構值得注意:a. 拼合型脫螺紋結構: 這類結構常用於成型螺紋直徑較大且有接縫或缺部分螺紋, 而並不影響使用的場合. 模具的結構比較簡單, 和普通側抽芯類同,能成型普通內外螺牙, 主要方式有: 直接滑塊, 斜頂滑塊和強行頂出;(例如: C43內膽底蓋, C77壺底蓋都是外螺紋, 它們的螺牙直接在滑塊上,開模時滑塊通過斜導柱或油缸帶動滑塊分開, 直接成型螺紋;) b. 自動開合型芯脫螺紋結構: 這種型芯能自動開閉, 一般用於內螺紋成型, 當合模時, 在芯棒作用下, 彈開的滑動螺紋型芯壓縮而成型全內螺紋; 開模時,芯棒抽出, 滑動螺紋型芯就向內圈彈出而使螺紋凹槽脫開. (例如:C36S及C48等壺把手模具是內螺紋, 它的螺牙在型芯上成型, 開模時, 斜頂型芯彈出,脫開螺紋並將產品送出) 這種方法能用於成型全螺紋制件, 但也有接縫;c. 旋轉機構自動脫螺紋結構: 這種機構的工作原理是在某種動力(液壓油缸, 氣 缸等) 驅動下帶動傳動機構(齒輪, 鏈條等), 使型芯或型環與制件作相對轉動而使螺紋脫開.(即氣缸或油缸帶動連杆, 連杆帶動型芯)此脫模結構又有兩種情形: c1. 開模後, 液壓油缸驅動齒輪轉動, 通過連鏈條或齒輪帶動螺紋形芯轉動,而制件被檔結構卡住相對靜止, 螺紋型芯完全退松之後, 型腔板(含產品)被彈簧彈出 (如: C13塑膠入水口蓋, C93蒸氣調整座等); 合模時, 螺紋型芯無須回轉, 型腔板直接合模壓回成型下一模產品;c2. 開模後, 液壓油缸驅動齒輪轉動, 通過連鏈條或齒輪帶動螺紋形芯轉動,而制件被檔結構卡住相對靜止, 螺紋型芯完全退松之後, 產品通過頂杆或頂板頂出 (如: C48壺本體,C77壺本體等); 合模時, 逆向液壓驅動齒輪反轉, 帶動螺紋型芯反轉回位, 然後再合模成型下一模產品. 值得注意的是: 無論內外螺紋脫模時都應防止螺紋型芯或型環轉動時帶動產品轉動, 因此, 產品上必須有檔點結構防止產品轉動.d. 側抽芯機構: 當制件上有側面凹凸或側孔時, 一般不能依賴模具的開模動作直接脫模, 必須將成型這些側面凹凸或側孔的模塊或型芯做成活動的鑲拼結構, 意在塑件被頂出前或同時, 將這些部分先行脫模, 此過程稱為側抽芯. (側抽芯即可在公模, 也可在母模.) 值得注意的是: 此抽芯滑塊上必須開油槽,以免抽芯動作時發熱卡死. d1. 彈簧抽芯: 廣泛用於小模具, 小抽拔力, 小抽拔距場合的抽芯 方法, 抽芯的驅動力是彈簧彈力. 開模時,依靠彈簧彈力作用, 被壓縮的彈簧恢復變形, 推動型芯抽芯; 合模時, 抽芯被壓回, 彈簧同時被壓縮.d2. 斜導柱抽芯:其特點是用和模具開模方向成一定角度或和滑塊運動方向成一定角度的斜導柱, 在開模或頂出時帶動滑塊移動常見的側抽芯有: 而完成抽芯, 又利用斜導柱使滑塊在合模時復位, 斜導柱和抽芯 方向一般取夾角20度左右.d3. 中子抽芯: 抽芯位移大,彈簧及斜導柱抽芯無法使用;公母模均可使用,甚至公母模可同時使用;通過控制油路的流動方向來控制抽芯的進出;通過控制油路的動作時間來控制抽芯的先後次序;不但可帶動直線抽芯, 也可帶動彎曲抽芯(C36把手).(對於帶中子抽芯的模具而言,模具上應盡可能配置保護開關,以免頂針未退到位就進中子,結果頂針被鏟斷且中子滑塊撞壞.) 2. 三板式模具:在二板式模具的基礎上, 除了有公模和母模兩塊模具板之外, 增加了一片設有流道的模板(流道料脫模板, 俗稱水口板), 該板安裝在母模型腔板與母模底板中 間, 並在公模板和母模板上安裝有開模配合裝置,且水口板上必須有倒扣裝置,這 種模具叫三板模. 三板模的工作原理: 每次開模時, 公模向左移動, 通過開閉器作用, 帶動母模板 也向左移動, 此時,水口板上的倒扣將水口拉住,使得水口與母模板分開而留在水 口板一側; 當母模板移動到導行柱末端時被檔住,此時公母模分開,通過開閉器作 用,母模板經拉杆將水口板與底板分開,從而將水口從灌嘴中脫出, 水口從母模板和水口板中間取出.三板模通常只是相對於針孔形澆口(即點澆口)而設的模具, 要制作的產品有以下几點要求的可選用點澆口成型較好:a. 制件體的內外表面均要求外觀良好, 不能有澆口被修剪過的痕跡;(如: 過瀘槽類模具, CA1,CA2,CB5,CB6等咖啡壺底蓋)b. 制件體較大或結構較復雜, 由單一澆口進膠無法滿膠或無法克服表面流痕等不良現象, 須設計多個點澆口; (如:F68及F69後殼, C68基板固定座,B52內,外本體等)C. 制件為透明體, 采用點澆口效果較好.由於目前我廠模具朝向采用機械手臂化生產,因此在設計模具結構時應注意以下几點:1. 三板模水口板拉開寬度應大於或等於100mm(即應大於水口長度10mm)兩導柱及兩拉杆的間距大於或等於250mm;2.開閉器不可安裝在模距正上方或正下方; 3.盡可能不使用倒扣(包括斜頂脫模)而使用油缸;4.無外觀要求的應該可以設置全自動震蕩頂出;5.滑塊式結構一定要有足夠的行程,且為直澆口. 3. 無流道模具(熱膠道模具):這種模具是將注口及流道部分單獨加熱, 不讓