塑料模具设计课件

2024年9月10日主讲：梁军第1页一、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：

⑴生产能力高； ⑵产品质量的一致性好； ⑶原材料的利用率高，成本低； ⑷只适用于批量生产。

3.模具在国民经济中的地位和作用：

第一章绪论2024年9月10日主讲：梁军第2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、常用橡胶塑料模具：2024年9月10日主讲：梁军第3页(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.动模和定模：

第一节预备知识2024年9月10日主讲：梁军第4页解决几个问题：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2024年9月10日主讲：梁军第5页

(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)：

0.2V注≤

V制≤

0.8V注一、塑件的尺寸和尺寸精度：2024年9月10日主讲：梁军第6页

成型面积S投——塑件在模具分型面上的投影面积。

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．塑件的壁厚t：均匀2024年9月10日主讲：梁军第7页4．塑件在脱模方向上的高度h与移模行程Sm：2024年9月10日主讲：梁军第8页1.影响塑件尺寸精度的因素:

1)模具的加工精度δz：

2)模具的磨损δc：

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：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)活动成型零件的配合间隙变化引起的误差。3)塑料的收缩率波动：2024年9月10日主讲：梁军第9页1)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:2024年9月10日主讲：梁军第10页

1)物料温度Tm：

Vm同

Tm↑—→ρ熔↓———→G制↓—→塑件的尺寸↓

2)模具的温度TM

：

G制同TM↑—→结晶度↑—→ρ固↑———→塑件的尺寸↓

3)成型压力p：

p↑—→G制↑—→塑件的尺寸↑

4)时间： 模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:2024年9月10日主讲：梁军第11页1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：2024年9月10日主讲：梁军第12页三、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：2024年9月10日主讲：梁军第13页

2024年9月10日主讲：梁军第14页

2.塑件必须有一个有利于保证其外观质量的结构；2024年9月10日主讲：梁军第15页四、塑件上的加强筋和防变形结构：A=t/2B=1.5tα<2or=t/42024年9月10日主讲：梁军第16页

1.动模侧的A

<定模侧的A；

2.A和塑件的高度选取；

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。

2024年9月10日主讲：梁军第17页六、塑件上的孔：2024年9月10日主讲：梁军第18页1.通孔：L/d≤102.盲孔：L/d≤42024年9月10日主讲：梁军第19页八、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=2.5～6mm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：2024年9月10日主讲：梁军第20页十、塑件上的花纹：

十一、塑件上的图案、文字： 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。2024年9月10日主讲：梁军第21页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。2024年9月10日主讲：梁军第22页四、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≥(1.2～1.5)H2024年9月10日主讲：梁军第23页八、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：2024年9月10日主讲：梁军第24页第一节概述一、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2024年9月10日主讲：梁军第25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2024年9月10日主讲：梁军第26页

第二节塑件在模内成型位置 和分型面的选择

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

2024年9月10日主讲：梁军第27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；4.有侧芯的制品，采用A1分型面。2024年9月10日主讲：梁军第28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：采用A2方案。A1

A2

B1

B22024年9月10日主讲：梁军第29页

A1

A22024年9月10日主讲：梁军第30页

结论：若移模行程足够，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 2024年9月10日主讲：梁军第31页二、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。

2024年9月10日主讲：梁军第32页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 质地紧密、外观清晰的制件。

2024年9月10日主讲：梁军第33页2.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。2024年9月10日主讲：梁军第34页 1)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：2024年9月10日主讲：梁军第35页主讲:梁军(一)主流道和主流道衬套（浇口套）的设计："模具设计"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+1；d=d1+12024年9月10日主讲：梁军第36页2)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；

α=(2o～4o)

4)工作时不能出现轴向窜动.2024年9月10日主讲：梁军第37页2024年9月10日主讲：梁军第38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)2024年9月10日主讲：梁军第39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:2024年9月10日主讲：梁军第40页常用截面形状：(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。2024年9月10日主讲：梁军第41页

均衡布置

非均衡布置：2024年9月10日主讲：梁军第42页(三)浇口的设计:

1.浇口的位置选择：

选择标准：1)有利于型腔的排气；2024年9月10日主讲：梁军第43页2)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。2024年9月10日主讲：梁军第44页1)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)。2024年9月10日主讲：梁军第45页

2)侧浇口(边缘浇口)：

特点：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0.5～0.8

大制品1～22024年9月10日主讲：梁军第46页A：模具凹模的表面积例如：盒形制品，PE，计算浇口尺寸。解：取c=0.8h=n.th=n.t=0.6×1.3=7.82024年9月10日主讲：梁军第47页

3)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0.5～0.8

大制品1～22024年9月10日主讲：梁军第48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：0.75～12024年9月10日主讲：梁军第49页伞形浇口清除麻烦，需用切刀。α=45o～90o2024年9月10日主讲：梁军第50页

5)点浇口(菱形浇口)：

特点：①留痕小，不需清除，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。2024年9月10日主讲：梁军第51页

6)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。2024年9月10日主讲：梁军第52页外侧进料内侧进料2024年9月10日主讲：梁军第53页

4.冷料井的设计：(P48-49)2024年9月10日主讲：梁军第54页

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：2024年9月10日主讲：梁军第55页 2.局部镶嵌式：设计要点：1）合理地分割成 易于加工的几 何形状；2024年9月10日主讲：梁军第56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 脱模方向垂直的 拼缝；d：H7/m6D=d+(6～8)D1=D+1H：根据嵌件大小定。中小型模具（5～6)mm

大型模具（8～10）mm2024年9月10日主讲：梁军第57页4）若成型部位有方位要求，采用齐缝销钻铰后磨平装入。2024年9月10日主讲：梁军第58页

3.整体镶嵌式：

2024年9月10日主讲：梁军第59页

1.整体式:(二）凸模：2024年9月10日主讲：梁军第60页2.沉孔式:2024年9月10日主讲：梁军第61页

3.镶嵌式:2024年9月10日主讲：梁军第62页(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.安装牢固可靠；

2.易于脱模；

3.不溢料。2024