制品与模具设计课程总结

制品与模具设计课程总结第二章塑料制件设计一、热塑性塑料的工艺性能(重点前两个性质)1.收缩性塑件从塑模中取出冷却到室温后，塑件的各部分尺寸都比原来在塑模中的尺寸有所缩小，这种性能称为收缩性。影响收缩的基本因素：(1)影响收缩的基本因素：(1)塑料品种(2)塑件特性(3)进料口的形式、尺寸、分布(4)成型条件成型收缩的形式：(1)塑件的线尺寸收缩(2)收缩方向性(3)后收缩(4)后处理收缩2.流动性塑料在一定温度与压力下填充型腔的能力称为流动性。熔体流动速率(MFR)，也指熔融指数（MI，meltindex），是在标准化熔融指数仪中于一定的温度和压力下，树脂熔料通过标准毛细管在一定时间内（一般10min）内流出的熔料克数，单位为g/10min。分子量小，分子量分布宽，分子结构规整性差，熔融指数高、螺流动长度长、表现粘度小，流动比大的塑料流动性就好。影响流动性的主要因素：影响流动性的主要因素：温度——料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异。压力——注塑压力增大则熔融料受剪切作用大，流动性也增大。模具结构——凡促使熔融料降低温度，增加流动性阻力的则流动性就降低。3.结晶性一般结晶性塑料为不透明或半透明，无定形料为透明（如有机玻璃等）。例外：聚(4)甲基戊烯为结晶型塑料却有高透明性，ABS为无定形塑料但却并不透明。4.热敏性及水敏性热敏性：对热较为敏感，在高温下受热时间较长或进料口截面过小，剪切作用大时，料温增高易出现变色、降解、分解的倾向。这种性能称为热敏性。水敏性：有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有少量水分，在高温、高压下也会发生分解，这种性能称为水敏性。5.吸湿性吸湿性：塑料对水分的亲疏程度塑料大致可分为以下两种：塑料大致可分为以下两种：吸湿、粘附水分，如，聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚砜不吸水也不易粘附水分，如，聚乙烯、聚丙烯6.应力开裂及熔体破裂应力开裂：是指有些塑料对应力比较敏感，成型时容易产生内应力，质脆易裂，当塑件在外力作用下或在溶剂作用下即发生开裂的现象，被称为应力开裂。熔体破裂：是指当一定熔融指数的聚合物熔体，在恒温下通过喷嘴孔时当流速超过某一数值时，熔体表面即发生横向裂纹，这种现象被称为熔体破裂。7.相容性(共混性)8.塑料状态与加工性二、热固性塑料的工艺性能1.收缩性同上2.流动性以拉西格流动性（以毫米计）来表示，数值大则流动性好。影响流动性的因素：影响流动性的因素：(1)塑料品种，一般树脂分子量小,填料颗粒细且呈球状,水、增塑剂、润滑剂含量高的，流动性大。(2)模具结构，模具成型表面光滑、型腔形状简单，有利于改善流动性。(3)成型工艺，采用预压锭及先预热，提高成型压力，提高成型温度（在低于塑料硬化温度的条件下）等都能提高塑料的流动性。流动性对成型的影响：流动性对成型的影响：流动性过大，溢料过多，填充不密实，塑件组织疏松，树脂与填料混合不均，易粘模，脱模和清理困难及早硬化等缺陷；流动性过小，则填充不足，不易成型，成型压力增大。3.比容和压缩率比容：每一克塑料所占有的体积（以cm3/g计）压缩率：塑粉与塑件两者体积或比容之比值（其值恒大于1）4.固化特性在热固性塑料的成型过程中，树脂发生交联反应，分子结构由线型变为体型，塑料由既可熔又可溶变为既不熔又不溶的状态，在成型工艺中把这一过程称为固化（熟化）。5.水分及挥发物含量产生的影响：流动、收缩、气泡、腐蚀、气味等处理方法：预热干燥，开排气槽，加排气工步6.热固性塑料受热时的物理状态加热时很快由固态变成粘流态，这种状态存在的时间很短；化学作用使分子结构由线性变为网状，分子停止运动，塑料硬化成坚硬的固体。三、塑件工艺性设计塑件的工艺性：是塑件对成型加工的适应性。塑件工艺性设计包括：塑料材料选择、尺寸精度和表面粗糙度、塑件结构。塑件工艺性设计的特点：应当满足使用性能和成形工艺的要求，力求做到结构合理、造型美观、便于制造。1.塑件的尺寸影响因素①塑料的流动性（大而薄的塑件充模困难）②设备的工作能力（注射量、锁模力、工作台面）2.塑件的精度影响因素①模具的制造精度、磨损程度和安装误差②塑料收缩率的波动以及成型时工艺条件的变化③塑件成型后的时效变化四、塑件的形状与结构设计1.表面形状①塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型②应易于模塑，避免侧向分型抽芯③塑件的形状设计还应有利于提高强度和刚度。如薄壳制件可设计成球面和拱形曲面。2.脱模斜度为了便于塑件脱模，防止脱模时擦伤塑件，必须在塑件内外表面脱模方向上留有足够的斜度α，在模具上称为脱模斜度。脱模斜度取决于塑件的形状、壁厚及塑料的收缩率，一般取30～130。脱模斜度方向：外形以大端为基准，斜度由缩小方向取得；内形以小端为基准，斜度由扩大方向取得。脱模斜度设计要点：脱模斜度设计要点：①塑件精度高，采用较小脱模斜度②尺寸高的塑件，采用较小脱模斜度③塑件形状复杂不易脱模，选用较大斜度④增强塑料采用较大的脱模斜度⑤收缩率大，斜度加大⑥含润滑剂的塑料采用较小脱模斜度⑦从留模方位考虑：留在型芯，内表面脱模斜度﹤外表面；留在型腔，外表面脱模斜度﹤内表面3.塑件的壁厚壁厚过小——强度及刚度不足，塑料流动困难壁厚过大——原料浪费，冷却时间长，易产生缺陷塑件壁厚设计原则：塑件壁厚设计原则：①满足塑件结构和使用性能要求下取小壁厚②能承受推出机构等的冲击和振动③制品连接紧固处、嵌件埋入处等具有足够的厚度④保证贮存、搬运过程中强度所需的壁厚⑤满足成型时熔体充模所需的壁厚厚薄适中厚薄适中均匀壁厚4.塑件的加强筋作用：它能提高制件的强度、防止和避免塑料的变形和翘曲。5.圆角在满足使用要求的前提下,制件的所有的转角尽可能设计成圆角，或者用圆弧过渡。圆角的作用：①圆角可避免应力集中，提高制件强度②圆角可有利于充模和脱模③圆角有利于模具制造，提高模具强度6.塑件的支承面7.塑件的凸台与角撑8.塑件上的孔(槽)9.塑件上的螺纹10.塑件上的花纹、文字及符号11.嵌件第三章注射模具设计一、注射模具典型结构组成型腔、浇注系统、导向机构、推出机构、冷却与加热装置、排气系统、支承与紧固零件、分型与抽芯机构二、总体特征分类(1)单分型面注射模具(2)双分型面注射模具(3)带有活动镶件的注射模具(4)横向分型抽芯注射模具(5)自动卸螺纹注射模具(6)定模设顶出装置的注射模具(7)多层注射模具(8)无流道注射模具三、浇注系统设计浇注系统设计原则：1.要能保证塑件的质量(避免常见的充填问题)①尽量减少停滞现象②尽量避免出现熔接痕③尽量避免过度保压和保压不足④尽量减少流向杂乱2.尽量减小及缩短浇注系统的断面及长度3.尽可能做到同步填充浇注系统组成：主流道、分流道、浇口、冷料井浇注系统作用：使塑料熔体平稳有序地填充型腔，并在填充和凝固过程中把注射压力充分传递到各个部分，以获得组织紧密的塑件。主流道主流道的作用：是连接注射机喷嘴和模具的桥梁，是熔料进入型腔最先经过的部位。设计要点：截面形状、锥度、孔径、长度、球面R、圆角r；主流道的截面尺寸直接影响塑料的流动速度和填充时间；主浇道穿过两块模板时应呈阶梯状，或采用浇口套。分流道分流道的作用：使塑料熔体的流向得到平稳的转换并尽快地充满型腔。类型：圆形截面、矩形截面、梯形截面、U形截面、六角形截面设计要点：①制品的体积和壁厚，分流道的截面厚度要大于制品的壁厚。②成型树脂的流动性，对于含有玻璃纤维等流动性较差的树脂,流道截面要大一些。③流道方向改变的拐角处,应适当设置冷料穴。④使塑件和浇道在分型面上的投影面积的几何中心与锁模力的中心重合。⑤保证熔体迅速而均匀地充满型腔⑥分流道的尺寸尽可能短，容积尽可能小⑦要便于加工及刀具的选择⑧每一节流道要比下一节流道大10～20％（D＝d×10～20％）浇口浇口：连接分流道和型腔的桥梁,是浇注系统中最薄弱最关键的环节。浇口的作用：①熔料经狭小的浇口增速、增温，利于填充型腔。②注射保压补缩后浇口处首先凝固封闭型腔，减小塑件的变形和破裂。③狭小浇口便于浇道凝料与塑件分离，修整方便。类型：非限制浇口（又称直接浇口）按特征分限制浇口（是指在型腔与分流道之间设置长度为0.5-2mm截面突然缩小的阻尼孔形式的浇口）按形状分：点浇口、扇形浇口、环形浇口、盘形浇口、轮辐式浇口、薄片式浇口按特殊性分：潜伏式浇口、护耳式浇口按所在位置可分：中心浇口和侧浇口等。设计要点(1)避免引起熔体破裂现象，防止浇口处产生喷射现象而在充填过程中产生波纹状痕迹。克服上述缺陷的办法通常有两种：一是加大浇口尺寸，以降低流速。二是采用冲击型浇口，即将浇口设置在正对型腔壁或粗大型芯的方位，使高速料流直接冲击在型腔或型芯壁上，从而改变方向，降低流速，平稳地填充型腔。(2)有利于型腔内气体的排出(3)浇口的位置要有利于熔体的流动和补缩。(4)防止熔体直接冲击细长型芯或嵌件。(5)减少熔接痕和增加熔接强度。(6)流动比不够时，考虑多个浇口。四、分型面分型面：模具上用以取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面，也叫合模面。分型面的形状：平面、斜面、阶梯面、曲面选择原则：1.有利于脱模①在开模时塑件应可能留于下模或动模内②应有利于侧面分型和抽芯③应合理安排塑件在型腔中的方位2.有利于保证塑件质量3.有利于简化模具结构4.有利于模具成型零件的加工五、凹、凸模的设计凹模凹模：成型塑件外表面的零件。又称阴模凹模的结构形式：整体式凹模、整体嵌入式凹模、局部镶嵌式凹模、大面积相拼凹模凸模型芯（凸模）：又叫阳模，成型塑件的内表面。型芯：成型塑件中较大的主要内型的成型零件成型杆：成型塑件上较小孔的成型零件六、成型零件尺寸的计算塑件的尺寸和精度主要取决于成型零件的尺寸和精度；而成型零件的尺寸和公差必须以塑件的尺寸和精度及塑料的收缩率为依据。影响塑件尺寸公差的因素：1.成型零件的制造误差δz2.成型零件的磨损δc3.塑件的成型收缩δs4.模具的安装配合误差δj5.水平飞边的波动δf七、导向与推出机构推出机构推出部件：推杆、拉料杆、复位杆、推杆固定板、推杆垫板、限位钉推出机构的组成推出导向部件：推杆导柱、推杆导套复位部件：复位杆作用：把塑件及浇注系统从从型腔中或型芯上脱出来的机构。设计原则设计原则1.结构可靠2.推出位置尽量选在塑件内侧,保证塑件外观良好3.保证塑件推出时不变形不损坏4.尽量使塑件留于动模一侧5.尽量选在垂直壁厚的下方，可以获得较大的顶出力6.每一副模具的顶杆直径最好是加工成直径相同的，使加工容易7.圆推杆的顶部不是平面时要防转8.把塑件推出模具10mm左右；如果脱模斜度较大时可以顶出塑件深度的2/3就可以了推出机构的类型：按驱动方式分：手动推出机构推出动作平稳，对塑件无撞击，但劳动强度大，效率低，多设在不设顶出装置的定模一边机动推出机构利用注射机的开模动作推出塑件。生产中广泛采用。液压推出机构在注射机上设专用推出液压油缸。气动推出机构按模具结构分：简单推出机构二级推出机构双推出机构带螺纹塑件的推出机构浇注系统自动切断推出机构侧抽芯机构斜导柱分型抽芯机构的结构与组成：楔紧块斜导柱楔紧块斜导柱侧型芯螺钉弹簧限位块滑块不发生干涉的临界条件：hc=Sc·cotα=Sc/tanα不发生干涉的条件：hc>Sc·ctanα避免的干涉现象发生的方法1.Sc<02.推出距离<hc3.hc>Sc·ctanα=Sc/tanα4.采用先行复位机构定距分型拉紧机构定距分型与拉紧机构，也称顺序分型机构：保证模具各分型面按一定顺序打开的机构。分为：弹簧螺钉式定距拉紧机构、摆钩式定距分型拉紧机构、滑块式定距分型拉紧机构、导柱式定距分型拉紧机构、其它定距分型拉紧机构八、冷却系统冷却水道的基本形式：沟道式冷却直接在模具或模板上钻孔或铣槽，通入冷水冷却，这种冷却方式用得最多。管道式冷却模具或模板上钻孔或铣槽，在孔或槽内嵌入铜管。导热杆式冷却在型芯内插入金属杆导热，一般适用细长型芯的冷却。直通式冷却通道多级式冷却通道圆周式冷却通道螺旋式冷却通道循环式冷却通道喷流式冷却通道喷流式循环冷却通道设计原则(1)冷却水孔相对位置尺寸(2)模具结构允许，冷却孔尽量大、多，使冷却更均匀。(3)冷却孔要避开塑件的熔接痕部位。(4)水孔排列与型腔形状吻合(5)定模与动模要分别冷却，保证冷却平衡。(6)浇口附近与壁厚处加强冷却(7)冷却通道应密封且不应通过镶块接缝，以免漏水。(8)进出水温差不宜过大第四章挤出机头设计3.典型挤出机头的类型（管材机头）①直通式挤管机头②直角式挤管机头③旁侧式挤管机头第五章一、压缩成型的特点压缩模塑的缺点：(1)塑化作用不强，成型过程中无物料补充，须对原料进行予塑化，计量要求准确、压缩比要小(2)间歇操作，生产效率低，难以连续化、自动化(3)生产周期长(4)成型产品的形状、尺寸等受到一定的限制压缩模塑存在的原因(优点)：1、热塑性塑料(1)投影面积大的制品(2)大分子定向（制品翘曲）(3)流动性特别差的塑料原料的成型2、热固性塑料(1)注射等成型工艺会产生大量的浇注系统废料（流道赘物），对于热固性塑料而言，是不可再利用的(2)注射制品的收缩率一般较大，而压制制品的收缩率一般很小S压制<S传递<S注射(3)压制可以生产“布基”增强的制品(4)压制成型的设备投入等费用较低二、压缩成型的工艺过程1.嵌件的安放(1)放好，避免损害制品和模具(2)放好，避免损害你自己2.加料根据不同情况，使用不同的加料方式3.闭模快——慢原则：避免在合模的过程中形成瞬时高压，以保护嵌件、模具，并有利于排气4.排气作用：缩短固化时间（空气传热不好），提高制品的性能和表观质操作：压实后（达到预定压力时），松开，再加压，再松开……5.固化(1)热塑性：熔融、融合、冷却，使制品获得相当强度，不至于在脱模时变形(2)热固性：固化（交联反应）6.脱模一般使用脱模架或脱模板，压力要小，否则会损坏制品和模具7.清模必须使用铜刀、铜棍等三、压缩模的类型、特点和适用范围1.溢式压缩模缺点：①合模太快时，塑料易溢出，浪费原料；合模太慢时，易造成非边增厚缺点：①合模太快时，塑料易溢出，浪费原料；合模太慢时，易造成非边增厚②水平状的飞边难于去除，且影响塑件外观；③凸、凹模配合精度较低；④不适用于压制带状、片状或纤维填料的塑料和薄壁或壁厚均匀性要求高的塑件。优点：①结构简单，成本低②塑件易取出，易排气③安放嵌件方便④加料量无严格要求⑤模具寿命长结构特点：无加料腔凸