塑料成型模具设计复习总结

塑料成型模具设计复习总结塑料成型模具设计复习总结

【概论】◆塑料的概念

塑料：是以高分子聚合物为主要成分，并在加工为制品的某阶段可流淌成型的材料。组成：以合成树脂为主要成分，依据不同需要添加不同添加剂所组成的混合物。

高分子聚合物：指由很多小分子单体通过聚合或缩聚反响形成的长链大分子。

◆合成树脂

是人们仿照自然树脂的成分并克制了产量低、性能不抱负的缺点，用化学方法人工制取的各种树脂。合成树脂打算了塑料的根本性能。

合成树脂在塑料中的作用：

⑴在塑料制件中，为均一的连续相，将各种添加剂粘结成一个整体，使其具有肯定的物理力学性能。⑵与添加剂相互作用，打算塑料的主要工艺性能。

◆塑料的分类

按制造方法：聚合树脂、缩聚树脂。按成型性能：热塑性塑料、热固性塑料。热塑性塑料：受热后软化或熔融，此时可成型加工，冷却后固化，再加热仍可软化。

分子构造呈链状或树枝状，称为线性聚合物。这些分子相互缠绕但并不连结在一起，受热后具有可塑性。（无定型、结晶形塑料）

常用注射、挤出或吹塑等成型方法。热固性塑料：开头受热时也可以软化或熔融，但一旦固化成型就不再软化。此时，即使加热到接近分解的温度也无法软化，且也不会溶解在溶剂中。

加热开头时呈现链状或树枝状构造，受热后渐渐结合成网状(称为交联反响)，成为既不熔化又不熔解的物质，称为体型聚合物。分子的链与链间产生化合反响，再次加热时不能软化。

常用压缩或压注，局部可用注射成型。◆塑料的性能

质量轻；比强度高；耐化学腐蚀力量强；绝缘性能好；光学性能好；加工性能好、经济效益显著。

◆不同温度下塑料的状态

玻璃态→高弹态→黏流态→分解（低温）（高温）

【塑料成型理论根底】◆流体在管道内流淌时的流淌状态

层流：流体的质点沿着平行于流道轴线的方向相对运动，与边壁等距离的液层以同一速度向前移动，不存在任何宏观的层间质点运动，全部质点的流线均相互平行。

湍流（紊流）：流体的质点除向前运动外，还在主流淌的横向上作不规章的任意运动，质点的流线呈紊乱状态。

雷诺数条件：=/>

（非）牛顿流体：流体以切变方式流淌，切应力与剪切速率间呈（非）线性关系。

牛顿流体的流变方程：

===◆幂律流淌规律

注射成型中，大多数聚合物熔体都是非牛顿流体，且近似听从幂律流淌规律，即

==剪切稀化”效应源于聚合物的大分子构造合模具中，经过一段保压冷却定型时间后，开和它的变形力量。熔体进展假塑性流淌时，增启模具便可从模腔中脱出具有肯定外形和尺寸大剪切速率，就增大了熔体内的切应力，于是的塑料制件。大分子链从其聚合网络构造中解缠、伸长和滑◆预热嵌件移的运动加剧，链段的位移(高弹变形)相对减小，缘由：有嵌件的塑料制件，由于金属与塑分子间的静电引力也将渐渐减弱，熔体内自由料两者的收缩率不同，嵌件四周的塑料简单出空间增加，黏稠性减小，整个体系趋于稀化，现收缩应力和裂纹。若成型前对嵌件预热，可从而在宏观上呈现出表观黏度减小的力学性质。减小它在成型时与塑料熔体的温差，避开或抑

◆相对分子质量分布制嵌件四周的塑料发生收缩应力和裂纹。聚合物内大分子之间相对分子量的差异叫◆倒流做相对分质子量分布。差异越大分布越宽。指柱塞或螺杆在机筒中向后倒退时(即撤

除保压力以后)，模腔内熔体朝着浇口和流道进

【塑料制件的设计原则】行的反向流淌。整个倒流过程将从注射压力撤

出开头，至浇口处熔体冻结（简称浇口冻结）◆影响尺寸精度的因素

时为止。①模具制造精度及其使用后的磨损；

◆制件的后处理②成型工艺条件变化，塑料收缩率波动；

成型过程中塑料熔体在温度和压力作用下③塑件的外形、脱模斜度及成型后塑件尺

的变形流淌行为特别简单，再加上流淌前塑化寸变化；

不均及充模后冷却速度不同，制件内常常消失④飞边厚度的波动等。

不匀称的结晶、取向和收缩，导致制件内产生◆影响外表质量的因素

外表质量包括：外表粗糙度和表观质量。相应的结晶、取向和收缩应力，除引起脱模后影响外表粗糙度的因素主要是模具型腔的外表时效变形外，还使制件的力学性能、光学性能粗糙度；影响表观质量的因素有：成型工艺条及表观质量变坏，严峻时还会开裂。为了解决

这些问题，可对制件进展一些适当的后处理。件、原材料、模具总体设计等。

后处理方法：退火和调湿。

◆孔的设计退火的作用：调整结晶形塑料的结晶度大通孔、盲孔、异形孔(外形简单的孔)小，或加速二次结晶和后结晶的过程；对制品塑件主要依据使用要求进展设计，要想进展解取向，降低制件硬度和提高韧度。获得优质的塑件，必需具有良好的工艺性，这

◆注射成型工艺条件的选择与掌握样才能使成型工艺得以顺当进展，且获得最正确

注射成型三大工艺条件：温度料温、经济效果。

模具温度；压力注射压力、保压力和背压力；时间。

【注射成型工艺】注射压力：指螺杆(或柱塞)轴向移动时，其

◆塑料的成型收缩率头部对塑料熔体施加的压力。注射压力的作用：

聚料、压实。

背压力(塑化压力)：指螺杆在预塑成型物料实=×100%

时，其前端汇合的熔体对它所产生的反压力，

成型温度时制件尺寸；常温时尺寸简称背压。背压对注射成型的影响主要表达在

螺杆对物料的塑化效果及塑化力量方面，故有◆注射机分类

立式注射机；卧式注射机；直角式注射机时也叫做塑化压力。增大背压的优点：可驱除

物料中的空气；提高熔体密实程度；增大熔体

◆注射机规格及主要技术参数内的压力；螺杆后退速度减小；塑化时的剪切注射机的规格：作用加强；摩擦热量增多；熔体温度上升；塑国际上趋于用注射容量／锁模力来表示注化效果提高；射机的主要特征。这里所指的注射容量是指注成型周期：注射时间、闭模冷却时间、其射压力为100MPa时的理论注射容量。他操作时间。

注射机的主要技术参数：包括注射、合模、

综合性能等三个方面，如公称注射量、螺杆直【注射模概述】径及有效长度、注射行程、注射压力、注射速

◆注射模的构造组成度、塑化力量、合模力、开模力、开模合模速

注射模：动模局部、定模局部度、开模行程、模板尺寸、推出行程、推出力、

空循环时间、机器的功率、体积和质量等。

◆注射成型原理及其工艺过程

塑化：成型物料在注射成型机料筒内经过加热、压实以及混合等作用后，由松散的粉状或粒状固体转变成连续的均化熔体的过程。生产前的预备工作加料：粒料或粉料熔融塑化物料注射机注射模闭合注射、充模、保压=流淌方程；=1（流变）n为非牛顿指数，与聚合物和温度有关的常数，反映聚合物熔体偏离牛顿性质的程度。

黏性液体（听从幂律流淌规律的非牛顿流体）的三种类型：⑴n1时，膨胀性液体；⑶n=1，但只有切应力到达或超过肯定值后才能流淌时，称为宾哈液体。

◆“剪切稀化”效应

液体的表观黏度随剪切速率变化，呈幂律函数规律减小的现象。

清模注射模开启冷却定型1-定位圈；2-主流道衬套；3-定模座板；4-定模板；5-动模板；6-动模垫圈；7-动模底座；8-推出固定板；9-推板；10-拉料杆；11-推杆；12-导柱；13-型芯；14-凹模；15-冷却水通道。

成型部件

组成：型芯和凹模。构造：襄拼、整体。作用：型芯形成制品的内外表外形，凹模形成制品的外外表外形。合模后型芯和凹模便构成了模具的型腔

浇注系统

作用：将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的一组进料通道。

制品脱模及卸料制品后处理根本原理：

利用塑料的可挤压性和可模塑性，将松散的粒料或粉状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为黏流态熔体，在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭

组成：主流道（将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔）、分流道（主流道与浇口之间的通道）、浇口（浇注系统的关键局部，调整掌握料流速度、补料时间及防止倒流等）、冷料穴。

导向部件

作用：①确保动模与定模合模时能精确对中；②避开制品推出过程中推板发生歪斜现象；③支撑移动部件重量。

组成：导柱；导套；动模定模内、外锥面。推出机构

作用：开模过程中，将塑件及其在流道内的凝料推出或拉出。

调温系统、排气槽、侧抽芯机构、标准模架

定位环的作用：保证模具主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线重合。

双分型面注射模具（三板模）

注射模具从两个不同的分型面分别取出流道凝料和塑件。与两板式的单分型面注射模具相比，双分型面注射模具在动模板与定模板之间增加了一块可以移动的中间板(又名浇口板)，故又称三板式模具。

◆无流道凝料注射模具

两种：加热流道和绝热流道模具

原理：通过采纳对流道加热或绝热的方法来保持从注射机喷嘴到浇口处之间的塑料保持熔融状态，每次注射成型后流道内均没有塑料凝料。

优点：提高了生产率，节省塑料，保证注射压力在流道中的传递，利于改善制件的质量，实现全自动操作。

缺点：模具本钱高，浇注系统和控温系统要求高，对制件外形和塑料有肯定的限制。

◆喷嘴尺寸

注射机喷嘴头部的球面半径R1应与模具主流道始端的球面半径R2吻合，以免高压塑料熔体从缝隙处溢出。一般R1应比R2小1～2mm，否则主流道内的塑料凝料将无法脱出。R1>R2属不正确的协作。

◆标准模架

注射模具构造的相像性，使模具零件和模架的标准化成为可能。

优点：简洁便利、买来即用、不必库存；能使模具本钱下降；简化了模具的设计和制造；缩短了模具生产周期，促进了塑件的更新换代；模具的精度和动作牢靠性得到保证；提高了模具中易损零件的互换性，便于模具的修理。

缺点：模板尺寸的局限性，在标准模架中模板的长、宽、高都只是在肯定的范围内，一些特别的塑件，可能无标准模架可选；由于在标准模架中导柱、紧固螺钉及复位杆的位已确定，有时可能会阻碍冷却管道的开设；由于动模两垫块之间的跨距无法调整，在模具设计中往往需要增加支撑柱来减小模板的变形。

半圆形、矩形等。

◆浇口设计

浇口：连接流道与型腔之间的细短通道。作用：调整掌握料流速度、补料时间及防止倒流等。

浇口的类型：直接浇口、矩形侧浇口、扇形浇口、膜状浇口、轮辐浇口、爪形浇口、点浇口、埋伏浇口、护耳浇口

点浇口位敏捷，浇口四周变形小。多型腔时采纳点浇口简单平衡浇注系统，对投影面积大的塑件或易变形的塑件效果好。对于成型流淌性不好的热塑性塑料不宜采纳点浇口。

浇口对塑件成型质量影响：浇口设计不合理睬使塑件产生缺陷，如缩孔、缺料、白斑、熔接痕、质脆、分解和翘曲等。

影响浇口设计的因素：塑料性能、塑件外形、截面尺寸、模具构造及注射工艺参数等。

浇口设计的要求：快速充模；适时冷却封闭；浇口面积要小；长度要短；便于塑件与浇口凝料分别；不留明显的浇口痕迹；保证塑件外观质量。

浇口设计的原则：1．浇口尺寸及位选择应避开熔体裂开而产生喷射和蠕动(蛇形流)；2．有利于流淌、排气和补料；3．使流程最短，料流变向最少，并防止型芯变形；4．有利于削减熔接痕和增加熔接强度；5．考虑定位作用对塑件性能的影响；6.应尽量开设在不影响塑件外观的部位；7.流淌比校核

◆流淌比校核

最大流淌距离比（流淌比）：指熔体在型腔内流淌的最大长度与相应的型腔厚度之比。

影响因素：熔体的性质、温度和注射压力。流淌比计算公式：

i=ii=1n

与定模面分开，然后再使瓣合模面分开。

◆分型面选择原则

(1)便于塑件脱模和简化模具构造，尽可能使塑件开模时留在动模，便于利用注射机锁模机构中的顶出装带动塑件脱模机构工作。(2)尽可能选择在不影响外观的部位，并使其产生的溢料边易于消退或修整。(3)保证塑件尺寸精度。(4)有利于排气。(5)便于模具零件的加工。(6)考虑注射机的技术规格。

◆成型零部件工作尺寸

指成型零部件上直接打算塑件外形的有关尺寸。主要包括：型腔和型芯的①径向尺寸(含长、宽尺寸)，②高度尺寸，③中心距尺寸。

◆入体原则

①对包涵面(型腔和塑件内外表)尺寸采纳单向正偏差标注，根本尺寸为最小。

+塑件内径为：+0，型腔尺寸：0。例如：+0.05塑件内径：100+0.020.03→99.970

②对被包涵面(型芯和塑件外外表)尺寸采纳单向负偏差标注，根本尺寸为最大。

0塑件形状尺寸为：0，型芯尺寸为：

0例：塑件内径：100+0.020.03→100.020.05③对中心距尺寸采纳双向对称偏差标注

塑件间中心距为：Cs±Δ/2，型芯间的中心距为：Cm±δz/2。例如100+0.020.03→100±0.025◆平均值法计算

中、小型塑件型腔径向尺寸：3+

=+40

中、小型塑件型芯、凸模径向尺寸:

30+4

=+流淌比；流淌路径各段长度（mm）；流淌路径各段的型腔厚度（mm）；流淌

中、小型塑件型腔深度尺寸：

路径的总段数。

2+◆浇注系统的平衡=+若各个型腔不是同时布满，则最先布满的30型腔内的熔体就会停顿流淌，浇口处的熔体便中、小型塑件型芯、凸模高度尺寸：开头冷凝，此时型腔内的注射压力并不高，只

20有当全部的型腔全部布满后，注射压力才会急

=++剧上升，若此时最先布满的型腔浇口已经封闭，3该型腔内的塑件就无法进展压实和保压，因而

中心距尺寸：

也就得不到尺寸正确和物理性能良好的塑件，

所以必需对浇注系统进展平衡，即在一样的温

=+±度和压力下使全部的型腔在同一时刻被布满。2◆平衡式浇注系统

特点：从分流道到浇口及型腔，其外形、

【导向、脱模、侧分型抽芯、调温】长宽尺寸、圆角、模壁的冷却条件等都完全相

◆导向机构同，熔体能以一样的成型压力和温度同时布满

作用：定位和定向，保证动模和定模两大全部的型腔，从而获得尺寸一样、物理性能良

局部或模内其他零部件之间的精确对合。好的塑件。

导柱导向原理：缺点：与非平衡浇注系统相比，模板尺寸【注射模浇注系统】原理：利用导柱和导向孔之间的协作来保要大一些，增加了塑料在流道中的消耗量和模

◆浇注系统证模具的对合精度。具的本钱。指注射模中从主流道的始端到型腔之间的构造形式：导柱导向和锥面、销等定位。熔体进料通道。设计的根本要求：导向准确，定位精确，【注射模成型零部件设计】分类：一般流道浇注系统、无流道~并具有足够的强度、刚度和耐磨性。

◆型腔数目确实定◆冷料穴设计◆侧分型、抽芯按注射机的最大注射量确定、按注塑机的作用：贮存因两次注射间隔产生的冷料及作用：对塑件与开模方向不全都的分型进

熔体流淌的前锋冷料，防止熔体冷料进入型腔。额定锁模力确定、按制品的精度要求确定、按行侧向分型与抽芯，使塑件顺当脱出。

位置：主流道的末端，当分流道较长时，经济性确定抽芯机构分类：（按动力源分）手动、气动、在分流道的末端有时也设冷