塑料成型與模具設(shè)計(jì) 電子 講義

1、塑料成型模具概論一、塑料成型模具及其在成型中的作用模具概念利用其本身的特定形狀成型具有一定形狀和尺寸制件的工具；可以說，如汽車、家電、通信產(chǎn)品及其他工業(yè)產(chǎn)品等（75%以上的金屬，95%以上的塑料制件）的都是通過模具來成型的；與切屑加工相比：具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、切屑少、節(jié)約料等優(yōu)點(diǎn)。對模具的基本要求：高效、自動化生產(chǎn)出符合要求（如內(nèi)在及表面質(zhì)量等）的制品。隨著產(chǎn)品的多樣化和精密化、復(fù)雜化趨勢和更新?lián)Q代的加速，決定了對模具設(shè)計(jì)、制造及生產(chǎn)技術(shù)等各方面提出更高的要求。在塑料成型技術(shù)中（成型原料、成型設(shè)備、成型模具及成型工藝），模具對制件的質(zhì)量起著十分重要的作用。 (高效 先進(jìn) 工藝合理)二、塑料

2、模具發(fā)展趨勢1、塑料成型理論的發(fā)展理論（設(shè)計(jì)制造、機(jī)械、熱力學(xué)、力學(xué)原理、結(jié)構(gòu)等）的成熟可以很好地指導(dǎo)實(shí)踐，以從更本上解決生產(chǎn)的要求。例如可以為模具的CAD/CAE奠定了基礎(chǔ)，關(guān)于一維、二維（半）的充模流動理論和數(shù)學(xué)模型的建立以有所解決（如C-MOLD、MOLDFLOW，過多的假設(shè)對結(jié)晶物料不甚精確），三維模流行為還有待進(jìn)一步深入。（本內(nèi)容可略作補(bǔ)充）2、模具的高效自動化：3、制件的精密化、微型化、復(fù)雜、超大型化；4、標(biāo)準(zhǔn)化：降低成本、提高效率和質(zhì)量在全球較為出名的有三大模架標(biāo)準(zhǔn)，英制里以美國的“DME”為代表，歐洲以“HASCO”為代表，亞洲以日本的“FUTABA”為代表。而國內(nèi)的塑料模架起

3、步較晚，到了上世紀(jì)八十年代末九十年代初模架生產(chǎn)得到了高速發(fā)展，也形成了以珠江和長江三角洲地區(qū)為主的模架產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的兩大陣營。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)（包括外資企業(yè)）注塑模架的生產(chǎn)廠家有40余家，具有一定規(guī)模的如龍記集團(tuán)、東莞明利、德勝公司，深圳南方模具廠，蘇州中村重工及昆山中大模具公司等等。標(biāo)準(zhǔn)模架的實(shí)施和采用，是實(shí)現(xiàn)模具CAD/CAM的基礎(chǔ)，從而可大大縮短生產(chǎn)周期，降低模具制造成本，提高模具性能和質(zhì)量。為了適應(yīng)模具工業(yè)的迅速發(fā)展, 模架的標(biāo)準(zhǔn)化程度和要求也必將不斷深入和提高。（國內(nèi)大約30%，國外發(fā)達(dá)國家已達(dá)80%左右）5、制件設(shè)計(jì)-模具設(shè)計(jì)-制造并行化，即RE/CAD/CAM/CAE技術(shù)。常見R

4、E/CAD/CAM/CAE 軟件：RE四大逆向軟件：Surface（后改名為Imageware，為EDS的主要產(chǎn)品）、CopyCAD（英國Delcam公司）、Geomagic（美國Raindrop雨滴公司）及Rapid Form（韓國INUS公司），還有：Polyworks（結(jié)合非接觸掃描儀等，用于高精度機(jī)械目標(biāo)如人臉等掃描云點(diǎn)），ICEM等CAD：AutoCAD、CAXA、PRO/E、UG、CADDS、I-DEAS及CAITA（作汽車相關(guān)產(chǎn)品）等；CAM：MasterCAM、Cimatron（以色列QUICK NC）、DelCAM等；CAE：主要應(yīng)用于新型、大型和精密模具的優(yōu)化、仿真。當(dāng)然C

5、AE還包括其他一些有限元模擬分析。澳大利亞Moldflow公司在1978年推出的基于有限差分方法的一維商品化流動分析軟件，以及美國AC_Tech公司在1986年推出的基于有限元方法的二維商品化流動分析軟件是這一階段注射模軟件發(fā)展的兩個(gè)里程碑。在隨后的年里，和C_Flow軟件不斷地得以改進(jìn)和完善，現(xiàn)已形成包括流動模擬、保壓分析、冷卻分析、內(nèi)應(yīng)力分析、分子定向和翹曲變形預(yù)測等系列分析軟件，在國內(nèi)外模具界享有盛譽(yù)。表1 商品化的注塑模CAD/CAE軟件及其包含的流動分析軟件軟件名稱所含流動模擬模塊名稱研制公司MoldflowFLOW澳大利亞Moldflow PTY.LTD.C-MoldC-FLOW美

6、國Ac-Tech公司（已為Moldflow兼并）I-DEAS含流動分析部分美國SDRC公司UG-含流動分析部分美國MD公司CADDS含流動分析部分美國CV公司CADMOULD含流動分析部分德國IKV研究所華塑-Mold流動分析模塊華中理工大學(xué)Z-moldFLOW鄭州工業(yè)大學(xué)塑料模具設(shè)計(jì)的大致流程： 6、特種成型模具 社會需求的變化和對質(zhì)量要求的提高，導(dǎo)致了新的成型方法的出現(xiàn)，也出現(xiàn)了相應(yīng)成型模具的研制，如：GAIM、RIM/SRIM/RRIM、低發(fā)泡注射、多層多腔/多色等成型模具。三、模具分類： 參考書目：江之楨. 高分子化學(xué)及物理， 北京：輕工出版社成都科大等. 塑料成型工藝學(xué)， 北京：輕工

7、出版社北京化工，天津輕院. 塑料成型機(jī)械，北京：輕工出版社林師沛. 塑料加工流變學(xué)， 四川：成都科技大學(xué)出版社塑料制件設(shè)計(jì)塑料制件主要根據(jù)使用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，要想獲得合格的塑料制件，除考慮充分發(fā)揮所用塑料的性能特點(diǎn)外，還應(yīng)考慮塑件的結(jié)構(gòu)工藝性，在滿足使用要求的前提下，塑件的結(jié)構(gòu)、形狀盡可能地做到簡化模具結(jié)構(gòu)，且符合成型工藝特點(diǎn)，從而降低成本，提高生產(chǎn)效率。在塑件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮以下幾方面的因素： （1）塑料的各項(xiàng)性能特點(diǎn)，如物理機(jī)械性能（如力學(xué)性能、電性能、耐化學(xué)腐蝕和耐熱性能等）、成型工藝性能（流動性和收縮率等）等。（2）在保證各項(xiàng)使用性能的前提下，塑件的結(jié)構(gòu)形狀力求簡單，且有利于充模

8、流動、排氣、補(bǔ)縮和高效冷卻硬化（熱塑性塑料制件）或快速受熱固化（熱固性塑料制件）。（3）模具的總體結(jié)構(gòu)，應(yīng)使模具零件易于制造，特別是抽芯和脫模機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度。合理地設(shè)計(jì)塑件結(jié)構(gòu)工藝性是保證塑件符合使用要求和滿足成型條件的一個(gè)關(guān)鍵問題。塑料制件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括塑件的尺寸和精度、表面粗糙度、形狀、壁厚、斜度、加強(qiáng)筋、支撐面、圓角、孔、螺紋、齒輪、嵌件、鉸鏈、標(biāo)記、符號及文字等。一、尺寸和精度塑件尺寸的大小將受塑料流動性的影響，在注射成型和傳遞模塑中，流動性差的塑料（如布基塑料、玻璃纖維增強(qiáng)塑料等）和壁薄的制件尺寸不能設(shè)計(jì)得過大，否則會容易造成充填不足或形成冷接縫，從而影響制件的外觀和強(qiáng)

9、度。因此，在設(shè)計(jì)塑件尺寸時(shí)應(yīng)對塑料的流動距離比等方面進(jìn)行校核。另外，注射成型的塑件尺寸要受到注射機(jī)的注射量、鎖模力和模板尺寸的限制。壓制成型塑件的尺寸要受壓機(jī)最大壓力和壓機(jī)臺面最大尺寸的限制。塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品要求尺寸的符合程度，即所獲塑件尺寸的準(zhǔn)確度。影響塑件尺寸精度的因素十分復(fù)雜，首先是模具制造的精度和模具的磨損程度，其次是塑料收縮率的波動，另外，在模制時(shí)，工藝條件的變化、塑件成型后的時(shí)效變化、塑件的飛邊等都會影響塑件的精度。因此，塑件尺寸精度的確定應(yīng)該合理，盡可能選用低精度等級。（這也就是塑件的精度等級和公差為何不采用金屬加工的精度等級和公差，而另外制定的原因）很多

10、資料認(rèn)為在引起塑件尺寸的誤差中，模具制造公差和成型收縮率波動引起的誤差各占1/3。實(shí)際上對于小尺寸塑件而言，模具的制造公差對塑件尺寸精度影響相對要大一些，而對于大尺寸塑件，收縮率波動則是影響塑件尺寸精度的主要因素。根據(jù)我國目前塑件的成型水平，塑件的尺寸公差按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14486-1993（原有SJ1372-78將塑料制件分成8個(gè)精度等級）將塑料制件分成7個(gè)精度等級，P6表2-1-1每種塑料可選用其中三個(gè)等級，即高精度，一般精度和低級精度（未注公差），見P7表2-1-2。表中的1、2級精度要求較高，一般不采用。表中只給出了公差值，而具體的上下偏差可根據(jù)制件的配合性質(zhì)進(jìn)行分配。對孔類尺寸可取

11、表中數(shù)值冠以（）號，對軸類尺寸可取表中數(shù)值冠以（）號，對中心距尺寸可取表中數(shù)值之半冠以（）號。二、表面粗糙度（1）塑料制件的表面粗糙度，除了在成型時(shí)從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點(diǎn)外，主要取決于模具成型零件的表面粗糙度。，（2）模具使用中，型腔磨損-粗糙度增大-拋光復(fù)原；透明制件-型腔和型芯的表面粗糙度相同，而不透明制件則根據(jù)使用情況而定，非配合表面和隱蔽面可取較大的表面粗糙度，一般型腔的表面粗糙度要低于型芯的（除制件外表面有特殊要求）。此外，塑件的表面粗糙度與塑料的品種有關(guān)。三、形 狀（1）塑件內(nèi)外表面的形狀設(shè)計(jì)應(yīng)易于成型，即開取件時(shí)盡量方便，所以，塑件要盡可能地避免側(cè)凹凸部分，因?yàn)閭?cè)抽芯

12、和瓣合的模具結(jié)構(gòu)不但提高了模具設(shè)計(jì)、制造成本，降低生產(chǎn)效率，而且還會在分型面上留下飛邊，增加了后加工的工作量。有時(shí)在滿足塑件使用要求的前提下，只需適當(dāng)改變塑件的結(jié)構(gòu)，即可達(dá)到大大簡化模具結(jié)構(gòu)的目的。P9-10為改變塑件形狀以利于成型的幾個(gè)例子。（2）塑件的內(nèi)外側(cè)凸凹較淺并允許帶有圓角（或梯形斜面）時(shí)，可以采用整體凹凸模強(qiáng)制脫模脫出塑件，這時(shí)，塑料在脫模溫度下應(yīng)具有足夠的彈性，如聚乙烯，聚丙烯，聚甲醛等塑料，如P9-10圖所示。多數(shù)情況下，塑件的側(cè)凹凸不可能強(qiáng)制脫模，此時(shí)應(yīng)采用側(cè)向分型抽芯等結(jié)構(gòu)。四、斜 度為了克服塑料冷卻收縮緊緊包裹于型芯或其它凸起部分便于從成型零件上順利脫出塑件，必須在塑件內(nèi)

13、外表面沿脫模方向設(shè)計(jì)有足夠的斜度，塑件的斜度大小與塑料的收縮率、塑件的形狀、結(jié)構(gòu)、壁厚、深度及成型工藝條件都有一定的關(guān)系。一般取30130。塑件斜度的選取應(yīng)遵循以下原則：（1）塑料的收縮率大，壁越厚，斜度應(yīng)取偏大值，反之取偏小值。（2）塑件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，沿脫模方向有如孔、槽或花紋等使脫模阻力較大時(shí)，應(yīng)選用較大的脫模斜度（4 6）。（3）當(dāng)塑件高度不大時(shí)，可以不設(shè)斜度，對成型型芯長或型腔深者，斜度取偏小值，但通常為了便于脫模，在滿足制件的使用和尺寸公差要求的前提下，可將斜度值取大些。 （4）一般來講，塑件外表面的斜度取值可比內(nèi)表面的小些（如下圖中所示21 23），有時(shí)也根據(jù)塑件的預(yù)留位置（留于凹模或

14、凸模上）來確定制件內(nèi)外表面的斜度。（5）熱固性塑料的收縮率一般較熱塑性塑料的小一些，故脫模斜度也相應(yīng)取小一些。 一般情況下，脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內(nèi)。P11表2-2-1為常用塑料的脫模斜度。五、壁 厚塑件壁厚的設(shè)計(jì)與塑料原料的性能、制件結(jié)構(gòu)、成型條件、制件的質(zhì)量及其使用要求都有密切的聯(lián)系。壁厚過小，會造成充填阻力的增大，特別對于大型、復(fù)雜制件就難于成型。壁厚過大，不僅浪費(fèi)原料，更重要的是延長了冷卻時(shí)間（制件壁厚增加一倍，冷卻時(shí)間將增加四倍），從而大大降低生產(chǎn)效率，另外也容易產(chǎn)生表面凹陷、內(nèi)部縮孔等缺陷。一般而言，在滿足使用要求的前提下，制件壁厚盡量取小些。（1）塑件壁厚的最小尺寸應(yīng)滿足

15、以下幾方面要求：具有足夠的剛強(qiáng)度；脫模時(shí)能經(jīng)受脫模機(jī)構(gòu)的沖擊和震動；裝配時(shí)能承受緊固力。塑料制件規(guī)定有最小壁厚值。P12表為熱塑性、熱固性塑件壁厚建議值， （2）塑件壁厚設(shè)計(jì)的另一基本原則是同一塑件的壁厚應(yīng)可能均勻一致。否則會因冷卻和固化速度不均產(chǎn)生附加內(nèi)應(yīng)力，引起翹曲變形，熱塑性塑料會在壁厚處產(chǎn)生縮孔；熱固性塑料則會因未充分固化而鼓包或因交聯(lián)度不一致而造成性能差異。通常，塑件壁厚的不均勻容許在一定范圍內(nèi)變化，對于壓縮注射及傳遞模塑制件，壁厚變化一般不應(yīng)超過1 ：3。為了消除壁厚的不均勻，設(shè)計(jì)時(shí)可考慮將壁厚部分局部挖空或在壁面交界處采用適當(dāng)?shù)陌霃竭^渡以減緩厚薄部分的突然變化。如下圖所示。六、加

16、強(qiáng)筋及變形結(jié)構(gòu)由于多數(shù)塑料的彈性模量和強(qiáng)度較低，受力后容易變形甚至破壞，單純采用增加制件壁厚的方法來提高其剛強(qiáng)度是不合理，也不經(jīng)濟(jì)的。所以，我們通常在制件的相應(yīng)位置設(shè)置加強(qiáng)筋，從而在不增加壁厚的情況下，達(dá)到提高制件剛強(qiáng)度，避免翹曲變形的目的，沿著料流方向的加強(qiáng)筋還能改善成型時(shí)塑料熔體的流動性，避免氣泡、縮孔和凹陷等缺陷的形成。如下圖a中加強(qiáng)筋的采用可避免因壁厚不均而可能產(chǎn)生的伸縮孔；b中加強(qiáng)筋方向的改變可降低熔體的充模阻力，也避免了可能產(chǎn)生的翹曲變形。加強(qiáng)筋的典型結(jié)構(gòu)如圖2-2-17所示，在其尺寸設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （1）加強(qiáng)筋不宜過厚，b0.4-0.8t，否則其對應(yīng)壁上會容易產(chǎn)生凹陷。（

17、2）加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)不應(yīng)過高，h3t，否則，在較大彎矩或沖擊負(fù)荷作用下受力破壞。（3）加強(qiáng)筋必須有一定的斜度，筋的頂部應(yīng)為圓角，底部也應(yīng)呈圓弧過渡。（4）加強(qiáng)筋之間的中心距應(yīng)大于23t。加強(qiáng)筋的布置應(yīng)考慮到：（1）加強(qiáng)筋的方向盡量與熔體充模方向一致，以避免熔體流動干擾、影響成型質(zhì)量。（2）加強(qiáng)筋的設(shè)置應(yīng)避免或減少塑料局部集中，否則會產(chǎn)生縮孔、氣泡等缺陷，如P15圖2-2-18所示。除了采用加強(qiáng)筋外，對于薄壁容器或殼類件可以通過適當(dāng)改變其結(jié)構(gòu)或形狀，也能達(dá)到提高其剛強(qiáng)度和防止變形的目的。如圖2-2-192-2-21所示。七、支承面及凸臺以塑件的整個(gè)底面作為支承是不合理的，因?yàn)樗芗孕┑穆N曲或變形就會使

18、底面不平。通常采用的是以凸出的邊框支承或底腳（三點(diǎn)或四點(diǎn)）支承，如P16圖2-2-32所示。當(dāng)塑件底部有加強(qiáng)筋時(shí)，應(yīng)使加強(qiáng)筋與支承面相差毫米的高度，如圖2-2-23所示。凸臺是指用來增強(qiáng)孔或裝配附件的凸出部分，一般來講，凸臺應(yīng)當(dāng)盡量位于邊角部位或靠近制件側(cè)壁面，其高度不應(yīng)超過其直徑的兩倍，并應(yīng)具有足夠的脫模斜度，對于壁面上細(xì)而高的凸臺應(yīng)考慮加強(qiáng)筋。當(dāng)制件上具有裝配凸臺時(shí)，凸臺應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，應(yīng)避免凸臺轉(zhuǎn)折處的突變和尺寸過小，圖2-2-241所示。八、圓 角帶有尖角的塑件在成型時(shí)，往往會在尖角處產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，在受力或沖擊震動下會發(fā)生開裂或破裂，所以，為避免這種情況的出現(xiàn)，除塑件使用上要求尖角

19、外，其余轉(zhuǎn)角處均盡可能采用圓弧過渡。采用圓弧過渡（1）可增加塑件的美觀程度；（2）增加了塑件的強(qiáng)度，也大大改善了充模流動特性；另外，（3）塑件的圓角對應(yīng)于模具也呈圓角，這樣增加了模具的堅(jiān)固性，在一定程度上也減少了模具熱處理或使用時(shí)因應(yīng)力集中而導(dǎo)致開裂情況的出現(xiàn)。圖3-12所示為塑件受力時(shí)應(yīng)力集中系數(shù)與圓角半徑的關(guān)系，由圖中可以看出，理想的內(nèi)圓角半徑應(yīng)為壁厚的1/4以上。通常，塑件內(nèi)壁圓角半徑應(yīng)是壁厚的一半，而外壁圓角半徑可為壁厚的倍，一般圓角半徑不應(yīng)小于 ，壁厚不等的兩壁轉(zhuǎn)角可按平均壁厚確定內(nèi)、外圓角的半徑。對于塑件的某些部位如于分型面，型芯與型腔配合等處不便制成圓角的，則只能采用尖角。九、孔

20、的設(shè)計(jì)塑件上常見的孔有通孔、盲孔兩類，孔的斷面形狀有圓孔、矩形孔、螺紋孔及特殊形狀的孔等?？椎奈恢脩?yīng)設(shè)置在不易削弱塑件強(qiáng)度的地方。在孔之間和孔與邊緣之間應(yīng)留有足夠的距離。塑件上孔間距和孔與邊壁最小距離如表2-2-4（P18）所列。一般孔與孔的邊緣或孔邊緣與制件外壁的距離應(yīng)不小于孔徑。塑件上固定用孔和其它受力孔的周圍可設(shè)計(jì)一凸臺來加強(qiáng)。如圖2-2-28（P18）所示。（一）通孔：通孔的成型通常有三種方法，如圖2-2-9（P18）所示。（1）圖中a由一端固定的型芯來成型，這時(shí)孔的一端容易產(chǎn)生橫向飛邊，且由于型芯相當(dāng)于是懸臂梁的單支點(diǎn)固定，當(dāng)孔徑較小或孔較深時(shí)，會因受成型時(shí)熔體的沖擊，容易發(fā)生彎曲變

21、形，甚至折斷等現(xiàn)象。所以，該法一般用于成型較淺的通孔。（2）圖b由一端固定的兩個(gè)型芯來成型，同樣在兩型芯接合處容易產(chǎn)生橫向飛邊，該結(jié)構(gòu)與a中相比，增加了單個(gè)型芯的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，但由于不能很好地保證兩孔的同軸度，所以，為了滿足安裝和使用上的要求，常常將兩個(gè)型芯直徑尺寸設(shè)計(jì)成相差0.51mm。該方法可用于成型較深，但軸向精度要求不高的通孔。（3）圖c由一端固定，另一端導(dǎo)向支撐的雙支點(diǎn)型芯來成型。該結(jié)構(gòu)大大提高了型芯的剛強(qiáng)度和孔的同軸度，但當(dāng)導(dǎo)向部分磨損后，會在導(dǎo)向口處出現(xiàn)縱向飛邊。該法可用于成型較深，且有軸向精度要求的通孔。（二）盲孔：盲孔只能用一端固定的單支點(diǎn)型芯來成型，因此其深度應(yīng)淺于通孔。注

22、射成型或壓注成型時(shí)，孔深應(yīng)不超過孔徑的4倍；壓縮成型時(shí)，孔深應(yīng)更淺些，平行于壓縮方向的孔深一般不超過孔徑的倍，垂直于壓縮方向的孔深為孔徑的2倍。如塑件上確實(shí)需要較深且垂直于壓縮方向的盲孔時(shí)，為防止型芯彎曲，可在型芯下面設(shè)置支承柱。一般情況下，對于直徑小于的孔或深度太大的孔最好用成型后再機(jī)加工的方法獲得。如成型時(shí)能在鉆孔的位置上壓出定位淺孔，則會給后加工帶來很大的方便。（三）特殊孔：對于斜孔或形狀復(fù)雜的特殊孔可以采用相應(yīng)的拼合型芯來成型，以避免側(cè)向抽芯。P19圖2-2-30為常見的例子。在塑件設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免形狀過于復(fù)雜的孔，因?yàn)檫@會造成模具制造的困難及其成本的提高。十、螺紋設(shè)計(jì)塑件上的螺紋可以直

23、接用模具成型，也可以用后續(xù)的機(jī)加工成型，在經(jīng)常裝拆和受力較大的地方，則通常采用金屬螺紋嵌件。塑件上螺紋的設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）由于塑料螺紋的強(qiáng)度僅為金屬螺紋強(qiáng)度的1/51/10，所以，塑件上螺紋應(yīng)選用螺牙尺寸較大者，螺紋直徑小時(shí)就不宜采用細(xì)牙螺紋（參見P21表2-2-5），否則會影響其使用強(qiáng)度，另外，塑料螺紋的精度也不能要求太高，一般低于3級。（2）塑料螺紋在成型過程中，由于螺距容易變化，因此，一般塑料螺紋的螺距不應(yīng)小于，注射成型螺紋直徑不得小于2mm，壓制成型螺紋直徑不得小于3mm。（3）模具螺紋螺距收縮不計(jì)時(shí)，則塑件螺紋與金屬螺紋的配合長度不能太長，一般不大于螺紋直徑的倍（或78牙），

24、否則會降低與之相旋合螺紋間的可旋入性，還會產(chǎn)生附加應(yīng)力，導(dǎo)致塑件螺紋的損壞及連接強(qiáng)度的降低。（4）為增加塑件螺紋的強(qiáng)度，防止最外圈螺紋可能產(chǎn)生的崩裂或變形，應(yīng)使其始末端不得突然開始和結(jié)束，如P20圖2-2-33、34，須留有一定的過渡段，其數(shù)值按表2-2-6選取。（5）在同一螺紋型芯或型環(huán)上有前后兩段螺紋時(shí)，應(yīng)使兩段螺紋的旋向相同，螺距相等，以簡化脫模。否則需采用兩段型芯或型環(huán)組合在一起的形式，成型后再分段旋下。螺紋直接成型的方法有：（1）采用螺紋成型零件（型芯或螺紋型環(huán)）在成型之后將塑件旋下，該方法在模具結(jié)構(gòu)上需配有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置。多見于成型內(nèi)螺紋。（2）采用瓣合模成型，生產(chǎn)效率高，但常帶有飛

25、邊。多見于外螺紋或分段內(nèi)螺紋的成型。（3）對于要求不高且用軟塑料成型的螺紋，可通過強(qiáng)制脫模來成型。這時(shí)，螺牙斷面最好設(shè)計(jì)得淺一些，且呈圓形或梯形斷面，如P20圖2-2-32所示。十一、嵌件設(shè)計(jì)和自攻螺釘（一）嵌件的用途及形式注射成型時(shí)，鑲嵌在塑料制品內(nèi)部的金屬或非金屬件（如玻璃、木材或已成型的塑料等）稱為嵌件。鑲?cè)肭都哪康闹饕菫榱颂岣咚芗木植繌?qiáng)度，滿足某些特殊的使用要求（如導(dǎo)電、導(dǎo)磁、抗耐磨和裝配連接等）以及保證塑件的精度、尺寸形狀的穩(wěn)定性等。但是，采用嵌件往往會增加塑件的成本，使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并帶來注射時(shí)間延長，且難于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動化等問題。因此，塑件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)慎重合理地選擇嵌件，并盡可能

26、地避免嵌件的使用。常見的嵌件形式如下圖所示。a 為圓筒形嵌件，有通孔和不通孔兩種，b帶螺紋孔的嵌件最為常見，它常用于經(jīng)常拆卸或受力較大的場合以及導(dǎo)電部位的螺紋連接；c為帶臺階圓柱形嵌件；d為片狀嵌件；e為細(xì)桿狀貫穿嵌件。（二）嵌件的設(shè)計(jì)1.嵌件與塑料應(yīng)牢固連接 為了使嵌件牢固地固定在塑料中，防止嵌件受力時(shí)在塑料內(nèi)轉(zhuǎn)動或軸向移動，嵌件表面必須設(shè)計(jì)成適當(dāng)?shù)姆轄?。菱形滾花是最常用的，其抗拉和抗扭的力比較大。在受力大的場合可以在嵌件上開設(shè)環(huán)狀溝槽，采用直紋滾花，可降低軸向的內(nèi)應(yīng)力，但必須開設(shè)環(huán)形溝槽，以免受力軸向移動。片狀嵌件可以用切口、孔眼或局部折彎來固定。薄壁管狀嵌件可采用邊緣翻邊固定。針狀嵌件

27、可砸扁其中一段或折彎等辦法來固定。2.嵌件應(yīng)在模具內(nèi)定位可靠 為避免嵌件在成型過程中受高壓高速的塑料流沖擊而可能發(fā)生位移或變形，同時(shí)，也防止塑料擠入嵌件上預(yù)留的孔或螺紋中影響其使用，安放在模具內(nèi)的嵌件必須定位可靠。下圖所示為外螺紋嵌件在模內(nèi)的固定形式。a利用嵌件上的光桿部分和模具配合；b利用凸肩的形式與之配合，既增加了嵌件的穩(wěn)定性，又可以阻止塑料流入螺紋中；c采用的凸出圓環(huán)，可在成型時(shí)被壓緊在模具上形成密封環(huán)，阻止了塑料的溢入。下圖所示為內(nèi)螺紋嵌件在模內(nèi)的固定形式。a為嵌件直接插在模內(nèi)的光桿上；b、c為以一凸出的臺階與模具上的孔相配合，增加了定位的穩(wěn)定性和密封性；d采用內(nèi)部臺階與模具上的插入桿

28、配合。對于通孔螺紋嵌件，多采用將嵌件擰在具有外螺紋桿件上再插入模具，當(dāng)注射壓力不大，且螺牙很細(xì)小時(shí)（M以下）也可直接插在模具的光桿上，此時(shí)，塑料可能擠入一小段螺紋牙縫內(nèi)，但不會妨礙多數(shù)螺紋牙。在注射成型過程中，塑料的壓力會使嵌件發(fā)生位移或變形，所以在嵌件設(shè)計(jì)時(shí)，無論桿形或環(huán)形嵌件，其高度不宜超過其定位部分直徑的兩倍。當(dāng)嵌件過高或呈細(xì)長或片狀時(shí)，應(yīng)在不影響塑件使用下，于模具上設(shè)置支柱，如P23圖2-2-39所示。對于薄壁狀嵌件可在塑料流動的方向上打孔以減小嵌件的受力。3.嵌件的周圍有足夠的塑料層厚度 由于金屬嵌件冷卻時(shí)尺寸的變化值與塑料的熱收縮值相差很大，致使嵌件周圍產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，甚至造成塑

29、件的開裂。對某些剛性強(qiáng)的工程塑料更甚，而對于彈性和冷流動性大的塑料則應(yīng)力值較低。因此，一方面，盡量選用與塑料線膨脹系數(shù)相近的金屬作嵌件，另一方面，應(yīng)使嵌件的周圍塑料層具有足夠的厚度。同時(shí)，嵌件不應(yīng)帶尖角，以減少應(yīng)力集中。熱塑性塑料注射成型時(shí)，應(yīng)將大型嵌件預(yù)熱到接近于物料溫度。對于內(nèi)應(yīng)力難與消除的塑料，可先在嵌件周圍被覆一層高聚物彈性體或在成型后通過退火處理來降低內(nèi)應(yīng)力。嵌件的頂部也應(yīng)有足夠厚的塑料層，否則嵌件頂部塑件表面會出現(xiàn)鼓包或裂紋。為了提高生產(chǎn)效率，減小嵌件造成的內(nèi)應(yīng)力，也可采用成型后再裝配入嵌件的方法。如P24圖2-2-41所示的有菱形滾花的黃銅套，這種嵌件的嵌入應(yīng)在脫模后趁熱進(jìn)行，以

30、利用塑件后收縮來增加緊固性。當(dāng)然也可以利用超聲波等其它方法使嵌件周圍的熱塑性塑料層軟化而壓入嵌件。(三)自攻螺釘塑件上各種螺紋連接的結(jié)構(gòu)要求是大量采用嵌件的重要原因，目前對塑件上裝拆次數(shù)不多的螺紋通常采用自攻螺釘?shù)男问?，即用光孔代替了?nèi)螺紋嵌件。從而大大提高了模塑效率。自攻螺釘有兩種形式：即切割螺紋螺釘和旋壓螺紋螺釘。切割螺紋螺釘適用于硬度、剛性較大的材料（如PS、ABS等）和承受載荷、震動較小的場合，這種螺釘?shù)膫?cè)面開有溝槽，成鋒利的切削刀狀，螺釘懸入時(shí)象攻絲一樣在光孔內(nèi)一面旋入一面切削出螺紋槽，孔的深度要比螺釘長，以便存儲切屑。旋壓螺紋螺釘常用于彈性較好的塑料（如PE、PP等）和裝拆次數(shù)要求

31、較多的場合，由于旋壓螺紋螺釘在旋入時(shí)會產(chǎn)生很大的側(cè)向壓力，故應(yīng)用于彈性模量大的材料（如PS、ABS，PC等）時(shí)，應(yīng)避免可能發(fā)生的應(yīng)力開裂。自攻螺釘?shù)卓椎脑O(shè)計(jì)：切割螺紋的螺釘孔，其孔徑等于螺釘?shù)闹袕健Ｐ龎郝菁y的螺釘孔，孔徑等于螺釘中徑的80%。為保證足夠的連接強(qiáng)度，螺釘旋入的最小深度必須等于或大于螺釘外徑的2倍。對于自攻螺釘?shù)目滓话阍O(shè)計(jì)成圓管狀，為承受旋壓產(chǎn)生的應(yīng)力和變形，圓管外徑約為內(nèi)徑的3倍，高度為圓管外徑的2倍，孔深應(yīng)超過螺釘?shù)男腴L度。十二、齒輪設(shè)計(jì)由于塑料齒輪具有重量輕、彈性模量小、在同樣制造精度下比鋼和鑄鐵齒輪傳動噪音小等特點(diǎn)，因此，近年來在機(jī)械電子工業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，目前主

32、要用于精度和強(qiáng)度要求不太高的傳動機(jī)構(gòu)中。常用的塑料有尼龍、聚碳酸酯、聚甲醛和聚砜等。為了使塑料齒輪適應(yīng)注射成型工藝，保證輪輻、輻板和輪轂有相應(yīng)的厚度，對齒輪的各部尺寸作如下規(guī)定： （1）輪緣寬度t至少為全齒高h(yuǎn)的3倍（2）輻板厚度H1應(yīng)等于或小于齒寬厚度H（3）輪轂厚度H2應(yīng)大于或等于齒寬厚度H，并相當(dāng)于軸孔直徑D（4）輪轂外徑D1最小應(yīng)為軸孔直徑D的1.53倍另外還應(yīng)注意，為減少塑料齒輪尖角處的應(yīng)力集中和成型時(shí)應(yīng)力的影響，應(yīng)盡量避免截面尺寸的突然變化或出現(xiàn)尖角，盡可能加大各表面相接或轉(zhuǎn)折處的圓角及過渡圓弧的半徑；同時(shí)，為避免裝配時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力，軸與孔應(yīng)盡可能不采用過盈配合，并用銷釘或半月形孔配合

33、的形式。如下圖所示。對于薄壁齒輪，壁厚不均會引起齒型歪斜，對此可采用無輪轂無輪緣的結(jié)構(gòu)可以很好地改善這種情況。但如在輻板上有大孔時(shí)，因孔在成型冷卻時(shí)很少向中心收縮，會使齒輪歪斜，對此可采用如下圖所示的輻板結(jié)構(gòu)，則可得到改善。十三、鉸 鏈利用某些塑料（如聚丙烯）的分子高度取向的特性，可將帶蓋容器的蓋子和容器通過鉸鏈結(jié)構(gòu)直接成型為一個(gè)整體，這樣既省去了裝配工序，又可避免金屬鉸鏈的生銹。常見鉸鏈截面形式如下圖所示。鉸鏈的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：（1）鉸鏈部分厚度應(yīng)減薄，一般為0.20.4mm，且其厚度必須均勻一致，壁厚的減薄處應(yīng)以圓弧過渡。（2）鉸鏈部分的長度不宜過長，否則折彎線不在一處，影響閉合效果。（3）

34、在成型過程中，熔體流向必須垂直于鉸鏈軸線方向，以使大分子沿流動方向取向，脫模后立即折彎數(shù)次。十四、標(biāo)記、符號、文字塑件上的標(biāo)記、符號有凸形和凹形兩種，當(dāng)塑件上的標(biāo)記、符號為凸形時(shí)，如下圖a，模具上就相應(yīng)地為凹形，它在制模時(shí)比較方便，可直接在成型零件上用機(jī)械或手工雕刻或電加工等方法成型；當(dāng)塑件上的標(biāo)記、符號為凹形時(shí)，模具上就相應(yīng)地為凸形，它在制模時(shí)要將標(biāo)記符號周圍的金屬去掉，是很不經(jīng)濟(jì)的。所以，為了便于成型零件表面的拋光及避免標(biāo)記、符號的損壞，一般盡量在有標(biāo)記、符號的地方于模具上鑲上相應(yīng)的鑲塊，為避免鑲嵌的痕跡，可將鑲塊周圍的結(jié)合線作為邊框，如圖c 。塑件上標(biāo)記的凸出高度不小于，線條寬度一般不小

35、于0.3 mm，通常以0.8 mm為宜。兩條線的間距不小于0.4 mm，邊框可比字高出0.3 mm以上，標(biāo)記的脫模斜度可大于10。思考題：1.塑件的精度等級和公差為何不采用金屬加工的精度等級和公差，而另外制定？2.塑件壁厚對注射成型、生產(chǎn)效率及塑件性能有何影響？3.從塑件的結(jié)構(gòu)工藝性方面考慮，如何改善塑件的力學(xué)性能？（1）R過渡（2）適當(dāng)增加壁厚（3）加強(qiáng)筋（4）形狀的合理改變（5）支撐面、凸臺（受力部分）（6）嵌件（7）原材料（8）澆口位置的調(diào)整。第三章 塑料成型模具（本章僅討論熱塑性塑料模具）第一節(jié) 概述一、注射模具的基本結(jié)構(gòu)塑料注射模具結(jié)構(gòu)由塑件結(jié)構(gòu)和注射機(jī)形式所決定，均分為動、定模兩大

36、部分。根據(jù)各部件的作用，可分為：（1）澆注系統(tǒng)：將熔融的塑料從注塑機(jī)熔膠引到模具的每個(gè)型腔的流道系統(tǒng)。由主流道、分流道、澆口及冷料井組成。（2）成型零件：直接成型塑件的部分，通常由凸、凹模，型芯或成型桿、鑲塊等構(gòu)成。（3）導(dǎo)向部分；（4）分型側(cè)抽機(jī)構(gòu)；（5）推出機(jī)構(gòu)：將澆注系統(tǒng)凝料和塑件從模具中推出的裝置。（6）排氣系統(tǒng)；（7）模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)：冷卻或加熱。二、注射模具的分類劃分原則：安裝形式、注射機(jī)類型、型腔數(shù)目、總體結(jié)構(gòu)（見P36）等。第二節(jié) 模具與注射機(jī)關(guān)系一、注射機(jī)主要工藝參數(shù)的校核1、型腔數(shù)目決定：考慮因素主要有現(xiàn)有注射機(jī)規(guī)格、所要求塑件質(zhì)量、塑件成本及周期等因素決定。主要校核依據(jù)為最大

37、注射量。腔數(shù)=85%m/q （PS）q為一個(gè)塑件的質(zhì)量和分到的澆注系統(tǒng)的質(zhì)量之和。2、注射壓力的校核：克服充模阻力，保證制件的成型需要。3、鎖模力的校核：F=pA4、裝模部位尺寸的校核：噴嘴、定位圈、最大/小模厚、拉桿尺寸及安裝螺釘孔位置等。5、開模行程和塑件推出距離（頂出位置）的校核：見P43，給出一定的富裕量。二、注射機(jī)鎖模系統(tǒng)鎖模系統(tǒng)a作用：實(shí)現(xiàn)模具的啟閉，提供可靠的合模力，防止模具漲開。 b結(jié)構(gòu)要求：啟閉靈活、準(zhǔn)確、迅速、安全，啟閉瞬時(shí)有緩沖作用 c速度要求：合模時(shí)：先快后慢，開模時(shí)：先慢后快。常見鎖模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：（1）液壓式；（2）機(jī)械式：適用小型機(jī)、實(shí)驗(yàn)機(jī)；（3）液壓-機(jī)械式：適用5

38、00T以下。特點(diǎn)：a增力作用；b自鎖作用；c運(yùn)動速度符合合模要求第三節(jié) 普通澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、概述：結(jié)構(gòu)和功能澆注系統(tǒng)可分為：普通和熱流道澆注系統(tǒng)。流道系統(tǒng)功能/作用：送料（將熔融的塑料從注塑機(jī)熔膠引到模具的每個(gè)型腔）、保壓補(bǔ)縮。主要包括：主流道、分流道、澆口及冷料井等。澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),長短大小及駁接方式都會影響注塑填充的效果,從而直接影制品的品質(zhì),此外,設(shè)計(jì)流道系統(tǒng)更要從經(jīng)濟(jì)效益著眼.達(dá)到快冷卻及短周期。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：澆口的數(shù)量、位置、形狀及流道的布置、截面尺寸等。二、塑料融體在流道內(nèi)的流動行為三、普通流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原則：（1）壓力損失?。唬?）溫差??；（3）回料少；（4）冷卻時(shí)間少

39、；（5）多腔分料均勻。1、主流道(Sprue)設(shè)計(jì)a、圓錐形=2060，小端直徑約48mm；但應(yīng)比噴嘴直徑大0.51mm。過大易噴射。b、凹坑半徑R應(yīng)比噴嘴頭大12mm；c、在保證成型性前提下，其長度盡量短；d、大端處圓角r=13mm，見效料流轉(zhuǎn)向時(shí)的阻力；e、有時(shí)將主流道襯套凸出定模510mm以定位作用，也有時(shí)將定位環(huán)與襯套分開設(shè)計(jì)。2、冷料井與拉料桿的設(shè)計(jì)冷料井的D稍大于主流道大端直徑，形狀因拉料桿不同而不同。拉料桿類型：（1）Z型（同類型的還有倒錐型和圓環(huán)槽冷料井）（2）球頭型（專用于推料板卸料模具），其變異形式有菌型和錐型（靠摩擦拉料，分流好，適用中心中間）。（3）無拉料桿冷料井 見書

40、P563、分流道(Primary and Secondary Runner)設(shè)計(jì)溫差小，要求比表面積小作用：流道是連接主流道與內(nèi)模澆口的塑料通道,使熔融能流入內(nèi)模.在兩板模的情況下,流道設(shè)置在分模面上的.截面形狀：流道的截面形狀一般有四種：圓形,梯形,改良梯形及六角形.如下圖。從注射壓力傳送方面考慮,流道的截面面積愈大愈好;而從熱傳導(dǎo)的觀點(diǎn)考慮,截面表面積愈小愈好.因此截面面積與表面積比數(shù)（即比表面積）愈大,流道愈有效.從下表中得知圓形及方形切面流道設(shè)計(jì)的R值為最大，因圓形截面較方形冷卻快。所以，圓形截面設(shè)計(jì)最好。布置形式：平衡和非平衡式分流道設(shè)計(jì)要點(diǎn)：（1）表面不必很光，一般在Ra1.25即

41、可，可使融體冷卻皮層固定，有利于保溫和一定的剪切作用；（2）分流道較長時(shí)，在末端應(yīng)開設(shè)冷料穴；（3）與澆口連接處加工成斜面并用R過渡，以利于料流及充填；（4）與型腔布置時(shí)盡量使塑料投影面積重心與鎖模力重心重合。4、澆口（Gate）的設(shè)計(jì)除主流道型面積最小，阻力與分流道相比仍是主要的。對于塑料融體（非牛頓行為明顯），澆口截面尺寸小，一定壓力下剪切速率升高，且由于摩擦生熱，使表觀黏度降低，有利于充模，但小澆口引起阻力的增加，這在一定范圍內(nèi)可用提高注射壓力來彌補(bǔ)，另外，澆口臺階尺寸L減小，會減小流阻，增加流率Q。因此，在任何場合減小臺階尺寸L都是恰當(dāng)?shù)摹?.72mm一、小澆口的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（1）增加

42、流速剪切速率升高，且摩擦生熱 使表觀黏度降低，利于充模；（2）凍結(jié)快縮短補(bǔ)料時(shí)間減小內(nèi)應(yīng)力 翹曲變形和周期；（3）多模腔中可平衡各腔進(jìn)料速度；（4）便于修整（5）型腔壓力小，可成型較大投影面積的塑件。缺點(diǎn)：（1）易引起噴射；（2）流阻大，壓力損失大；（3）保壓補(bǔ)縮作用小，易出現(xiàn)縮孔。不宜采用情況：（1）大型制件；（2）壁厚、收縮大的制件；（3）高黏度及對剪切敏感差或熱敏感的塑料制件。二、常見澆口形式：矩形澆口：直接、側(cè)、扇形、平縫、環(huán)形、輪輻、爪形及護(hù)耳式；圓形澆口：點(diǎn)和潛伏式。還有環(huán)形、輪輻式、爪形及護(hù)耳式等形式三、澆口位置選取原則1、考慮定向?qū)λ芗阅艿挠绊懀灰话銇碚f，沿分子取向方向的收縮

43、率、強(qiáng)度和應(yīng)力開裂要大于垂直方向。應(yīng)用如：采用多澆先或改變位置來改善翹曲以及利用取向設(shè)計(jì)鉸鏈等。2、避免熔體破碎現(xiàn)象 在塑件上產(chǎn)生缺陷；噴射：當(dāng)熔體進(jìn)行高速充模時(shí)，受離模膨脹影響，造成熔體表面粗糙，且在模內(nèi)形成蛇形流動，甚至產(chǎn)生熔體破碎（擠出時(shí)，隨的增加，大分子鏈被完全拉直，呈現(xiàn)出較大的彈性性質(zhì)，也導(dǎo)致熔體無法保證穩(wěn)定的層流而呈失穩(wěn)狀態(tài)，此時(shí)出模料會變得粗細(xì)不均，粗糙無光澤、如再增加，則熔體呈波浪形，甚至斷裂成碎片即熔體破碎）噴射的形成：主要是小澆口正對大型腔的情況。造成的缺陷：（1）造成折疊，產(chǎn)生波浪狀痕跡（2）噴出的高度定向細(xì)絲或很快變硬的斷裂物不能很好與后進(jìn)的熔體熔合，形成缺陷（3）使腔

44、中氣體難于順序排出，形成氣泡或焦痕。避免措施：（1）增大澆口斷面尺寸（2）避免小澆口正對大型腔（3）護(hù)耳式。3、有利于流動、排氣和補(bǔ)料；熔體流動原則：充滿阻力最小的空間。因此：盡量開設(shè)在截面嘴厚處，同時(shí)也有利于補(bǔ)縮，澆口位置也與排氣系統(tǒng)相配合。有加強(qiáng)筋時(shí)可利用加強(qiáng)筋（沿料流方向開設(shè)）來改善流動。4、減少熔接痕增加熔接牢度；（1）減少澆口數(shù)（保證充填及質(zhì)量）減少熔接痕，如圓環(huán)式和輪輻式（2）開設(shè)冷料井增加熔接牢度5、防止將型芯或嵌件擠歪變形；6、校核流動距離比。盡量縮短流動距離四、澆口尺寸確定第四節(jié) 無流道澆注系統(tǒng)（具體無流道模具類型略，自習(xí)見教材P75-88）一、概述：所謂熱流道成型是指從注射

45、機(jī)噴嘴送往澆口的塑料始終保持熔融狀態(tài)（絕熱或加熱的方法），在每次開模時(shí)不需要固化作為廢料取出，滯留在澆注系統(tǒng)中的熔料可在再一次注射時(shí)被注入型腔，可大量節(jié)約原材料，提高塑件質(zhì)量。目前，以加熱的熱流道模具為主。其實(shí)，熱流道技術(shù)并非新技術(shù)，早在1940年12月，就取得了熱流道技術(shù)的專利權(quán)。發(fā)展至今，歐美的熱流道模具占注射?？倲?shù)的2535；近幾年來，熱流道技術(shù)還在不斷的完善和發(fā)展。而在國內(nèi)，熱流道技術(shù)的應(yīng)用尚處于逐步推廣階段，在注射模中，所占比例僅為23左右。優(yōu)點(diǎn)（1）無回料，降低成本和提高質(zhì)量（不摻回料，不需修剪澆口，改善表面）（2）縮短周期，易實(shí)現(xiàn)自動化；（3）有利壓力傳遞，克服表面凹陷、縮孔等缺

46、陷；（4）開模行程的縮短（不必用三板式即可以使用點(diǎn)澆口）可成型較深的制件。對原料的要求：（1）加工溫度范圍寬，黏度隨溫度變化小；（2）對壓力敏感，不加壓不流延，一加壓即易流動；（3）熱變形溫度高，制件能在高溫下快速固化，并能快速脫模。二、熱流道系統(tǒng)的組成1、熱流道板：其主要任務(wù)是恒溫地將熔體從主流道送入各個(gè)單獨(dú)噴嘴，在熔體傳送過程中，熔體的壓力降盡可能減小，并不允許材料降解。常用熱流道板的形式有：一字型，H型，Y型，十字型。2、噴嘴（1）開放式噴嘴： 直澆口BP、SP系列 點(diǎn)澆口BS、SS系列 （2）新型針閥式噴嘴：單噴嘴SV系列分噴嘴BV系列新型針閥式噴嘴之優(yōu)點(diǎn)：在制品上不留下進(jìn)澆口殘痕，進(jìn)

47、澆口處痕跡平滑；能使用較大直徑的澆口，可使型腔填充加快，并進(jìn)一步降低注射壓力，減小產(chǎn)品變形?？煞乐归_模時(shí)出現(xiàn)牽絲現(xiàn)象及流涎現(xiàn)象；當(dāng)注塑機(jī)螺桿后退時(shí)，可有效地防止從模腔中反吸物料；能配合順序控制以減少制品熔接痕（如美國海鋌格公司90年代提出的多點(diǎn)按序模塑降低制件內(nèi)應(yīng)力，消除熔接痕及變形，也降低了注射和鎖模力）。新型針閥式噴嘴類型： 彈簧式（易失效，以淘汰） 氣壓、液壓閥桿式 氣缸、油缸閥桿式 滑槽式 氣缸帶動齒輪齒條式（3）其他形式的噴嘴： 斜插式 轉(zhuǎn)彎式 一芯多頭式 多芯多頭式 一芯多頭式側(cè)出料 魚雷梭式噴嘴等 3、加熱元件：加熱棒加熱圈管式加熱器螺旋式加熱器（加熱盤條，可彎曲，順著流道分布，

48、成本高）4、溫控器：通斷式比例控制式新型智能化溫控器三、發(fā)展趨勢：新型閥式噴嘴層疊熱流道模具技術(shù)新型智能化溫控器小型化與標(biāo)準(zhǔn)化思考題：針點(diǎn)式、潛伏式澆口的區(qū)別？圓環(huán)式、輪輻式、爪式澆口的區(qū)別？熱流道系統(tǒng)的組成及各自作用？排氣槽的作用及其主要形式？第五節(jié) 成型零件設(shè)計(jì)一、模具分型面的設(shè)計(jì)與選擇分型面：分開模具取出塑件的面。1、方位：有平行于開模方向，垂直于開模方向，與開模方向成斜角。盡量采用與開模方向垂直的分型面（可避免側(cè)向抽芯），故要合理塑件放置在腔體中的方位。2、形狀：根據(jù)制件形狀及模具設(shè)計(jì)制造要求而定。3、分型面位置選取原則：（1）不要在制件光亮平滑的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處；（2）盡可能將

49、制件分型時(shí)留在動模側(cè)，便于順利頂出；（3）盡可能開設(shè)在制件輪廓最大的地方，便于脫模；（4）將塑件同心部分放在同一側(cè)成型以保證同心度；（5）將需側(cè)抽距離小和投影面積小的作為抽芯機(jī)構(gòu)，大的作為分型面。還要考慮到如以分型面作為排氣及便于制造等因素。二、成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（一）凹模成型制件外表面整體式：優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、牢固可靠，不易變形，無拼痕，縮小模具外形尺寸；加工方法常用仿形、電火花或冷擠壓加工 ；適用形狀簡單中小型模具。整體嵌入式：優(yōu)點(diǎn)同上，使用可靠，不易變形，節(jié)約優(yōu)質(zhì)模具材料；適用小型、多腔，節(jié)約優(yōu)質(zhì)模具材料的情況。鑲拼組合式：（1）局部（2）底部（3）側(cè)壁 見書P94、95瓣合式：（對半時(shí)為哈

50、夫模）（二）凸模（指較大主要的零件）和型芯（較小的成型零件）整體式：結(jié)構(gòu)牢固，但不便于加工，且消耗材料，用于形狀簡單的小凸模。嵌入式：比較常用，固定形式（同上面凹模整體嵌入式）（1）臺階（2）通孔無臺階（3）非通孔無臺階鑲拼組合式：適用于大型及形狀復(fù)雜，分開加工嵌入模套內(nèi)，鎖扣拼合。拼合注意問題：（1）結(jié)構(gòu)形狀盡可能一致（2）考慮剛強(qiáng)度（3）便于加工活動凸模：包括瓣合式凸模、側(cè)向型芯及其他運(yùn)動的凸模。小型芯的固定：臺階、螺栓、鉚接等。（三）螺紋型芯和螺紋型環(huán)略，詳見教材P98、100三、排氣方式及排氣槽的設(shè)計(jì)模具排氣系統(tǒng)不順暢，則可能出現(xiàn)以下幾種成型缺陷。填不足（2）出現(xiàn)熔接痕（3）燒傷各種形

51、式排氣機(jī)構(gòu)的設(shè)置。（1）利用分型面（開設(shè)排氣槽）和配合間隙（鑲塊拼縫、頂桿等）排氣；（2）利用多孔燒結(jié)金屬排氣；（3）負(fù)壓或真空排氣排氣機(jī)構(gòu)基本類型設(shè)計(jì)要點(diǎn)及使用場合分型面排氣在型腔周圍設(shè)置排氣槽使用中，在澆口對側(cè)部位必須及時(shí)清除殘留樹脂分解物質(zhì)，否則易腐蝕型腔表面，清理不易。推桿排氣 1因推桿的運(yùn)動，殘留樹脂自清理效果較好。排氣機(jī)構(gòu)基本類型設(shè)計(jì)要點(diǎn)及使用場合鑲件排氣 1、對于制品的筋、槽部位經(jīng)常采用這種排氣方式。燒結(jié)合金排氣1、采用燒結(jié)合金排氣時(shí)，由于燒結(jié)合金的熱傳導(dǎo)率低不能使其過熱，否則易產(chǎn)生分解物質(zhì)而堵塞氣孔。各種不同樹脂的排氣槽深度。主要依據(jù)是樹脂的粘度及其是否容易分解。原則：（1）粘

52、度低的樹脂排氣槽的深度要淺。（2）容易分解的樹脂，排氣槽的截面積要大。樹脂名稱排氣槽深度mm樹脂名稱排氣槽深度mmPEPA（含玻璃纖維）PPPAPSPCSBPC（含玻璃纖維）ABSPBT（含玻璃纖維）SANASASAPMMAPOM四、成型零件工作尺寸計(jì)算（書P102）工作尺寸主要包括型腔徑向、深度；型芯徑向、高度，型芯間位置尺寸等。（一）影響塑件精度的因素1、成型零件制造公差：加工和裝配偏差 其中：a為公差單位數(shù)，a越小，則精度越高； IT567891011a71016254064100i為公差單位：在500mm以上，I=0.004D+2.1 D模具基本尺寸的分段計(jì)算值。實(shí)踐證明:約占塑件總公

53、差的1/3,模具中最高公差等級為IT5-6，一般用IT7-82、成型收縮率：選取值與實(shí)際收縮率差異；工藝條件波動，材料批號變化造成收縮率波動。 收縮引起的尺寸變化值為：成正比例關(guān)系， 應(yīng)控制在塑件公差的1/3以內(nèi)3、型腔、成型零件的磨損：成型中的流動沖擊、銹蝕、重新打磨拋光等都會引起磨損，其中脫模時(shí)的磨損（與脫模同向的接觸面）是主要的。產(chǎn)量大，帶有玻纖、無機(jī)填料等塑料，取大值（最大量可取塑件總公差的1/6），反之取小值，甚至不考慮。從上圖可以看出：對于大制件，波動則是影響塑件尺寸精度的主要因素。以制造精度來提高制件精度是不經(jīng)濟(jì)的，應(yīng)選波動小的塑料及穩(wěn)定工藝條件。對于小制件而言，影響塑件公差的主

54、要因素是：模具的的和影響塑件尺寸精度的因素很復(fù)雜，還有如成型工藝及后處理等等。（二）按平均收縮率計(jì)算1、型腔徑向尺寸對應(yīng)制件的軸尺寸（容易修大，故預(yù)留一負(fù)的修模量）；已知：塑件的：、（塑件最大尺寸）、（單向負(fù)偏差，如不符，轉(zhuǎn)換成單向負(fù)偏差）； 型腔的（最小尺寸）， （單向正偏差）。我們均以平均值來計(jì)算（如型腔磨損也以一半計(jì)算），則有：型腔平均尺寸為：/2 + /2塑件平均尺寸為：-/2則有：得：又從上面第一式可得：-/2 - /2對于型腔預(yù)留一負(fù)的修模量，標(biāo)上制造公差得： =（-/2 - /2-）+2、型芯徑向尺寸對應(yīng)制件的內(nèi)孔尺寸（容易修小，故預(yù)留一正的修模量）；3、型腔深度尺寸容易修淺，不

55、考慮磨損；4、型芯高度尺寸容易修長，不考慮磨損。（三）按公差帶（極限尺寸）計(jì)算假設(shè)同上，已知：塑件的：、（塑件最大尺寸）、（單向負(fù)偏差，如不符，轉(zhuǎn)換成單向副偏差）；型腔的（最小尺寸），（單向正偏差）。模具、制件尺寸公差帶分布如下圖所示。型腔徑向尺寸公差帶分布模具的設(shè)計(jì)尺寸要使：實(shí)際模具尺寸和成型收縮率在兩種極端的情況下，成型的制件均要滿足其尺寸公差的要求。因此，從上圖可看出，塑件的公差帶在如上圖中位置1的時(shí)就可以了（也即成型制件的實(shí)際公差為），但是考慮到模具的修模余量和不斷磨損（延長壽命），所以，延長模具使用壽命，我們應(yīng)使塑件的公差帶處在2的位置為好（即使在最小模具尺寸、最大收縮率的極端情況下

56、，成型的制件剛好滿足其最小尺寸要求）。據(jù)此，我們可以列出下式：（右側(cè)推導(dǎo)，左側(cè)校核） - max = -對于另一極端情況我們進(jìn)行如下分析和討論：由圖3可知，如果我們應(yīng)用上述得到的值，則對于磨損量C必須要滿足下式： (+ +) - (+ +) min 即由此式得到的磨損量（C）才能滿足使用要求，如超出該臨界磨損量，就有可能造成成型制件尺寸的不合格。所以，我們可以通過上式可以得到該尺寸的最大磨損量（磨損量與模具的選材、熱處理、注射原料及產(chǎn)量等因素有關(guān)），否則可能會出現(xiàn)次品。對于成型零件的其他尺寸可參照上述方法同樣求得，這里不再贅述。（四）模具成型零件尺寸的近似確定法：實(shí)例見教材P112（五）螺紋型

57、芯、環(huán)的尺寸計(jì)算參原筆記四、成型零件剛強(qiáng)度計(jì)算（書P114）參原備課筆記第六節(jié) 結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計(jì)一、注射模的標(biāo)準(zhǔn)模架模架是注射模的骨架和基體，通過它將模具的各個(gè)部分有機(jī)地聯(lián)系成為一個(gè)整體，如下圖所示。標(biāo)準(zhǔn)模架一般由定模座板、定模固定板、動模固定板、動模墊板、墊塊、動模座板、頂出固定板、頂出墊板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套及復(fù)位桿等組成。另外還有特殊結(jié)構(gòu)的模架，如點(diǎn)澆口模架、帶推板頂出的模架等。模架中其他部分可根據(jù)需要進(jìn)行補(bǔ)充，如精定位裝置、支承柱等。最常見的注射模架圖1-定模座板 2-定模固定板 3-導(dǎo)柱及導(dǎo)套 4-動模固定板 5-動模墊板 6-墊塊 7-頂出固定板 8-頂出墊板 9-動模座板 我國塑料注射模架

58、的國家標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，即塑料注射模中小型模架及技術(shù)條件（GM/T12556-90）和塑料注射模大型模架（GM/T12555-90）。前者按結(jié)構(gòu)特征分為基本型（四種）和派生型（九種），適用的模板尺寸為B（寬）L（長）560900；后者也分為基本型（兩種）和派生型（四種），適用的模板尺寸為B（寬）L（長）為（630630）（12502000）?，F(xiàn)以中小型模架為例說明其組成。1）基本型組合 它是以直接澆口（包括潛伏式澆口）為主，其代號分別為A1、A2、A3、A4型四種，如圖所示。 定模兩板，動模一板式 （A1型） 推桿頂出機(jī)構(gòu) 定、動模均為兩板式 （A2型）基本型組合 定模兩板，動模一板式 （A3型）

59、推件板頂出機(jī)構(gòu) 定、動模均為兩板式 （A4型）2）派生型組合 它是在基本型的基礎(chǔ)上派生而來，以點(diǎn)澆口和多分型面為主的結(jié)構(gòu)形式，其代號為P，分別為P1型到P9型。這里不再詳述，請參考上述相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在全球較為出名的有三大模架標(biāo)準(zhǔn)，英制里以美國的“DME”為代表，歐洲以“HASCO”為代表，亞洲以日本的“FUTABA”為代表。而國內(nèi)的塑料模架起步較晚，到了上世紀(jì)八十年代末九十年代初模架生產(chǎn)得到了高速發(fā)展，也形成了以珠江和長江三角洲地區(qū)為主的模架產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的兩大陣營。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)（包括外資企業(yè)）注塑模架的生產(chǎn)廠家有40余家，具有一定規(guī)模的如龍記集團(tuán)、東莞明利、德勝公司，深圳南方模具廠，蘇州中村重

60、工及昆山中大模具公司等等。模架的精度將直接決定著模具的精度和質(zhì)量，一般對于模架生產(chǎn)要保證的工藝條件有：模架四周的垂直度、板件的平行度，板件平面與側(cè)面的垂直度、導(dǎo)柱導(dǎo)套與模板配合的松緊程度、相對運(yùn)動板件間的開合自如程度，另外還有整套模架的外觀，如表面粗糙度、倒角等。標(biāo)準(zhǔn)模架的實(shí)施和采用，是實(shí)現(xiàn)模具CAD/CAM的基礎(chǔ)，從而可大大縮短生產(chǎn)周期，降低模具制造成本，提高模具性能和質(zhì)量。為了適應(yīng)模具工業(yè)的迅速發(fā)展, 模架的標(biāo)準(zhǔn)化程度和要求也必將不斷深入和提高。二、支承零部件設(shè)計(jì)模具的支承零部件主要指用來安裝固定或支承成型零件及其他結(jié)構(gòu)零件的零部件。支承零部件主要包括固定板、墊板、支承件及模座等。（一）固