第一單元 注塑模具、注塑機及標準模胚

1、 塑料成型工藝與模具設計 Plastics Molding Processing & Mold Designing 一、注射模的基本結構一、注射模的基本結構二、注射模具與注射機的關系二、注射模具與注射機的關系三、標準模架的選用三、標準模架的選用 重點掌握重點掌握注塑模概述注塑模概述1-1 1-1 什么是塑料注射模什么是塑料注射模? ? 塑料注射模一種可以重復地大批量地生塑料注射模一種可以重復地大批量地生產(chǎn)塑料零件或產(chǎn)品的一種生產(chǎn)工具。這種模產(chǎn)塑料零件或產(chǎn)品的一種生產(chǎn)工具。這種模具是靠成型零件在裝配后形成的一個或多個具是靠成型零件在裝配后形成的一個或多個型腔，來成型制品所型腔，來成型制品

2、所需的形狀需的形狀。1-2 注射模的分類一、注射模的結構組成一、注射模的結構組成動模：安裝在注射機的移動模板上；定模：安裝在注射機的固定模板上；閉合：注射成型時動模和定模閉合構成澆注系統(tǒng)和型腔。開模：開模時動模與定模分離取出塑料制品。注射模動模部分定模部分1、結構件：包括模（胚）架板、支承柱、限位件等；2、成型零件：包括內(nèi)模,鑲件和行位等； 3、澆注系統(tǒng)：包括主流道，分流道，澆口及冷料穴；4、導向定位系統(tǒng)：包括導柱導套和錐面定位結構；5、頂出系統(tǒng)：包括頂針頂出，司筒頂出，推板頂出，氣 動頂出，螺紋頂出及復合頂出等；6、溫度控制系統(tǒng)：包括加熱和冷卻。7、排氣系統(tǒng)：包括分模面排氣，鑲件排氣，頂針排

3、氣 和排氣針排氣等；8、側向抽芯機構：包括斜導柱+滑塊抽芯，斜滑塊抽芯及斜頂?shù)取?成型部件組成：組成：型芯和凹模。作用：作用：型芯形成制品的內(nèi)表面形狀，凹模形成制品的外表面形狀。合模后型芯和凹模便構成了模具的型腔。結構分為：鑲拼式和整體式鑲拼式：鑲件鑲在型腔或型芯中，當模具的結構比較復雜時，為了改善模具的加工工藝性，降低模具加工難度，模具設計者應將模具中結構特殊或復雜的部位設計成鑲塊。便于修模和更換，節(jié)約模具成本，同時還起到改善模具排氣狀況的作用。整體式：其特點是結構簡單牢固、強度高、成型的塑件質(zhì)量好。但對于形狀較復雜的型腔，其加工工藝性相對也較差，型腔局部受損后維修非常困難，有時甚至會使整套

4、模具報廢。因此整體式型腔只適用于結構簡單的中小型模具。2澆注系統(tǒng)（又稱為流道系統(tǒng)）作用：將塑料熔體由注射機噴嘴引向型腔的一組進料通道。澆注系統(tǒng)組成：1、主流道 2、分流道3、澆口4、冷料穴12343導向部件作用： 確保動模與定模合模時能準確對中； 避免制品推出過程中推板發(fā)生歪斜現(xiàn)象； 支撐移動部件重量。導向部件組成：導柱、導套、邊鎖、定位錐、定位塊、動定?；⒖?頂出系統(tǒng) 頂出系統(tǒng)：包括頂針頂出，司筒頂出，頂塊、推板頂出，氣動頂出，螺紋頂出及復合頂出等；作用：開模過程中，將塑件及其在流道內(nèi)的凝料推出或拉出。推塊頂出頂針、司筒、扁頂5調(diào)溫系統(tǒng)常用辦法： 冷卻：熱塑性塑料用注射模，主要是在模具內(nèi)開設

5、冷卻水通道，利用循環(huán)流動的冷卻水帶走模具的熱量； 加熱：模具的加熱除可用冷卻水通道通熱水或蒸汽、熱油外，還可在模具內(nèi)部和周圍安裝電加熱元件。作用：滿足注射工藝對模具溫度的要求。水嘴加熱棒6排氣槽作用：將成型過程中的氣體充分排除。常用辦法： 大塑件：在分型面處開設排氣槽； 小塑件：利用分型面微小間隙排氣； 利用頂針或型芯鑲件與型芯的配合間隙排氣。7側抽芯機構側向抽芯機構：包括斜導柱+滑塊抽芯，斜滑塊抽芯及斜頂?shù)?標準模架 注射模具在結構上存在相似性，圖517為典型的單分型面(二板式)模具的軸測裝配總成。從圖中可以看到，除了凹模和型芯取決于塑件以外，其余的模具零件極其相似，連各個模具零件的裝配關系

6、都有著一致性。即使是較為復雜的雙分型面(三板式)模具、三分型面(四板式)模具，也是在兩板式模具的基礎上增加了一塊或兩塊模板，結構的相似性并未改變。正是由于注射模具結構的相似性，才使模具零件和模架的標準化成為可能。為了減少繁重的模具設計與制造工作量，注射模大多采用了標準模架結構。標準模架廠商 有：龍記 、富特巴、明利、鴻豐等未加工的模架 選用標準模架有如下優(yōu)點: 簡單方便、買來即用、不必庫存； 能使模具成本下降； 簡化了模具的設計和制造； 縮短了模具生產(chǎn)周期，促進了塑件的更新?lián)Q代； 模具的精度和動作可靠性得到保證； 提高了模具中易損零件的互換性，便于模具的維修。缺點: 模板尺寸的局限性，在標準模

7、架中模板的長、寬、高都只是在一定的范圍內(nèi)，一些特殊的塑件，可能無標準模架可選。 由于在標準模架中導柱、緊固螺釘及復位桿的位置已確定，有時可能會妨礙冷卻管道的開設。 由于動模兩墊塊之間的跨距無法調(diào)整，在模具設計中往往需要增加支撐柱來減小模板的變形。 綜上所述，采用標準模架的優(yōu)越性是十分明顯的，我們希望在模具設計中，要盡可能選用標準模架，不僅如此，而且能在標準模架的基礎上實現(xiàn)模具制圖的標準化、模具結構的準化以及工藝規(guī)范的標準化。 從模具設計的角度出發(fā)，注射模按總體結構特征分為以下幾類。1、單分型面注塑模2、雙分型面注塑模3、帶有活動鑲件的注射模具 4、帶側向分型抽芯的注射模具5、自動卸螺紋的注射模

8、具6、推出機構設在定模的注射模具7無流道凝料注射模具1單分型面注射模具（ 兩板模：又叫大水口模,單分型面模，應用最普遍）單分型面注塑模又稱為兩板式模具，結構如圖，型腔的一部分(型芯)在動模板上，另一部分(凹模)在定模板上。主流道設在定模一側，分流道設在分型面上。開模后由于動模上拉料桿的拉料作用以及塑件因收縮包緊在型芯上，制品連同流道內(nèi)的凝料一起留在動模一側，動模上設置有推出機構，用以推出制品和流道內(nèi)的凝料。二板模結構特點： 注射模具從兩個不同的分型面分別取出流道凝料和塑件。與兩板式的單分型面注射模具相比，雙分型面注射模具在動模板與定模板之間增加了一塊可以移動的中間板(又名水口板)，故又稱三板式

9、模具。2雙分型面注射模具三板模結構特點： 在定模板與中間板間設置流道，在中間板與動模板之間設置型腔，中間板適用于采用點澆口進料的單型腔或多型腔模具。在開模時由于定距拉板1的限制，中間板與定模板做定距離的分開，以便取出這兩塊板之間流道內(nèi)的凝料，在中間板與動模板分開后，利用推件板將包緊在型芯上的塑件脫出。 雙分型面注射模具能在塑件的中心部位設置點澆口，制造成本較高、結構復雜，需較大的開模行程。結構特點：開模時活動部件不能簡單地沿開模方向與制件分離，而是在脫模時將它們連同制品一起移出模外，然后用手工或簡單工具將它們與塑件分開。當將這些活動鑲件嵌入模具時還應可靠地定位。這類模具的生產(chǎn)效率不高，常用于小

10、批量或試生產(chǎn)。 塑件的外形結構復雜，無法通過簡單的分型從模具內(nèi)取出塑件，這時可在模具中設置活動鑲件和活動的側向型芯或半塊(哈夫塊)。3帶有活動鑲件的注射模具 結構特點：在開模時，斜導柱利用開模力帶動側型芯橫向移動，使側型芯與制件分離，然后推桿能順利地將制品從型芯上推出。除斜銷、斜滑塊等機構利用開模力作側向抽芯外，還可以在模具中裝設液壓缸或氣壓缸帶動側型芯做側向分型抽芯動作。這類模具廣泛地應用在有側孔或側凹的塑件的大批量生產(chǎn)中。塑件上有側孔或側凹，在模具內(nèi)可設置由斜銷或斜滑塊等組成的側向分型抽芯機構，使側型芯作橫向移動。4帶側向分型抽芯的注射模具 自動卸螺紋的注射模圖55，該模具用于直角式注射機

11、，螺紋型芯由注射機合模機構的絲杠帶動旋轉(zhuǎn)，以便與制件相脫離。 當要求能自動脫卸帶有內(nèi)螺紋或外螺紋的塑件時，可在模具中設置轉(zhuǎn)動的螺紋型芯或型環(huán)，利用機構的旋轉(zhuǎn)運動或往復運動，將螺紋制品脫出，或者用專門的驅(qū)動和傳動機構，帶動螺紋型芯或型環(huán)轉(zhuǎn)動，將螺紋制件脫出。5.自動卸螺紋的注射模具一般當注射模具開模后，塑料制品均留在動模一側，故推出機構也設在動模一側，這種形式是最常用、最方便的，因為注射機的推出機構就在動模一側。但有時由于制件的特殊要求或形狀的限制，制件必須要留在定模內(nèi)，這時就應在定模一側設置推出機構，以便將制品從定模內(nèi)脫出。定模一側的推出機構一般由動模通過拉板或鏈條來驅(qū)動。 6推出機構設在定模

12、的注射模具塑料衣刷注射模具，由于制品的特殊形狀，為了便于成型采用了直接澆口，開模后制件滯留在定模上，故在定模一側設有推件板7，開模時由設在動模一側的拉板8帶動推件板7，將制件從定模中的型芯11上強制脫出。7無流道凝料注射模具原理：通過采用對流道加熱或絕熱的辦法來保持從注射機噴嘴到澆口處之間的塑料保持熔融狀態(tài)，每次注射成型后流道內(nèi)均沒有塑料凝料。優(yōu)點：提高了生產(chǎn)率，節(jié)約塑料，保證注射壓力在流道中的傳遞，利于改善制件的質(zhì)量，實現(xiàn)全自動操作。缺點：模具成本高，澆注系統(tǒng)和控溫系統(tǒng)要求高，對制件形狀和塑料有一定的限制。兩種：加熱流道和絕熱流道模具。絕熱式內(nèi)部加熱式外部加熱式注：并不所有熱流道都是無流道凝

13、料注射成型設備（注塑機）注塑機又名注射成型機或注射機。它是將熱塑性塑料或熱固性料利用塑料成型模具制成各種形狀的塑料制品的主要成型設備。分為立式、臥式、全電式。注塑機能加熱塑料，對熔融塑料施加高壓，使其射出而充滿模具型腔。注塑機通常由注射系統(tǒng)、合模系統(tǒng)、液壓傳動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、加熱及冷卻系統(tǒng)、安全監(jiān)測系統(tǒng)等組成1 1）按塑化方式分類）按塑化方式分類 1. 柱塞式塑料注射成型機 它的混煉性很差的，塑化性也不好，要加裝分流梭裝置?，F(xiàn)在已很少使用。 2. 往復式螺桿式塑料注射成型機; 依靠螺桿進行塑化與注射，混煉性和塑化性都很好，現(xiàn)在使用最多。 3. 螺桿柱塞式塑料注射成型機依靠螺桿進行

14、塑化與依靠柱塞進行注射，兩個過程分開來2022-5-9柱塞式螺桿式注塑機參數(shù).doc合模單元合模單元注射單元注射單元1 1、 注射量的校核注射量的校核 注射機標稱注射量的表示方法：容量(cm3)，質(zhì)量(g)。國產(chǎn)的標準注射機的注射量大多數(shù)以容量(cm3)表示。 模具設計時，須使在一個注射成型周期內(nèi)所需注射的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機額定注射量的80以內(nèi)。需注射入模具內(nèi)的塑料熔體的容量或質(zhì)量，應為制件和澆注系統(tǒng)兩部分容量或質(zhì)量之和。 一般情況下，僅對最大注射量進行校核即可。有時還應注意注射機能處理的最小注射量。例如，對于熱敏性塑料，最小注射量應不小于注射機額定最大注射量的20，因為當每次注射量

15、過小時，塑料在料筒內(nèi)停留時間將過長，這樣會使塑料高溫分解，影響制件的質(zhì)量和性能。 2、鎖模力的校核為什么要進行鎖模力校核？ 因高壓塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生一個沿注射機軸向的很大推力，其大小等于制件與澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影之和(圖58)乘以型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力。該推力應小于注射機額定的鎖模力T合，否則在注射成型時會因鎖模不緊而發(fā)生溢邊跑料現(xiàn)象(圖59)。型腔內(nèi)塑料熔體的壓力(MPa)按下式計算 p=kpo (53)式中 po注射壓力，MPa； k壓力損耗系數(shù)，隨塑料品種、注射機形式、噴嘴阻力、流道阻力等因素變化，可在0204的范圍內(nèi)選取。 型腔壓力另幾種確定方法： 經(jīng)驗估計法：成型中

16、、小型塑料制品時型腔壓力p取2040 MPa。對于流動性差、形狀復雜、精度要求高的制品，成型時需要較高的型腔壓力。常用塑料推薦選用的型腔壓力見表5l，因制件形狀和精度不同時常選用的型腔壓力見表52。 模擬軟件來預測法：利用注射流動和保壓模擬軟件來預測成型時所需的鎖模力，由于模擬過程中綜合考慮了多種因素的影響，故可靠性比以上的估算方法要好得多。 3、注射壓力的校核 校核的目的： 校驗注射機的最大注射壓力能否滿足制品成型的需要。只有在注射機額定的注射壓力內(nèi)才能調(diào)整出某一制件所需要的注射壓力。 確定制品成型所需的注射壓力的方法: 類比法； 參考各種塑料的注射成型工藝數(shù)據(jù)，一般制品的成型注射壓力為70

17、150MPa。 注射模模擬計算機軟件(如美國的CFLOW、澳大利亞的MOLDFLOW、華中理工大學的H-FLOW等)，對注射成型過程進行計算機模擬，獲得注射壓力的預測值。 影響制件成型所需注射壓力的因素： 塑料品種、注射機類型、噴嘴形式、制件形狀的復雜程度以及澆注系統(tǒng)等。4、噴嘴尺寸 圖511，注射機噴嘴頭部的球面半徑R1應與模具主流道始端的球面半徑R2吻合，以免高壓塑料熔體從縫隙處溢出。一般R1應比R2小12mm，否則主流道內(nèi)的塑料凝料將無法脫出。 圖511中，R1 R2屬不正確的配合。2022-5-9澆口套球面澆口套球面R R和噴嘴前端球面半徑和噴嘴前端球面半徑R R0 0噴嘴孔徑噴嘴孔徑

18、d d0 0和澆口套小端孔徑和澆口套小端孔徑d d正確關系為：正確關系為：d=dd=d0 0+(0.5+(0.51)mm R=R1)mm R=R0 0+(1+(12)mm2)mm 為了使模具主流道的中心線與注射機噴嘴的中心線重合，模具定模板上凸出的定位環(huán)（圖510中b處）與注射機固定模板上的定位孔(圖510中a處)呈較松動的間隙配合H11h11。定位環(huán)的高度一般小型模具為810mm，大型模具為1015mm。直徑大小根椐注塑噸位分別有100mm、150mm、200mm、250mm5、定位圈尺寸6、最大、最小模厚1模具厚度 注射機規(guī)定的模具最大與最小厚度：指注射機模板閉合后達到規(guī)定鎖模力時動模板和

19、定模板最大與最小距離。 所設計模具的厚度應落在注射機規(guī)定的模具最大與最小厚度之內(nèi)，否則將不可能獲得規(guī)定的鎖模力。當模具厚度小時，可加墊板。 2模具的長度與寬度 要與注射機拉桿間距相適應，模具安裝時應可以穿過拉桿空間在動、定模固定板上固定。1、螺釘直接固定：模具固定板 與注射機模板上的螺孔應完全吻合；模具重量較重的用螺釘模具重量較重的用螺釘固定固定2、壓板固定：只要在模具固定板需安放壓板的外側附近有螺孔就能固定緊。模具重量較輕用壓板固定7、安裝螺孔尺寸一 （1）碼模螺孔：加工在模具的底板和面板上（圖示），作用：將模具固定在注射機上。（2） 碼模槽：1) 注射機最大開模行程與模具厚度無關時的校核8

20、、開模行程的校核 模具開模后為了便于取出塑件，要求有足夠的開模距離。注射機的開模行程是有限的，模具設計時須進行注射機開模行程的校核。不同形式的鎖模機構的注射機，其最大開模行程有的與模具厚度有關，有的則與模具厚度無關。 液壓機械式合模機構的注射機(如XS-ZYl25型等)，其最大開模行程是由肘桿機構的最大行程所決定的，而不受模具厚度的影響，當模具厚度變化時可由其調(diào)模裝置調(diào)整。校核時只需使注射機最大開模行程大于模具所需的開模距離，即 SmaxS (54)式中 Smax注射機最大開模行程，mm； S模具所需開模距離，mm。開模行程與模具厚度無關的注塑機鎖模機構：2)注射機最大開模行程與模具厚度有關時

21、的校核 直角式注射機和全液壓式合模機構的注射機(如XS-ZY250型等)，其最大開模行程等于注射機移動模板與固定模板之間的最大開距Sk減去模具閉合厚度Hm(圖512)，校核可按下式式中 Sk注射機移動模板與固定模板之間的最大距離，mm； Hm模具閉合厚度，mm。 Sk-HmS (55)或 SkHm+S (56)開模行程與模具厚度有關的注塑機鎖模機構：模具所需開模距離S單分型面注射模(圖513) 模具所需開模距離為 S=Hl+H2+(510)mm （5-7）式中 Hl塑料脫模需要的頂出距離； H2塑件厚度(包括澆注系統(tǒng)凝料) 。對最大行程與模厚無關的情況按下式校核： SmaxH1+H2十(510

22、)mm （5-8） 對最大行程與模厚有關的情況則按下式 SkHm+H1+H2+(510)mm （5-9）根據(jù)模具結構類型的不同討論下列幾種情況。（2）雙分型面注射模（圖5-14）模具所需開模距離需增加澆口板與定模板間為取出澆注系統(tǒng)凝料所需分開的距離a，故得 S=H1+H2+a+(510)mm (510) 式中 a取出澆注系統(tǒng)凝料所需澆口板與固定模板之間的距離，mm。 最大開模行程與模厚無關時按下式校核：SmaxH1+H2+a+(510)mm (511) 最大開模行程與模厚有關時按下式校核：SkHm+H1+H2+a+(510)mm (512)注:H1制品需要推出的最小距離；H2制品及水口的高度；

23、A細水口水口高度+30mm；C6至8mm。塑件推出距離特例：塑件脫模所需的推出距離H1常常等于模具型芯高度，但對于內(nèi)表面為階梯狀的塑件，有些不必推出型芯的全部高度即可取出塑件，圖515 3) 利用開模動作完成側向分型抽芯 當模具的側向分型抽芯或脫螺紋是依靠開模動作來實現(xiàn)時，圖516斜銷側向抽芯機構，為完成側向抽芯距離l，所需的開模距離設為HC。當最大開模行程與模厚無關時，其校核按下述兩種情況進行：當HcH1+H2時，取：SmaxHc+(510)mm (5-13) 當HCH1+H2時，取：SmaxH1十H2+(510)mm (5-14) 9、頂出裝置的校核國產(chǎn)注射機頂出裝置有下列四種形式。 中心

24、頂桿機械頂出，如角式SYS-45及SYS60，臥式XS-Z-60，立式SYS-30等注射機。 兩側雙頂桿機械頂出，如XS-ZY-125注射機。 中心頂桿液壓頂出與兩側雙頂桿機械頂出聯(lián)合作用，如XS-ZY250、XS- ZY-500注射機。 中心頂桿液壓頂出與其他開模輔助液壓缸聯(lián)合作用，如XS-ZY-1000注射機。 還需校核的注射機參數(shù)： 頂出形式； 最大頂出距離； 頂桿直徑； 雙頂桿中心距； 具體參數(shù)可查注射機參數(shù)表2022-5-910.10.拉桿間距拉桿間距 模具的外形尺寸應小于注射機的模具的外形尺寸應小于注射機的拉桿（哥林柱）間距拉桿（哥林柱）間距，以保，以保證模具能安裝到注射機工作臺面

25、上證模具能安裝到注射機工作臺面上。注塑機一般有。注塑機一般有4根拉桿（有的根拉桿（有的小型注塑機只有小型注塑機只有2根拉桿）根拉桿）正確錯誤錯誤模具吊裝2022-5-911.11.模具閉合厚度模具閉合厚度H HminminHHm m H Hmaxmax 當模具厚度小于注塑機最小要求厚度時要加板增厚模具當模具厚度小于注塑機最小要求厚度時要加板增厚模具2022-5-91 1、中心、中心頂桿機械頂出頂桿機械頂出2 2、兩側、兩側雙頂桿機械頂出雙頂桿機械頂出3 3、中心、中心頂桿液壓頂出與兩側雙頂桿機械頂出頂桿液壓頂出與兩側雙頂桿機械頂出4 4、中心、中心頂桿液壓頂出與其它輔助油缸聯(lián)合作用頂桿液壓頂出

26、與其它輔助油缸聯(lián)合作用12、頂、頂出裝置分類：出裝置分類：2022-5-9思考與練習：思考與練習：1.注射模和注射機安裝部分有哪些相關尺寸需注射模和注射機安裝部分有哪些相關尺寸需要進行校核？要進行校核？模胚大小的選擇：取決于模仁大小，利用燕秀工具欄里調(diào)模胚的最大內(nèi)模尺寸。最基本的要求，產(chǎn)品的所有頂針必須在頂針的范圍之內(nèi)，長度方向我們不能破回針，離回針至少5MM以上。對于中小型模具，可以簡單的初步根據(jù)模仁大小周邊加50mm來計算模胚的大小。有行位的結構，周邊須要放65-85左右初步定一個模胚大小，具體得根據(jù)行位大小結構來定，最重要的一個參數(shù)是一個鏟機的強度，對中小型模具來說，鏟機最小的尺寸在25

27、-30之間，大型模具在50以上。定模胚時，首先選擇是型號，然后是規(guī)格，選擇附件，比如說CI3040A60B90C90,3040由模仁的大小，行位結構來決定的。A60B90模仁的高度與結構來決定，C90頂出高度（產(chǎn)品的高度與斜頂?shù)男谐蹋〤I由進膠的式樣來決定。AB模的間距，這個廠的習慣。垃圾釘，廠的習慣來定，是否加中托司，根據(jù)模具結構。模胚類型的選擇：三四十種模胚類如何選擇：首先得了解各種類型的區(qū)別：大水口：以CI為標準，AI比CI多了一塊承板，適合于B板開通框，BI比CI多了一推板，一塊承板，適合于B板開通框同時用推板頂出。DI比CI多了一塊推板，適合于推板模。H型與I型比少了一塊面板，T型比I型面板少了個護耳。由于容模量的限制，同樣的模胚H型 T型可比I型大一號。大水口模胚里用得最多的CI。H型T型需開碼模位，25和35三種，能開35盡量開35.細水口：以DCI為例，后面的CI與大水口的CI類型是一致的，細水口相對于大水口多了四根水口邊，D型，相對于CI模胚，多了四根水口邊，一塊水口板，由一個開模動作變成三個開模動作。DCI是細水口模具用得最多的一種。E型，相對于CI模胚，只是多了四根水口邊，適合于前模抽芯前模行位的結構，由一個開模動作變成了二個開模