塑料注射模具设计与塑料制品设计

1、一、模具在国民经济中的地位和作用：1. 模具的概念：(广义模具) 在一定的工艺条件下，将其特定的形状和尺寸赋予 材料的工具。2. 模制法的特点： 生产能力高； 产品质量的一致性好； 原材料的利用率高，成本低； 只适用于批量生产。3. 模具在国民经济中的地位和作用： 3/8/20221 1. 塑料制品： 注射、挤出、吹塑、压制、 泡沫成型、浇注、热成型、滚塑(搪塑)2. 橡胶制品: 压制、压铸、挤出、注射二、常用橡胶塑料模具：3/8/20222(从成型工艺方面来分析制品结构设计的合理性和可行性)第二章 塑料制品的设计2. 型腔：3. 留模：4. 脱模方向：5. 侧孔与侧凸 (侧凹)：1. 动模和

2、定模： 第一节第一节 预备知识预备知识3/8/20223解决几个问题：1.一套模具可以在任何注射机上成型吗？2.在设计中对塑料制品的要求可以和金 属制品一致吗？为什么？3.模具加工后成型的制品有误差，怎么办？第二节 塑料注射制品的设计分析3/8/20224(一) 塑件的尺寸： (体积、外轮廓尺寸、壁厚)1. 塑件的体积V制(与注射机的理论注射容积V注)： 0.2V0.2V注注 V V制制 0.8V 0.8V注注 LDPE PP PS ABS PC 熔/固 0.826 0.824 0.934 0.803 0.91 一、塑件的尺寸和尺寸精度：3/8/20225 成型面积S S投投塑件在模具分型面上

3、的投影面积。 F F涨涨= = S S投投p p涨涨 p p涨涨=(20 =(20 30) MPa 30) MPa oror (30 (30 40) MPa40) MPa2成型面积S S投和合模力F F合：3塑件的壁厚t t：均匀3/8/20226分型面动模制品定模4塑件在脱模方向上的高度h与移模行程Sm：3/8/202271. 影响塑件尺寸精度的因素:1) 模具的加工精度zz：2) 模具的磨损cc： 磨损 型孔尺寸塑件的外形尺寸 磨损 型芯尺寸塑件的内表面尺寸(二)、塑件的尺寸精度：100%)/(LM - 常温下模腔的尺寸LS - 常温下制品的尺寸 4) 成型零件的安装误差: 5) 活动成型

4、零件的配合间隙变化引起的误差。3) 塑料的收缩率波动：3/8/202281) 物料：2) 制品尺寸：壁厚、表面形状、筋的形状等。3) 模具设计：冷却方案、流道和浇口的几何形状和尺寸、浇口的数量和位置等。4) 成型条件：温度、压力、成型时间等。5) 注射机类型：注射速度、可达到的注射压力、时 间、温度和压力的控制精度等。6) 注射机和模具的状况。2. 影响塑料收缩率波动的因素:3/8/202291) 物料温度Tm： V Vm m同T Tm m熔G G制制塑件的尺寸2) 模具的温度TM ： G G制制同T TM M结晶度 固塑件的尺寸3) 成型压力p p：p pG G制制塑件的尺寸 4) 时间：模

5、腔中的注射压力保持时间越长，收缩越小。3. 成型工艺条件对塑料收缩率的影响:3/8/2022101 注射机的选择和所成型的塑件的体积、成型面积、高度等尺寸有关；2 对塑料制品，慎提尺寸公差；3 通常不能通过提高模具的制造精度来达到严格的制品的尺寸精度；4 在生产过程中，可以通过多因素改变制品的实际尺寸，以达到设计要求。 结论：3/8/202211三、塑件的形状：1. 塑件上要尽量减少侧孔、侧凸和侧凹；二、塑件的粗糙度：3/8/202212 3/8/202213 2. 塑件必须有一个有利于保证其外观质量的结构；3/8/202214四、塑件上的加强筋和防变形结构：A=t/2B=1.5t2or=t/

6、43/8/202215 1. 动模侧的A 100mm A=1/60五、塑件的脱模斜度A：3. 有装配公差要求的塑件，斜度值必须在公差 带范围内；4. 本身有脱模斜度的制品需考虑留模问题。3/8/202216六、塑件上的孔：3/8/202217Dd 1. 通孔：L/d10 2. 盲孔： L/d43/8/202218八、塑件上的螺纹： 1.螺纹的断面形状为梯形或半圆形； 2.不常拆卸的、d=2.56mm采用自攻螺纹; 3. 螺纹始端和末端应有圆台,螺牙始末端应用过渡长度。九、塑件上的嵌件：1. 必须具有防转和防拔脱的结构;七、塑件的圆角：3/8/202219十、塑件上的花纹：十一、塑件上的图案、文

7、字：2. 包容的物料必须具有足够的壁厚;3. 受力的金属嵌件一定要倒圆或倒角。3/8/202220第三节 橡胶模制品的设计一、壁厚：要求：壁厚均匀，过渡圆滑。通常，t 1mm二、斜度：三、侧凹：要求：一般水平分型的模具可以压制有侧凹的制品，但应有供制品取出的空间。3/8/202221四、孔：五、空腔：要求：选用硬度低、弹性好的胶料，脱模时最大变形应不超过胶料的弹性范围，且壁厚不宜过大。六、棱边和锐角：要求：应尽量避免棱角和凹口，楞边和锐角应做成圆形，且半径不小于0.5mm。要求：d(1.21.5)H3/8/202222八、金属-橡胶制品： 1.连接处应避免楞边和锐角； 2. 橡胶阀门的胶面应凸

8、出不大于0.3mm。要求：若有内腔，应无尖角和显著的凸凹差异。七、承受负荷的橡胶制品：0.33/8/202223第一节 概 述一、模具的基本功能：1. 接受熔体，并完成熔体的分布；2. 物料的成型与冷却；3. 完成制品的脱模。二、模具的基本构成：第三章 塑料注射模具设计3/8/2022241) 浇注系统2) 型腔3) 热交换系 统4) 导向系统5) 脱模、抽芯系统6) 定位固定部分7) 承力构件3/8/202225第二节 塑件在模内成型位置 和分型面的选择21A12B 留模脱模 合痕顶痕A1 无 有A2 无 B1 无 无B2 无 结论：A1最好问题:截面为圆形制品怎样成型？一、实例：A1 A2

9、 3/8/202226A1 A2 B1 B2 留模脱模 合痕顶痕侧抽C1 有 C2 有 A1 无 无 无 A2 无 无 无B1 无 / 无 B2 无 / 无 讨论：1. 制品有圆角，不可采用A1;2. 若制品透明，不允许有顶痕，可采 用A2，采用推板顶出；3. 扁平状制品采用A1，有一定深度的 采用A2；12A1C21B24. 有侧芯的制品，采用A1分型面。3/8/202227留模脱模 合痕顶痕侧抽C1 有 A1 无 / 无 A2 无 无 无B1 无 / 无 B2 无 / 无 结论：采用结论：采用A2方案。方案。A1 A2 B1 B23/8/202228A1 A23/8/202229结论：若移

10、模行程足够，C1方案最佳。先抽留模脱模 合痕顶痕A1 无 无 A3 / 有 / B2 /无 / B3 有有C1 无无C3 有无D2 /无 /D3 有有 3/8/202230二、确定原则：1. 尽量保证制品的外观等要求；2. 分型面应取在垂直于脱模方向上的最大轮廓位 置；3. 确保塑件留在动模一侧；4. 当有侧抽时，尽量选择抽拔距较短的方案；5. 当制品某些部位有同轴度要求时，应把相应部分设在模具的一侧。 3/8/202231第三节 浇注系统的设计 一、概述：1.浇注系统的作用： 1) 将来自注射机喷嘴的熔料迅速有序地充满型腔； 2) 在浇口冻结之前将成型压力均匀地传到型腔的各个部位，以保证得到

11、质地紧密、外观清晰的制件。 3/8/2022322.浇注系统的基本结构：主流道：引料入模，将熔料引入模具的分型面；分流道：将来自主流道的熔料进行分流、转向，引导各型腔或型腔的各部分；浇 口：熔料由分流道流入型腔的通道；冷料井(端)：容纳两次注射间歇中喷嘴头部的冷料。3/8/2022331) 物料通过浇注系统时，压力损失要小；2) 热损失要小；3) 便于模具的加工、脱模及清除料把；4) 在制品上产生的工艺缺陷要少；5) 用料要少。3.浇注系统的设计要求：3/8/202234(一) 主流道和主流道衬套（浇口套）的设计：二、普通浇注系统的设计：设计要求：1) 进口端要与喷嘴端密合，不能漏料；R=R1

12、+1； d=d1+13/8/2022352) 出口端要与所在面齐平；3) 流道要有脱模斜度和足够的粗糙度； =(2=(2o o4 4o o) ) 4) 工作时不能出现轴向窜动.0.23/8/202236dhHdhD2HHh3/8/202237r=1r=1r r2 2=(1=(12)2)D(H7/m6)D(H7/m6)：由结构确定；L L：由结构确定；材料：T8AT8A，T10AT10A淬火处理，HRC50 HRC50 55 555)其它：R=R1+1R=R1+1； d=d1+1d=d1+1=(2=(2o o4 4o o) )3/8/202238截面积S D2/4 D2/8 D2/2 D2周 长

13、LdD/2+D3D4DS/L0.25D0.153D0.167D0.25D1. 设计要求: 1) 2) 3) 4) 5)同浇注系统的设计要求； 6)力求使各型腔同时充满。2. 设计要点:1)截面形状和尺寸：取决于塑件大小、模具结构和物料。(二) 分流道的设计:3/8/202239常用截面形状：(圆形)、梯形W W：塑件重量(g)L L：分流道长度(mm)尺寸：D=smax+1.52)长度：在结构允许的前提下，尽量短；3)布置：总的要求型腔同时充满，且用料要少。3/8/202240均衡布置非均衡布置： 3/8/202241(三) 浇口的设计: 1. 浇口的位置选择： 选择标准：1) 有利于型腔的排

14、气；3/8/2022422) 尽量选在（或靠近）壁最厚的部位；3) 尽量设在无损制品外观的位置；4) 要有利于物料在模内分流后的熔合；5) 要防止产生充模喷射的现象；6) 尽量减小型芯的变形；7) 采用纤维状的填充料时，首先应分析制件的受力方向，设计时让料流方向与其一致。3/8/2022431) 直浇口： 2. 浇口的形式与尺寸：特点：充模速度快、压力损失小、清除浇口难、且制件上留有大块痕迹；适用：用于加工热敏性及高粘度物料,成型大型薄壁容器型制品；常用于一模一件。设计：与主流道的设计一样，同时一定要注意轴向定位(校核螺钉，不要产生轴向窜动)。3/8/2022442) 侧浇口(边缘浇口)： 特

15、点：加工修整简单、去除容易、制件上留有明显痕迹；常用于多型腔或一腔多点进料。适用：所有料；板条类的大型制品。设计：面长：小制品 0.50.8大制品 12制品尺寸制品尺寸质量质量(g)高度高度h宽度宽度b很小很小050.250.250.750.75小小5400.500.501.501.50中中402 0002 000.750.752.252.25大大200+1.001.003.003.003/8/202245A：模具凹模的表面积例如：盒形制品，PE，计算浇口尺寸。解：取 c = c = 0.8材料材料PE,PSPOM,PC,PP CA,PA66,PMMAHPVCn0.60.60.70.70.80

16、.80.90.9h = n h = n . .t th = n h = n . .t = 0.6t = 0.61.3 = 7.81.3 = 7.83/8/2022463)搭接式浇口: 特点：可防止粗大制品的重摸喷射现象，但加工、修整、去除困难、制件上留有明显痕迹。设计：面长c：小制品 0.50.8 大制品 123/8/2022474)盘形浇口: 特点：塑件无熔合线，对强度无影响。适用：单型腔、管状薄壁制品。设计：面长c：0.7513/8/202248伞形浇口清除麻烦，需用切刀。= 45o90o3/8/2022495)点浇口(菱形浇口)： 特点：留痕小，不需清除，二次加工少；位置选择比较自由；成

17、本高。适用：多型腔中心进料/一腔多点进料。3/8/2022506)潜伏浇口(隧道式浇口)： 特点：浇口没有位于分型面处，解决了点浇口必须三板的结构和顶部进料的问题。适用：多型腔模具、成型弹性材料。2502.5)(0.76)(3130)(1050)(2020)(53/8/202251外侧进料 内侧进料3/8/2022524.冷料井的设计：(P48-49)3/8/202253第四节 成型零件的设计 一、概述：总要求：使用可靠、易于加工、经济。核心：根据现有的加工手段和条件，解决模具的加工问题。二、成型零件的结构设计：（一）凹模的设计： 1.整体式凹模：3/8/202254 2.局部镶嵌式：设计要点

18、：1）合理地分割成易于加工的几何形状；3/8/2022552）镶嵌后使用可靠，无松动、位移和溢料；3) 嵌件安装后无与脱模方向垂直的拼缝；d d：H7/m6H7/m6D=d+D=d+(6(68)8)D1=D+D1=D+1 1H H：根据嵌件大小定。 中小型模具（5 56)6)mm 大型模具（8 81010）mm3/8/2022564）若成型部位有方位要求，采用齐缝销钻铰后磨平装入。3/8/202257 3.整体镶嵌式： 3/8/2022581.整体式:(二）凸模：3/8/2022592.沉孔式:3/8/2022603.镶嵌式:3/8/202261(三)螺纹成型零件: (书 P87)从操作方式分：自动脱螺纹、随制品脱模两种。基本要求：1.安