塑料成型工艺与模具设计.ppt

1、1,塑料成型工艺与模具设计,沈阳理工大学应用技术学院机械系模具教研室 教学内容,2,第一章绪论,第一节塑料成型在工业生产中的重要性 第二节塑料模具的分类 第三节学习本课程应达到的目的,3,第二章塑料成型基础,第一节聚合物的分子结构与热力学性能 第二节聚合物流变方程与分析 第三节聚合物在成型过程中的流动状态 第四节聚合物在成型过程中的物理和化学变化 第五节塑料的组成及工艺特性 第六节常用塑料,4,第三章塑料成型工艺与塑料成型制件的工艺性,第一节塑料成型原理与型工艺特性 第二节塑料制件的结构工艺性,5,第四章注射成型模具结构及注射机,第一节注射模具的分类及结构组成 注射模具的分类 注射模具的结构组

2、成 （一）成型零部件 （二）合模导向机构 （三）浇注系统 （四）侧向分型与抽芯机构 （五）推出机构 （六）加热冷却系统 （七）排气系统 （八）支承零部件,6,第二节注射模具的典型结构,一、单分型面注射模具 （1）工作原理 （2）设计注意事项 分流道的位置 推出机构的设计 拉料杆的设计 复位机构的设计 二、双分型面注射模具 （1）工作原理 （2）设计注意事项 第一次分型距离的确定 S=S/+35mm 材料特性的选择 导柱的长度的确定 LS+H+810mm 分型弹簧的设计,7,第四章注射成型模具结构及注射机,三、斜导柱侧向分型与抽芯注射模具 （1）工作原理 （2）设计注意事项 斜导柱侧向分型与抽芯

3、机构的定位 楔紧装置 基本形式 四、斜滑块侧向分型与抽芯注射模具 五、带有活动镶件的注射模 六、定模带有推出装置的注射模 七、角式注射机用注射模,8,第三节注射模与注射机的关系,一、注射机有关工艺参数的校核 （一）型腔数量的校核 1、由注射机料筒的塑化速率确定型腔数量 n(KMt/3600-m2)/m1 2、由注射机的最大注射量确定型腔数量 n(K m1 -m2)/m1 3、由注射机的额定锁模力确定型腔数量 n(F-pA2 )/ pA1 （二）注射量的校核 nm1+ m2 80%m （三）塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核 n A1 + A2 A （四）注射压力的校核 (n A1 + A2

4、 )pF （五）模具与注射机安装模具部分相关尺寸的校核 1、喷嘴尺寸 2、定位圈尺寸 3、模具厚度 4、安装螺孔尺寸 （六）开模行程的校核 1、注射机最大开模行程与模厚无关的校核 2、注射机最大开模行程与模厚有关的校核 （七）顶出装置的校核 1、中心顶出杆机械顶出 2、两侧双顶出杆机械顶出 3、中心顶出杆液压顶出与两侧双顶出杆机械顶出联合作用 二、国产注射机的主要技术规格 1、卧式注射机 2、立式注射机 3、角式注射机,9,第五章注射模设计,第一节塑料制件在模具中的位置 型腔数量的确定方法 型腔的布局,10,第五章注射模设计,二、分型面的设计 分型面的形式 平直分型面 倾斜分型面的 阶梯分型面

5、的 曲面分型面的 瓣合分型面的 分型面的选择原则 分型面应选择在塑件外形轮廓最大处 确定有利的留模方式 保证塑件的精度要求 满足塑件的外观要求 便于模具的加工 对成型面积的影响 对排气效果的影响 对侧向抽芯的影响,11,第二节浇注系统与排溢系统的设计,一普通流道浇注系统的组成及作用 浇注系统的组成 浇注系统的作用 二、普通流道浇注系统的设计 基本原则： 1、了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动性能 2、采用尽量短的流程以减少热量和压力损失 3、浇注系统设计应有利于良好的排气 4、防止型芯变形和嵌件位移 5、便于修整浇口以保证塑件的外观质量 6、浇注系统应结合型腔布局同时考虑 7、流动距离比和流动

6、面积比的较核,12,第二节浇注系统与排溢系统的设计,主流道的设计 1、主流道的尺寸 2、主流道衬套的形式 3、主流道衬套的固定 分流道的设计 1、分流道的形状及尺寸 2、圆形 3、梯形 4、U形 5、半圆形 6、矩形 尺寸的确定： 1、分流道的长度 2、分流道的表面粗糙度 3、分流道在分型面上的布置形式,13,浇口的设计,浇口的形式：限制式浇口，非限制式浇口 1、常用浇口的形式 （1）直接浇口 （2）侧浇口 （3）扇形浇口 （4）平缝浇口 （5）环形浇口 （6）盘形浇口 （7）轮辐浇口 （8）爪形浇口 （9）点浇口 （10）潜伏浇口 （11）护耳浇口 浇口形式与塑料品种的相互适应性 浇口位置的

7、选择原则 1、尽量缩短流动距离 2、浇口应开设在塑件壁厚最后处 3、必须尽量减少或避免熔接痕迹 4、应有利于型腔气体的排除 5、考虑分子的定向作用 6、避免产生蠕射和喷射 7、不能在承受弯曲和冲击载荷的部位设置浇口 浇口位置的选择应注意塑件的外观质量,14,浇注系统的平衡,1、型腔的布局与分流道的平衡 2、平衡式与非平衡式 浇口平衡的计算思路 （1）相同塑件多型腔成型的BGV值计算 （2）不相同塑件多型腔成型的BGV值计算,15,冷料穴的设计,作用：容纳冷料及脱模的作用 位置：1）主流道的对面 2）分流道的延伸端 尺寸：主流道的对面冷料穴直径与主流道的直径相同，长度为直径的11.5倍。 形式：

8、 1）Z字形冷料穴 2）倒锥形冷料穴 3）环形槽形冷料穴 4）球形冷料穴 5）菌形冷料穴 6）分流锥形冷料穴,16,排溢系统的设计,作用：排除型腔中的气体 方式： 1）利用配合间隙排气 2）分型面上开设排气槽排气 3）用排气塞排气 4）强制排气,17,热流道浇注系统,定义：在注射成型过程中，浇注系统中的塑料一直保持熔融状态，并不冷却和固化。 一、对塑料品种的要求： 1、热稳定性好 2、对压力敏感 3、固化温度和热变形温度高 4、比热容小 二、绝热流道 1、井式喷嘴（绝热主流道） 2、多型腔绝热流道（绝热分流道）： 点浇口形式与直接浇口形式 三、加热流道 1、延伸喷嘴 2、半绝热流道 3、多型腔

9、热流道 4、外加热流道 四、内加热流道 1、二级喷嘴533、34 2、阀式浇口热流道535,18,第三节成型零件的设计,一、成型零件的结构设计 （一）凹模1整体式凹模 （二）凸模和型芯 1、凸模的结构：整体式，组合式 2、小型芯的结构 （三）螺纹型芯和螺纹型环的结构设计,19,二、成型零件的工作尺寸计算模具,影响塑件尺寸精度的主要因素： 1、塑件收缩率的影响S 2、模具成型零件的制造公差Z 3、模具成型零件的磨损C 4、模具安装配合的误差a =Z+C+S+j+a,20,型腔和型芯工作尺寸的计算,1、螺纹型环工作尺寸的计算 1、螺纹型环大径 2、螺纹型环中径 3、螺纹型环小径 2、螺纹型芯工作尺

10、寸的计算 1、螺纹型芯大径 2、螺纹型芯中径 3、螺纹型芯小径 3、螺纹型芯和螺纹型环螺距尺寸 4、牙尖角,21,三、型腔侧壁和底板厚度的计算,模具型腔侧壁厚度：以最大压应力为准 模具型腔侧壁强度计算条件：不超过材料的许用应力 三方面的条件： 1、材料成型过程中不发生溢料 2、保证塑件的尺寸精度 3、保证塑件顺利脱模,22,第四节合模导向机构设计,一、导向机构的作用 1、定位作用 2、导向作用 3、承受一定的侧向力 二、导柱导向机构 三、锥面定位机构 适用于大型、深腔、薄壁塑件，角度为520度，配合高度为15毫米。,23,第五节推出机构设计,一、推出机构的结构组成 （一）、推出机构的组成 （二

11、）、推出机构的分类 （三）、推出机构的设计原则 推出机构应尽量设计在动模一侧 保证塑件不因推出而变形损坏 机构简单、动作可靠 良好的塑件外观 合模时正确复位 二、脱模力的计算 三、简单推出机构,24,四、推出机构的导向与复位 导向零件 复位零件 复位杆复位 弹簧复位 五、动定模双向推出机构 六、顺序推出机构 （一）、弹簧分型顺序推出机构 （二）、摆钩分型螺钉定距顺序推出机构 （三）滑块分型导柱定距顺序推出机构,25,七、二级推出机构,（一）、单推板二级推出机构 弹簧式二级推出机构 拉钩式二级推出机构 斜楔滑块式二级推出机构 摆块拉杆式二级推出机构 U形限制架式二级推出机构 （二）双推板二级推出

12、机构 八字摆杆式二级推出机构 斜楔拉钩式二级推出机构,26,九、带螺纹塑件的脱模机构,强制脱模 手动脱模 机动脱模 利用开合模动作使螺纹型芯脱模与复位 直角式注射模的自动脱螺纹机构 第六节侧向分型与抽芯机构设计 第七节温度调节系统 第八节热固性塑料注射成型工艺及模具设计简介,27,第六章 压缩模设计,第一节压缩模结构及分类 压缩模的结构 压缩模的分类 第二节压缩模与压机的关系 一、压机有关工艺参数的校核 成型总压力的校核 开模力脱模力的校核 压缩模合模高度和开模行程的校核 压机有关工作台面尺寸的校核 模具推出结构与压机的关系 国产压机的主要技术规范 第三节、压缩模主要成型零部件设计 塑件在模具

13、内主要加压方向的选择 凸模与加料室的配合形式,28,加料腔尺寸的计算,计算步骤： （一）、计算塑件的体积V1 （二）、计算塑件所需原材料的体积 V=(1+K)*kV1 体积计算法 重量计算法 （三）、计算加料腔的高度H,29,导向机构 脱模机构 脱模机构与压机的连接方式 不连接，连接 固定式压缩模脱模机构 半固定式压缩模脱模机构 移动式压缩模脱模机构 撞击架脱模 卸模架卸模 单分型面卸模架卸模 双分型面卸模架卸模 垂直分型面卸模架卸模 压缩模的手柄 压缩模侧向分型抽芯机构 机动侧向分型抽芯机构 手动模外侧向分型抽芯机构 第,30,八、浇注系统凝料的脱模机构,点浇口浇注系统的脱模 潜伏浇口浇注系

14、统的脱模,31,第七章压注模设计,传递模浇注系统、加料腔 特点： 1、效率高 2、质量好 3、适于成型带有细小嵌件、较深的孔、及较复杂的塑件,32,第七章压注模设计,压注模的分类 移动式、固定式 压注模的结构组成 成型零部件 加料装置 浇注系统 加热系统,33,第二节 压注模零部件设计,1、加料腔的结构 2、压柱的结构 3、加料腔与压柱的配合 4、加料腔尺寸计算 塑件的体积v 塑料的体积Vs=(1+k1)kv 压缩比 加料腔的截面积2A=1.4m 从传热方面考虑 A=0.7m A=A3+2A4 从锁模方面考虑 A=(1.11.25)A1 加料腔的高度 H=Vs/A1 +815 (mm) A1=

15、 A腔+A浇,34,第三节 浇注系统与排气槽设计,主流道 分流道 浇口 浇口位置的选择 排气槽,35,第八章 挤出模设计,二、成型模具的结构组成 口模和芯棒 过滤网和过滤板 分流器和分流器支架 机头体 温度调节系统 调节螺钉 定径套,36,挤出成型机头的设计原则,正确选择机头的形式 改变料流的运动状态，产生适当的压力 机头内的流道应呈光滑的流线型 机头内应有分馏装置和适当的压缩区 机头成型区内应有正确的截面形状 机头内最好设有适当的调节装置 应有足够的压缩比 机头结构紧凑、利于操作 合理选择材料,37,挤出成型模具与挤出机,机头与挤出机的关系 国产挤出机的技术参数 机头与挤出机的联结,38,第

16、二节 管材挤出成型机头,常用结构 直通式挤管机头 直角式挤管机头 旁侧式挤管机头 微孔流道式挤管机头 机头内主要零件的尺寸及其工艺参数 定径套的设计 外径定径 内压法定径 真空吸附法定径 内径定径,39,第三节 棒材挤出成型机头,机头结构及设计要点 1、机头结构 2、棒机头设计要点 流道的设计应具有阻流阀的作用 棒材的定型区要比管材的定型区大一些 进口处的扩张角为3060左右，收缩部分的长度约为50100mm 机头出口处为喇叭型、喇叭扩张角为45 主要的工作零件应进行调质处理。 定径套的设计 定径套的长度设计 定径套的内径设计,40,第四节 吹塑薄膜机头,成型方式：平挤上吹方法、平挤下吹方法、

17、平挤平吹方法。 机头的形式：1、芯棒式机头 中心进料式机头（十字形机头） 螺旋式机头 旋转式机头 多层复合式机头 吹塑薄膜机头的特点 机头设计要点： 1、口模与芯棒的单边间隙 2、口模定型段长度 3、缓冲槽尺寸 4、芯棒扩张角与分流线斜角,41,第五节 板材、片材挤出成型机头,支管式机头 （一）、一端供料的直支管型机头 （二）、中间供料的直支管型机头 （三）、中间供料的弯支管型机头 （四）、带有阻流棒的双支管型机头 鱼尾式机头 螺杆式机头,42,第六节 异型材挤出成型机头,板式机头 流线式机头 异型材挤出成型机头的设计要点 必须对口模成型区的截面形状进行一定修正 机头结构参数 机头口模的尺寸,

18、43,第七节 电线电缆挤出成型机头,挤压式包覆式机头 套管式包覆式机头,44,第九章 气动成型工艺与模具设计,第一节、中空吹塑成型工艺与模具设计 中空吹塑成型模具的分类、特点及成型工艺 挤出吹塑成型 注射吹塑成型 注射拉伸吹塑成型 多层吹塑 片材吹塑成型,45,第一节、中空吹塑成型工艺与模具设计,吹塑成型的工艺参数 型胚温度 模具温度 中空塑件的设计 （一）、吹胀比：塑件的最大直径与型胚直径之比。24 （二）、延伸比 （三）、罗纹 （四）、圆角 （五）、塑件的支撑面 （六）、脱模斜度和分型面 中空吹塑设备 （一）、挤出装置 （二）、注射装置 （三）、机头 （四）、模具设计,46,第二节、真空成

19、型工艺与模具设计,真空成型的特点及成型工艺 （一）、凹模真空成型 （二）、凸模真空成型 （三）、凸、凹模先后抽真空成型 （四）、吹泡真空成型 （五）、柱塞推下真空成型 （六）带有气体缓冲装置的真空成型,47,塑件设计,塑件的几何形状和尺寸精度 塑件深度与宽度之比 圆角 斜度 加强筋,48,模具设计,（一）、模具的结构设计 抽气孔的设计 型腔尺寸 型腔表面粗糙度 边缘密封结构 加热、冷却装置 （二）、模具材料 非金属材料 金属材料,49,第三节 压缩空气成型工艺与模具设计,压缩空气成型特点及成型工艺 压缩空气成型模具 （一）、压缩空气成型模具结构 （二）、模具设计要点,50,第十章 其他成型工艺与模具设计,第一节共注射成型 定义：使用两个或两个以上注射系统的注射机，将不同品种或不同色泽的塑料同时或先后注射入模具内的成型方法。 应用：双色（国内） 八色（国外） 双色注射成型 特点