塑料注射模具设计与塑料制品设计

一、模具在国民经济中地位和作用：

1.模具概念：(广义模具) 在一定工艺条件下，将其特定形状和尺寸赋予 材料工具。

2.模制法特点：

⑴生产能力高； ⑵产品质量一致性好； ⑶原材料利用率高，成本低； ⑷只适合用于批量生产。

3.模具在国民经济中地位和作用：

第一章绪论7/11/20241主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第1页

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、惯用橡胶塑料模具：7/11/20242主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第2页(从成型工艺方面来分析制品结构设计合理性和可行性)第二章塑料制品设计2.型腔：3.留模：4.脱模方向：5.侧孔与侧凸 (侧凹)：1.动模和定模：

第一节预备知识7/11/20243主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第3页处理几个问题：1.一套模具能够在任何注射机上成型吗？2.在设计中对塑料制品要求能够和金属制品一致吗？为何？3.模具加工后成型制品有误差，怎么办？第二节塑料注射制品设计分析7/11/20244主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第4页

(一)塑件尺寸： (体积、外轮廓尺寸、壁厚) 1.塑件体积V制(与注射机理论注射容积V注)：

0.2V注≤

V制≤0.8V注一、塑件尺寸和尺寸精度：7/11/20245主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第5页

成型面积S投——塑件在模具分型面上投影面积。

F涨=S投×p涨

p涨=(20～30)MPa

or

(30～40)MPa2．成型面积S投和合模力F合：3．塑件壁厚t：均匀7/11/20246主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第6页4．塑件在脱模方向上高度h与移模行程Sm：7/11/20247主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第7页1.影响塑件尺寸精度原因:

1)模具加工精度δz：

2)模具磨损δc：

磨损型孔———→尺寸↑—→塑件外形尺寸↑

磨损型芯———→尺寸↓—→塑件内表面尺寸↓ (二)、塑件尺寸精度：LM--常温下模腔尺寸

LS

--常温下制品尺寸4)成型零件安装误差:5)活动成型零件配合间隙改变引发误差。3)塑料收缩率波动：7/11/20248主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第8页1)物料：2)制品尺寸：壁厚、表面形状、筋形状等。3)模具设计：冷却方案、流道和浇口几何形状和尺寸、浇口数量和位置等。4)成型条件：温度、压力、成型时间等。5)注射机类型：注射速度、可到达注射压力、时间、温度和压力控制精度等。6)注射机和模具情况。 2.影响塑料收缩率波动原因:7/11/20249主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第9页

1)物料温度Tm：

Vm同

Tm↑—→ρ熔↓———→G制↓—→塑件尺寸↓

2)模具温度TM

：

G制同TM↑—→结晶度↑—→ρ固↑———→塑件尺寸↓

3)成型压力p：

p↑—→G制↑—→塑件尺寸↑ 4)时间： 模腔中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影响:7/11/202410主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第10页1注射机选择和所成型塑件体积、成型面积、高度等尺寸相关；2对塑料制品，慎提尺寸公差；3通常不能经过提升模具制造精度来到达严格制品尺寸精度；4在生产过程中，能够经过多原因改变制品实际尺寸，以到达设计要求。 结论：7/11/202411主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第11页三、塑件形状： 1.塑件上要尽可能降低侧孔、侧凸和侧凹；二、塑件粗糙度：7/11/202412主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第12页

7/11/202413主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第13页

2.塑件必须有一个有利于确保其外观质量结构；7/11/202414主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第14页四、塑件上加强筋和防变形结构：A=t/2B=1.5tα<2or=t/47/11/202415主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第15页

1.动模侧A

<定模侧A； 2.A和塑件高度选取；

h=(0,50)mm A=1/30～1/35 h=[50,100]mm A=1/35～1/60 h>100mm A=1/60五、塑件脱模斜度A：3.有装配公差要求塑件，斜度值必须在公差 带范围内；4.本身有脱模斜度制品需考虑留模问题。

7/11/202416主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第16页六、塑件上孔：7/11/202417主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第17页1.通孔：L/d≤102.盲孔：L/d≤47/11/202418主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第18页八、塑件上螺纹：

1.螺纹断面形状为梯形或半圆形； 2.不常拆卸、d=2.5～6mm采取自攻螺纹; 3.螺纹始端和末端应有圆台,螺牙始末端应用 过渡长度。九、塑件上嵌件： 1.必须含有防转和防拔脱结构;

七、塑件圆角：7/11/202419主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第19页十、塑件上花纹：

十一、塑件上图案、文字： 2.包容物料必须含有足够壁厚; 3.受力金属嵌件一定要倒圆或倒角。7/11/202420主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第20页第三节橡胶模制品设计

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：普通水平分型模具能够压制有侧凹 制品，但应有供制品取出空间。7/11/202421主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第21页四、孔：五、空腔： 要求：选取硬度低、弹性好胶料，脱模时最大变形应不超出胶料弹性范围，且壁厚不宜过大。六、棱边和锐角：

要求：应尽可能防止棱角和凹口，楞边和锐角应做成圆形，且半径大于0.5mm。要求：d≥(1.2～1.5)H7/11/202422主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第22页八、金属--橡胶制品：

1.连接处应防止楞边和锐角； 2.橡胶阀门胶面应凸出小于0.3mm。要求：若有内腔，应无尖角和显著凸凹差异。

七、承受负荷橡胶制品：7/11/202423主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第23页第一节概述一、模具基本功效：

1.接收熔体，并完成熔体分布； 2.物料成型与冷却； 3.完成制品脱模。二、模具基本组成：第三章塑料注射模具设计7/11/202424主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第24页1)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7/11/202425主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第25页 第二节塑件在模内成型位置 和分型面选择留模 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

7/11/202426主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第26页

A1

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，不可采取A1; 2.若制品透明，不允许有顶痕，可采 用A2，采取推板顶出； 3.扁平状制品采取A1，有一定深度 采取A2；4.有侧芯制品，采取A1分型面。7/11/202427主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第27页

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：采取A2方案。A1

A2

B1

B27/11/202428主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第28页

A1

A27/11/202429主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第29页

结论：若移模行程足够，C1方案最正确。 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 7/11/202430主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第30页二、确定标准：

1.尽可能确保制品外观等要求； 2.分型面应取在垂直于脱模方向上最大轮廓位 置； 3.确保塑件留在动模一侧； 4.当有侧抽时，尽可能选择抽拔距较短方案； 5.当制品一些部位有同轴度要求时，应把对应部 分设在模 具一侧。

7/11/202431主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第31页第三节浇注系统设计

一、概述： 1.浇注系统作用： 1)未来自注射机喷嘴熔料快速有序 地充满型腔； 2)在浇口冻结之前将成型压力均匀地 传到型腔各个部位，以确保得到 质地紧密、外观清楚制件。

7/11/202432主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第32页2.浇注系统基本结构：主流道：引料入模，将熔料引入模具分型面；分流道：未来自主流道熔料进行分流、转向，引导 各型腔或型腔各部分；浇口：熔料由分流道流入型腔通道；冷料井(端)：容纳两次注射间歇中喷嘴头部冷料。7/11/202433主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第33页 1)物料经过浇注系统时，压力损失要小； 2)热损失要小； 3)便于模具加工、脱模及去除料把； 4)在制品上产生工艺缺点要少； 5)用料要少。3.浇注系统设计要求：7/11/202434主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第34页主讲:梁军(一)主流道和主流道衬套（浇口套）设计："模具设计"二、普通浇注系统设计：设计要求：1)进口端要与喷嘴端密合，不能漏料；R=R1+1；d=d1+17/11/202435主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第35页2)出口端要与所在面齐平；3)流道要有脱模斜度和足够粗糙度；

α=(2o～4o)

4)工作时不能出现轴向窜动.7/11/202436主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第36页7/11/202437主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第37页r=1r2=(1～2)D(H7/m6)：由结构确定；L：由结构确定；材料：T8A，T10A淬火处理，HRC50～555)其它：R=R1+1；d=d1+1α=(2o～4o)7/11/202438主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第38页截面积SπD2/4

πD2/8D2/2 D2周长L ’ πd πD/2+D 3D 4DS/L’ 0.25D 0.153D 0.167D 0.25D1.设计要求:1)2)3)4)5)同浇注系统设计要求； 6)力争使各型腔同时充满。2.设计关键点: 1)截面形状和尺寸：取决于塑件大小、模具结构和物料。(二)分流道设计:7/11/202439主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第39页惯用截面形状：(圆形)、梯形

W：塑件重量(g)L：分流道长度(mm)尺寸：D=smax+1.5 2)长度：在结构允许前提下，尽可能短； 3)布置：总要求型腔同时充满，且用料要少。7/11/202440主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第40页

均衡布置

非均衡布置：7/11/202441主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第41页(三)浇口设计:

1.浇口位置选择：

选择标准：1)有利于型腔排气；7/11/202442主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第42页2)尽可能选在（或靠近）壁最厚部位；3)尽可能设在无损制品外观位置；4)要有利于物料在模内分流后熔合；5)要预防产生充模喷射现象；6)尽可能减小型芯变形；7)采取纤维状填充料时，首先应分析制件受力方向，设计时让料流方向与其一致。7/11/202443主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第43页1)直浇口：

2.浇口形式与尺寸：特点：充模速度快、压力损失小、去除浇口难、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；惯用于一模一件。设计：与主流道设计一样，同时一定要注意轴向定位(校核螺钉，不要产生轴向窜动)。7/11/202444主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第44页

2)侧浇口(边缘浇口)：

特点：加工修整简单、去除轻易、制件上留有显著痕迹； 惯用于 多型腔或一腔多点进料。适用：全部料； 板条类大型制品。设计：面长：小制品0.5～0.8

大制品1～27/11/202445主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第45页A：模具凹模表面积比如：盒形制品，PE，计算浇口尺寸。解：取c=0.8h=n.th=n.t=0.6×1.3=7.87/11/202446主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第46页

3)搭接式浇口:

特点：可预防粗大制品重摸喷射现象，但加工、修整、去除困难、制件上留有显著痕迹。设计：面长c：小制品0.5～0.8

大制品1～27/11/202447主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第47页

4)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：0.75～17/11/202448主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第48页伞形浇口去除麻烦，需用切刀。α=45o～90o7/11/202449主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第49页

5)点浇口(菱形浇口)：

特点：①留痕小，不需去除，二次加工少； ②位置选择比较自由； ③成本高。适用：多型腔中心进料/一腔多点进料。7/11/202450主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第50页

6)潜伏浇口(隧道式浇口)：

特点：浇口没有位于分型面处，处理了点浇口必须三板结构和顶部进料问题。适用：多型腔模具、成型弹性材料。7/11/202451主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第51页外侧进料内侧进料7/11/202452主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第52页

4.冷料井设计：(P48-49)7/11/202453主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第53页

第四节成型零件设计

一、概述：

总要求：使用可靠、易于加工、经济。 关键：依据现有加工伎俩和条件，处理模具加 工问题。二、成型零件结构设计：

（一）凹模设计：

1.整体式凹模：7/11/202454主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第54页 2.局部镶嵌式：设计关键点：1）合理地分割成 易于加工几 何形状；7/11/202455主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第55页2）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 拼缝；d：H7/m6D=d+(6～8)D1=D+1H：依据嵌件大小定。中小型模具（5～6)mm大型模具（8～10）mm7/11/202456主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第56页4）若成型部位有方位要求，采取齐缝销钻铰后磨平装入。7/11/202457主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第57页

3.整体镶嵌式：

7/11/202458主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第58页

1.整体式:(二）凸模：7/11/202459主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第59页2.沉孔式:7/11/202460主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第60页

3.镶嵌式:7/11/202461主讲：梁军塑料注射模具设计与塑料制品设计第61页(三)螺纹成型零件:(书P87)从