塑料模具設(shè)計(jì)第三周

1、第三周 第一講目的和要求：了解注射模具的基本結(jié)構(gòu)與分類，注射模與注射機(jī)，分型面的選擇，型腔數(shù)目的確定與排列形式；重點(diǎn)難點(diǎn)：注射模具的結(jié)構(gòu)組成，注射機(jī)的主要技術(shù)規(guī)范，分型面，型腔排列形式第4章 注射模具設(shè)計(jì)4.1 注射模具的基本結(jié)構(gòu)與分類4.1.1 注射模的結(jié)構(gòu)組成定模+動(dòng)模。定模安裝在注射機(jī)固定模板上，動(dòng)模安裝在注射機(jī)移動(dòng)模板上。注射時(shí)，動(dòng)模、定模閉合構(gòu)成型腔和澆注系統(tǒng)；開模時(shí)，動(dòng)模、定模分離，取出制品。注射模的結(jié)構(gòu)有注射機(jī)的形式、制品的復(fù)雜程度及模具內(nèi)的型腔數(shù)目決定。根據(jù)模具中各零件所起作用，細(xì)分： （1）成型零部件指的是構(gòu)成模具的型腔、直接與塑料熔體相接觸并成型制品的模具零件和部件。一般包

2、括凸模、凹模、型芯、成型桿、鑲件等。模具的動(dòng)模、定模部分合模后成型零部件構(gòu)成了模具的型腔，決定了塑件的內(nèi)外輪廓尺寸。 （2）澆注系統(tǒng)指由注射機(jī)噴嘴到型腔之間的進(jìn)料通道，通常由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成。 （3）導(dǎo)向和定位機(jī)構(gòu)目的是確保動(dòng)模、定模閉合時(shí)能準(zhǔn)確導(dǎo)向和定位對(duì)中。具體是在動(dòng)模、定模上設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套。深腔注射模：主分型面上設(shè)有錐面定位裝置。保證脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和定位，推板和動(dòng)模板之間也有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。 （4）脫模機(jī)構(gòu)開模過程的后期，將制品從模具中脫出的機(jī)構(gòu)。包括推桿、拉料桿、推桿固定板、推板、動(dòng)模墊板組成。有可能還有復(fù)位桿。 （5）側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)帶有側(cè)凹、側(cè)孔的制品，脫出模具之前，必須

3、先進(jìn)行側(cè)向分型將型芯側(cè)向抽出。包括斜導(dǎo)柱、滑塊、楔緊塊、滑塊定位裝置、側(cè)型芯和抽芯液壓缸。 （6）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)模具溫度要求冷卻（循環(huán)水）或加熱（熱水、蒸汽、熱油、加熱元件）。有模溫自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。 （7）排氣系統(tǒng)目的排出型腔原有空氣和塑料熔體逸出的氣體。型腔內(nèi)排氣量不大時(shí)，直接利用分型面間隙排氣。也可利用模具的推桿與配合空之間的活動(dòng)間隙排氣。大型注射模要預(yù)先設(shè)置排氣槽。 4.1.2 注射模的分類 分類方法很多，按注射機(jī)類型分為臥式（立式）注射機(jī)用注射模和直角式注射機(jī)用注射模；按模具型腔數(shù)目分為單型腔和多型腔注射模。較為合適的是從模具設(shè)計(jì)角度按模具的總體結(jié)構(gòu)特征分為七類。 1. 單分型面注射模（兩

4、板式模具）最簡(jiǎn)單最常見（所有注射模70%）型腔可單可多主流道在定模，分流道在分型面。開模拉料桿拉料作用以及塑件因收縮包在型芯上，塑件連同澆注系統(tǒng)凝料留在動(dòng)模，動(dòng)模側(cè)的推出機(jī)構(gòu)將塑件和凝料推出。 2. 雙分型面注射模（三板式模具）與1相比動(dòng)模、定模間增加可移動(dòng)的澆口板（中間板）塑件和澆注系統(tǒng)凝料分別從兩個(gè)不同的分型面取出。這種模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，只是用于采用點(diǎn)澆口的單型腔或多型腔注射模。動(dòng)模定模一側(cè)一定要設(shè)導(dǎo)柱（導(dǎo)向支承），動(dòng)模部分是否要設(shè)導(dǎo)柱，有推出機(jī)構(gòu)類型決定（脫模板推出動(dòng)模一側(cè)應(yīng)設(shè)導(dǎo)柱） 3. 帶活動(dòng)鑲件的注射模型芯、螺紋型芯等鑲件。具體內(nèi)容見書。人工將活動(dòng)鑲件插入鑲件定位孔。4. 帶有側(cè)向抽芯

5、的注射模塑件有側(cè)孔側(cè)凹，成型零件可側(cè)向移動(dòng)。側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)-帶動(dòng)型芯側(cè)向移動(dòng)。5. 自動(dòng)脫螺紋的注射模在模具內(nèi)設(shè)置能轉(zhuǎn)動(dòng)的螺紋型芯或型環(huán)，利用注射機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，或設(shè)置專門的驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)螺紋型芯或型環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)是塑件脫出。6. 推出機(jī)構(gòu)設(shè)在定模一側(cè)的注射模塑件的特殊要求或形狀限制，開模后塑件留在定模一側(cè).7. 熱流道注射模在成型過程中模具澆注系統(tǒng)的塑料始終處于熔融狀態(tài)。可以提高生產(chǎn)效率，減少塑料用量，保證塑件質(zhì)量。但由于模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，模溫控制要求嚴(yán)格，否則在塑件澆口處易出現(xiàn)疤痕。4.2 注射模與注射機(jī) 注射模注射機(jī),設(shè)計(jì)注射模具應(yīng)對(duì)注射機(jī)的有關(guān)技術(shù)規(guī)范了解，以便設(shè)計(jì)合理，選定合適的注射

6、機(jī)的型號(hào)。從模具設(shè)計(jì)角度，了解的技術(shù)規(guī)范有公稱注射量、公稱注射壓力、公稱鎖模力、模具安裝尺寸以及開模行程。4.2.1 注射機(jī)的公稱注射量及注射量的校核1. 公稱注射量 （1）公稱注射容量-注射機(jī)對(duì)空注射，螺桿一次最大行程所注射的塑料體積（cm3）。重要參數(shù)。反映注射能力，標(biāo)志注射機(jī)能成型多大體積的塑料制品。（2）公稱注射質(zhì)量-注射機(jī)對(duì)空注射，螺桿做一次最大行程所注射的PS塑料質(zhì)量（g）。PS密度接近一，它的單位容量與單位質(zhì)量相近，便于計(jì)算。由于各種塑料的密度及壓縮比不同，實(shí)際最大注射量與PS的公稱注射量換算。mmax = m公(1f1/2f2)。2. 注射量的校核選用注射機(jī)，以某塑件（或模具）

7、實(shí)際需要的注射量來初選某一公稱注射量的注射機(jī)型號(hào),然后再對(duì)其他部分進(jìn)行校核。 為保證正常的注射成型，模具每次需要的注射量應(yīng)該小于或等于某注射機(jī)公稱注射量的80%。 nV塑 + V澆 = 0.8V公 nm塑 + m澆 p0。4.2.3 鎖模力的校核 鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加的最大夾緊力。高壓的塑料熔體充填型腔時(shí)，沿鎖模方向產(chǎn)生一個(gè)很大的脹型力。注射機(jī)的額定鎖模力必大于該脹型力。否則容易產(chǎn)生鎖模不緊溢料。 F鎖 F脹 = p腔A分4.2.4 安裝部分相關(guān)尺寸的校核 模具和注射機(jī)安裝部分的相關(guān)尺寸，主要有噴嘴尺寸、定位圈尺寸、拉桿距離、最大模具厚度與最小模具厚度。注射機(jī)的型號(hào)不同其相應(yīng)

8、尺寸也不同，注射機(jī)的一些尺寸決定了模具上的相應(yīng)尺寸。 （1）模板規(guī)格與拉桿間距的關(guān)系 模具的安裝有兩種方式：從注射機(jī)上方直接吊裝入機(jī)內(nèi)；先吊到側(cè)面再由側(cè)面推入機(jī)內(nèi)安裝。 （2）定位圈與注射機(jī)固定板的關(guān)系 模具固定板上的定位圈要求與主流道同心，并與注射機(jī)固定模板上的定位孔基本尺寸相等，并呈間隙配合。大型模具定位圈的高度大于小型模具定位圈的高度。對(duì)中、小型模具一般只在定模座板上設(shè)定位圈，而對(duì)大型模具可在定、動(dòng)模座板上同時(shí)設(shè)定位圈。 （3）注射機(jī)的噴嘴與模具澆口套（主流道襯套）關(guān)系 主流道始端的球面半徑SR應(yīng)比注射機(jī)噴嘴頭球面半徑SR0大1-2mm；主流道小端直徑d應(yīng)比噴嘴直徑d0大0.5-1mm，

9、以防止主流道口部積存凝料而影響脫模。 （4）模具總厚度（閉合后）與注射機(jī)模板閉合厚度的關(guān)系Hmin = Hm = HmaxHmax = Hmin + H當(dāng)Hm Hmax時(shí)，模具無法閉合，尤其是機(jī)械-液壓式鎖模的注射機(jī)，肘桿無法撐直，必更換注射機(jī)。4.2.5 模具的固定 有兩種形式：壓板式和螺釘式（還有一種自動(dòng)固定式） 壓板式：只要模具定、動(dòng)模座板以外的注射機(jī)安裝板附近有螺孔就能固定，操作靈活方便。 螺釘式：模具定、動(dòng)模座板上必須有安裝孔，同時(shí)還要與注射機(jī)安裝板上的安裝孔完全吻合，一般用于較大型的模具安裝。 模架的定、動(dòng)模座板夾模尺寸。標(biāo)準(zhǔn)模架的定模座板的厚度H1一般等于動(dòng)模座板的厚度H24.2

10、.6 開模行程校核 開模行程指從模具中取出塑件的最小開模距離（H），H應(yīng)小于注射機(jī)移動(dòng)模板的最大行程Smax。根據(jù)注射機(jī)鎖模機(jī)構(gòu)不同，分兩種情況校核： 1. 開模行程與模具厚度無關(guān)針對(duì)鎖模機(jī)構(gòu)為液壓-機(jī)械聯(lián)合作用的注射機(jī)，其模板行程由連桿機(jī)構(gòu)的最大沖程決定。當(dāng)模具厚度發(fā)生變化時(shí)，可由相應(yīng)的調(diào)模裝置調(diào)整。 （1）對(duì)單分型面注射模使注射機(jī)的最大開模距離大于模具所需的開模行程，校核公式為： Smax = H1 + H2 + (5-10)mm（2）對(duì)雙分型面注射模校核公式為：Smax = H1 + H2 + a + (5-10)mm2. 開模行程與模具厚度有關(guān)-針對(duì)全液壓式鎖模機(jī)構(gòu)的注射機(jī)和機(jī)械鎖模機(jī)

11、構(gòu)的直角式注射機(jī)，其最大開模行程等于注射機(jī)Smax = H1 + H2 + (5-10)mm移動(dòng)模板與固定模板之間的最大開距Sk減去模具的閉合高度Hm。 （1）對(duì)單分型面注射模校核公式為：Sk Hm = H1 + H2 + (5-10)mm（2）對(duì)雙分型面注射模 Sk Hm = H1 + H2 + a + (5-10)mm3. 模具有側(cè)向抽芯時(shí)的開模行程校核應(yīng)考慮抽芯距離所增加的開模行程。為完成側(cè)向抽芯距離Sc所需的開模行程為H側(cè)，根據(jù)H側(cè)大小分兩種情況：（1）H側(cè) H1 + H2，校核公式為：Smax = H側(cè) + (5-10)mm（2）H側(cè) = H1 + H2 + (5-10)mm 生產(chǎn)帶

12、螺紋的塑件時(shí)還應(yīng)考慮選出螺紋型芯或型環(huán)所需的開模距離。 4.2.7 推出機(jī)構(gòu)的校核 各種型號(hào)的推出裝置和最大推出距離各不相同，國(guó)產(chǎn)注射機(jī)的推出裝置分四種形式： （1） 中心推出桿機(jī)械推出不同型號(hào) （2） 兩側(cè)雙推桿機(jī)械推出 （3） 中心推桿液壓推出與兩側(cè)雙推桿機(jī)械推出聯(lián)合作用 （4） 中心推桿液壓推出與其他開模輔助液壓缸聯(lián)合作用 模具設(shè)計(jì)師需根據(jù)注射機(jī)推出裝置的推出形式、推出桿直徑、推出桿間距和推出距離，校核其與模具的推出裝置是否相適應(yīng)。4.3 分型面的選擇 分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。分型面可以不止一個(gè)，可以垂直于合模方向也可以平行或傾斜于合模方向。 4.3.

13、1 分型面的形式與塑件幾何形狀、脫模方法、模具類型及排氣條件、澆口形式等有關(guān)，常見的形式有水平分型面、垂直、斜分型面、階梯、曲面分型面和平面曲面分型面。 4.3.2 分型面的選擇原則 分型面除受排位的影響外，還收塑件的形狀、外觀、精度、澆口位置、滑塊、推出、加工等因素影響。分型面的選擇是否合理是塑件能否完好成型的先決條件。 1） 符合塑件脫模的基本要求（使塑件能從模具內(nèi)脫出，）分型面應(yīng)設(shè)在塑件脫模方向最大的投影邊緣部位。 2） 分型線不影響塑件外觀，不破壞塑件外表面 3） 確保塑件留在動(dòng)模一側(cè)，利于推出且推桿痕跡不顯露與外表面 4） 確保塑件質(zhì)量，例：同軸要求的塑件放在分型面同側(cè) 5） 盡量避

14、免形成側(cè)孔側(cè)凹，若要滑塊成型，則應(yīng)簡(jiǎn)單，盡量避免定?；瑝K 6） 滿足模具鎖緊要求（將塑件投影面積大的方向放在定、動(dòng)模的合模方向上，而將投影面積小的方向作為側(cè)向分型面。分型面是曲面，應(yīng)加緊斜面鎖緊） 7） 合理安排澆注系統(tǒng)澆口位置 8） 有利于模具加工 4.3.3 分型面的選擇實(shí)例分析 分型面的位置、塑件的擺放方式及選擇方法不同，相應(yīng)的模具塑件結(jié)構(gòu)的改變都會(huì)影響到模具結(jié)構(gòu)。 （1） 實(shí)例1無任何脫模斜度，從模具開模、產(chǎn)品推出、產(chǎn)品的外觀要求看分模方式。凹模側(cè)產(chǎn)生真空時(shí)，可通過設(shè)置型芯鑲塊和型芯側(cè)不同的脫模斜度和表面粗糙度來保證塑件留在動(dòng)模一側(cè)。避免外側(cè)表面留下分型線的痕跡。 （2） 實(shí)例2改變塑

15、件在分型面上的投影面積會(huì)影響模具結(jié)構(gòu)，因分型面選擇方式不同，其相應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)、注射機(jī)的大小和塑件的生產(chǎn)周期也不同。 防偏心楔形鎖緊裝置 傾斜式主流道保證型腔壓力平衡，錐面精定位 一模兩腔對(duì)稱布置，平衡了型腔壓力，側(cè)面積較大，楔形鎖緊錐面精定位，提高凹模的剛度和型芯和凹模的定位精度。 （3） 實(shí)例3塑件的擺放方位不同，相應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)和脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)也不同 推桿直接頂在傾斜的肋上，可直接脫模。 塑件水平放置，設(shè)置專用推出裝置 （4） 實(shí)例4側(cè)孔側(cè)向抽芯，變得復(fù)雜，不如轉(zhuǎn)移到只需將分型面傾斜，采用插穿方式。 4.3.4 分型面寬度的確定 模具合模，鎖模力作用在分型面，分型面要有寬度，及承壓面積。否則會(huì)

16、影響型芯、凹模及側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，甚至模具變形損壞。但是為了防止注射時(shí)溢料飛邊，分型面配合精度要求高，分型面面積過大又會(huì)增加工作量。鑲塊加工出錐面結(jié)構(gòu)可以防止分型面接觸面小而翹模。4.4 型腔數(shù)目的確定與排列形式 4.4.1 型腔數(shù)目（n）的確定 模具與注射機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件精度，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確定型腔數(shù)目。 1. 按技術(shù)參數(shù)確定型腔數(shù)目 （1） 根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目成型大型平板制品 （nA1 + A2）pm = F （2） 根據(jù)注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目 n = (0.8G - W2)/W1 （3） 根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目 經(jīng)驗(yàn)：模具中每增加一

17、個(gè)型腔制品，尺寸精度下降4% n = (25/sL)-24 對(duì)于高精度制品，由于多型腔模具很難使各型腔的成型條件均勻一致，故型腔數(shù)目不應(yīng)超過4個(gè)。2. 根據(jù)經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)目 根據(jù)總成型加工費(fèi)用最小的原則，并忽略準(zhǔn)備時(shí)間和試生產(chǎn)原材料費(fèi)用，僅考慮模具加工費(fèi)和塑料成型加工費(fèi)。 n = Nyt/60C1 4.4.2 多型腔的排列塑件的排位，根據(jù)客戶要求，將一種或多種塑件按合理注射工藝、模具結(jié)構(gòu)排列。塑件排位與模具結(jié)構(gòu)、塑料的工藝性相輔相成，影響后期注射工藝。滿足模具結(jié)構(gòu)調(diào)整排位。 1. 多型腔排列的一般原則 （1）從注射工藝角度考慮： 1） 流動(dòng)長(zhǎng)度流動(dòng)長(zhǎng)度超出工藝要求，塑件不會(huì)充滿（每種塑料流動(dòng)

18、長(zhǎng)度不同）。 2） 流道廢料滿足各型腔充滿，流道長(zhǎng)度和橫截面尺寸應(yīng)盡量小，減少?gòu)U料。 3） 澆口位置澆口位置影響塑件排位時(shí)，先確定澆口位置再排位。一件多腔-澆口位置統(tǒng)一。 4） 進(jìn)料平衡同時(shí)充滿各型腔 滿足進(jìn)料平衡采用方法： 按平衡式排位適用于塑件體積大小基本一致的情況。然后再考慮塑件與澆注系統(tǒng)都平衡，結(jié)構(gòu)緊湊。 按大塑件靠近主流道，小塑件遠(yuǎn)離主流道的方式排位，再調(diào)整流道，澆口尺寸滿足進(jìn)料平衡。大小塑件重量之比大于8時(shí)，調(diào)整流道，澆口尺寸很難滿足進(jìn)料平衡。 5） 型腔壓力平衡 型腔壓力：軸向壓力（平行于開模方向）;側(cè)向壓力（垂直于開模方向）。力求軸向壓力、側(cè)向壓力相對(duì)于模具中心平衡防止溢料飛邊。軸向平衡、側(cè)向平衡，均勻?qū)ΨQ。（2） 從模具結(jié)構(gòu)角度考慮： 1） 排位應(yīng)保證流道、澆口套距定模型腔邊緣有一定距離，以滿足封膠要求。模具中有側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)時(shí)，滑塊槽與封膠邊緣也有距離要求。 2） 排位時(shí)應(yīng)滿足模具結(jié)構(gòu)件的空間要求（楔緊塊、滑塊、斜推桿），同時(shí)應(yīng)保證以下幾點(diǎn)： 模具結(jié)構(gòu)件有足夠強(qiáng)度 與其他模架零