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塑料模具设计第四章 注射模设计.ppt

塑料模具设计第四章 注射模设计

junxige
2012-09-27 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《塑料模具设计第四章 注射模设计ppt》,可适用于高等教育领域

第四章注射模设计第四章注射模设计第一节注射模分类及典型结构第一节注射模分类及典型结构一、注射模结构组成与分类(一)注射模的组成两大部分:动模(安装在注射机的动模板上)、定模(安装在注射机的定模板上)。注射前动定模在注射机驱动下闭合形成型腔和浇注系统注射机将已塑化的塑料熔体通过浇注系统注入型腔经冷却凝固后动定模打开脱模机构推出塑件。(一)注射模的组成(一)注射模的组成根据模具中各个零件的不同功能注射模可由以下七个系统或机构组成:成型零部件指构成模具成型制品型腔并与塑料熔体直接接触的模具零件或部件在动定模闭合后成型零件便确定了塑件的内外尺寸。浇注系统由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道称为浇注系统。一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。(一)注射模的组成(一)注射模的组成导向与定位机构为确保动、定模闭合时能准确导向和定位而设置的零件如导柱、导套。脱模机构脱模机构是指模具在开模过程中或开模后将塑件从模具中推出的机构。一般由推杆、推杆固定板、推板、复位杆、拉料杆等组成。侧向分型与抽芯机构成型带有侧孔或侧凹的塑件在塑件被脱出模具之前必须先侧向分型并将侧向型芯抽出。完成上述动作的零部件所构成的机构称侧向分型与抽芯机构。(一)注射模的组成(一)注射模的组成(一)注射模的组成(一)注射模的组成(一)注射模的组成(一)注射模的组成温度调节系统为了满足注射成型工艺对模具的温度要求模具应设有冷却或加热系统。排气系统为了在注射成型过程中将型腔内原有的空气和塑料熔体中逸出的气体排出在模具中常设有排气系统一般是在分型面开设排气槽或利用推杆、镶件的配合间隙排气。(二)注射模的分类(二)注射模的分类按模具总体结构特征分类()单分型面注射模开模时动定模分开从单一的分型面取出塑件和浇注系统冷凝料又称双(两)板式注射模具。()双分型面注射模具有两个不同的分型面用于分别取出塑件和冷凝料。它是在动模板和定模板之间增加一块可往复移动的型腔板(又称中间板或流道板)双分型面又称三板式注射模具。(二)注射模的分类(二)注射模的分类()带有侧向分型与抽芯机构的注射模当塑件有侧凹或侧孔时需采用可侧向移动的型芯或滑块成型。()带有活动成型零件的注射模由于塑件的某些特殊结构要求模具设置可活动的成型零件开模时活动成型零件可与塑件一起从模具内取出然后由手工或简单工具使活动成型零件与塑件分离并放回模具中。(二)注射模的分类(二)注射模的分类()机动脱螺纹的注射模对于带有螺纹的塑件当要求自动脱模时可在模具上设置转动的螺纹型芯或型环利用注射机的开模动作设置传动装置(或专门传动专置)带动螺纹型芯或型环转动从而脱出塑件。()无流道注射模是指在浇注系统中无流道凝料它包括用于热塑性塑料的绝热流道和热流道模具以及用于热固性塑料的温流道注射模等。(二)注射模的分类(二)注射模的分类按塑料品种分类注射成型最早仅用于热塑性塑料制品的加工。随着科学技术的发展和市场需要注射成型已从单一的热塑性塑料制品的加工发展到众多塑料品种的注射成型加工。目前除热塑性塑料外已应用较多的还有橡塑改性的材料如TPR、TPE的注射成型和热固性塑料注射成型、低发泡注射成型、多种物料或多色的共注射成型。(二)注射模的分类(二)注射模的分类按模具型腔的容量分类一般把模具型腔容积达cm以上模具质量达吨以上所需锁模力MN以上的注射模称为大型注射模。大型注射模设计与制造的难度高、造价昂贵必须慎重考虑塑料熔体的流动性、模具的力学特性和温度调节系统。习惯上把模具型腔容积在cm及以内的注射模称为小型注射模。介于两者之间为中型注射模。(二)注射模的分类(二)注射模的分类按制品的尺寸精度分类注射成型过程中制品成型收缩率很难准确而稳定地控制。影响高精度塑件的成型因素很多是综合性的技术难题长期以来困扰着模具设计与制造工程师。近年来在大批量生产中电气接触件、小模数齿轮、凸轮等塑料制品的精密注射成型技术有所进展。由此可将中小型注射模中成型精密级塑料制品的模具称为精密注射模。这类模具生产的塑件应达到GBT中的IT~IT级精度。模具成型零件的加工精度应达到IT~IT级且型腔表面应达到镜面(表面粗糙度在Raμm以下)。第二节塑料制品在模具中的位置第二节塑料制品在模具中的位置塑料制品在成型模具中的位置是由模具的分型面决定的。在注射模具的设计中必须根据塑件的结构、形状首先确定成型时塑件在模具中的位置也即是确定分型面再根据成型塑料的性能特点、塑件的生产批量确定一模成型件数(即一模几腔)浇口型式排气系统及脱模方式等。一、分型面设计-(一)分型面的形式一、分型面设计-(一)分型面的形式分型面:是模具上用于取出塑件和(或)浇注系统冷凝料的可分离的接触表面。分型面的分类:按其位置与注射机开模运动方向的关系来分类:垂直于注射机开模运动方向平行于开模方向倾斜于开模方向按分型面的形状来分类:平面分型面曲面分型面阶梯分型面和斜面分型面按分型面的形状来分类:一个或多个(一)分型面的形式(一)分型面的形式分型面的形式分型面的形式分型面的形式分型面的形式型面的形式分型面的形式(二)选择分型面的原则(二)选择分型面的原则选择设计分型面的基本原则是:分型面应选择在塑件断面轮廓最大的位置以便顺利脱模。(二)选择分型面的原则(二)选择分型面的原则.分型面的选择应便于塑件脱模并简化模具结构因此应尽可能使塑件在动定模分离后留在动模一侧。(二)选择分型面的原则(二)选择分型面的原则使塑件开模时留在动模侧:(二)选择分型面的原则(二)选择分型面的原则简化模具制造:(二)选择分型面的原则(二)选择分型面的原则有利于抽芯(活动型芯置于动模):(二)选择分型面的原则(二)选择分型面的原则有利于抽芯(缩短抽芯距离):(二)选择分型面的原则(二)选择分型面的原则.分型面的选择应考虑塑件的技术要求当塑件表面有同轴度、平行度等要求时应尽可能将其置于同一半模。(二)选择分型面的原则(二)选择分型面的原则(二)选择分型面的原则(二)选择分型面的原则保证塑件脱模顺利:(二)选择分型面的原则(二)选择分型面的原则分型面应尽量选择在不影响塑件外观的位置并使其产生的飞边易于清理和修整由于分型面处不可避免地要在塑件上留有飞边和拼合缝的痕迹因此分型面最好不要设在塑件光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处以免影响塑件外观。(二)选择分型面的原则(二)选择分型面的原则保证外观质量:(二)选择分型面的原则(二)选择分型面的原则减少飞边的影响:(二)选择分型面的原则(二)选择分型面的原则.分型面的选择应有利于排气为此应尽量使分型面与充模时型腔料流末端重合以利于排气。(二)选择分型面的原则(二)选择分型面的原则有利于排气:(二)选择分型面的原则(二)选择分型面的原则.分型面的选择应便于模具零件加工(二)选择分型面的原则(二)选择分型面的原则.分型面的选择应考虑注射机的技术参数注射成型时所需的锁模力是与塑件在合模方向的投影面积成正比所以选择分型面时应尽量选择塑件在垂直合模方向上投影面积较小的表面以减少锁模力。分型面选择实例分析.实例分型面选择实例分析.实例课后作业:课后作业:什么是分型面?分型面选择的一般原则有哪些?一副典型注射模具有哪些部分(系统)组成各部分(系统)的主要功能是什么?二、型腔布置二、型腔布置(一)型腔数目的确定按注射机的最大注射量确定模腔个数Vg(mg)是注射机最大注射量(cm或g)Vj(mj)是浇注系统冷凝料量(cm或g)Vz(mz)是单个塑件的容积或质量(cm或g)(一)型腔数目的确定(一)型腔数目的确定按注射机额定锁模力确定型腔个数F是注射机的额定锁模力(N)pm是塑料熔体对型腔的平均压力(MPa)Aj是浇注系统在制品分型面上的投影面积(mm)Az是单个制品在分型面上的投影面积(mm)(一)型腔数目的确定(一)型腔数目的确定按制品的精度要求确定型腔个数生产经验认为增加一个型腔塑件的尺寸精度将下降。为满足制品的尺寸要求需使Lᇫs(n)Lᇫs≤δn≤-L是塑件的基本尺寸(mm)±δ是塑件的尺寸公差(mm)为双向对称公差标注±ᇫs是单型腔注射时塑件可能产生的尺寸误差的百分比(二)型腔的布置(二)型腔的布置多型腔模具熔体充模要求:在相同的温度和压力下使所用的型腔同时被充满。因为采用一模多腔的模具成型时如果各个型腔不是同时被充满那么最先充满的型腔内的熔体就会停止流动浇口处的熔体便开始冷凝此时型腔内的注射压力并不高只有当所有的型腔全部充满后注射压力才会急剧升高若此时最先充满的型腔浇口已经封闭该型腔内的塑件就无法进行压实和保压因而也就得不到尺寸正确和物理性能良好的塑件。(二)型腔的布置(二)型腔的布置平衡式浇注系统分流道到浇口及型腔其形状、长宽尺寸、圆角、模壁的冷却条件都完全相同熔体能以相同的成型压力和温度同时充满所用型腔。缺点:流道总长度要长些热量压力损失大模板尺寸大。(二)型腔的布置(二)型腔的布置非平衡式浇注系统由于主流道到各型腔的分流道长度各不相同或者各型腔形状尺寸不同而使得浇注系统不平衡。(二)型腔的布置(二)型腔的布置不平衡自然平衡人工平衡(二)型腔的布置(二)型腔的布置对非平衡式浇注系统进行人工平衡方法:平衡系数法k是浇口平衡系数与通过浇口的熔体质量成比例S浇口截面积(mm)L浇口长度(mm)a主流道到型腔浇口的距离(mm)第三节浇注系统设计第三节浇注系统设计一、浇注系统的组成及作用浇注系统是指模具中塑料熔体由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。其作用是将塑料熔体充满型腔并将注射压力传递到型腔的各个部位以获得组织致密、外形清晰、表面光洁、尺寸精确的塑件。浇注系统设计合理与否直接影响塑件的质量、成型工艺调整难易。普通浇注凝料的去除(一)浇注系统流变学(一)浇注系统流变学流变学在浇注系统设计中的应用根据聚合物流变学对圆截面流道有:塑料熔体充模速度(qv)与流道长度(L)截面尺寸(R)熔体表观粘度(ηa)和压降(Δp)有关。(一)浇注系统流变学(一)浇注系统流变学流变参数的变化与选择--()浇口截面尺寸和长度注射成型的基本要求:在合适的温度和压力下使塑料熔体尽快充满模具型腔。关键因素是浇注系统中浇口的设计浇口结构尺寸对充模时熔体流量、压力的影响:大尺寸浇口:流量(qv)一定时加大浇口尺寸减小浇口长度表面上可减小熔体压降(Δp)但此时流速低会降低剪切速率使表观粘度(ηa)增大反而使浇口压降增大。小尺寸浇口:熔体高速流过浇口增大了剪切速率降低了表观粘度使浇口两侧压降减小。因此并不是浇口越大越好但减小浇口尺寸增大剪切速率是有一定范围也不意味浇口浇口越小越好。(一)浇注系统流变学(一)浇注系统流变学()合理的选择剪切速率在较低的剪切速率范围内由于剪切速率的微小变化会引起粘度的巨大变化。这将使注射成型难以控制使塑件出现表面不良、充模不匀、密度不均、内应力高、翘曲以及收缩不均等毛病。所以要在ηa~γ́曲线上选取这么一段剪切速率使它对粘度的影响最小才有利于注射成型。一般主流道取分流道取浇口取~。(二)浇注系统的组成和作用(二)浇注系统的组成和作用()主流道指连接注射机喷嘴与分流道或型腔(单型腔)的进料通道。其作用是将塑料熔体引入模具其形状、大小直接影响塑料熔体的流速和填充时间。()分流道指连接主流道和浇口的进料通道。其作用是通过流道截面及方向的变化使塑料熔体平稳地转换流向并均衡地分配给各个型腔(多型腔)。()浇口指连接分流道与型腔之间的一段短小的进料通道。它是浇注系统的关键部分它起着调节熔体流速、控制保压时间防止熔体倒流的作用。()冷料穴在模具中直接对着主流道(或分流道)的孔或槽用以储存注射时熔体料流前锋的冷料头防止冷料进入型腔而影响塑件的质量或由于冷料堵塞浇口、或降低流动性而造成填充不满。(二)浇注系统的组成和作用(二)浇注系统的组成和作用主流道(一次)分流道二次分流道(支流道)浇口二、浇注系统设计要点二、浇注系统设计要点()应考虑成型塑料的工艺特性。如成型塑料熔体的流动性对压力、温度的敏感性收缩性分子取向等性能。()浇口位置、数量的设计要有利与熔体的流动避免产生湍流、涡流、喷射等现象有利于排气设计时应预先分析熔接痕的位置及对塑件质量的影响。()应尽量缩短熔体到型腔的流程以减少压力损失。()避免高压熔体对型芯和嵌件的冲击以防止型芯的变形或嵌件的移位。()尽量减少浇注系统冷凝料的产生减少原材料的损耗。()浇口的设置要便于冷凝料的去除不影响塑件的外观。主流道设计主流道设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道是熔体最先流经模具的部分它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响因此必须使熔体的温度降低和压力损失最小。在卧式或立式注射机上使用的模具中主流道垂直于分型面。主流道通常设计在模具的浇口套中α=~°L≤mmh=~mmR=R+(~)mmr=dd=d+(~)mm主流道设计主流道设计主流道衬套(浇口套)结构形式:缩短主流道的方法分流道设计分流道设计分流道是主流道与浇口之间的进料通道。在多型腔模具中分流道是必不可少的在单型腔模具中有时可省去分流道。分流道的设计原则()塑料流经分流道时的压力损失及温度损失要小。()分流道的固化时间应稍后于制品的固化时间以利于压力的传递及保压。()保证塑料迅速而均匀地进入各个型腔。()分流道的长度应尽可能短其容积要小。()要便于加工及刀具选择。分流道设计分流道设计在设计分流道时主要考虑尽量减少熔体流动时的压力损失和温度降低同时尽量减小分流道的容积。截面形状:流道效率:截面积周长分流道设计分流道设计圆形截面优点:流道形状效率较高可达D。缺点:增加制作费用及成本稍不注意会造成流道交错而影响流动效率。分流道设计分流道设计梯形截面效率较高制造简便。分流道设计分流道设计U形截面又称改良式梯形流道结合圆形与梯型的优点改良而成。分流道设计分流道设计一般圆形截面的直径为~mm对流动性好的尼龙、聚乙烯、聚丙烯等塑料分流道长度很短的直径可小到mm对流动性差的聚碳酸脂、聚砜等塑料则可大至mm而对于多数塑料一般取~mm。一般梯形流道的深度为截面上端宽度的~上端面的宽度根据成型条件和模具结构而定一般取~mm脱模斜度为°~°。U形流道是梯形流道的变异其深度h=r(r为圆弧半径)脱模斜度为°~°。经验公式法:分流道设计分流道设计应用聚合物流变学理论:主流道:剪切速率×分流道:剪切速率×浇口:剪切速率~非圆截面流道截面积:常用的分流道的横截面形状及横截面尺寸部分塑料常用分流道横截面尺寸推荐范围冷料穴设计冷料穴设计位置:位于主流道正对面的动模板上或者在分流道的末端。作用:收集熔体前锋的冷料防止进入型腔而影响塑件的质量。分类:一种是专门用于收聚贮存冷料的另一种是既有贮存冷料又兼有拉出主流道冷凝料功能的。冷料穴设计冷料穴设计()专门用于收聚贮存冷料的冷料穴可设置在主流道的末端还可设置在各分流道的转向处甚至在型腔料流的末端。冷料穴必须设置在熔体流向的转折处并迎着上游料流的方向冷料穴设计冷料穴设计()兼有拉料作用的冷料穴不带推杆推出的拉料穴小盲孔(三)浇口的设计(三)浇口的设计浇口是浇注系统的关键部分它起着调节、控制料流速度、补料时间、防止倒流及在多型腔起着平衡进料的作用。对浇口总的设计要求是:要使熔料以较快的速度进入并充满型腔同时在型腔充满后适时冷却封闭。一般要求浇口截面小长度短。浇口位置选择浇口位置选择浇口位置选择()应避免引起熔体破裂方法:加大浇口尺寸降低流速采用冲击型浇口浇口位置选择浇口位置选择()浇口应设置在塑件最大壁厚处当塑件的壁厚不均匀时浇口应设置在塑件最大壁厚处使熔体料流从厚壁流向薄壁这样可保证把压力有效地从厚壁传递到薄壁处有利于补塑防止塑件产生缩孔和凹痕。()应有利于排气在浇口的位置确定后应在型腔最后充满处或远离浇口的位置开设排气槽或利用分型面、推杆间隙、镶件间隙或模内活动部件间隙进行排气。浇口位置选择浇口位置选择浇口位置选择浇口位置选择()有利于减少熔接痕和提高熔接痕强度浇口的数量越多熔接痕也会越多所以在熔体的流程不太长和无特殊需要时尽量减少浇口数目以减少熔接痕的数量对于大型盒形件为减少其翘曲变形采用多点进料以减少因内应力引起的翘曲变形浇口位置选择浇口位置选择()防止型芯变形浇口位置选择浇口位置选择()考虑塑件的收缩变形及分子取向由于塑件在冷却时平行和垂直于熔体流动方向的收缩率不同对于大型平面塑件会造成翘曲变形为解决此问题可采用多点进料或薄片浇口。浇口位置选择浇口位置选择浇口位置设置还应考虑分子取向对塑件性能的影响浇口位置选择浇口位置选择()应考虑塑件的外观浇口位置应尽量设置在不影响塑件外观的部位如塑件的边缘、底部或内侧。熔体流程比和流动前沿的校核熔体流程比和流动前沿的校核()流程比的校核在确定浇口位置及数量时对于大型塑件还应考虑塑料所允许的最大流程比(流程比是塑料熔体在型腔内流动的最大流程与其厚度之比)。B是流程比Li是各段流程长度(mm)ti是各段流程的型腔厚度(mm)Bp是允许的流程比熔体流程比和流动前沿的校核熔体流程比和流动前沿的校核()流动前沿的校核为预测塑料熔体在型腔内的流动以及熔接痕的位置和走向可进行熔体流动前沿时间等值线校核。)手工校核采用作图的方法来描绘塑件的充模过程熔体流程比和流动前沿的校核熔体流程比和流动前沿的校核)计算机软件流动模拟校核流动模拟软件能够显示熔体从流道至浇口逐渐充满型腔的动态过程显示流动过程各个时刻的压力场、温度场、剪切速率场其预测结果对模具设计者制定正确的工艺方案和合理的模具结构提供了很大帮助。浇口类型浇口类型()侧浇口一般开设在模具的分型面从塑件的边缘进料浇口截面形状一般为矩形深度h决定着浇口冷凝时间浇口宽度b一般根据塑件的注射量来决定特点:形状简单、加工方便、调整容易留有痕迹矩形侧浇口的基本尺寸矩形侧浇口的基本尺寸浇口类型浇口类型()重叠式浇口开设在塑件端面边缘可避免熔体从浇口向型腔产生喷射现象。浇口类型浇口类型()扇形浇口是一种宽度沿浇口方向逐渐增加呈扇形而浇口的深度逐渐减少的侧浇口。是侧浇口的一种变异。在注射过程由于浇口深度不断减小使塑料熔体流动时在横向得到更均匀的分配从而减少流纹这种浇口比较适合于成型长条形或扁平而薄的塑件。浇口类型浇口类型()薄片浇口(薄膜浇口、平缝式浇口)是侧浇口的另一种变异浇口截面宽度很大(可与型腔宽度作成一体)深度很小。浇口的分配流道与型腔平行其长度略大于型腔的宽度。薄片浇口使充模流动更为均匀对有透明度和平直度要求表面不允许有流痕的片状塑件比较适合。浇口类型浇口类型()直接浇口塑料熔体经主流道直接进入型腔。仅适合于单型腔模。这种浇口由于尺寸大流程短流动阻力小进料快传递压力好有利于补塑和排气。常用于成型大型、壁厚、长流程的塑件及一些熔融粘度大的塑料。缺点:浇口处固化慢成型周期长残余应力大浇口凝料切除后疤痕较大。直接浇口注意事项:直接浇口注意事项:浇口类型浇口类型()环形浇口(圆盘浇口)分流道呈圆环布置其截面为圆形或矩形浇口为环形薄片。其特点是进料均匀圆周上各处流速基本相等排气容易可避免和减少熔接痕。主要用于圆筒形或中间带孔的塑件成型。缺点:去除困难浇口类型浇口类型()轮辐式浇口和爪形浇口轮辐式浇口是将整个圆周进料改为几小段圆弧进料这样冷凝料较少去除方便且还由于型芯上部得以定位而增加稳定性。缺点:增加了熔接痕对塑件的强度和外观有一定的影响。其适用范围与圆环形浇口相似。浇口类型浇口类型爪形浇口是轮辐式浇口的一种变异它是在型芯头部开设流道分流道与浇口不在同一平面上由于型芯顶端伸入定模内起到定位作用从而避免了弯曲偏移保证了同轴度。所以这种浇口适用于内孔较小的管状塑件或同轴度要求较高的塑件。浇口类型浇口类型()点浇口点浇口是截面形状小如针点的浇口优点:)由于浇口非常小显著提高熔体的剪切速率使熔体的粘度大为降低有利于充模。这对于对剪切速率敏感的塑料熔体特别有效。如ABS、PS、AS等。)熔体经过小浇口时由于剧烈的摩擦生热熔体温度升高熔体的粘度再次下降使熔体的流动性更好。)由于浇口很小便于塑件与冷凝料的分离有利于自动化生产同时小浇口在塑件上留下的痕迹很小有利于修整。)由于点浇口模具多了一块分流道板所以可以较自由选择浇口位置对于大投影面积或易于变形的塑件可采用多点进料以便于提高塑件的成型质量而对于一模多腔的易实现各型腔的平衡进料浇口类型浇口类型缺点:①采用点浇口时为了能取出浇注系统冷凝料模具必须使用双分型面的结构或单分型面热流道结构费用较高。②不适合加工成型粘度高和对剪切速率不敏感的塑料熔体。③不适合加工成型厚壁或壁厚不均匀的塑件成型。④成型时需较高的注射压力。浇口类型浇口类型浇口类型浇口类型()潜伏浇口潜伏浇口是由点浇口演变而来具有与点浇口类似的特点。不同的是潜伏浇口潜入分型面一侧沿斜向进入型腔。开模时能自动拉断浇口而且浇口的位置可设在塑件的侧面、端面和背面等各隐蔽处、使塑件外表面无浇口痕迹。同时模具的结构可简化为单分型面结构。浇口类型浇口类型浇口类型浇口类型()护耳浇口在型腔侧面开设耳槽熔体经浇口后冲击在耳槽侧面从而改变料流方向且降低流速平稳而均匀地进入型腔防止了小浇口直接对型腔注射时产生喷射现象。此外因耳槽能允许浇口周边产生缩孔所以能减少因注射压力造成的过量填充以及因冷却收缩造成的变形。缺点:成型时注射压力较高成型后去处耳槽较麻烦。浇口类型浇口类型课后作业课后作业浇注系统的作用是什么?注射模浇注系统由哪些部分组成?注射模浇口的作用是什么?有哪些类型?各自适用和种形状塑件?浇口位置的选择原则是什么?型腔内气体的来源及危害型腔内气体的来源()原有的空气()树脂中释放的挥发性物质及水汽型腔内气体的危害:三、排溢系统设计三、排溢系统设计(一)排气槽的作用排气槽是为使模具型腔中的气体排出模外而在模具上开设的通气槽或通气孔。排气不通畅所带来的问题:()由于排气不顺增加了熔体流动阻力使型腔无法充满造成塑件棱角不清。()在塑件上可见明显的流动痕、熔接痕使塑件的力学性能降低。()滞留的气体会在塑件的表面留下银纹、气孔、剥层等缺陷。()型腔内气体受压缩后产生瞬时局部高温使熔体降解甚至烧焦。()当排气不良时降低了注射速度不能实现快速充模。(二)排气方法(二)排气方法()利用分型面排气是最简单的方法其排气效果与分型面的接触精度有关()利用型芯(或镶件)与模板的配合间隙排气()利用推杆与孔的配合间隙排气()利用侧型芯运动间隙排气()开设排气槽当以上措施仍不能满足快速、完全排气时应在适当的位置开设排气槽或排气孔。排气的几种方式排气的几种方式利用模具分型面或配合间隙排气开设排气槽排气当型腔最后充填部位不在分型面上其附近又无可供排气的推杆或可活动的型芯时可在型腔相应部位镶嵌经烧结的金属块(多孔性合金块)以供排气。常用塑料排气槽深度浇口的位置不同排气槽的开设的位置也不同:排气系统的引气结构:排气系统的引气结构:塑件粘附型腔的情况较严重开模时也应设置引气装置(尤其整体结构的深型腔)镶拼式侧隙引气镶拼式侧隙引气尤其整体结构镶拼式侧隙引气尤其整体结构镶拼式侧隙引气气阀式引气气阀式引气四、热流道浇注系统设计四、热流道浇注系统设计热流道浇注系统是属于无流道凝料浇注系统它是注射模浇注系统的重要发展方向它与普通浇注系统的主要区别在于:在注射成型中对浇注系统采用适当的加热和温度控制使流道内的塑料熔体始终保持熔融状态不与型腔内的熔体一起冷却从而避免浇注系统冷凝料的产生。(一)热流道浇注系统(一)热流道浇注系统优点:()熔体在流道中的压力传递好可降低注射压力和温度从而减少了塑料熔体产生热降解和塑件产生残余应力的可能。()不产生浇注系统冷凝料大大节省了塑料原料同时省去了去除浇口冷凝料、修整塑件、回收冷凝料的工序节省人力大大降低生产成本。()塑件上无明显浇口痕迹外观好成型过程操作简单有利于实现全自动化生产。缺点:模具必须同时具有加热、控温、绝热和冷却装置模具结构复杂造价高加工一些对温度较敏感的塑料时对温度的控制要求非常精确使目前对热流道的应用不能广泛推广。适用范围:()塑料的熔融范围宽粘度变化小热稳定性好即在较低的温度下也有较好的流动性。在较高温度下熔体不流涎不分解能容易地进行温度控制。()塑料熔体粘度对压力敏感当不施加压力时熔体不流动一旦施加较小的压力熔体就能流动。()塑料的比热容低易于融熔和固化。()塑料的热变形温度高能将塑件迅速从模具中取出。符合要求的塑料品种有:PE、PP、PS、AS、ABS、PC、PA、POM(二)热流道浇注系统的结构(二)热流道浇注系统的结构延长喷嘴是一种单型腔热流道的形式采用特别长的喷嘴延伸至与型腔相接的点浇口处为避免喷嘴热量过多地传给模腔使温度难以控制必须采用有效的绝热措施常见的有塑料层绝热和空气绝热两种方法。空气绝热延长喷嘴空气绝热延长喷嘴塑料层绝热延长喷嘴塑料层绝热延长喷嘴多型腔热流道多型腔热流道多型腔热流道装置是由流道板与浇口套组成。流道板由加热器加热所有的分流道均设置在流道板内并对流道板的温度进行控制使加热温度均匀地达到设定值。()流道板设计流道板应具有良好的加热和绝热设施保证加热器安装方便和温度控制有效。()流道板喷嘴设计喷嘴处于高温的流道板和低温的型腔交界面上要保持喷嘴内的塑料熔体既不冷却过多而硬化堵塞浇口又不过热流涎、拉丝甚至热分解。所以应有效的使喷嘴与模具绝热并使喷嘴达到热平衡。同时还必须考虑到流道板的热膨胀要保证喷嘴与喷嘴套以及定模型腔上浇口孔的对准。第四节成型零部件设计第四节成型零部件设计注射模的成型零部件是指构成模具型腔的零件通常包括凹模、型芯以及各种成型杆和成型镶件(块)。按功能划分成型零部件可分为安装部分和工作部分安装部分起安装、固定成型零件的作用其表面粗糙度一般为Ra即可工作部分与塑料直接接触用来成型塑件其表面粗糙度根据塑件材料和表面质量要求来定一般不大于Ra。成型零部件的工作部分的形状和尺寸决定着塑件的形状和尺寸进行成型零部件的设计就是要根据被成型塑件的要求结合模具制造的生产条件合理确定成型零部件的结构形式准确计算成型零部件的工作尺寸并保证它们具有足够的强度和刚度。一、成型零件的结构设计一、成型零件的结构设计考虑因素:保证既要获得合格的塑件又要便于加工制造还要注意尽量节约贵重模具材料以降低模具成本。(一)凹模的结构设计凹模也可以称为型腔或凹模型腔用以形成塑件的外形轮廓按结构形式的不同分为整体式、整体嵌入式、镶拼组合式和瓣合式四种类型。整体式凹模整体式凹模优点:强度高、刚性好制件表面无拼接缝痕迹便于装配。缺点:复杂型腔加工工艺性差生产成本高。适用:成型塑件形状不太复杂的中小型制件。整体嵌入式凹模整体嵌入式凹模整体嵌入式凹模是将结构尺寸较小的整体式凹模(多为方形)采用Hm配合嵌入到凹模固定板或套板中进行使用特点:刚性好、强度大、制件无拼接缝痕迹便于节省贵重材料型腔复杂程度受限。镶拼组合式凹模镶拼组合式凹模局部镶拼式凹模:目的简化局部加工工艺性可更换。镶拼组合式凹模镶拼组合式凹模底部镶拼式凹模:目的简化底部型腔加工工艺变内形加工为外形加工。镶拼组合式凹模镶拼组合式凹模侧壁镶拼式凹模镶拼组合式凹模的设计注意事项镶拼组合式凹模的设计注意事项)  考虑将复杂的型腔内形加工变为镶拼件外形加工降低加工难度)   拼缝避开型腔转角或圆弧并与脱模方向一致以避免出现横向飞边而影响塑件的顺利脱模)  镶拼时应采用Hm过渡配合即使这样镶拼处也难免会使塑件表面出现拼缝痕迹因此镶拼配合面最好选择在对塑件外观影响不大的部位)  宜将易损坏部分设计成独立的镶块以免加工时的失误造成更大的浪费)为便于模具装配成型镶块本身尽量设计定位结构。瓣合式凹模瓣合式凹模组成凹模的每一个镶块都通过T型槽或燕尾槽与模套形成动联接它们在塑件的成型过程中可以被模套或其它锁合装置箍合在一起而在塑件的脱模过程中又可以从模套或其他锁合装置中脱出并向侧面打开从而能使带有侧凸、侧凹或侧孔的塑件可靠地从模具中脱出。(二)凸模和型芯的结构设计(二)凸模和型芯的结构设计凸模和型芯都是用来成型塑件内表面的零部件两者没有严格的区别。一般来讲可以认为凸模是成型塑件整体内表面的模具零部件而型芯则多指成型塑件上某些局部特殊内形或局部孔、槽等所用的模具零部件有时也可以称型芯为成型杆。与凹模相似凸模和型芯的结构形式可分为整体式、整体嵌入式、镶拼组合式及活动式等不同类型。整体式凸模整体式凸模整体式凸模是用整块模具材料直接加工而成的。优点:结构牢靠、不易变形、塑件无拼缝的溢料痕迹缺点:塑件内表面形状复杂时难加工且模具材料消耗量大主要适用于成型一些小型塑件的塑料模。整体式凸模整体式凸模嵌入式凸模嵌入式凸模嵌入式凸模主要是指模具中的小型芯(成型杆)或成型镶块。为减少模具零件的切削加工量和便于加工小型芯(成型杆)单独加工制造后再被嵌入到模具中的安装孔内固定。当对于成型mm以下孔的圆柱型芯可采用正嵌法将小型芯从型腔表面压入。异形型芯结构镶拼组合式凸模(型芯)镶拼组合式凸模(型芯)当塑件内形比较复杂、凸模加工制造难度较大时也可对凸模采用镶拼组合式结构以便于加工、维修或更换。镶拼型芯结构镶拼型芯结构活动凸模活动凸模活动凸模的主要形式有瓣合式凸模和侧向型芯。)瓣合式凸模主要用来成型带有内侧凸凹的塑件其设计方法可类比瓣合式凹模。)侧向型芯主要用来成型塑件的侧孔或外表面的侧凹它可通过斜导柱或斜滑块等侧向抽芯运动机构驱动。二、螺纹型芯和螺纹型环的结构设计二、螺纹型芯和螺纹型环的结构设计(一)螺纹型芯手动卸除型螺纹型芯是在模具闭合前装入型腔内成型后随制件一起脱模并在模外卸下多用于立式注射。为提高生产效率注射生产时一般准备多套螺纹型芯交替使用。为便于模外用工具将螺纹型芯旋下其非成型端应制成方形或将相对两边磨成两个平面。(一)螺纹型芯(一)螺纹型芯(一)螺纹型芯(一)螺纹型芯固定在动模侧螺纹型芯结构及固定方法:(二)螺纹型环(二)螺纹型环整体式:拌合式:成型零件的工艺性避免产生尖角薄壁)尽量避免零件的尖角所有成型零件要尽力避免尖角的出现因为尖角容易引起应力集中从而降低零件的使用寿命。特别是凹模的内腔更是这样。)增加锁紧块减少弹性变形。)尽量减小动模垫板在垫块上的跨距当跨距较大时可在动模垫板与动模座板之间增加支承柱。)对于较为细长的型芯采用端部定位提高强度减少型芯变形。保证成型零件的强度和刚度设计时考虑小孔与镶件的对接面配合方法设计时必须考虑窄而深的筋槽加工方法设计时必须考虑加工基准面设计时应考虑采用便于机械加工及钳修加工的结构对于无需精密配合的部位可设计空刀槽以节约加工工时对于不配合的过孔尽量作得大一些对于不影响成型的拐角部位进行倒角或倒圆以便装配应尽量减少钳工的工作量应尽量设计成可采用标准刀具的尺寸对承受载荷的拐角部位及需进行淬火处理的拐角部位应设计成圆弧过渡标准刀具的尺寸不能影响外观不能影响外观三、成型零件工作尺寸计算三、成型零件工作尺寸计算成型零件工作尺寸分类成型零部件中与塑料接触并决定塑件几何形状的各处尺寸称为工作尺寸它包括型腔深度与型芯高度尺寸型腔和型芯径向尺寸成型零件中心距(如孔间距、型芯间距、孔或凸台中心到型腔(主型芯)侧表面的距离。(一)成型零件工作尺寸分类(一)成型零件工作尺寸分类按磨损后尺寸变化趋势将工作尺寸分类:()孔类尺寸(A类)该类尺寸属于包容尺寸(广义的孔)与塑料熔体或塑件之间产生摩擦磨损之后具有变大的趋势。属于这类尺寸的有:型腔深度、型腔径向尺寸等()轴类尺寸(B类)该类尺寸属于被包容尺寸(广义的轴)与塑料熔体或塑件之间产生摩擦磨损之后具有变小的趋势。属于这类尺寸的有:型芯高度、型芯径向尺寸等。()中心距类尺寸(C类)该类尺寸不受摩擦磨损影响因此可视为一种不变尺寸。属于这类尺寸的有:孔间距、型芯间距和孔中心距与型芯中心距。(一)成型零件工作尺寸分类(一)成型零件工作尺寸分类※塑件与成型零件尺寸标注方法:  轴类尺寸采用基轴制标负差即基本尺寸为最大尺寸  孔类尺寸采用基孔制标正差即基本尺寸为最小尺寸  中心距尺寸公差带对称分布标正负差基本尺寸为中间尺寸(二)成型收缩率的确定(二)成型收缩率的确定()  对于收缩率范围较小的塑料品种一般取平均收缩率() 对于收缩率范围较大的塑料品种应根据塑件形状尤其壁厚来酌情选择(壁厚者取上限值)塑件各部位选择的收缩率也各不相同()  嵌件较多时收缩率应取小() 塑件精度较高或收缩率不易掌握时塑件外径取较小的收缩率内径取较大的收缩率以留有试模修模余量。()利用注射成型工艺参数可以对塑料制件的收缩量进行调节。(三)成型零件工作尺寸计算(三)成型零件工作尺寸计算标注制造公差后得:整理得:(三)成型零件工作尺寸计算(三)成型零件工作尺寸计算型腔深度尺寸:型芯径向尺寸:型芯高度尺寸:中心距尺寸:(三)成型零件工作尺寸计算(三)成型零件工作尺寸计算计算型腔尺寸时的注意事项:塑件收缩率范围较大但按平均收缩率计算尺寸时为防止收缩超差可预先验算:若塑件尺寸为轴类尺寸则若塑件尺寸为孔类尺寸则若塑件尺寸为中心距尺寸则选择成型零件安装部分制造公差的原则一般以不使塑料熔体产生溢边为准习惯上常取Hf尺寸较大时取He或Hf非配合尺寸取塑件公差的~。四、型腔壁厚的计算四、型腔壁厚的计算注射模在工作过程中要承受多种外力如注射压力、保压力、锁模力等等。模具型腔如强度不够将产生塑性变形或断裂破坏如刚度不够将产生较大的弹性变形使模具贴合面处出现较大的间隙由此发生溢料及飞边现象。另外当成型后成型压力消失时型腔因弹性回复而收缩当收缩量大于塑件的收缩时型腔会紧紧包住塑件造成开模困难或塑件残留在定模上而损坏塑件或塑件质量不良。因此有必要对模具型腔进行强度和刚度计算。(一)长方形型腔壁厚及底板厚度的计算(一)长方形型腔壁厚及底板厚度的计算组合式()型腔壁厚刚度条件:p是型腔内熔体压力一般取~MPaL是型腔侧壁长边尺寸(mm)H是型腔高度(mm)a是受熔体压力部分的高度(mm)E是弹性模量钢材取MPaδ是允许变形量(mm)。为防止溢料应根据不同塑料的最大不溢料间隙决定如对低粘度塑料取~mm对中粘度塑料取mm左右对高粘度塑料取~mm为保证尺寸精度δ可取塑件允许公差的左右。(一)长方形型腔壁厚及底板厚度的计算(一)长方形型腔壁厚及底板厚度的计算强度条件:(一)长方形型腔壁厚及底板厚度的计算(一)长方形型腔壁厚及底板厚度的计算()型腔底板厚度)刚度条件:)强度条件:l是型腔侧壁边长L是支撑宽度B是凹模宽度b是型腔宽度(一)长方形型腔壁厚及底板厚度的计算(一)长方形型腔壁厚及底板厚度的计算矩形整体式()型腔壁厚由刚度计算由强度计算L是型腔长度a是型腔深度b是型腔宽度c是La决定的常数查表c'是Lb决定的常数查表(二)圆形型腔壁厚及底板厚度的计算(二)圆形型腔壁厚及底板厚度的计算组合式--()型腔侧壁厚从刚度出发:从强度出发:μ是泊松比钢材取r是型腔内径(二)圆形型腔壁厚及底板厚度的计算(二)圆形型腔壁厚及底板厚度的计算()型腔底板厚度从刚度观点出发:从强度观点出发:(三)动模垫板厚度计算(三)动模垫板厚度计算F是动模垫板受的总压力(N)A是塑件及浇注系统在分型面上的投影面积B是动模垫板宽度(mm)L是支承块间距(mm)p是型腔压力一般取~MPaδ弯是弯曲许用应力(MPa)K是修正系数取~。经验法:()单型腔侧壁厚度()多腔模具的型腔与型腔之间的壁厚垫板厚度的经验数据作业:作业:材料:ABS()选择分型面位置并图示出()计算成型零件的各部分尺寸(模具制造公差δ取成型塑件部分公差)()画出成型部分零件型腔和型芯部分简图并标明尺寸及脱模斜度(小型芯不用标出)第五节导向与定位机构设计第五节导向与定位机构设计一、导向机构的作用导向机构作用:定位导向承受一定的侧压力导向机构的形式:导柱、导套导向锥面定位二、导向机构的设计二、导向机构的设计(一)导柱导向机构利用导柱与导柱孔之间的间隙配合来保证模具的对合精度。(一)导柱导向机构(一)导柱导向机构导柱的结构形式()带头导柱(一)导柱导向机构(一)导柱导向机构()有肩导柱(一)导柱导向机构(一)导柱导向机构导套的结构形式带头导套直导套导柱、导套的配置形式(一)导柱导向机构(一)导柱导向机构导柱导套的设计原则()导柱应合理均布在模具分型面的四周导柱中心至模具外缘应有足够的距离以保证模具的强度。数量一般~个不对称分布。(一)导柱导向机构(一)导柱导向机构()导柱一般设在有型芯的一边应比凸模端面高出~mm可以保护型芯不受损坏而导柱设在定模一边便于塑件脱模。对于脱模机构为推板推出的模具有推板的一边一定要设有导柱。(一)导柱导向机构(一)导柱导向机构()为使导柱能顺利进入导套导柱端部应做成锥形或半球形导套的前端也应倒角。(一)导柱导向机构(一)导柱导向机构()导柱导套应有足够的耐磨度(外硬内韧)它多采用低碳钢经渗碳淬火处理其硬度为~HRC也可采用T或T碳素工具钢经淬火处理。导柱和导套配合部分的表面粗糙度要求为Ra()导柱直径按模具尺寸选取选取时参考国内外注射模架标准数据。(二)锥面定位结构(二)锥面定位结构锥面定位结构的应用:成型精度要求高的大型、薄壁、深腔型塑料制件时型腔内的侧压力往往会引起型芯或型腔的偏移如果这种侧压力完全由导柱来承受会导致导柱卡死或损坏因此这时应增设锥面定位机构用于承受部分侧压力避免导柱承受侧压力后卡死或损坏。锥面和合模销精定位装置()锥面精定位锥面和合模销精定位装置()锥面精定位()斜面精定位()斜面精定位()斜面精定位()斜面精定位()斜面精定位()锥形导柱()导位斜度辅助器()合模销定位第六节脱模机构设计第六节脱模机构设计一、脱模推出机构的分类和设计原则脱模推出机构的作用及分类作用:从模具中推出塑件及其浇注系统凝料。分类:按推出零件的类别:推杆推出、推管推出、推件板(脱模板)推出、推块和多元件联合推出等按推出动作特点:简单脱模推出(一次推出)、二次推出、顺序推出、带螺纹制品的脱模按动力源:手动脱模、机动脱模、液压和气压推出典型推出机构形式及各零件作用:推杆推出塑件推杆固定板固定推杆等推板导套为推板运动导向推板导柱为推板运动导向拉料杆使浇注系统凝料从模具中脱出推板承受注射成型机提供推出力支承钉使推板和动模板之间产生间隙以便清除污垢同时调节其厚度可控制推杆位置及顶出距离复位杆也称回程杆使推板在顶出塑件后复位。(二)推出系统的设计原则(二)推出系统的设计原则() 脱模机构运动的动力一般来自于注射机的推出机构故脱模机构一般设置在注射模的动模内并且结构要可靠() 脱模机构应使塑件在顶出过程中不会变形损坏(脱模力作用位置靠近型芯脱模力应作用于塑件刚度及强度最大的部位作用力面积尽可能大)() 脱模机构应能保证塑件在开模过程中留在设置有顶出机构的动模内() 脱模机构应尽量简单可靠有合适的推出距离(把塑件推出模具mm左右如果脱模斜度较大时可以顶出塑件深度的就可以了过大会加剧模具的磨损、过小则制品不能脱模)()若塑件需留在定模内脱模机构应设置在定模内。二、脱模力计算二、脱模力计算脱模力指将塑件从型芯上脱出时所需克服的阻力。包括:成型收缩的包紧力壳体类塑件的大气压力机构运动的摩擦力塑件对模具的粘附力二、脱模力计算二、脱模力计算脱模力分类初始脱模力相继脱模力受力分析:∑FX=F摩cosαF脱F正sinα=F脱=F摩cosαF正sinαF摩=f·F正F正=pAf摩擦系数(~)p因塑件收缩对型芯产生的单位正压力(~MPa)A塑件包紧型芯的侧面积(mm)F脱=pA(f·cosα-sinα)二、脱模力计算二、脱模力计算影响脱模力的因素:型芯成型部分的表面积及其形状收缩率及摩擦系数塑件壁厚和包紧型芯的数量型芯表面粗糙度成型工艺:P注、t冷二、脱模力计算二、脱模力计算对于厚壁件()圆环形断面:()矩环形断面:二、脱模力计算二、脱模力计算.对于薄壁塑件()圆环形塑件()矩环形塑件三、简单脱模机构三、简单脱模机构(一)简单脱模机构的形式推杆推出机构该脱模机构应用最广、推出位置所受的限制最少的一种顶出方式。推杆的形式推杆脱模机构推杆脱模机构推顶肋板处推杆直径:推顶肋板处推杆直径:推杆推出机构型式推杆脱模机构推杆脱模机构推杆脱模机构推杆脱模机构推杆脱模机构推杆的固定形式推杆的固定形式推杆的固定形式(一)简单脱模机构的形式(一)简单脱模机构的形式推管推出机构用于推出中心带孔的圆形塑件或有环形凸台的塑件。(一)简单脱模机构的形式(一)简单脱模机构的形式推件板推出机构主要用于支承面很小的壳类塑件。另外在不允许留推杆残痕的情况下也常用这种推板推出机构。(一)简单脱模机构的形式(一)简单脱模机构的形式推块推出机构对于齿轮类或一些带有凸缘的制品如采用推杆推出容易变形而结构上又不允许采用推板推出时可采用推块作推出零件。(一)简单脱模机构的形式(一)简单脱模机构的形式联合推出机构采用以推件板为主推杆或推管为辅的顶出方式用于型芯内部阻力大、仅用推件板或推杆易使塑件变形或损坏的情况。(二)主要推出零件设计(二)主要推出零件设计推杆的设计L=~d≥mm配合间隙小于溢料值(Hf)端面与型腔或镶件的平面平齐或高出~mm推杆的设计推杆的设计()推杆的形式推杆的设计推杆的设计()推杆的尺寸推杆直径不宜太细应有足够的刚度和强度承担推力尽量避免Φmm以下的推杆根据压杆稳定原理:ψ是安全系数取=L是推杆长度F是脱模力(N)n是推杆数目E是钢材的弹性模量(MPa)推杆的设计推杆的设计按强度条件进行校核:推杆的设计推杆的设计()推杆的布置①尽可能使推杆位置均匀对称以便使塑件所受的顶出力均衡并避免推杆弯曲变形②应注意将推杆设在脱模阻力最大处。③在顶推塑件的边缘时为了增加推杆与塑件的接触面积应尽量采用直径较大的推杆。④当塑件结构需要在其薄壁位置设置推杆时可根据塑件结构适当增大推杆工作端面的截面积。推杆的使用实例推

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塑料模具设计第四章 注射模设计

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