分型面设计-浇注系统设计.ppt

1、第三章 注射模设计,本章基本内容 分型面设计设计 浇注系统设计 成型零部件设计 结构零部件设计 推出机构设计 温度调节系统的设计 侧向分型与抽芯机构设计 注射模的设计步骤和设计方法,本章重点 分型面选择、浇注系统设计、成型零部件设计、导柱合模机构设计、抽芯机构设计、温控系统设计、推出机构设计及标准模架的选择 读懂注射模具结构图,一、型腔数量及其排布方式 1 型腔数目的确定 按注射机的最大注射量确定型腔数目： k注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8； mn注射机最大注射量，cm3或g； mj浇注系统冷凝料，cm3或g； m单个塑件的体积或质量， cm3或g。,3.1 分型面设计, 按注射机的

2、额定锁模力确定型腔数目 Fn注射机的额定锁模力，N； p塑料熔体在型腔中的成型压力，MPa； Aj浇注系统在分型面上的投影面积， cm2 ； A单个型腔在分型面上的投影面积， cm2。 按塑件的精度要求确定型腔的数目 按经济性确定型腔数目 N需要生产塑件的总数 Y每小时注射成型加工费 t成型周期,3.1 分型面设计,2 塑件在模具中的位置 单型腔注射模特点 尺寸精度高、形状尺寸稳定； 成型工艺参数易于控制； 模具结构简单、紧凑，各机构的设计自由度大； 模具成本低； 生产效率低，塑件的单件成本高。,3.1 分型面设计, 多型腔布置 基本原则：保证塑料熔体能同时、均匀、保质、保量均衡地充满模具的每

3、一个型腔。另外，要求排列紧凑，以使流道尽可能最短并减小模具外形尺寸；同时，型腔及流道压力分布平衡，以避免偏心受载。 多型腔布置方式：平衡式、非平衡式 平衡式布置：从主流道到各个型腔的各段流道的长度、截面形状与尺寸对应相同。 非平衡式布置：从主流道到各个型腔的各段流道的长度不同，对应的截面形状与尺寸对应也相同。,3.1 分型面设计,3.1 分型面设计,平衡式布置,非平衡式布置,二 分型面设计 打开模具取出塑件或浇注系统冷凝料的面，称为分型面。 1 分型面形式 平直分型面 倾斜分型面 阶梯分型面 曲面分型面 瓣合分型面 2 影响分型面设计的因素 型腔的方位、数目及排列方式，浇注系统设计，塑件的结构

4、工艺性，塑件的精度要求，嵌件位置与形状，推出方式，模具装配与加工，排气。,3.1 分型面设计,3.1 分型面设计,3 分型面设计原则 基本原则：分型面应选择在分型方向上外形轮廓最大的地方，以便顺利脱模。 确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模 应尽可能使塑件在开模后留在动模一侧，并能以最简捷的推出机构完成塑件的脱模。,3.1 分型面设计,3.1 分型面设计,3.1 分型面设计, 保证塑件的尺寸精度 对有同轴度要求的外形或内孔、以及在开合模方向有较高尺寸精度要求的塑件部位，应尽可能设在分型面的同一侧。,3.1 分型面设计, 保证塑件的表面质量,3.1 分型面设计,3.1 分型面设计,改变塑件在模内

5、的摆放方向，以保证塑件的外观要求, 便于模具加工制造 应尽可能使模具分割成便于加工的零件。,3.1 分型面设计, 有利于成型 尽量减少型腔在合模分型面上的投影面积； 对深腔薄壁塑件应采用锥形阶梯分型面以保证壁厚均匀。,3.1 分型面设计, 有利于简化模具结构 应尽可能避免侧抽芯或长程侧抽拨、并尽量将侧抽拨机构设计在动模一侧。,3.1 分型面设计, 有利于排气 应尽可能减小气体的排气阻力。,3.1 分型面设计,4 分型面设计注意事项 台阶型分型面,3.1 分型面设计, 台阶顶面与根部的水平距离 D0.25，为保证D的要求，一般调整夹角“A”的大小，当夹角影响产结构时，应同相关负责人协商确定。 当

6、分模面中有几个台阶面，且H1H2H3时，角度“A”应满足A1A2A3，并尽量取同一角度方便加工。 角度“A”尽量按下面要求选用： 当H 3mm，斜度 5； 3mm H 10mm，斜度 3； H 10mm，斜度 1.5,3.1 分型面设计, 曲面分型面 当选用的分模面具有单一曲面(如柱面)特性时，要求按曲面的曲率方向伸展一定距离建构分模面。否则，会产生尖角及尖角形的封胶面，尖形封胶位不易封胶且易于损坏。,3.1 分型面设计, 当分型面为较复杂的空间曲面，且无法按曲面的曲率方向伸展一定距离时，不能将曲面直接延展到某一平面，这样将会产生台阶及尖形封胶面，而应该延曲率方向建构一个较平滑的封胶曲面。,3

7、.1 分型面设计, 封胶距离 模具中，要注意保证同一曲面上有效的封胶距离。,一般情况要求D3mm。,3.1 分型面设计, 基准平面 在建构分模面时，若含有台阶型、曲面型等有高度差异的一个或多个分型面时，必需建构一个基准平面。 基准平面的目的是为后续的加工提供放置平面和加工基准。,3.1 分型面设计, 分型面转折位 转折位是指不同高度上的分型面为了与基准平面相接而形成的台阶面。 台阶面要求尽量平坦，图示尺寸“A”一般要求大于15，合模时允许此面避空。转角R优先考虑加工刀具半径，一般R3.0mm。,3.1 分型面设计, 平衡侧向压力 由于型腔产生的侧向压力不能自身平衡,容易引起动、定模在受力方向上

8、的错动，一般采用增加斜面锁紧,利用动定模的刚性,平衡侧向压力，锁紧斜面在合模时要求完全贴合。 角度A一般为15,斜度越大,平衡效果越差。,3.1 分型面设计, 浇口套碰面处平坦化 构建分型面时，如果浇口套附近的分型面有高度差异，必须用较平坦的面进行连接，平坦面的范围要大于浇口套直径，一般有效面积应大于18mm。,3.1 分型面设计, 细小孔位处分型面处理 A.直接碰穿 适用于碰穿位较平坦的结构。但对于“键盘”类的按键孔，为了改变有可能产生的“飞边”的方向，常采用插穿形式的结构及尺寸。,3.1 分型面设计,B.中间平面碰穿 适用于碰穿位较陡峭的结构 采用中间平面碰穿的结构可以有效缩短碰穿孔处模具

9、的高度，改善模具的受力情况。为避免动、定模移位，建议采用a图示尺寸及结构。图b所示结构中，由于在碰穿处产生侧向分力，当碰穿孔较小时，在交变应力的作用下，碰穿孔处的模具易于断裂，影响模具寿命。,3.1 分型面设计, 综合考虑产品外观要求 对于单个产品，分型面有多种选择时，要综合考虑产品外观要求，选择较隐蔽的分型面。对于有行位分型的成品，行位分型线必须考虑相邻成品的结构，如相邻成品同样需要行位分型，那幺行位分型线应调整对齐；如图a；5.2.14b；5.2.14c；如相邻成品不需行位分型，在满足结构的情况下，行位分型线应尽量缩短如图5.2.7d。,3.1 分型面设计, 综合考虑产品外观要求 对于单个

10、产品，分型面有多种选择时，要综合考虑产品外观要求，选择较隐蔽的分型面。对于有行位分型的成品，行位分型线必须考虑相邻成品的结构，如相邻成品同样需要行位分型，那幺行位分型线应调整对齐；如图a；b；c；如相邻成品不需行位分型，在满足结构的情况下，行位分型线应尽量缩短如图。,3.1 分型面设计,3.1 分型面设计,一、普通浇注系统设计 1 普通流道浇注系统组成及设计原则 浇注系统 是指模具中塑料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的通道。 分类 普通流道浇注系统、热流道浇注系统。 作用 将塑料熔体平稳地引入模具型腔； 将型腔内的气体顺利排除；,3.2 浇注系统设计, 将压力有效地传递到型腔的

11、各个部位； 获得组织致密、外形清晰、表面光洁和尺寸稳定的制品。 组成 主流道、分流道、浇口、冷料穴。,3.2 浇注系统设计, 设计原则 了解塑料的成型性能特别是与塑料的流动行为相关的特性方面。 考虑熔体充填时的热量、压力凝料损失采用尽可能短的流程、尽量减少流道的弯折、适当控制流道表面粗糙度和断面尺寸。 有利于良好的排气否则会产生紊流，以及因气体积存而导致的凹陷、气泡、烧焦等现象。 应防止熔体充型时对细小型芯或嵌件的直接冲击而变形或位移。,3.2 浇注系统设计, 应有利于浇道凝料与塑件的分离、塑件上浇口痕迹的休整以及不影响塑件的外观要求。 应结合型腔布局，力求均衡充模，并确保锁模的可靠性尽可能采

12、取平衡式布置、型腔与浇注系统在分型面上的投影重心与注射机锁模力中心线一致。 应防止冷料堵塞浇口及进入型腔而造成熔接强度下降等缺陷设计冷料穴、溢流槽等以收集温度偏低的熔体前锋冷料。 浇注系统应留有足够的修模余量。,3.2 浇注系统设计, 在浇注系统初步设计完成后，应校核并确保有合适的流动距离比（流动比）。 流动比：是指塑料熔体在模具中进行最长距离流动时，其各段流道及各段模腔的长度与其对应截面厚度之比值的总和。即： 流动距离比； Li模具中各段料流通道以及各段模腔的长度； ti模具中各段料流通道以及各段模腔的截面厚度。,3.2 浇注系统设计,3.2 浇注系统设计,3.2 浇注系统设计,3.2 浇注

13、系统设计,二、浇注系统设计 1 主流道设计 主流道 是浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触的部位开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道。 主流道设计要求 主流道应位于模具中心塑料熔体入口处，对卧式和立式注射机，其轴线应垂直于模板平面； 使熔体的温度、压力降最小，塑料耗量最少； 避免熔体在流动中产生紊流或涡流而导致塑,3.2 浇注系统设计,件中出现气泡； 开模过程中，凝料应顺利脱离主流道； 确保主流道的应用与制造加工经济。 主流道形状及结构设计要点 主流道形状,3.2 浇注系统设计,主流道截面直径过小熔体在流动时的冷却面积相对增加，热量损失增大，熔体粘度增大，流动性下降，压力损失增多。 主流道截面直

14、径过大易使熔体在流动中产生紊流或涡流；且塑料在此耗量增多；使塑料在模具内的冷却定型时间延长。 设计要点 主流道设计成圆柱形，其锥角常取24，流动性差的塑料可取3-6，流道表面粗糙度数值取0.63um，且加工时应沿流道轴向抛光。 主流道始端球面凹坑半径比注射机喷嘴球面半径大12mm；球面凹坑深度35mm；主流道,3.2 浇注系统设计,始端入口直径比注射机喷嘴孔直径大0.51mm，一般取2.55mm。 主流道末端呈圆角过渡，圆角半径为13mm。 主流道程度最好小于60mm，最长不超过95mm。 主流道常开设在可拆卸的主流道衬套上；主流道衬套结构与装配如图所示，其材料常用T8A，热处理淬火5357H

15、RC。 定位圈在模具安装时插入注射机固定模板的定位孔中，用于模具与注射机的安装定位，定位圈外径比注射机定模板上的定位孔径小0.2mm。,3.2 浇注系统设计,3.2 浇注系统设计,目前，浇口套已经标准化，可根据前面的设计要点查手册、查厂家样本选用。,2 分流道设计 分流道 是浇注系统中从主流道末端开始到浇口为止的塑料熔体的流动通道。 分流道作用 改变熔体流向，使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔。 分流道开设位置 应用于多型腔模具、多浇口进料的单型腔模具。,3.2 浇注系统设计,通常开设在分型面一侧的定模或动模板上，也可同时开设在分型面两侧的动、定模板上。 分流道设计要求 排列紧凑、流程尽量短

16、； 尽可能平衡排列、力求均衡充模与锁模平衡； 温降与压力降小，流向平稳； 当需要采用多级分流道时，应在其拐角处适当设置冷料穴。,3.2 浇注系统设计, 分流道布置形式 与型腔布置密切相关。 平衡式布置从主流道到各浇口的分流道位置和长度均对称相等的布置形式。 非平衡式布置从主流道到各浇口的分流道位置和长度不是全部对称相等的布置形式。,3.2 浇注系统设计,3.2 浇注系统设计,3.2 浇注系统设计, 分流道截面形状与尺寸 断面形状 理论上：圆形截面最好，但流道加工工艺性较差，且对模具的闭合精度要求高，在生产中应用少。 实际生产中，常选用“U”形，其次是梯形截面。 分流道截面尺寸的影响因素 塑料品

17、种、塑件形状、壁厚与体积、注射压力、注射速率、分流道长度。,3.2 浇注系统设计,3.2 浇注系统设计, 分流道截面尺寸计算公式 对于壁厚3mm，质量200g时，有：,3.2 浇注系统设计, 分流道与浇口连接处形状 分流道表面粗糙度 一般取Ra0.81.6 分流道较长时，应在其末端开设冷料穴,3.2 浇注系统设计,3 浇口设计 浇口 浇口也陈进料口，是连接分流道与塑料熔体的通道。 作用 控制熔体进入型腔的充填状态； 对非平衡式流道布置，可通过浇口断面尺寸与长度调整，来达到均衡充模，平衡进料的目的 通过浇口截面尺寸调整，控制充型补缩时间 易于塑件与流道凝料的分离。,3.2 浇注系统设计,3 浇口

18、设计 分类 非限制性浇口 仅指：主流道型浇口/直接浇口 特点：流动阻力小，料流速度快，充型容易；但浇口冷凝较迟，补缩时间长，进料处残余应力大，在浇口对面易出现缩孔或表面凹陷，浇口痕迹明显。 应用：大型、厚壁、长流程深型腔塑件；高粘度塑料件（PC、PSU、HPVC等）,3.2 浇注系统设计,3.2 浇注系统设计, 限制性浇口,3.2 浇注系统设计, 限制性浇口形式及其设计 侧浇口/标准浇口/边缘浇口,3.2 浇注系统设计,3.2 浇注系统设计,3.2 浇注系统设计, 搭接式浇口,3.2 浇注系统设计,基本形状与尺寸：与标准浇口相同； 开设位置：浇口与分流道都开设在型腔对面的模板上，从塑件的端部进

19、料。 特征：是典型的冲击型浇口，可有效防止塑料熔体的喷射流动，但切除凝料困难。,3.2 浇注系统设计, 扇形浇口,3.2 浇注系统设计,截面形状：浇口沿进料方向逐渐变宽，厚度逐渐变薄，最后在与型腔结合处形成长约11.3mm的台阶。 特征：塑料熔体可在型腔宽度方向得到均匀分配，克服了流纹及定向效应等缺陷，降低了塑件的内应力，减小了塑件的翘曲变形，有利于减少空气的带入；但浇口凝料去除困难、浇口痕迹明显。 应用：常用来成型宽度较大的薄片状塑件，以及要求缩短流程的细长形件。 结构改进：主要目的是平衡流速。,3.2 浇注系统设计,3.2 浇注系统设计, 平缝浇口/薄片浇口,3.2 浇注系统设计,形状：宽

20、度为塑件进料侧宽度的0.751倍，厚度约取0.250.65mm，呈条状狭缝。 特征：其与分流道之间有一专门为浇口供料的分配流道（可为条形或扇形）熔体在经分流道的均匀分配后，再以较低的线速度通过平行而均匀地流入型腔，无熔接痕，内应力小，翘曲变形小，排气良好。但去除浇口困难，有明显痕迹。 应用：主要适用于成型大面积的扁平塑件。,3.2 浇注系统设计, 环形浇口,3.2 浇注系统设计,形状：设置在圆筒形型腔外侧周边的同心圆环形浇口，又称为外圆环形浇口。 特征：塑料熔体环绕型芯均匀充模，排气效果好，塑件无熔接痕；但浇口去除困难，有明显浇口痕迹。 应用：适用于圆周较小的薄壁长管形塑件。 变异形式：盘形浇

21、口。,3.2 浇注系统设计, 盘形浇口,3.2 浇注系统设计,形状：浇口开设在圆筒形塑件或具有较大正方形内孔的塑件的整个内侧周边上。 特征：塑料熔体充模流动平稳，平行充模，排气效果好，塑件无熔接痕；但浇口去除困难，冷料多。 应用：适用于内孔较大的圆筒形塑件。 变异形式：锥盘形浇口。,3.2 浇注系统设计,3.2 浇注系统设计, 轮辐式浇口,3.2 浇注系统设计,形式：在带较大内孔的塑件内侧边缘对称性局部进料，其分流道呈轮辐状。相当于对称性布置的内侧浇口。 特征：浇口切除方便，流道凝料少，内侧型芯的定位精度高；但塑件上存在较大的熔接痕而影响塑件的强度和外观质量。 应用：适用于带较大内孔的塑件。

22、变异形式：爪形浇口（适用于内孔较小的长管形塑件或同轴度要求较高的塑件。）,3.2 浇注系统设计,3.2 浇注系统设计, 点浇口/针点式浇口/橄榄形浇口/菱形浇口,3.2 浇注系统设计,形式：截面尺寸特小的圆形浇口。 特点： 开模时浇口可自行拉断，有利于自动化操作； 浇口痕迹小，不影响塑件外观质量； 浇口处充模剪切速率过高，分子高度定向而导致局部应力措施，甚至出现开裂现象。 压力损失大； 为脱出浇注系统冷凝料，必须采用三板式模具结构，导致模具结构复杂化。,3.2 浇注系统设计, 潜伏式浇口,3.2 浇注系统设计,形式：由点浇口变异而来分流道位于分型面上，浇口潜入模板内部，沿斜向2545接通型腔，

23、必要时增设辅助流道以实现内侧进料。 特点： 开模时浇口可自行拉断，有利于自动化； 浇口痕迹小且隐蔽，不影响塑件外观质量； 不需要专门的流道板，但浇口加工困难； 浇口处局部应力集中，甚至出现开裂现象； 压力损失大。,3.2 浇注系统设计,4 浇口位置选择与浇注系统平衡 浇口位置选择 尽量缩短流动距离，流道弯折少 目的：保证塑料熔体迅速和均匀地充满模腔 避免熔体破裂产生喷射和蠕动,3.2 浇注系统设计, 浇口应开设在塑件壁厚处 考虑分子定向的影响 减少熔接痕提高熔接强度 应有利于型腔中气体的排除 注意浇口的去除及其痕迹对塑件外观质量的影响 应有利于熔体在型腔内的流动 应避免冲击使型芯或嵌件移位或变形,3.2 浇注系统设计, 浇注系统平衡 浇注系统平衡的目的：保证塑料熔体能同时均衡地充满各个型腔。 分流道平衡布置时的浇注系统平衡 各段分流道及浇口的长度、截面形状及尺寸取对应相同，则就能满足浇注系统