塑料注射模設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、第2章 塑料注射模設(shè)計(jì)要點(diǎn)塑料注射模是塑料模具中產(chǎn)量、產(chǎn)值最大，同時(shí)也是技術(shù)難度最大的一類模具。因此，模具設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)中應(yīng)至少完成一副塑料注射模的設(shè)計(jì)(以下除非特別注明，本書(shū)中的塑料模一般指的就是塑料注射模)；本章結(jié)合企業(yè)工作的實(shí)際需要，將與塑料模相關(guān)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)與規(guī)范做一簡(jiǎn)要的復(fù)習(xí)。2.1 常用塑料及其成型特點(diǎn)常見(jiàn)塑料的中、英文名稱及與模具設(shè)計(jì)相關(guān)的參數(shù)如表2-1和表2-2所示。表2-1 常用的工程塑料及其成型特點(diǎn)塑料材料名稱收縮率/%密度/(g/cm3)溢邊值/mm料筒溫度/模具溫度/通用中文名稱英文縮寫尼龍6PA-60.71.01.130.022502704060尼龍65PA-661.31.1

2、30.022803004060尼龍+玻璃纖維PA+GF0.31.390.022402708090賽鋼P(yáng)OM2.11.420.0420522580100聚碳酸酯PC0.51.200.062712937193聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯PET0.41.332772931530PET+GFPET+GF0.21.6726530595150PET共聚物PETG0.20.51.272502701540PCTGPCTG0.20.51.232752951540聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯PBT1.52.21.402252454080PBT+GFPBT+GF0.40.91.6122525040100PCT+GFPCT+GF0.

3、10.41.45295370105135酸性膠CA0.51.261602304060丙酸醋酸纖維CAP0.51.202152404075丙酸丁酸纖維CAB0.51.192302504085耐高溫聚丙烯PP0.91.11.120.031802206080防火級(jí)聚丙烯PP1.40.950.031802203050聚苯硫醚+玻璃纖維PPS+GF0.251.67300340120150聚苯醚PPO0.50.81.072703107093PSUPSU0.51.24330360120160PESPES0.681.37340380120160續(xù)表塑料材料名稱收縮率/%密度/(g/cm3)溢邊值/mm料筒溫度

4、/模具溫度/通用中文名稱英文縮寫LCPLCP0.021.738540035200SBS彈性體SBS1.50.961.101451602530SEBS彈性體SEBS1.60.870.911802003565熱塑性聚酸酯TPU1.21.241902002149TPVTPV1.52.50.971801901080COPCOP1.41.222025045表2-2 常用的通用塑料及其成型特點(diǎn)塑料材料名稱收縮率/%密度/(g/cm3)溢邊值/mm料筒溫度/模具溫度/通用中文名稱英文縮寫通用級(jí)聚苯乙烯GPPS0.30.61.160.032002504060抗沖擊性聚苯乙烯HIPS0.51.080.03210

5、2702050丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物ABS0.61.050.042102605080丙烯腈苯乙烯共聚物AS(SAN)0.61.070.032202704080丁二烯苯乙烯共聚物BS(K料)0.51.011902303050低密度聚乙烯LDPE30.920.022202602040高密度聚乙烯 HDPE30.960.021902803070乙烯醋酸乙烯酯共聚物EVA20.951402002040聚氯乙烯PVC1.51.381.410.061701902040聚丙烯PP20.910.032102802050有機(jī)玻璃(亞加力)PMMA0.61.180.0322024060802.2 塑料注射模的基

6、本組成一般情況下，對(duì)于塑料模具而言，主要有兩類：一類為二板模，俗稱大水口模；另一類為三板模，俗稱細(xì)水口模。不管是二板模還是三板模，塑料模具一般由以下幾個(gè)部分組成。1. 模架模架構(gòu)成了塑料模具最基本的框架部分。模架一般可從專業(yè)模架廠商處直接采購(gòu)。2. 塑料模具的核心部分型腔和型芯主型腔和主型芯俗稱模仁或內(nèi)模，是模具里面最重要的組成部分。設(shè)計(jì)工作的大部分時(shí)間也是花費(fèi)在模仁的設(shè)計(jì)上。不過(guò)，有些比較簡(jiǎn)單的模具沒(méi)有模仁部分，產(chǎn)品直接在模板上面成型，特別是早期的塑料模具大都如此，這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)逐步淘汰。3. 塑料模具輔助零件如定位環(huán)、澆口套、推桿(也稱頂桿或頂針)、拉料桿(俗稱抓料銷)、支撐柱、頂出板導(dǎo)柱和

7、導(dǎo)套、支撐釘(俗稱垃圾釘)等。如果是三板模，往往還要設(shè)置專門的順序開(kāi)模控制 機(jī)構(gòu)。4. 塑料模具的輔助系統(tǒng)一般的塑料模具有以下3個(gè)系統(tǒng)，即澆注系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)。有時(shí)，因?yàn)樗\(yùn)用的塑料材料需加熱的溫度很高，所以，有的模具還會(huì)存在一個(gè)加熱系統(tǒng)。5. 抽芯機(jī)構(gòu)當(dāng)塑料制品側(cè)向有孔或卡勾時(shí)，模具還必須設(shè)置一個(gè)或多個(gè)處理這些孔、卡勾脫模的機(jī)構(gòu)，如滑塊、斜推桿、油壓缸等。這種處理的機(jī)構(gòu)稱為側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)。2.3 標(biāo) 準(zhǔn) 模 架為了縮短模具的設(shè)計(jì)與制造時(shí)間，模具制造企業(yè)的設(shè)計(jì)者往往將工作的重點(diǎn)放在模仁的設(shè)計(jì)與加工上，而作為基礎(chǔ)構(gòu)件的模架往往采用專業(yè)廠家的標(biāo)準(zhǔn)模架。標(biāo)準(zhǔn)模架又稱標(biāo)準(zhǔn)模座或者標(biāo)準(zhǔn)模胚，它

8、由專業(yè)的廠家進(jìn)行生產(chǎn)，模具的設(shè)計(jì)人員根據(jù)模具的需求可以直接從模架廠商訂購(gòu)。目前的標(biāo)準(zhǔn)模架一般可分為二板式模架和三板式模架。二板式模架俗稱大水口模架，主要適用于采用側(cè)向澆口的模具；三板式模架俗稱細(xì)水口模架，比較適合于采用點(diǎn)澆口的模具。根據(jù)模架的具體功能和結(jié)構(gòu)，這兩類模架又各自細(xì)分為若干個(gè)不同的樣式。 二板式標(biāo)準(zhǔn)模架的組成如圖2-1所示，它一般由以下幾個(gè)部分組成。(1)模板：上下固定板、公母模板、上下頂出板、模腳等。在某些情況下，母模側(cè)還會(huì)有一塊承壓板。(2)連接螺釘：S1連接上固定板與母模板，一般有46個(gè)；S2連接下固定板與公模板，它穿過(guò)模腳，與其是間隙配合，一般是46個(gè)，它的大小和到模具中心線

9、之間的位置與S1一致，只是螺釘?shù)拈L(zhǎng)度不一樣。S7連接上下頂出板，分布在頂出板的4個(gè)角上，一般是4個(gè)。S8連接下固定板與模腳，一般為46個(gè)。(3)輔助零件：導(dǎo)柱與導(dǎo)套，一般是4組。為了防止模具在安裝時(shí)裝反，4組導(dǎo)柱、導(dǎo)套中靠近基準(zhǔn)的一套向模具中心線上偏移2mm，并在相對(duì)應(yīng)的位置標(biāo)刻有“OFFSET”的字樣，該值不管模具大小，每套模具都一樣；回位銷，即復(fù)位桿，一般有4個(gè)，分布在頂出板4個(gè)角上。(4)其他部分：吊環(huán)孔由于模具一般都較重，為了方便模具的安裝和搬運(yùn)，往往在模具上加工出吊環(huán)孔以便安裝吊環(huán)。根據(jù)上述特點(diǎn)，用戶在訂購(gòu)二板式標(biāo)準(zhǔn)模架時(shí)，只需要決定以下幾個(gè)尺寸即可：模具的長(zhǎng)寬。A板、B板的厚度(即

10、公母模板的高)。模腳的高度。據(jù)此，訂購(gòu)模架時(shí)只需標(biāo)記出模架的型號(hào)和上述3組參數(shù)即可，如SC1530A60B70C90，其表示的含義如下：l SC模架類型代號(hào)，代表的是大水口(二板式)系列的C類型。l 1530模具的寬為150mm，長(zhǎng)為300mm。l A60A板的厚度為60mm；B70B板的厚度為70mm；C90C板的高度為90mm。而各個(gè)連接螺釘、吊環(huán)孔、導(dǎo)柱與導(dǎo)套、回位銷等的位置、大小、數(shù)量，用戶一般不能更改。圖2-1 典型二板式標(biāo)準(zhǔn)模架三板式標(biāo)準(zhǔn)模架的組成如圖2-2所示，其與二板式標(biāo)準(zhǔn)模架在許多地方是相同的，一般也由以下幾個(gè)部分組成。圖2-2 典型三板式標(biāo)準(zhǔn)模架1. 模板模板包括上下固定板

11、、A板和B板、上下頂出板、模腳等。有時(shí)，B板下方還會(huì)有一塊承壓板。此外，它還多了一塊不可缺少的板脫澆板，俗稱剝料板。2. 連接螺釘S1連接下固定板與公模板，它穿過(guò)模腳，一般是46個(gè)。S2連接下固定板與模腳，一般為46個(gè)。S3連接上下頂出板，分布在頂出板的個(gè)角上，一般是4個(gè)。這里要特別注意的是，上固定板與剝料板、母模板之間沒(méi)有螺釘進(jìn)行連接，它依靠導(dǎo)柱B進(jìn)行定位和導(dǎo)向，因?yàn)閯兞习逍枰\(yùn)動(dòng)。 3. 輔助零件輔助零件包括導(dǎo)柱與導(dǎo)套，三板式模架有兩種導(dǎo)柱與導(dǎo)套，導(dǎo)柱、導(dǎo)套A和導(dǎo)柱、導(dǎo)套B，總共8套。同樣，為了防止模具在安裝時(shí)裝反，8套導(dǎo)柱、導(dǎo)套中靠近基準(zhǔn)的兩套向模具中心線上偏了2mm，并標(biāo)記有“OFFS

12、ET”的字樣。4. 其他部分其他部分與二板式模架相同。用戶在訂購(gòu)三板式標(biāo)準(zhǔn)模架時(shí)，除決定模具的長(zhǎng)、寬以及A板、B板、C板的厚度外，還應(yīng)決定導(dǎo)柱B(大拉桿)的長(zhǎng)度。2.4 澆 注 系 統(tǒng)注射機(jī)噴嘴與模具澆口套的關(guān)系應(yīng)滿足如圖2-3所示的關(guān)系。圖2-3 噴嘴與澆口套的關(guān)系定位環(huán)的常見(jiàn)形式有A型和B型兩種，當(dāng)噴嘴直接作用于產(chǎn)品膠位面時(shí)，為防止?jié)部谔滓蚴茏⑸鋲毫Φ淖饔枚冃?，可采取特殊形式的定位環(huán)，如圖2-4所示。 (a) A 型定位環(huán) (b) B 型定位環(huán)圖2-4 定位環(huán)的形式與規(guī)格(e) 特殊形式定位環(huán)圖2-4 定位環(huán)的形式與規(guī)格(續(xù))澆口套的形式如圖2-5所示。當(dāng)主流道長(zhǎng)度大于80mm時(shí)，可用延

13、伸澆口套以縮短流道長(zhǎng)度；而錐度澆口套用于當(dāng)主流道高度大于80mm時(shí)代替延伸澆口套，主要用于細(xì)水口和簡(jiǎn)化細(xì)水口模具。圖2-5 澆口套的形式與規(guī)格(e) 傾斜澆口套圖2-5 澆口套的形式與規(guī)格(續(xù))塑料模常用的流道類型有圓形流道、半圓形流道和梯形流道。其斷面形狀及尺寸大小，應(yīng)根據(jù)塑料件的成型體積、塑料件壁厚、形狀和所用塑料的工藝特性、注射速率、分流道長(zhǎng)度等因素來(lái)確定。1)圓形流道如圖2-6所示，圓形流道的直徑d一般在412mm范圍內(nèi)變動(dòng)，對(duì)流動(dòng)性很好的聚丙烯、尼龍等塑料，當(dāng)分流道很短時(shí)，其直徑可小到2mm；對(duì)流動(dòng)性很差的聚碳酸酯、聚砜等，直徑可達(dá)12mm；對(duì)多數(shù)塑料來(lái)說(shuō)，分流道直徑在56mm以下時(shí)

14、，對(duì)流動(dòng)性影響較大，但直徑在8mm以上時(shí)，再增大其直徑，對(duì)流動(dòng)性的影響卻不大。圖2-6 圓形流道2)梯形流道如圖2-7所示，梯形流道的斷面尺寸高度為h=2/3w，梯形斜邊的傾角常取510，底部半徑r=1.5mm，分流道寬度w常在412mm范圍內(nèi)變動(dòng)。圖2-7 梯形流道1. 澆口的設(shè)計(jì)原則(1)澆口應(yīng)設(shè)置在產(chǎn)品較為厚壁處，使塑料從厚壁流向薄壁處，以減少壓力的損失。(2)澆口應(yīng)設(shè)置在制品最容易清除的地方，且盡量不要影響外觀。(3)澆口位置和塑料流入方向，應(yīng)使塑料流入型腔時(shí)，能沿型腔平行方向均勻地流入，并有利于型腔的排氣，如圖2-8所示。圖2-8 澆口位置的設(shè)置(4)澆口位置設(shè)置應(yīng)盡量避免熔接痕、流

15、痕產(chǎn)生于制品的重要部位，如圖2-9所示。圖2-9 澆口位置(5)一模多腔時(shí)，澆口的尺寸應(yīng)根據(jù)澆口與主流道的距離和制品的大小來(lái)開(kāi)設(shè)。(6)澆口的設(shè)置應(yīng)避免塑料直接沖擊薄弱的型芯、鑲件、滑塊等，防止工件變形，如圖2-10所示。圖2-10 澆口位置(7)澆口的設(shè)置還應(yīng)考慮制品在橫向和縱向不同的收縮。2. 澆口的類型與應(yīng)用1)直接澆口直接澆口較適用于一模一穴，根據(jù)客戶確定而澆口不影響產(chǎn)品外觀且成型深腔的大型塑料制品，不宜成型平薄形塑料件和容易變形的塑料件。如圖2-11所示，D值取812mm之間，對(duì)于平薄形塑料件和容易變形的塑料件，D值最大取2S，L值一般不超過(guò)150mm，遇到特殊結(jié)構(gòu)可再加長(zhǎng)。圖2-1

16、1 直接澆口2)側(cè)澆口如圖2-12所示，側(cè)澆口也稱標(biāo)準(zhǔn)澆口，標(biāo)準(zhǔn)澆口形狀簡(jiǎn)單，加工方便，適合于除聚碳酸酯(PC)以外的所有塑料材料。其缺點(diǎn)是易產(chǎn)生流痕，不適合薄板形的透明制品，同時(shí)也不適合于細(xì)而長(zhǎng)的桶形制品。3)搭接式澆口如圖2-13所示，搭接式澆口適合于外觀面不允許有澆口痕跡的所有塑料制品?？蓽p少標(biāo)準(zhǔn)澆口所產(chǎn)生的流痕。其缺點(diǎn)是澆口不易切除，材料是PVC、PU的制品不宜采用。圖2-12 側(cè)澆口 圖2-13 搭接式澆口4)潛伏式澆口如圖2-14所示，潛伏式澆口可以自動(dòng)切斷澆口，適合自動(dòng)化生產(chǎn)。但由于流道彎折過(guò)度、壓力損失過(guò)大，材料是PC、PMMA、SAN的制品不宜采用。圖2-14 潛伏式澆口5)

17、薄形澆口 如圖2-15所示，薄形澆口主要適用于大型的平板產(chǎn)品，使產(chǎn)品不易產(chǎn)生變形、流痕、氣泡等現(xiàn)象。其缺點(diǎn)是澆口不易剪除。6)扇形澆口如圖2-16所示，扇形澆口主要適用于平板形制品及淺的殼形或盒形制品。這種澆口進(jìn)入型腔速度均勻，可降低塑料件的內(nèi)應(yīng)力和帶入空氣的可能性，去除澆口也方便。圖2-15 薄形澆口 圖2-16 扇形澆口7)環(huán)形澆口如圖2-17所示，環(huán)形澆口適用于黏性塑料管形制品，可避免熔接痕及減緩壓力。圖2-17 環(huán)形澆口8)牛角形潛伏澆口和圓弧形潛伏澆口在制品表面既不允許留有任何澆口痕跡，又不能做普通潛伏澆口的情況下，選擇如 圖2-18所示的牛角形潛伏澆口或如圖2-19所示的圓弧形潛伏

18、澆口。牛角形潛伏澆口要采用鑲件式加工。圖2-18 牛角形潛伏澆口 圖2-19 圓弧形潛伏澆口9)點(diǎn)澆口如圖2-20所示，點(diǎn)澆口可應(yīng)用于各種形式的制品，澆口附近的殘余應(yīng)力小，能自行拉斷澆口，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，對(duì)于較大的制品可多點(diǎn)進(jìn)澆。但注射壓力損失大，多數(shù)要采用三板式結(jié)構(gòu)，模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成型周期較長(zhǎng)。圖2-20 點(diǎn)澆口原則上，所有流道要留冷料井。常用的冷料井結(jié)構(gòu)與尺寸如圖2-21所示。圖2-21 冷料井結(jié)構(gòu)與尺寸為保證開(kāi)模時(shí)流道凝料留在定模，應(yīng)設(shè)置流道凝料拉桿。常用的流道凝料拉桿的結(jié)構(gòu)如圖2-22所示。圖2-22 流道凝料拉桿2.5 內(nèi) 模直接參與成型制品形狀的零件，一般稱為主型芯、主型腔，俗

19、稱內(nèi)模或模仁，是決定制品質(zhì)量的關(guān)鍵部件。1. 內(nèi)模尺寸(1)一般情況下的內(nèi)模尺寸。一般情況下，可按圖2-23所示的數(shù)據(jù)決定內(nèi)模的長(zhǎng)、寬和高。圖2-23 內(nèi)模尺寸圖2-23所示的表中提供的數(shù)據(jù)為制品形狀正常的情況下使用，如制品有下面所述的情形，可不按此數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)。(2)當(dāng)產(chǎn)品有下列情況出現(xiàn)時(shí)，產(chǎn)品到內(nèi)模邊的距離可適當(dāng)減小。當(dāng)產(chǎn)品存在大面積的碰穿位，如圖2-24所示。圖2-24 產(chǎn)品中間部位存在大面積碰穿當(dāng)產(chǎn)品整體比較平坦，只有局部有小面積凸臺(tái)，如圖2-25所示。圖2-25 產(chǎn)品整體平坦當(dāng)產(chǎn)品的截面形狀大部分為圓弧，直身面較小，如圖2-26所示。圖2-26 產(chǎn)品的截面形狀大部分為圓弧(3)當(dāng)產(chǎn)品有下

20、列情況出現(xiàn)時(shí)，產(chǎn)品到內(nèi)模邊的距離應(yīng)適當(dāng)增加。深腔形制品。其長(zhǎng)、寬尺寸明顯大于高度方向的尺寸，且高度的尺寸達(dá)到150mm以上。如圖2-27所示。圖2-27 深腔形制品 深桶形制品。對(duì)于深桶形制品，也應(yīng)考慮定模采用整體加工的形式并盡可能留有定位止口，矩形的深桶件應(yīng)比圓形的深桶件留厚些。如圖2-28所示。圖2-28 深桶形制品2. 內(nèi)模螺釘?shù)呐挪純?nèi)模與模板的固定一般通過(guò)螺釘連接，連接螺釘?shù)呐挪既绫?-3所示。表2-3 內(nèi)模螺釘長(zhǎng)度/mm高度/mm螺 釘螺釘距邊距均布螺釘數(shù)量150以下150M6154150M8300以下150M8150M10400以下5mm以上。達(dá)不到以上參數(shù)時(shí)要加長(zhǎng)斜頂?shù)撞?，斜頂?/p>

21、平臺(tái)掛住時(shí)B板可以全部做避空，如圖2-58(b)所示，當(dāng)Z1尺寸不夠，為了減少Z尺寸，斜頂就不能做平臺(tái)來(lái)管位，斜頂?shù)撞吭贐板處必須做管位，S1在50mm以上，對(duì)于有些小斜頂，在沒(méi)有做導(dǎo)向槽的情況下，須做導(dǎo)向塊來(lái)導(dǎo)向，如圖2-58(c)所示，斜頂?shù)撞颗c斜方座接觸處不能留間隙。當(dāng)斜頂桿采用鑲拼結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注意以下問(wèn)題，如圖2-59所示。對(duì)于大斜頂，為了加工方便和節(jié)省材料，把斜頂鑲成兩部分，為頂塊式和頂桿式兩種形式，頂塊式的鑲拼方法如圖2-59(a)所示，D取25mm以上，D1取50mm以上，D3取25mm以上，D2取12mm以上，D4取15mm以上，頂塊用40Cr材料；頂桿式如圖2-59(b)所示，頂桿可用一根或者兩根，頂桿應(yīng)與斜頂?shù)耐瑯有倍仍O(shè)計(jì)，直徑d在25mm以上，在頂桿上直接攻螺紋，M1