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文档简介

精密機械產品事業處彈性加工部模具設計課TAG060編輯:宋旭2002/5/18系統名稱StandardSystem:文件名稱TitleofDocument:文件編號DocumentNumber:技術文件塑膠模具結構分析TD0205頁次PagePAGE1OFNUMPAGES\*ARABIC71版次Rev.1※本文件之著作權屬於彈性加工部,非經准許不得翻印※綱要第一章﹑目的﹕第二章﹑模具的基本結構。一﹑模具結構設計要點。二﹑模具結構設計步驟。三﹑二板模具的基本結構。四﹑三板模具的基本結構。第三章﹑塑膠模具的六大系統。一﹑澆注系統。1﹑主流道(Sprue)。2﹑分流道(Runner)。3﹑澆口(Gate)。4﹑冷料穴(cold-slugwell)。二﹑成型系統。1﹑分模面的確定。2﹑型腔數的確定。3﹑一般公母模設計。4﹑嵌件的安裝與定位設計。三﹑頂出系統及成型機構。1﹑頂出機構。2﹑脫澆口機構。3﹑側向分型與抽芯機構。4﹑二次分型機構。5﹑復位與先復位機構。四﹑排氣系統。1﹑氣泡產生(包空﹐縮孔﹐溢膠)。2﹑引氣設計。五﹑冷卻及加熱系統。1﹑冷卻或加熱系統的選擇。2﹑冷卻系統的設計。3﹑加熱系統的設計。六﹑定位與導向系統。1﹑定位系統。2﹑導向系統。目的﹕使設計人員在設計中快速﹑准確的查尋﹑選擇適合的設計參數﹔設計出高水准的模具且確保一次試模成功。模具的基本結構。一﹑模具結構設計要點。(1)﹑模具的費用。(在模具中每增加一個型腔﹐其成型的制品精度會下將降4%。)模具的總費用=模具基本費用+型腔數*單腔綱用(2)﹑依制品及成型效率的要求合理設計澆注﹑排氣﹑頂出等機構。(3)﹑為方便加工適當的對公母模仁進行分拆。二﹑模具結構設計步驟。(1)﹑確定分模面。(2)﹑確定澆口形式及位置。(3)﹑按排型腔數及位置。(4)﹑拆模。(5)﹑確定公母模板尺寸。(6)﹑設置公母模上水路。(7)﹑確定頂出方式及位置。(8)﹑設計導向與定位機構。(9)﹑確定各模板的厚度。(10)﹑模具組立圖繪制。三﹑二板模具的基本結構。二板模具結構簡介。普通二板多穴模具側抽芯模具1﹑定位環2﹑澆口套3﹑公模仁4﹑頂針5﹑拉料杆6﹑公模墊板7﹑墊腳8﹑止位銷9﹑公模固定板10﹑頂杆墊板11﹑頂杆固定板12﹑回位梢13﹑公模板14/15﹑導主/導套16﹑母模板17﹑母板固定板1/2﹑定位環/澆口套3﹑母板固定板4﹑母模板5/6﹑導主/導套7﹑公模板8﹑公模仁9﹑公模墊板10/11﹑頂管/頂杆12﹑墊腳13﹑限位釘14﹑公模固定板15﹑止位銷16﹑頂杆固定板及墊板17﹑滑塊限位塊18﹑彈簧19﹑側滑塊20﹑斜導柱四﹑三板模具的基本結構。(1)﹑三板模具結構簡介。1﹑定位環2﹑澆口套3﹑拉杆4﹑限位螺釘5﹑剝料板6﹑母模板7﹑公模仁8﹑公模板9﹑公模墊板10﹑墊腳11﹑拉杆檔塊12﹑垃杆螺釘13﹑頂杆固定板14﹑支撐柱15﹑頂杆背板16﹑公模固定板17﹑止位銷18﹑頂杆19﹑支撐柱銷釘20﹑主導柱21﹑副導柱22﹑拉鉤裝置23﹑副導套24﹑主導套25﹑母模固定板1﹑定位環2﹑拉料釘3﹑公模固定板4﹑拉杆5﹑剝料板6﹑母模板7﹑公模板8﹑澆口套9﹑拉料杆10﹑公模背板11﹑拉板12/13﹑拉杆檔塊/螺釘14﹑墊腳15﹑公模固定板16﹑止位銷17/18﹑頂杆背板/固定板19﹑頂杆20﹑公模仁21/22﹑主導柱/導套23﹑限位螺釘24/25﹑副導柱/導套(2)﹑三板模具工作原理。三板模具開模過程三板模具工作原理模具閉合狀態模具開啟后﹐在彈簧和開背器或拉鉤的作用下﹐公模母板一起運動。由于澆道中的塑料在公模板上拉料釘的限制下﹐會停留在彈料板上。隨著模具繼開啟﹐在拉杆的作用下﹐彈料板將彈開一定的距離﹐把澆道強行從拉料釘上脫下。塑膠模具的六大系統。一﹑澆注系統。澆注系統是指模具中從注機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道﹐其由主流道(Sprue)﹑分流道(Runner)﹑澆口(Gate)﹑冷料穴(cold-slugwell)組成。澆注系統設計的要點﹕(1)﹑根據制品的結構。(2)﹑根據制品的外觀要求及使用性能。(3)﹑主澆道進口處的位置與模具中心重合。(4)﹑澆注系統的尺寸設計易小不易大。設計澆注系統的基本原則﹕在滿足塑料制品質量的同時﹐還應有利于提高成型速度來縮短成型周期。1﹑主流道(Sprue)。(1)﹑主流道設計主流道是指從注塑機噴嘴與模具接觸的部位起到分流道為止的這一段。類型主流道主流道設計參數適用性備注常規主流道D2=注射機噴嘴孔直徑+(0.5~1)mm常取4~8mma=2~4度﹐粘度大的塑料可選3~6度主流道面粗度應有Ra0.4主流道長度”L”可小于或等于60mm適用于二板模﹑三板模傾斜式主流道如PE﹑PP﹑PA等塑料﹐其傾斜角a最大可達30度。如PS﹑SAN﹑ABS﹑PC﹑POM﹑PMMA等塑料﹐傾斜角a最大可達30度。傾斜式主流道的其它設計與垂直式主流道設計相同受制品及模具結構的影響﹐或是澆注系統及腔數的限制﹐使主道偏離模具的中心。造成問題﹕一﹐頂出板頂偏﹐頂針拆斷﹐產品變形。二﹐單面披縫過大而產生溢料雙傾斜式主流道雙傾斜式主流道的設計參數與單傾斜式主流道的設計相同。但在設計雙傾斜主流道時﹐其兩主流道相交處應保持銳邊﹐以便在開模時能將兩主流道切開而出模。一﹐制品大﹐周邊不易成型。二﹐制品的兩應均有能設計冷料穴的空間﹐方可使此設計方法。目的是將三板模結構設計成二板模。弧形主流道弧形主流道的弧形半徑一般不可小于60﹐弧形主流道的小端直徑為4﹐大端直徑為6。主流道設計在組合鑲件上﹐用螺絲固定成整體。此設計適用于PE﹑PP﹑EVA﹑PVC等類型的塑料。不適應脆性塑料﹐如PS等。使用此種結構設計成型平板類制時﹐會在制品表面留下澆口﹐不適易成型表面質量要求高的制品。該模具在開模時,在彈簧的作用下模具首先沿I~I分模﹐弧形主流道在拉料杆的作用下脫開澆口套。隨后模具沿分模面II~II分模﹐制品與弧形主流道留于動模一側﹐由頂出系統將制品及澆注系統頂出。主流道截面直徑推荐值注射機注射量10g30g60g125g250g500g1000g主流道進出口直徑D2D3D2D3D2D3D2D3D2D3D2D3D2D3PEPS34.53.554.564.564.56.55.57.55.58.5ABSAS34.53.554.564.56.54.575.585.58.5PSUPC3.5545.556.55757.568.569注﹕D2進口端直徑﹔D3出口端直徑(2)﹑澆口套。A﹑澆口套的形式﹕澆口套的種類優點缺點備注平面式接觸面積大﹐密封較好﹐塑料不易外溢。如注射機精度不高﹐容易造成噴嘴孔與澆口孔不同軸在國外使用平接觸式較多。球面式球面接觸噴嘴與澆口套的接觸面積較小﹐若配合不當﹐容易造成塑料外溢。由于它能自動調整注射機的偏差﹐一般注射機精度在不高的情況下也可正常使用。國內絕大部分使用球面接觸式澆口套。B﹑澆口套的設計澆口套澆口套的設計參數材質務注普通澆口套R2=R1+(1~2)mm球形深度為3~5mm圓盤高度一般為﹕5~10mma=1~3度r=1~3mm減小料流阻力主流道面粗度應有Ra0.4D=不易過大。R3為R3~R5mmSKD11(HRC53~58)或用45#﹐50#﹐55#等表面淬火大于或等于55HRC﹑不易變形之材料。D2>D1大(0.5~~1.0)R2>R1普通澆口套側面直徑4.0的孔是用于澆口套裝配時定位。SKD11(HRC53~58)或用45#﹐50#﹐55#等表面淬火大于或等于55HRC﹑不易變形之材料。加高型澆口套因制品過大或結構的原因﹐而采用加高型澆口套﹐所以不需要加厚定模板的尺寸。(此澆口套主要用于傾斜式主澆道。)SKD11(HRC53~58)或用45#﹐50#﹐55#等表面淬火大于或等于55HRC﹑不易變形之材料。加深型澆口套有時因制品與模具結構的影響﹐造成主流道過長﹐為縮短主流道的長度而采用加長噴嘴和加深型澆口套的設計方法。(加深型澆口套大型﹑小型見圖1-1﹑圖1-2)SKD11(HRC53~58)或用45#﹐50#﹐55#等表面淬火大于或等于55HRC﹑不易變形之材料。適用于二板﹑三板模上。澆口套的裝配澆口套與定模板裝配后﹐必須與分模面有一定的間隙0.05~~0.15mm。因澆口套受噴嘴壓力的影響﹐注射時產生變形。試模時經堂發現分模面上澆口周圍有塑料的飛邊﹐就是因為沒有間隙的原因。a=0.05~0.15mm加深型澆口套的特點是﹕主流道短﹐只有10mm.其主要用于三板模。圖1-1大型加深型澆口套型號HAF17060502837363圖1-2小型加深型澆口套(C)﹑定位環。作用﹕通過定位環與注射機的固定圈的配合﹐而達到噴嘴與澆口套配合時密封效好不會產生溢料。a﹑定位環的設計與按裝。定位環定位的設計參數備注D=根據注射的型號而定。h=小型模具可取8-10mm大型模具可取10-15mm。d=視澆口套的尺寸而定。b﹑定位環的類型定位環的類型性能備注使用這兩種方式﹐只要更換定位環整套模架可以用于不同的注射機上。此種定位環﹐可以防止澆口套在注射時后退。這兩種定位環的結構是為了方便于更換澆口套﹐且可以防止澆口套在注射時后退。這種定位環的結構主要用于延伸式噴嘴。2﹑分流道(Runner)。分流道是指﹕主流道與澆口之間的這一段。分流道的作用﹕是熔融的塑料由主流道流入型腔的過渡段﹐也是澆注系統中通過斷面積變化和塑料轉向的過度段﹐能使熔融的塑料得到平穩的轉換。分流道的設計因素﹕a﹑根據產品的要求﹑形狀﹑大小。b﹑根據塑料的性能﹑注射機的型號及條件的選擇。c﹑根據流道的拉料﹑脫落及型腔布置﹑澆口的設計。分流道的設計要求﹕a﹑塑料經分流時的壓力及溫度損失小。b﹑分流道的固化時間應稍后于制品的固化時間﹐有利于壓力的傳遞及保壓。c﹑保証塑料迅速而均勻地進入各個型腔。d﹑分流道的長度應盡可能短﹐其容積要小。e﹑要便于加工。(1)﹑分流道的斷面。a﹑分流道截面積。分流道截面積的類型優點缺點備注在相等面積的條件下﹐此種分流道內的塑料﹑比其它形式的截面積分流道內的塑料與模具接觸面積最小。其壓力及溫度損失小﹐有利于塑料的流動。此種分流道必須在公母模板上分別加工。D=Smax+1.5mmB=1.25DSmax--制品最大厚度“U”形分流道因其珙狀接近圓形分流道﹐且只需在一塊模板上加工﹐因此這種分流道很常用。與圓形分流道相比此種分流道熱損失大﹑廢料多。D=Smax+1.5mmB=1.25DSmax--制品最大厚度梯形分流道是”U”型分流道的變形﹐便于加工。與以上兩種相比熱損失更大﹑廢料多。D=Smax+1.5mmB=1.25DSmax--制品最大厚度(先根據表A﹑表B求得分流道直徑)注﹕多數塑料在分流道在5~~6以下時﹐以對流動性影響較大﹐但直徑在8以上在增加其直徑時﹐對流動性影響則不大。前級分流道面積應不小于次級分流道之和﹐且也不小于其各澆口面積的和。分流道的面粗度一般在3.2~~1.6.分流道的表面稍不光滑﹐可以使塑料的冷卻皮固定﹐有利于保溫。(2)﹑分流道截面積尺寸設計。A﹑分流道徑尺寸查曲線表。圖A圖B分流道直徑尺寸曲線表D~分流道直徑;G~制品重量;S~制品壁厚;圖A適用于PS﹑ABS﹑SAN﹑BS等塑料產品﹔圖B適用于PE﹑PP﹑PA﹑PC﹑POM等塑料產品﹔B,分流道徑尺寸修正系數表。分流道直徑尺寸修正系數表修正公式從圖A及圖B中查出分流道截面積的直徑D1后﹐再根據分流道的長度L從此圖中查出修正系數fL﹐分流道直為﹕D=D1fL。(“U”形與梯形分流道的截面積尺寸﹐可以根據圖A﹑圖B確出分流道的直徑﹐再按此﹕“D=Smax+1.5mmB=1.25DSmax--制品最大厚度”關系式求得。)(3)﹑分流道的布置。分流道的布置原則﹕排列緊湊﹑分流道盡量短﹑鎖模力平衡。按分流道的布置分為﹕平衡式與非平衡式。(平衡式就是保証各個進料口均勻進料。非平衡式就是各進料口不能同時均勻進料。)按分流道的形狀分為﹕”O”形排列(輻射形排列)﹑”I”形排列﹑”H”形排列﹑”X”形排列及混合形排等多種形式。A﹑”O”形排列。類型分流道類型優點缺點備注”O”型排列從圖A及圖B中查出分流道截面積的直徑D1后﹐再根據分流道的長度L從此圖中查出修正系數fL﹐分流道直為﹕D=D1fL。不能充分利用模具有效面積﹐不便于熱交換系的設計。平衡式”I﹑H”型排列分流道至各型腔的流程相同。分流道轉彎較多﹐其分流道的流程較長﹐熱與壓力損失大。此種形式比較適用于PE﹑PP﹑PA流動性較好的塑料。平衡式排列緊湊﹑設計簡單﹐有利于冷卻系統的安排。澆口需作適當的修正。非平衡式”X”型排列分流道轉彎少﹐能量損失小。對模具的有效利用面積不如”H”形布置。平衡式矩形制品分流道的排列針對制品特定的澆口位置而設計的分流道長轉彎多﹐熱與壓力損失大。平衡式其他型排列此種排列能充分利用模具有效面積分流道長轉彎多﹐熱與壓力損失大。平衡式此種排列能充分利用模具有效面積﹐方便于冷卻系統的安排。分流道長轉彎多﹐流程長﹐熱與壓力損失大。非平衡式條形制品分流道排列形式。此種排列能充分利用模具有效面積﹐方便于冷卻系統的安排。分流道長轉彎多﹐流程長﹐熱與壓力損失大。非平衡式(4)﹑分流道的修正。在同一模具中成型兩種大小不同的塑料制品﹐為了使塑料能同時注滿模具所有的型腔﹐有時只修正澆口的大小﹐不一定達到充填平衡的效果并且相當復雜﹐必須對分流道進行修正才能更好的達到預期效果。圖中修正部位的分流道的直徑一般為﹕1~~2.5mm范圍內進行調試。修正部位可做成鑲塊以隨時更換。(5)﹑分流道與澆口邊接處設計。梯形澆道與梯形澆口的連接形式“U”形分流道與”U”澆口的連接形式圓形分流道與圓澆口的連接形式“U”形分流道與矩形澆口的連接形式3﹑澆口(Gate)。澆口又稱為進料口或內澆道。作用﹕使分流道送來的塑料流速加快﹐形成理想的流態﹐并迅速地充滿型腔﹐同時防止塑料倒流的作用﹐在成型后便于澆口與制品分開。澆口設計﹕澆口截面形狀﹑澆口截面積的確定及澆口位置的選擇。影響澆口設計的因素﹕A﹑制品的形狀﹑大小﹑厚度﹑尺寸精度﹑外觀及使用性能。B﹑塑料的成型溫度﹑流動性﹑收縮率等。C﹑澆口的加工﹑脫模及清除澆口的難易程度。(I)﹑澆口的種類。澆口非限制澆口直接澆口(directgate)限制澆口側澆口(sidegate)側澆口(sidegate)搭接澆口(gate)護耳澆口(gate)護耳澆口(gate)扇形澆口(fangate)膜狀澆口(filmgate)膜狀澆口(filmgate)環形澆口(ringgate)盤形澆口(diskgate)點狀澆口(pointgate)點狀澆口(pointgate)潛伏式澆口(tunnelgate)(2)﹑各類澆口使用要點及計算方法。(以下長度單位為﹕mm)種類澆口優點缺點適用材料計算方法直接澆口1﹑省去分流道。2﹑壓力損失少。3﹑可成形大形或較深形之產品。1﹑澆口痕跡影響外觀需后加工。2﹑平而薄的產品易變形。3﹑澆口處有殘留內應力。4﹑只能用于單腔模具﹐除非使用多噴嘴注射機。硬質PVCPEPPPCPSPOMPAASABSPMMAD=D1+(0.5~1)a=2°~4°流動性差的材料取3°~6°。L<60r=1~3側澆口1﹑澆口與成品容易分離。2﹑可防止材料逆流。3﹑澆口部磨擦熱可提升材料溫度有利充填。1﹑壓力損失大2﹑流動性差的材料易造成充填不足或半途固化。3﹑面積較大制品由于澆口小﹐易造成氣泡﹑流痕等。PEPPPCPSPOMPAASABSPMMAl=0.5~0.75c=R0.3或0.3*45°h=nSb的值可由下表中查出。為去澆口方便l可取0.7~2搭接澆口可防止流痕之發生﹐并具有側澆口的各項優點。1﹑壓力損失大。2﹑澆口切離有困難。(PVC不適用這種澆口)POMASABSPMMAL1=0.5~0.75為去澆口方便L1可取0.7~2h=nSL2=h+b/2b的值可由下表中查出。護耳澆口1﹑可消除澆口附近的收縮下陷。2﹑不會產生因過充填而導至的應變及流痕。3﹑可緩和澆口附近的應力。4﹑澆口部磨擦熱可提升材料溫度。1﹑壓力損失大。2﹑澆口切離有困難。硬質PVCPOMASABSPMMAL≧1.5DB=Db=(1.5~2)h1h1=0.9sh=0.7s=0.78h1l≧1膜狀澆口1﹑可均勻充填防止制品變形。2﹑有良好的外觀無不良現象。澆口切離有困難。平板形及或面積較大制品使用﹕PPPOMABS等較多的使用種澆口。L≧1.3b=(0.75~1.0)BC=R0.3或0.3*45°h=0.7nS扇形澆口1﹑可均勻充填防止制品變形。2﹑有良好的外觀無不良現象。澆口切離有困難。平板形及或面積較大制品使用﹕PPPOMABS等較多的使用種澆口。l=1.3C=R0.3或0.3*45°h1=nSh2=bh1/Db=n*√A/30環形澆口可防止流痕之發生。澆口切離有困難。POMABS圓筒狀制品常使用此種澆口。1≧L≧0.75h=0.7nS盤形澆口1﹑可防止流痕之發生。2﹑省去分流道。3﹑具有接澆口之功能﹐壓力損失小。1﹑澆口切離有困難。2﹑一次只能成形一個產品。3﹑成形品之孔中心必須與主澆道對應。用于制品中央有較大的通孔PSPAASABS1≧L≧0.75h=0.7nSh1=nSL1≧h1點狀澆口d=nk*4次√Ak--為制品厚S的函數。1﹑澆口痕跡不明顯﹐不需后加工。2﹑澆口位置可自由選擇﹐內應力及應變較小。壓力損大PEPPPCPSPOMPAASABSL=0.5~0.75有倒角C時,L=0.75~2C=R0.3或=0.3*45°=0.3*30°a=2°~4°潛伏式澆口1﹑澆口自動切斷﹐不需后加工。2﹑澆口位置可設在制品的內外。壓力損大PSPOMPAABSL≦1.9L1=2~3a=25°~45°b=15°~20°L2應保持最小值d=nk*4次√A軟質塑料a=30°~45°硬質塑料a=25°~30°注﹕h-澆口深度﹔b-澆口寬度﹔d-澆口直徑﹔s-制品厚度﹔a-型腔表面積﹔n-塑料成型常數塑料PE﹑PS﹑SAN﹑HIPSPA﹑PP﹑ABSCA﹑PMMA﹑POMPVC﹑PCn0.60.70.80.9K--系數﹐為制品壁厚的函數﹐K=0.206根號下S﹐或下表選用。S(mm)0.751.001.251.501.752.002.252.50K0.1780.2060.2300.2520.2720.2910.3090.326(三)﹑澆口位置的選擇。因澆口位置選擇錯誤會使制品產生缺陷。下列几個實例供大家參考。類型缺點改善點影響因素備注填充不滿產品長而薄﹐澆口設在一端﹐會使塑料過早發生冷卻。至使塑料不能注滿型腔。翹曲如果產品長而薄﹐澆口改為扇形可解翹曲變形的現象。噴痕出現有流痕時把側澆口改為護耳澆口使可解決間題。縮坑當塑料通過一段薄面后﹐壓力損失大﹐后續的壓力來填充較厚的面積揚以產品上出現縮坑。解決方法是把澆口改在產品較厚截面處。排氣不良解決有氣孔的間題﹐首先考到塑料流動的方向。所以把側澆口改為潛伏式澆口改變料流方向。4﹑冷料穴(cold-slugwell)(以叫冷料井)。冷料穴分為﹕主流道冷料穴和分流道冷料穴。主流道冷料穴﹕主流道正對面的公模上﹐直徑稍大于主流道大端的直徑。分流道冷料穴﹕分流道的盡頭向前延伸部分。冷料穴的作用﹕(1)﹑防止在注射時冷料進入模腔中影響產品質量。(2)﹑冷料穴經過處理有拉料的作。冷料穴的大小﹕主流道冷料穴直徑為6~~12mm﹐深為6~~10mm。分流道冷料穴長5~~8mm。主流道的頂出及拉料。冷料穴頂出及拉料作用冷料穴頂出及拉料作用“Z”形拉料杆起到拉料與頂出作用﹐但不易多個同時使用﹐因為澆注系統不易脫落。在多個同時使用時﹐”Z”頭部方向需一至。這兩種拉料型式一般用于推板頂出模具。頂杆端面與拉料槽底部平齊或低0.5~~1mm。此種一般用于頂杆頂出模具常用主流道拉料杆尺寸查對表基本尺寸拉料杆直徑拉料穴處孔徑d2d3尺寸極限偏差尺寸極限偏差44-0.01-0.0224+0.01802.82.35553.32.86663.8388-0.013-0.0288+0.02204.841010105.84.81212-0.016-0.03412+0.02707.25.2二﹑成型系統。1﹑分模面的確定。分模面﹕為了方使將制品及澆注塑料取出來﹐而把模具分為兩大部分﹐這個把模具分開的面就叫分模面。分模面的數目有﹕單分模面﹑雙分模面﹑多分模面。分模面的形狀﹕平面﹑斜面﹑曲面﹑階梯面等。在選擇分模面時應考慮以下几點﹕(1)﹑保証制品的精度及上觀要求。(2)﹑考慮所選用的注射機的規格﹐在鎖模力及開模行程上是否達到制品在模中擺放的要求。(3)﹑考慮方便排氣﹑鑲件的安放﹑頂出位置及澆注系統的布置。(4)﹑方便模具鑲件的加工及制品的后加工。(5)﹑對于分模面不在同一水平上﹐為避免公母模在合模時發生碰撞﹐在斷差處采用斜面分模面。2﹑模腔數的確定。在確定型數時應考慮到注射機的各項規格﹑性能﹑制品的精度及模具的制造費用。(1)﹑根據注射機最大的注射量來確定模腔數。公式﹕n=K利G公-G廢/G件公式中﹕n模腔數。K利注射機公稱(標准)注射量的利用系數﹐一般取0.75~~0.85G公注射機的質量公稱(標准)注射量(g)G廢澆注系統﹑飛邊及其它廢料塑料質量(g)G件一個模腔塑件的質量(g)(2)﹑根據注射機最大鎖模力來確定模腔數。公式﹕n=F鎖-fA廢/fA件公式中﹕F鎖注射機的額定鎖模力(N)A廢模具上澆注系統及飛邊在分型面上的投影面積(m平方)A件塑件在分型面上的投影面積(m平方)f單位投影面積所需的鎖模力(N/m平方)(3)﹑根據塑件的精度來確定模腔數。根據經驗﹐每增加一個模腔﹐塑件的尺寸精度會下降4%.設塑件基本尺寸為L(mm)﹐偏差為±x﹐單腔時塑件可能達到的尺寸偏差為±ε%(POM為±0.2%,PA66為±0.3%,PC﹑PVC﹑ABS等非結晶形塑料為±0.05%)。n=(x-εL/100)÷[(εL/100)*(4/100)]+1=2500(x/εL)-24對于高精度塑料制品﹐通常最多只能采用一模四穴。(4)﹑根據成本來確定模穴數。塑件總量為N﹐模具費用為(C0+nC1)元﹐每一模穴所需的費用為C1﹐與模穴無關的費用為C0﹐加工工資率為Y(元/小時)﹐完成周期時間為t(mmin)﹐注﹕忽略准備時間﹑試模及原料費用。總的加工費用為﹕X=N(Yt/60n)+C0+nC1(元)若使總加工費為最小﹐令dX/dn=0n=(NYt/60C1)3﹑一般公母模設計。公母模穴是成型制品內外形的主要部件。其方式隨制品的形狀及加工的方法變化而變化。模穴的形式主要分為以下二點﹕(1)﹑整體式模穴。整體式模穴強度好﹑不易變形﹑結構簡單﹐但只適用于形狀簡單的塑件制品。對于形狀復雜的模穴用整體式﹐則不易加工。(2)﹑鑲拼式模穴。鑲拼式模穴主要用于形狀復雜﹐不易整體加工﹐所以對難加工處的部分﹑易磨損部分進行分拆。(鑲拼式模穴具有排氣的作用。)在拆鑲件時要注意以下几點﹕A﹑拆鑲件不能影響制品的外觀形狀及制品的精度。B﹑鑲件尺寸太小﹐會影響到使用強度﹐且尺寸小會增加鑲件數量﹐導至累積誤差加大。4﹑嵌件的安裝與定位設計。三﹑頂出系統及抽芯機構。當制品在模具中固化后﹐需要有一套有效的方式將其從模具中頂出﹐且在頂出中不能使制品變形﹑白化﹑破裂等損壞制品的現象。這種裝置就是頂出系或頂出機構。在設計頂出系統時﹐應考慮以下几點﹕(1)﹑頂出行程。頂出行程一般在制品脫離模具5~~10mm﹐對于簡單﹑大型的制品可頂出行程是制品深度的2/3。頂出行程太長易損壞頂杆。(2)﹑復位杆及頂出墊板。在頂杆頂出制品后﹐其頂端會高出模穴許多﹐在下次合前必須頂出機構回到原位所以設置復位杆﹐也可設置彈簧助其復位。頂出過程中﹐頂杆墊板會承受很大的壓力﹐如果強度不夠會使頂杆墊板彎曲變形影響頂杆運動。下面是根據制品投影面積而選擇頂出墊板的厚度。制品投影面積/cm頂出墊板厚度/mm51210152520503010050(3)﹑頂杆端面與模穴面高度關系。為方使模具加工﹑組立﹐頂杆端面一般會低或高于模穴面0.05~~0.1mm。是高或是低由模具設計人員與產發人員協商。(4)﹑頂杆的形狀一般選擇圓形﹐因為圓孔易加工及配合。除非制品形狀或其它條件限定。(5)﹑頂出位置的設定。頂出位置應設在制品脫模有困難的地方。如筋﹑柱及在脫模時產生真空的地方。注意在實際頂出中有頂胖或頂現象。1﹑頂出機構。頂杆頂出頂管頂出工作原理在頂出板的作用下頂杆頂出制品工作原理頂管固定板在1頂杆的推動下﹐由頂管3頂出制品。型芯不動。頂板頂出利用成型面頂出工作原理對制品的表面要求不能有痕跡﹐平面度要求高。工作原理利用成型部內鑲件頂出頂塊頂出斜頂出工作原理頂杆1推動頂板4頂出制品﹐頂杆1同時起導向作用。A=3°~5°工作原理在頂杆7的推動下﹐由滾針8的作用頂杆沿著斜塊9滑動頂出制品。斜銷頂出之一斜銷頂出之二工作原理開模后在頂出板的作下﹐斜銷沿著斜槽的方向頂出和內側抽芯。因斜銷承受較大的抽拔力且經常磨損﹐可使用”SKD11”材質。可適當增加油槽。定模頂出機構之一定模頂出機構之二工作原理在開模時型芯3退開時﹑型芯2在彈簧1的作用下頂出制品。工作原理開模后﹐公模移動至擺鉤3與挂鉤4接觸并拉動母板同時把制品從模仁上脫出。成型斜頂杆機構之三簡易斜頂杆之四設計成型斜頂杆時注意以下几點:A﹑為避免成型斜頂杆在運動時受翻轉力的作用而發生卡死現象﹐通常角度為﹕6°~15°之間。斜頂杆的頭部最小不小于16mm﹑頂杆的寬厚不小于8mm﹑斜頂杆側成型面與制品倒鉤脫開最小1mm.B﹑為使斜頂杆在頂出過程中﹐移動順暢﹐應使斜頂杆頂端最少低于分模表面0.05mm.C﹑為保証斜頂杆的強度及耐磨性﹐一般選用HRC50以上的材料如SKD11等。定模二次頂出1-橫銷2-定距拉板3-彈性銷4-限位螺釘5-推杆6-型芯7-動模板開模后﹐當動模后移至﹐定距拉板2上的彈性銷3與橫銷1接觸﹐并帶動動模板7和制品一起移動距離L1﹐使制品脫出型芯6﹐第一次頂出完成。同時限位螺釘4起限位作。動模在后移動﹐橫銷壓下彈性銷3而脫開。推杆5推出L1距離后﹐將制品從動模7的型腔中頂出。2﹑脫澆口機構。2.1.推杆頂出脫澆口之一。1-推杆﹐2-推杆﹐3-動模﹐4-型芯﹐5-公模頂出時﹐推杆1﹑2分別推動澆口和制品﹐動模3將澆口切斷與制品分離后﹐澆口和制品分別被頂出。2.2.推杆頂出脫澆口之二。1-推杆﹐2-推杆﹐3-推杆﹐4-動模2.3.拉杆式脫澆口之一。1-螺釘﹑2-拉杆﹑3-公模﹑4-推杆﹑5-脫料板﹑6-拉料杆﹑7-限位螺釘﹑8-公模固定板 開模時﹐公模3與脫料板5首先分開﹐點澆口由拉料杆6帶出公模3﹐螺釘1起作用后﹐拉杆2帶動限位螺釘7使脫料板5將主流道脫出澆口套。同時推杆4在彈簧的作用下彈動澆口使其落下。推杆4的直徑大于分流道寬度。2.4.拉杆式脫澆口之二。1-墊圈﹑2-拉杆﹑3-墊圈﹑4-拉杆﹑5-母模﹑6-澆口板﹑7-拉料杆﹑8-脫料板﹑9-母模固定板﹑10-澆口套開模時﹐在二次分型機構的作用下﹐澆口板6與脫料板8先分開﹐澆口被拉料杆7拉斷。在墊圈3及拉拉杆4起作用后﹐脫料板8將澆口從拉料杆7及澆口套10中脫出后﹐二次分型機構打開﹐隨后墊圈1及拉杆2使母模5及澆口板6停止分開﹐從而使主分面分開﹐制品留于公模由推杆頂出3﹑側向分型與抽芯機構。有些制品在其內凸外凹形的型狀時﹐在開模必須設計一些相應的機構對所成型的制品進行脫模。但在制品使用是軟且有彈性較好的材料如﹕氯乙烯﹐氯丙烯等﹐可采用強制脫模或二次頂出。如選用材料是﹕PS﹑ABS﹑SAN﹑PC﹑PMM等﹐必須在模具中設計側面分型或抽芯機構。制品在其內凸外凹形的型狀主要有以下几種形式﹕3.1﹑側面分型與抽芯機構的行程在制品脫模時﹐側分型面與抽芯機構移動最小行程為﹕制品可脫的距離加1mm。3.2﹑側面分型面與抽芯機構的限位開﹑合模完后人﹐側分型或抽芯機構所停止的位置。3.3﹑側面分型與抽芯機構的彈簧限制在合模時﹐由于側面分型與抽芯機構的自重和運動的慣性﹐可能會使其開模后后的位置發生變化﹐導致再次合模時斜導柱在插入時位置不對而發生碰撞。為保証合模的順利﹐必須設置彈簧機構對其開模后的位置加以限制。如下圖﹕3.4﹑側面分型與抽芯機構的導向裝置3.4.1﹑側滑塊與導尺﹑模板之間的配合3.4.2﹑側滑塊與導尺﹑模板之間的配合的几種方式a)﹑加工簡單﹑導向可靠﹐但組裝精度要求高﹐調整困難。b)﹑調整容易﹑可以利用耐磨材料﹐減少接觸面﹐避免發生咬蝕。c)﹑與)同理。a)﹑b)兩種結構在運動方向上的導向定位﹐主要依靠滑塊及模板上的鑲條。3.4.3﹑導向裝置防止咬蝕及滑道的選材3.5﹑側面分型與抽芯機構的鎖緊裝置為了使成型制品時側滑塊在注射時不因受壓力而發生后退﹐所以對側滑塊要有鎖緊裝置。鎖緊裝置的選材要有強度及耐磨性。3.5.1﹑鎖緊塊與側滑塊配合高度為側滑塊的3/4.3.5.2﹑鎖緊塊的結構為﹕整體式﹑分體式。整體式結構強度高﹐鎖緊可靠﹐但加工量大及不易調整。分體式在大中型模具中﹐經常用雙向鎖緊方式3.6﹑側面分型與抽芯機構的工作原理見下圖﹕3.7﹑斜導柱設計原則﹕(附圖)A﹑避免在運動中與鎖緊塊互相影響﹐特規定斜導柱與導柱孔之間最小間隙為0.5mm。B﹑斜導柱的長度由側滑塊的行程﹑高度及固定斜導柱的模板厚度決定。C﹑斜導柱的角度最大不超過25°﹐為防止開模時﹐斜導柱與鎖緊塊互相干涉﹐限定鎖緊塊的角度為﹕導柱的角度+5°.D﹑斜導柱的頭部加工成倒角﹑斜導柱孔的口部應加工成倒角。(斜導柱的頭部倒角尺寸不能影響側滑塊的行程。)E﹑當斜滑塊的寬度超過60mm時﹐應采用兩個或兩個以上斜導柱。F﹑斜導柱是通過側滑塊的﹐所以在模板上要留有足夠的讓位空間。G﹑斜導柱選用材料要有強度及耐磨性﹐其淬火要在HRC55°以上。斜銷二級抽芯機構合模狀態第一級抽芯開模過程中﹐斜銷1先帶動內滑塊4﹐同時止動銷限制外滑塊2的抽芯動作。第二級抽芯當斜銷1抽至S1距離時﹐斜銷1開始帶動外滑塊2﹐對制品進行抽芯﹐直到S2距離。彎銷抽芯機構開模后﹕彎銷3撥動滑塊4完成抽芯。銷緊塊2對滑塊銷緊。擋板1對滑塊限位斜導杆式斜滑塊抽芯斜滑塊2由斜銷1導﹐頂出時在推杆4的作用下﹐通過推板3同時完成五個斜滑塊抽芯并頂出。這種機構主要用于筒形制品圓周抽芯。彈簧復位斜推杆內抽芯頂出時﹐推板1推動斜杆2及鑲塊5沿勢板4的斜孔運動﹐在頂杆3頂出制品的同時﹐斜銷完成側抽芯。斜杆2與鑲塊5由彈簧復位。3.8﹑斜契斜契側滑塊運動的工作原理與斜導柱相似﹐但斜契與斜契孔配合面積較大﹐所以其強度大大超過同樣規格的斜導柱。(見下圖)斜契的角度最大不要超過25°﹐并且所滑動的行程在20mm之內。側滑塊一般裝在公模側﹐這種結構的優點是﹕開模時在斜契直邊的作用下﹐側滑塊不能后退﹐由于側滑塊的作用﹐可以保証制品從母模內順利脫出留在公模上。3.9﹑斜滑板下圖(a)(b)普通斜滑板角度不能超過25°﹐側滑塊行程一般不超過20mm.(c)圖這種用于側滑塊行程較長的模具﹐其中α1最大不能超過25°﹐α2不超過40°。此種結構的優點是﹕A﹑驅動行程較長。B﹑更換方便。C﹑斜滑板是裝在模具外側﹐不影響內部空間。3.10﹑彈簧與鎖緊塊驅動側滑塊機構在小型模具中﹐當滑塊行程較小時﹐可在滑塊上設置彈簧。閉模時依靠鎖緊塊驅動滑塊﹐開模時在彈簧的作用下將側滑塊彈開。圖例一圖例二4﹑二次分型機構。擺鉤式二次分型機構開模時﹐擺鉤2與模板1處于鉤住狀態﹐因此模板5與模板7首先分模。當撥杆3撥動擺鉤2脫離模板1后﹐繼續開模時﹐定距拉杆4限制模板5繼續分模﹐從而使主分面分開。合模后﹐彈簧6將擺鉤彈回工作位置。彈簧式二次分型開模時﹐在彈簧5作用下使母模3與母模固定板首先分開。限位螺釘1頭部在導柱2槽中起限位作用﹐使主分模面分開。5﹑復位與先復位機構。側向分型與抽芯機構中側滑塊與頂出杆出現干涉﹐在合模過程中發生碰撞﹐導致模具損壞﹐所以在模具結構中必須設置先復位機構﹐令頂出杆先回原位。斜銷先復位機構側型芯2與推杆4在合模過程中發生干涉﹐所以采用先復位。滑塊3斜孔旁設置一根復杆5﹐斜銷1的一端有一小平面﹐合模時﹐斜銷1首先推動復位杆5﹐因而也推動推板6﹐使推杆4先復位。復位杆﹑彈簧復位機構彈性套式頂出-復位機構開模時﹐滑塊2在斜銷1的作用下完成抽芯動作。脫模時﹐由于注射機頂杆上的頂杆9插入彈性套5并推動彈性套5﹐推板6及推杆3﹐從而使制品脫出型腔﹐同時彈性套5的口部被收緊。合模時﹐因推杆3塊2發生干涉﹐需使推杆3先復位。先復位機構由彈性套5﹑套筒8及頂杆9組成。頂出結束后﹐注射機頂出裝置后退時﹐由于彈性套5口部已收緊﹐頂杆9便帶動彈性套5﹑推板6及推杆3復位﹐復位后﹐彈性套5口端回至套筒8的大孔中﹐其口部松開﹐頂杆9脫離彈性套5.四﹑排氣系統。1﹑排溢設計。排溢是指排出充模熔料中的前峰冷料和模具內的氣體等。廣義的注射模排溢系統應包括澆注系統部分的排溢和成型部分的排溢。象澆注系統主流道和分流道末端的冷料穴等也是一種溢排形式﹐通常所說的排溢是指成型系統的排溢。2﹑排氣設計。模具型腔在塑料充填過程中﹐除了型腔內原有的空氣外﹐還有塑料受熱或凝固而產生的低分子揮發氣體﹐尤其是在高速成型時﹐考慮排氣是很必要的。一般是在塑料充添的同時﹐必須將氣體排出模外。否則﹐被壓縮的氣體所產生的高溫﹐引起塑件局部碳化燒焦﹐或使塑件產生氣泡﹐或使塑件熔接不良而引起塑件強度降低﹐甚至阻礙塑件填充等。為了使這這些氣體從型腔中及時排除﹐可以采用開設排氣槽等方法。有時排氣槽還能溢出少量料流前鋒的冷料。排氣位置選擇A)﹑應開設在型腔最后被充滿的地方。B)﹑最好開在分型面上。C)﹑應盡量開在型腔的一面。D)﹑最好開在開設在嵌件或壁厚最薄處。E)﹑嚴禁開設在對著操作人員的方向。1)﹑排氣方式。利用分模面排氣利用型芯與頂杆間隙排氣利用型芯與定位孔間隙排氣利用鑲件縫隙排利用側面型芯抽芯杆與模板間隙排氣在封閉氣體部位可設排氣杆排氣鑲塊燒結金屬排氣利用排氣槽排氣改變進方式有利于排氣分拆模仁排氣小知識﹕透氣性金屬材料由粉末燒結而成(比黃金還貴的材料)加工注意點﹕1﹑研磨冷卻時禁用酒精及水﹐用油。2﹑加工面及成型面要用放電加工來疏通氣孔。3﹑線切割要用油割。透氣性金屬材料的規格(按透氣直徑)﹕0.005mm﹑0.01mm﹑0.05mm﹑0.1mm。3﹑引氣設計對于一些大型深腔殼型塑件﹐注射成型后﹐整個型腔由塑料填滿﹐型腔內氣體被排除﹐此時塑件的包容面與型芯的被包容面基本上構成真空。當塑件脫模時﹐由于受到大氣壓力的作用﹐造成脫模困難﹐如采用強行脫模﹐勢必破壞塑件質量。因此必須加設引氣裝置。常見的引氣形式有﹕1﹑鑲拼式側隙引氣。與塑件接觸的部分槽深不應大于0.05﹐以免溢料。2﹑氣閥式引氣。彈簧氣閥當注射塑料時﹐在塑料的壓力下將氣門關閉﹐開模時塑件與型芯之間的真空將閥門吸開。頂杆氣閥將氣門與頂杆邊在一起。五﹑冷卻及加熱系統。1﹑冷卻及加熱的目的﹕1)﹑縮短冷卻時間﹐降低成形循環周期。2)﹑保持模具處于恆溫狀態時﹐可以減少成形品的變形﹐使成形品維持穩定的品質狀態。3)﹑穩定的控制溶融材料的收縮率﹐保持成形品尺寸精度﹐并減少變形。4)﹑防止成形制品強度的下降。常用塑料成型溫度與模具度對照表塑料名稱塑料溫度(°C)模具溫度(°C)塑料名稱塑料溫度(°C)模具溫度(°C)聚苯乙烯200~25040~60醋酸纖維素(CA)160~25090~120AS樹脂(AS)200~26040~60硬聚氯乙烯180~~21040~~60ABS樹脂(ABS)200~26040~60軟聚氯乙烯170~19045~60丙烯酸樹脂180~25040~60有機玻璃220~27030~60聚乙烯150~25050~70氯化聚醚190~24040~60聚丙烯160~26040~60聚苯醚280~340110~150聚胺200~30055~65聚砜300~340100~150聚甲醛180~22080~120聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)250~27060~80聚碳酸酯280~32080~1102﹑冷卻系統的設計。1)﹑冷卻裝置設計基本原則。A﹑維持模具熱平衡﹐保証制品收縮均勻。B﹑冷卻水孔的數量越多﹑孔徑越大﹐對制品的冷卻越均勻。(水孔直徑一般是﹕8mm~12mm但各個水孔直徑盡量相同﹐避免因水孔直徑不同造成冷卻液流速不均)C﹑水孔的排列與型腔表面形狀盡量吻合。當制品壁厚不均勻時﹐壁厚處水孔應靠近型腔。一般水孔離型腔面垂直距離不小于10mm﹐常用12mm~15mm。D﹑澆口處加強冷卻。熔融折塑料在進入型腔時﹐澆口附近的溫度最高﹐距澆口越遠溫度越低。因此澆口附近要加強冷卻。E﹑降低進出水的溫差。進出水的溫差如果太大﹐使模溫分布不均勻﹐影響制品的成型質量。F﹑考慮制品的特性及結構﹐合理的按排水路的排列。G﹑冷卻水路要盡量避免接近制品的熔接痕部位。H﹑冷卻水路要保証不泄漏﹐不與其他結構干涉。I﹑冷卻水路要利于加工與清理。2)﹑冷卻系統的零件主要用到以下几種﹕水管接頭(冷卻水嘴)密封圈密封膠帶軟管隔片導熱杆3)﹑冷卻水道直徑﹑間距與型腔之間的關系。上圖為﹕水道與水道﹑水道與型腔的關系﹐當水道直為1時水道之最大間距離為5﹐水道與模仁最大間距為3。4)﹑水道范例。A﹑直接澆口循環水路。B﹑一模2穴側澆口循環水路。C﹑薄膜澆口循環水路。D﹑薄肉成型品循環水路。E﹑深成型品循環水路(1)F﹑深成型品循環水路(2)G﹑深成型品循環水路(3)H﹑箱型產品循環水路。I﹑矩型板產品循環水路。J﹑串聯及并聯式循環水路中。K﹑利用鈹銅及冷卻棒的循環不路3﹑加熱系統的設計。1)﹑電加熱電加熱為最常用的加熱方式﹐其優點是設備簡單,,緊湊﹐投資少﹐便于安裝﹐維修﹐使用﹐溫度容易調節﹐易于自動控制。其缺點是升溫緩慢﹐并有加熱后﹐不能在模具中交替地加熱和冷卻。A﹑直接用電熱絲作為加熱元件。將電熱絲制成彈簧狀﹐再將它套上瓷管放于模具加熱孔中。B﹑加熱板中插入電熱元件。C﹑電熱套式電熱片。在模具型腔外圍套上電熱套或裝上几片電熱片。2)﹑煤氣和天然氣加熱成本低﹐但溫度不易控制﹐勞動條件差﹐而且污染嚴重目前以不在使用。六﹑安裝﹑定位與導向系統。1﹑安裝﹑定位系統。1)﹑安裝A﹑鎖緊零件主要為內六角螺絲與沉頭孔。其中螺絲有公制與英制之分,牙間角分別為60`與55`。書寫方式:公制螺牙大徑*牙距英制外徑尺寸—1英寸內螺牙個數螺絲與沉頭孔採用大的間隙配合,常用的沉頭孔尺寸如下:規格沉頭孔直徑沉頭孔深度過孔直徑M24.53.02.5M36.03.53.5M47.54.54.5M59.05.55.5M610.56.56.5M813.58.58.5M1016.510.510.5M128.512.512.5常用螺絲規格:規格沉頭孔直徑沉頭孔深度過孔直徑M23.83.53.5M47.04.54.5M58.55.55.5M610.06.56.5M813.0

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