塑膠結(jié)構(gòu)設(shè)計與模具簡介(公司培訓(xùn)資料)

1、塑膠模具(Plastic Mold)2010-12-081. 塑膠模具的分類模具被稱為現(xiàn)代工業(yè)之母，分類眾多，單是塑膠模具就有： 注塑模具(Ejection Mold-電視機(jī)外殼） 吹塑模具（Blowing Mold-純凈水瓶） 吸塑模具（Suction Mold-包裝塑殼） 擠出模具（Extrusion Mold-塑膠水管） 發(fā)泡模具（Foam Mold-保利龍） 硅膠模具（Silica gel Mold-軟按鍵）注塑模具細(xì)分：注塑模具細(xì)分：以流道系統(tǒng)的不同分為：熱澆道模具和冷澆道模具以流道分離方式不同分為：兩板模和三板模以頂出形式的不同分為：正置模和倒置模以注塑塑料的種類數(shù)量分為：單色模和

2、雙色模兩板、熱澆道注塑模兩板、熱澆道注塑模(Hot Runner)1.1 兩板模和三板模三板模三板模：制品和流道在兩個不同的分模面，同兩板模的主要區(qū)別在于多一個撥料板。點澆口（Pin Gate),一點或多點進(jìn)膠，澆口多處在前模、制品正面區(qū)域。兩板模兩板模：制品和流道(Runner)處在同一分型面，模具結(jié)構(gòu)簡單，澆口（Gate)的方式多為邊側(cè)、潛伏式、頂針進(jìn)膠等，澆口位置居于后?；騻?cè)邊。兩板模和三板模兩板模開模動作模擬三板模開模動作模擬熱澆道模具熱澆道成形模擬熱澆道成形模擬熱流板熱流板 2. 模具基本結(jié)構(gòu)以分形面（P/L)為界分為：公模和母模，或稱前模和后模，動模和定模(Core & C

3、avity)以完成的功能分為以下7大系統(tǒng)：成形系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)頂出系統(tǒng)定位系統(tǒng)澆注系統(tǒng)排氣系統(tǒng)模架2.1 模架(Mold Base) 模架是整個模具的保護(hù)、固定、支撐、定位裝置。并實現(xiàn)模具與機(jī)臺的裝配。 通常因澆注系統(tǒng)的不同分為兩板模模架或三板模模架。模架有標(biāo)準(zhǔn)或特制。 材料通常為黃牌鋼S55C 主要的供應(yīng)商有LKM，F(xiàn)utabaTop-PlateA-PlateB-PlateSpace-BlockEjection-Return-PlateEjection-PlateBottom-Plate2.2 定位系統(tǒng)(Locating System) 在模具中起定位導(dǎo)向作用的主要部件是定位環(huán)、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、定位

4、塊、定位柱等。 不同的定位件的作用及定位精度不同，定位的主要作用是減少錯位，保證產(chǎn)品的符合度及保護(hù)合模。定位的設(shè)計要有分級定位，避免累積加工誤差。導(dǎo)柱導(dǎo)套：前后模定位，定位精度大概0.03定位柱和定位塊：前后?；蚰Ｈ识ㄎ?，定位精度大概0.01定位環(huán)：模具和機(jī)臺間定位，定位精度大概是0.1mm2.3 成形系統(tǒng)（Cavity & Core) 成形部件是模具的核心，是真正完成產(chǎn)品制造的部分。產(chǎn)品和型腔成鏡象關(guān)系，為了能夠取出產(chǎn)品而分為前模和后模兩個部分。這里主要介紹收縮率、模具表面處理、及結(jié)構(gòu)設(shè)計中的模具工藝要求。2.3.1 縮水率1、縮水率(Shrinkage)制品從模腔內(nèi)脫離后，因溫度、

5、應(yīng)力釋放、結(jié)晶，吸水的關(guān)系會繼續(xù)收縮，如果想得到尺寸精度高的制品，必須將對應(yīng)的成型部件的尺寸預(yù)先放大一定的系數(shù)（1+S），其中“S”即為縮水率系數(shù)。比如：ABS原料一般情況下縮水率為0.40.6%，如果想精確取得產(chǎn)品中某尺寸100mm,那么相應(yīng)的模具尺寸M=100*(1+0.5%)=100.5MM收縮率是除掉模具加工以外對產(chǎn)品精度主要影響的因素，不同的成形條件會得不同的收縮率，當(dāng)然，不同的原料收率就會有不同的收縮率。如果原料添加有玻纖，那流動方向和其垂直方向也不同2.3.2 分型面(Parting Line)選取分模面的原則 （1）分模面應(yīng)選取在產(chǎn)品的最大投影面，避免產(chǎn)生倒鉤。 （2）分模面的

6、選取應(yīng)保證開模后產(chǎn)品能留在后模側(cè)，以利于頂出。 （3）分模面的應(yīng)盡量選在產(chǎn)品的棱線、圓弧切線處，以利于外觀。 （4）分模面的選取應(yīng)盡量使模仁加工簡單。 （5）分模面的選取要考慮模仁的強(qiáng)度。2.3.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計中的模具檢討1.因為止口設(shè)計等造成局部料厚突減 =問題描述：止口配合產(chǎn)生肉厚突減，因厚肉突變造成收縮不均，進(jìn)而在外表面產(chǎn)生應(yīng)力裂紋和脫花對策：將斷差直面做成過度斜面(0.8mm6.局部料厚呈尖角截面圖問題描述：設(shè)計不良產(chǎn)生尖角，成型中尖角部分易出現(xiàn)鋸齒形不飽模。對策分析：1、平面下移加膠，H0.4mm2、增大夾角至B45。3、以上兩者結(jié)合使用7.Rib和Boss的料厚控制肉厚比例：S=T/

7、H, S取值0.40.6R取值范圍：0.0mm0.25H當(dāng)L10T時模具以鑲件方式處理拋光及排氣問題脫模角取值范圍：0.252.0度且保證保證Rib小端壁厚1.0mm肉厚比例：S=(D-d)/2H,取值范圍0.40.6mm拔模角A、B取值范圍0.250.5度，內(nèi)孔開口端保證規(guī)格，以防止螺絲滑牙或爆裂。8.產(chǎn)品外表面四周無拔模問題描述：產(chǎn)品周邊無拔模，開模后產(chǎn)品脫花對策分析：周邊加與表面處理相對應(yīng)的拔模后重新生成檔案。9.外表面槽內(nèi)無拔模問題描述：外表面部分Rib、Slot未做拔模.對策分析：原則上槽內(nèi)應(yīng)保持與整個外面一致大小的拔模，如影響外觀或生成困難，可適當(dāng)減小，并修改側(cè)壁的表面處理規(guī)格.外

8、表面拔模外表面拔模建議由設(shè)計建議由設(shè)計者完成者完成10.曲面造形局部拔模不夠 問題描述： 兩側(cè)面局部拔模角不 足，接近P/L面部分 拔模為0o。對策分析：修改原始曲面重新生成11.內(nèi)表面無拔模問題描述：圖示產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)無拔模。產(chǎn)品頂出困難，增加成型費用。對策分析：內(nèi)表面拔模以0.25度起，如果Rib太深則以大小端尺寸來拔，比如小端1.1mm,大端1.3mm內(nèi)表面的簡內(nèi)表面的簡單拔模可交單拔?？山挥蓮S商完成由廠商完成12.字體周邊拔模不夠問題描述：字體周邊無拔?；虬文２粔?qū)Σ叻治觯鹤煮w周邊易脫花，通常建議拔模角5o13.鐵料產(chǎn)生尖解問題描述：圓周面與弧面相切設(shè)計，開模后形成尖角鐵料，模具強(qiáng)度薄弱

9、且加工困難。對策分析：切點倒R角，避免尖角R0.5R角處理14.鐵料太薄問題描述：加強(qiáng)筋與出風(fēng)口間隙過小，造成鐵料過薄，且處于插破位，易損傷產(chǎn)生毛邊。對策分析：Rib移位，使間隙大于3.0mm。增強(qiáng)插破面強(qiáng)度插破面加斜度1o,改善模具配合。15.圓弧插破問題描述：出風(fēng)口為圓弧面插破，加工精度難以保證，模具易損壞產(chǎn)生毛邊。斷面圖示斷面圖示對策分析：取消圓弧面，采用直面插破。即保證加工精度且模具鉗工容易。16.斜頂無行程問題描述：圖示凸臺需要斜頂出模，斜頂滑行方向與制品內(nèi)部凸臺干涉，無法完成出模。扣位凸臺扣位凸臺對策分析：凸臺移位或縮小尺寸，給出斜頂設(shè)計空間。斜頂出?？臻g需要考慮：斜頂行程、斜頂強(qiáng)

10、度、頂出行程、斜頂成型段深度，一般預(yù)留1530mm.17.斜頂出模問題問題描述：斜頂?shù)臋M向滑塊方向存在0.1mm凹槽(圖示綠色部分），制品頂出過程中斜頂無法滑動。對策分析：填平凹槽，消除斜頂滑塊干涉。18.按鍵孔倒扣問題描述：出現(xiàn)口部分由公模成型，因拔模角關(guān)系出現(xiàn)倒扣無法出模。對策分析：一種方式是模具做行位出模另外一種，修改設(shè)計，產(chǎn)品接受外觀面斷差處理。19.咬花和拋光規(guī)格光潔度代號所使用的表面處理材料粗糙度平均Ra inA-1第3級鑽石膏0-1A-2第6級鑽石膏1-2A-3第15級鑽石膏2-3B-1600號砂紙2-3B-2400號砂紙4-5B-3320號砂紙9-10C-1600號油石10-1

11、2C-2400號油石25-28C-3320號油石38-42D-1噴11號玻璃珠10-12D-2噴240號氧化砂26-32D-3噴24號氧化砂190-230美國SPI標(biāo)準(zhǔn)Mold-Tech標(biāo)準(zhǔn)20.模具鋼材選用附件是常用塑膠模具鋼材的簡介，僅供參考2.4 澆注系統(tǒng)（Runner System)澆注系統(tǒng)是融熔的塑膠原料由機(jī)臺注入型腔的通道，主要由引料結(jié)頭(Sprue)流道（Runner)和澆口（Gate）組成，其設(shè)計原則如下：澆口一般不選在外觀面，避免產(chǎn)生客戶不可接受的外觀影響。澆口的位置要有利于充填平衡。盡量采用平衡流道。澆口的位置要選在產(chǎn)品肉厚較厚的區(qū)域，以利于保壓和充填。盡量避免澆口直充，以

12、免產(chǎn)生噴痕。澆口盡可能選在不易產(chǎn)生應(yīng)力痕的區(qū)域。澆口的形式要盡量避免后加工。水口料盡可能小和短，以免成本浪費。SprueRunnerGate2.4.1 常見的澆口形式1、直澆口2、針點澆口3、潛伏式側(cè)澆口4、潛伏式頂針澆口(1)優(yōu)點：充填平衡，壓力損失小，便于保壓，避免縮水，減少應(yīng)力，水品料小，成型質(zhì)量高，缺點：只能做一模一穴生產(chǎn)，澆口殘痕太大，不便于剪切，嚴(yán)重影響外觀。(2)優(yōu)點：充填平衡，壓力損失較小，澆口殘痕小，無需人工剪切，可做一模多穴生產(chǎn)。缺點：有澆口殘痕，對外觀有影響，充填速度不快，如多點進(jìn)澆會產(chǎn)生結(jié)合線。(3)優(yōu)點：避免在外觀面產(chǎn)生澆口痕跡，壓力損失不太大。缺點：充填不平衡，進(jìn)澆

13、側(cè)容易產(chǎn)生噴痕和脫花。適用于要求外觀無澆口留痕且產(chǎn)品面積相對不大的殼體。適用于有飾片掩蓋澆口的大殼體或是允許有澆口痕跡的底蓋。適用于一模多穴，且有結(jié)構(gòu)可以掩飾澆口痕跡的外殼。(4)優(yōu)點：避免產(chǎn)生外觀面上的澆口留痕。缺點：壓力損失太大，不利于保壓，容易產(chǎn)生縮水和應(yīng)力，有不可避免的頂面噴痕，不適用于太大或太深的殼體件。適用于面蓋類的外殼。2.4.1 常見的澆口形式邊側(cè)直澆口：充填方便，壓力損耗小，易于加工分模，澆口殘痕在邊側(cè)好隱藏。缺點是容易產(chǎn)生澆口噴痕，需要二次加工。邊側(cè)潛伏式澆口：澆口殘痕小，無需后加要。缺點是壓力損耗較大。適合于允許側(cè)面有澆點的小件產(chǎn)品牛角式澆口：澆口位于公模側(cè)，外表面無澆口

14、殘痕。缺點是壓力損大，加工和設(shè)計稍顯復(fù)雜。適用于外表面不允許有澆點的小件產(chǎn)品。2.4.2 充填平衡平衡流道：理論上熔融的塑膠在相同的時間，以相同的壓力、速度到達(dá)每一個模穴。優(yōu)點是有利于速度、壓力的成形調(diào)節(jié)，得到品質(zhì)一致的產(chǎn)品。缺點是流程較長，料頭較大。非平衡流道非平衡流道改進(jìn)型近似平衡流道改進(jìn)型近似平衡流道非平衡充填非平衡充填近似平衡充填近似平衡充填平衡充填：是指澆口位置設(shè)計于產(chǎn)品的中央或多點時膠，使熔融塑膠近似同時到達(dá)各充填末端。此點同樣有利于成型條件的控制，從而使產(chǎn)品的不同區(qū)域品質(zhì)一致。2.5 冷卻系統(tǒng)（Temperature Control System)1、定義：冷卻系統(tǒng)，嚴(yán)格來說應(yīng)該

15、稱之為溫度控制系統(tǒng)，是指利用流動的液體或加熱裝置來保證模具成型所需的溫度，一方面是帶走高溫塑膠帶給出模具的熱量；或者是補(bǔ)充因熱傳導(dǎo)所導(dǎo)致的模溫不足。2、作用：（1），帶走多余的熱量，縮短成型周期，降低成型成本。（2）保證穩(wěn)定的模溫，避免溫度過低產(chǎn)生流紋，噴痕，結(jié)合線，和充填不足等；或溫度過高產(chǎn)生縮水，粘模頂針卡死，產(chǎn)品燒焦等。（3）提供合適的溫度，保證結(jié)晶速度不致過快或過慢，有利于塑件質(zhì)量穩(wěn)定。（4）減小應(yīng)力，避免溫度不均產(chǎn)生的變形，有利于產(chǎn)品強(qiáng)度。2.5.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計要點(1)、冷卻水路的直徑應(yīng)采用整數(shù)6mm,8mm,10mm,12mm，以便于加工并盡量避免采用冷卻效果不佳的6mm水路

16、。(2)、水路應(yīng)分布均勻，避免產(chǎn)生局部過冷或過熱。(3)、水路與模仁壁之間的最小距離5MM.(4)、要保證水的流動速度，避免產(chǎn)生同流層，從面導(dǎo)致效果不佳。(5)、當(dāng)水路與頂出系統(tǒng)干涉時應(yīng)優(yōu)先保證水路的設(shè)計。(6)當(dāng)產(chǎn)品的深度過大時，需采用噴泉水路或鈹銅冷卻以增加效果。噴泉水路設(shè)計噴泉水路設(shè)計2.5 排氣系統(tǒng)（Venting System)排氣系統(tǒng)：是指型腔內(nèi)的氣體受到塑膠的擠壓會通過模具合模后存在的縫隙排出，而專門為排出氣體所設(shè)計的結(jié)構(gòu)稱為排氣排氣系統(tǒng)。經(jīng)常會用到的有排氣槽、排氣銷、排氣鑲件等。廣義來講，任何有分型的模具結(jié)構(gòu)都會有排氣作用。排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計相對簡單。分模面排氣：綠色部分接著型腔，

17、深度設(shè)計0.010.04mm,藍(lán)色部分為排氣通道，距型腔24mm,深度0.20.3mm.排氣絲筒：排氣間隙0.020.04mm2.6 頂出系統(tǒng)（Ejector System)頂出系統(tǒng)：是指模具打開后，將已經(jīng)冷卻定形的制品頂出的裝置。主要的部件是頂針、絲筒、斜頂、拔塊等。頂出系統(tǒng)的設(shè)計比較簡單，稍微特別點的有二次頂出和倒置模頂出（前模頂出）2.6.1 斜頂斜頂程不夠是機(jī)構(gòu)設(shè)計中經(jīng)常遇到的問題，主要是斜頂在頂出運動中與水平運動方向上突起的結(jié)構(gòu)相撞。以下示例說明斜頂所需空間的計算：S1=倒扣的橫向深度S3=S1+25mm，是斜頂脫模安全距離H=頂出高度，產(chǎn)品深度+520mmA=arctan S/HH

18、1=是卡鉤部分的垂直高度H2=H1+25mm，是斜頂?shù)闹鄙矸饽z位L=1220mm,斜頂?shù)暮穸龋曅表數(shù)拇笮《敲?，卡鉤與突起之間的空間距離為SS=S3+S2=S3+（L/cos A）+(H2*tan A)3. 塑膠成型工藝3.1. 成形循環(huán)過程成形循環(huán)過程：(1).合模-模具閉合并產(chǎn)生高壓(2).注射-熔融的塑膠以一定的速度、壓力和計量注入型腔.(3).保壓-緊接射出段，仍舊以一定的壓力注入塑膠補(bǔ)縮。(4). 冷卻-制品冷卻定形的過程(5). 儲料-螺桿旋轉(zhuǎn)回退并塑化一定量原料為下次射出準(zhǔn)備。(6). 開模-模具打開(7). 頂出-產(chǎn)品冷卻定形后被推出。(8). 合模開始下一循環(huán)3.2.成形

19、參數(shù)成形五大參數(shù)：（1） 壓力：包含射出壓力、保壓、合模力、背壓、頂出壓力、水壓等（2） 速度：包含射出速度、開合模速度、儲料速度、頂出速度等（3）溫度：料管溫度、模具溫度、冷卻介質(zhì)溫度、原半干燥溫度等（4）時間：射出時間、保壓時間、冷卻時間、成形周基等（5）位置：儲料計量位置、松退、射出段切換位置、保壓切換點、開模位置、頂出位置。3.3. 成形不良解析（1）結(jié)合線（）結(jié)合線（Weld Line)原因原因：多點進(jìn)膠或融膠繞過破孔在塑膠表面 形成的線痕對策對策： 提高模具溫度，尤其是前模溫度 增加射出速度 增大保壓壓力 提高料管溫度 升高背壓 加大澆口 增加排氣 加大冷料井 (2) 縮水（Sinkage)定義：塑膠局部過收縮形成的凹痕對策： 增大保壓壓力 提高注膠量 降低料管溫度 降低模溫 增大澆口 改變澆口位置 多點進(jìn)膠 修改產(chǎn)品結(jié)構(gòu) (3) 噴痕（Jetting Mark)定義：塑膠制品在澆口周圍呈散射狀