塑膠模具設(shè)計(高)

-.z.一.總體結(jié)構(gòu)設(shè)計二.澆注系統(tǒng)設(shè)計三.頂出系統(tǒng)設(shè)計四.溫控系統(tǒng)設(shè)計五.排氣系統(tǒng)設(shè)計六.抽芯系統(tǒng)設(shè)計七.模具強度計算八.其他特殊設(shè)計一.總體結(jié)構(gòu)設(shè)計一套完整的模具它函蓋有多個相關(guān)系統(tǒng)它們之間相輔相成只有當各系統(tǒng)達到一最正確組合才能保證模具的正常使用和精度因模具的結(jié)構(gòu)必須符合產(chǎn)品的要求不同的產(chǎn)品有不同的要求而產(chǎn)品存在變化性和多樣性這就決定了模具的多樣性一般來說典型之塑膠模具包括澆注系統(tǒng)頂出系統(tǒng)溫控系統(tǒng)排氣系統(tǒng)抽芯系統(tǒng)等為了便於理解我們將對各系統(tǒng)設(shè)計原則進行分述眾所周知模具業(yè)為一專業(yè)性和經(jīng)驗性極強的行業(yè)模具界也深切體會到模具設(shè)計之重要往往因設(shè)計不良尺寸錯誤造成加工延誤本錢增加等不良效果但培養(yǎng)一名足夠經(jīng)驗?zāi)塥毩⒆鳂I(yè)且面面具到之模具設(shè)計師非三五年以上磨練才能達成因他所要掌握的技能和實際經(jīng)驗函蓋到相關(guān)學(xué)科的方方面面必須要有能力來判斷協(xié)調(diào)各系統(tǒng)之間的取捨輕重１．分模面(Partingsurface)為使產(chǎn)品從模具中取出模具必須分成公母模側(cè)兩局部此分界面稱之為分模面它有分糢和排氣的作用但因模具精度和成型之差異易產(chǎn)生毛邊結(jié)線有礙產(chǎn)品外觀及精度選擇分模面時注意：不可位於明顯位置而影響產(chǎn)品外觀開模時應(yīng)使產(chǎn)品留在有脫模機構(gòu)的一側(cè)位於模具加工和產(chǎn)品後加工容易處對於同軸度要求高的產(chǎn)品盡可能將型腔設(shè)計在同一側(cè)防止長抽芯考慮將其放在公模開模方向如一定要有應(yīng)將抽芯機構(gòu)盡量設(shè)在公模側(cè)－般不采用圓弧局部分模這樣會影響產(chǎn)品外觀對於流動性好易溢邊之塑料應(yīng)采用插破方式分型可防治毛邊產(chǎn)生對於高度高脫模斜度小之產(chǎn)品可取中間分模型腔分兩邊以有利於脫模一套模具的分模面可能有一個或多個在確定分模面時還應(yīng)考慮如下因素：產(chǎn)品的形狀尺寸壁厚詳加研究分析找最正確方向來分模俗稱"拆模〞了解塑料性能和成型性以及澆注系統(tǒng)的布局注意排氣和脫模簡化模具結(jié)構(gòu)操作方便加工容易它的形式有多種：水平階梯斜面垂直曲面２．脫模斜度(Draft)為使產(chǎn)品容易從模具中脫出模具上必須設(shè)置脫模斜度其大小視產(chǎn)品形狀塑料模具結(jié)構(gòu)外表精度和加工方式不同而異一般為１－３°目前尚無確切數(shù)值和公式大多是依經(jīng)驗值在不影響產(chǎn)品外觀和性能之情形下脫模斜度愈大愈好１．箱盒和蓋：類型小於50mm50—100mm大於100mm淺薄件杯狀S/H1/30—1/351/30—1/601/60以下1/5—1/10母模側(cè)大於公模側(cè)２．柵格：柵格形狀尺寸及肉厚不同應(yīng)有不同的脫模斜度經(jīng)驗公式如下0.5(A---B)/H=1/12—1/14A=大端尺寸B=小端尺寸H=高度柵格節(jié)距在4mm以下之場合,脫模斜度為1/10左右,柵格肉厚超過８mm斜度不可過份加大可在母模側(cè)多留膠位處分模如柵格段膠位加大可考慮加大斜度加強筋：可改善料流防止應(yīng)力變形並起補強作用ａ．縱肋：0.5(A-B)/H=1/500—1/200ｂ．底肋：0.5(A-B)/H=1/150—1/100ｃ．凸柱：0.5(大端直徑–小端直徑)/Ｈ＝1/30—1/20(內(nèi)外孔在模具同一側(cè))母模側(cè)：0.5(大端直徑–小端直徑)/Ｈ＝1/50—1/30公模側(cè)：0.5(大端直徑–小端直徑)/Ｈ＝1/100—1/50(內(nèi)外孔在模具兩側(cè))注:母模側(cè)脫模斜度可較公模側(cè)大些以利於脫模３．肉厚〔Thickness〕產(chǎn)品的肉厚會直接影響到成型周期和生產(chǎn)效率並會因肉厚不均引起縮收下陷和應(yīng)力產(chǎn)生設(shè)計模具時決定肉厚應(yīng)注意:產(chǎn)品機械強度是否充分能否均勻分散衝擊力和脫模力不發(fā)生破裂有埋入件時須防止破裂是否會因肉薄產(chǎn)生結(jié)合線而影響強度盡可能肉厚一致以防縮收下陷肉太薄是否會引起充填缺乏或阻礙料流以下為常見塑料標準肉厚參考:塑料PEPPPAPOMPSPBTABSPMMAPVCPCAS肉厚0.5—3.00.6—3.00.5—3.01.5—5.01.2—3.50.8—3.01.2—3.51.5—5.02.0—5.01.5—5.01.2—3.5４．凸柱〔Boss〕一般為產(chǎn)品上凸出之圓柱它可增強孔的周邊強度裝配孔及局部增高之用必須防止因肉厚增加造成縮水和因聚集空氣造成充填不滿或燒焦現(xiàn)象設(shè)計時注意點:其高度以不超過本身直徑之兩倍為宜否則須增設(shè)加強筋其位置不宜太接近轉(zhuǎn)角或側(cè)壁以利於加工優(yōu)先選擇圓形以利於加工和料流如在底部可高出底面0.3—0.5mm５．孔(Hole)在多數(shù)產(chǎn)品上都有孔的存在其主要有三種方法來取得:在產(chǎn)品上直接成型在產(chǎn)品上先成型預(yù)留孔再機加工完成成型后完全由機加工鑽孔設(shè)計時須注意以下幾點:孔與孔之間距離須孔徑2倍以上孔與產(chǎn)品邊緣之距離應(yīng)為孔徑之3倍以上孔之周邊宜增加肉厚孔與產(chǎn)品側(cè)壁之距離應(yīng)為孔徑0.75倍以上孔之直徑在1.5mm以下時很容易產(chǎn)生彎曲變形須注意孔深不宜超過孔徑2倍以上分模面在中間之通孔為防止偏心可將不重要一側(cè)之孔徑加大６．螺紋(scrow)為裝配之用產(chǎn)品上有時會有螺紋設(shè)計它可以直接成型也可以在成型後再機械加工對於經(jīng)常拆卸或受力大之螺紋則采用金屬螺紋鑲件設(shè)計時注意如下原則:螺距小於0.75mm之螺紋防止使用最大可使用螺紋5mm之螺紋因塑料收縮原因防止直接成型長螺紋以防螺距失真螺紋公差小於塑料收縮量時防止使用如內(nèi)外螺紋配合須留0.1—0.4mm之間隙螺紋局部應(yīng)有1--3°脫模斜度螺牙不可延長至產(chǎn)品末端須設(shè)0.8mm左右之光桿部位以利於模具加工和螺紋壽命在一些類似瓶蓋產(chǎn)品上它會設(shè)一些豎琨紋其間距宜大最小為1.5mm一般為3.0mm在分模面設(shè)至少0.8mm平坦部位７．鑲嵌件(Insert)為了防止產(chǎn)品破裂增加機械強度或作為傳導(dǎo)電流之媒體及裝飾之用在產(chǎn)品成型時常埋入鑲嵌件注意要點:保證鑲件牢靠性鑲件周圍膠層不能太薄鑲件和鑲件孔配合時須松緊合適不影響取放為使鑲件與塑膠結(jié)合緊密埋入局部常設(shè)計成粗糙或凹凸之形狀(壓花鑽孔沖彎切槽倒扣等)其他要點(Other)加強筋不可太厚一般不超過肉厚的一半以防縮水只要不影響外關(guān)和功能光面盡量改為咬花面這樣可減少模具加工難度增加美感防止縮水產(chǎn)生在凸柱周邊可除去局部肉厚以防止收縮下陷肉厚較薄之孔應(yīng)將孔邊及高度增加以便補強心芯梢受收縮力影響產(chǎn)品頂出時易造成破裂可設(shè)置凸邊承受頂出力轉(zhuǎn)角設(shè)Ｒ可改善強度防止應(yīng)力集中有利於料流防止銳角薄肉部份易使材料充填缺乏外邊有波紋之產(chǎn)品為方便後加工可改為加強邊緣分模面有階段形時模具加工不易考慮改為斜線或曲線分模貫穿之抽芯易發(fā)生故障改為兩側(cè)抽芯為佳因圓形比其他形狀加工更易可降低本錢優(yōu)先選用在產(chǎn)品上加蝕文字或圖案時如無特殊要求盡量設(shè)計凹字便於模具加工二.澆注系統(tǒng)設(shè)計澆注系統(tǒng)是塑模設(shè)計中一重要環(huán)節(jié)常分為普通和無流道澆注系統(tǒng)它跟所用塑料產(chǎn)品形狀尺寸機臺分模面有密切關(guān)係設(shè)計時注意以下原則:流道盡量直盡量短減少彎曲光潔度在Ra=1.6—0.8um之間考慮模具穴數(shù)按模具型腔布局設(shè)計盡量與模具中心線對稱當產(chǎn)品投影面積較大時防止單面開設(shè)澆口以防注射受力不均澆口位置應(yīng)去除方便在產(chǎn)品上不留明顯痕跡不影響產(chǎn)品外觀主流道設(shè)計時防止塑料直接沖擊小型芯或小鑲件以免產(chǎn)生彎曲或折斷主流道先預(yù)留加工或修正餘量以便保證產(chǎn)品精度主流道設(shè)計主流道是連接機臺噴嘴至分流道入口處之間的一段通道是塑料進入模具型腔時最先經(jīng)過的地方其尺寸大小與塑料流速和充模時間長短有密切關(guān)係太大造成回收冷料過多冷卻時間增長包藏空氣增多易造成氣泡和組織松散極易產(chǎn)生渦流和冷卻缺乏如流徑太小熱量損失增大流動性降低注射壓力增大造成成型困難一般情況下主流道會制造成單獨的澆口套鑲在母模板上但一些小型模具會直接在母模板上開設(shè)主流道而不使用澆口套主流道設(shè)計要點:澆口套內(nèi)孔為圓錐形(2--6°)光潔度在Ra=1.6—0.8um錐度須適當太大造成壓力減少產(chǎn)生濣流易混進空氣產(chǎn)生氣孔錐度過小會使流速增大造成注射困難澆口套口徑應(yīng)比機臺噴嘴孔徑大1—2mm以免積存殘料造成壓力下降澆道易斷一般在澆口套大端設(shè)置倒圓角(R=1—3mm)以利於料流主流道與機臺噴嘴接觸處設(shè)計成半球形凹坑深度常取3—5mm特別注意澆口套半徑比注嘴半徑大1—2mm一般取R=19—22mm之間以防溢膠主流道盡量短以減少冷料回收料減少壓力和熱量損失主流道盡量防止拼塊結(jié)構(gòu)以防塑膠進入接縫造成脫模困難為防止主流道與高溫塑膠和射嘴反復(fù)接觸和碰撞一般澆口套選用優(yōu)質(zhì)鋼材加工並熱處理其形式有多種可視不同模具結(jié)構(gòu)來選擇一般會將其固定在模板上以防生產(chǎn)中澆口套轉(zhuǎn)動或被帶出2.分流道設(shè)計分流道是主流道的連接局部介於主流道和澆口之間起分流和轉(zhuǎn)向作用分流道必須在壓力損失最小的情況下將熔融塑膠以較快速度送到澆口處充模其截在截面積相等的條件下正方形之周長最長圓形最短面積如太小會降低塑料流速延長充模時間易造成產(chǎn)品缺料燒焦銀線縮水如太大易積存過多氣體增加冷料延長生產(chǎn)周期降低生產(chǎn)效率對於不同塑膠材質(zhì)分流道會有所不同但有一個設(shè)計原則:必須保證分流道的外表積與其體積之比值最小即在分流道長度一定的情況下要求分流道的外表積或側(cè)面積與其截面積之比值最小分流道型式有多種它因塑膠和模具結(jié)構(gòu)不同而異常用型式有圓形半圓形矩形梯形Ｕ形正六邊形如圖：設(shè)計時根本原則：在條件允許下分流道截面積盡量小長度盡量短分流道較長時應(yīng)在末端設(shè)置冷料穴以容納冷料和防止空氣進入而冷料穴上一般會設(shè)置拉料桿以便於膠道脫模在多型腔模具中各分流道盡量保持一致長度盡量短主流道截面積應(yīng)大於各分流道截面積之和其外表不要求過份光滑(Ra=1.6左右)有利於保溫如分流道較多時應(yīng)考慮加設(shè)分流錐可防止熔融塑膠直接沖擊型腔也可防止塑料急轉(zhuǎn)彎使塑膠平穩(wěn)過渡分流道一般采用平衡式方式分布特殊情況可采用非平衡方式要求各型腔同時均衡進膠排列緊湊流程短以減少模具尺寸流道設(shè)計時應(yīng)先取較小尺寸以便於試模後有修正餘量一般的流道直徑〔尺寸〕樹脂流道徑mm)ABS.AS4.8~9.5ACETAL(P.O.M)3.2~9.5壓克力8.0~9.5耐沖擊用壓克力8.0~12.7酢酸塞璐珞4.8~11.1IONOMER2.3~9.5耐龍1.6~9.5PC4.8~9.5PB4.8~9.5PE1.6~9.5PPO6.4~9.5PS3.2~9.5PVC3.2~9.53.澆口設(shè)計澆口是指流道末端與型腔之間的連接局部是澆注系統(tǒng)的最後局部其作用是使塑料以較快速度進入並充滿型腔它能很快冷卻封閉防止型腔內(nèi)還未冷卻的熱膠倒流設(shè)計時須考慮產(chǎn)品尺寸截面積尺寸模具結(jié)構(gòu)成型條件及塑膠性能有關(guān)澆口盡量短小與產(chǎn)品分離容易不造成明顯痕跡其類型多種多樣主要有:澆口的種類及其特微澆口的種類澆口的斷面積成形性后精修加工其他特點直接澆口大1.成形性良好，后加工困難2.澆口部易生內(nèi)部殘錙應(yīng)力。膜澆口扁形澆口良好困難1.成形性良好，后加工困難2.流痕或定向佳，具防止變形之效果環(huán)形澆口圓形澆口1．成形性容易，后加工困難。2主要適于圓筒部品，有孔成品，可得無結(jié)合線之凸片澆口稍良好稍良好1為側(cè)面澆口之一種，可解決澆口部的殘錙應(yīng)力問題側(cè)面澆口容易1.澆口斷面可任意變更，也可做多數(shù)個澆口，或者只1個澆口，而在數(shù)個地方做附屬澆口也可以2.易發(fā)生噴痕之不良情形針點澆口隧道澆口小易生澆口，堵塞情形不必要澆口在成形自動切數(shù)斷，故有利于自動成形。澆口的痕跡不明顯，通常不必后加工。澆口之壓力損失大，必須高之射出壓力。澆口部份易被固化之殘錙樹脂堵隹。盤形澆口:沿產(chǎn)品外圓周而擴展進料其進料點對稱充模均勻能消除結(jié)合線有利於排氣水口常用衝切方式去除設(shè)計時注意衝切工藝扇形澆口:從分流道到模腔方向逐漸放大呈扇形適用於長條或扁平而薄之產(chǎn)品可減少流紋和定向應(yīng)力扇形角度由產(chǎn)品形狀決定澆口橫面積不可大於流道斷面積環(huán)形澆口:延產(chǎn)品整個外圓周擴展進膠它能使塑膠繞型芯均勻充模排氣良好減少結(jié)合線但澆口切除困難它適用於薄壁長管狀產(chǎn)品點澆口:是一種截面積小如針狀之澆口一般用於流動較好之塑膠其澆口長度一般不超過其直徑所以脫模後澆口自動切斷不須再修正而澆口殘痕不明顯在箱罩盒殼體及大面積產(chǎn)品中應(yīng)用相當廣泛它可以使模具增加一個分模面便於水口脫模其缺點是因進澆口較小易造成壓力損耗成型時產(chǎn)生一些不良(流痕燒焦黑點)其形狀有菱形單點形雙點形多點形側(cè)澆口:一般開設(shè)在模具一邊分模面上由內(nèi)側(cè)或外側(cè)進膠截面多為矩形適用於一模多穴直接澆口:直接由主流道進入模腔適用於單穴深腔殼形箱形模具其流道流程短壓力損失少有利於排氣但澆口去除不便會留明顯痕跡潛伏澆口:其澆口呈傾斜狀潛伏在分模面一方在產(chǎn)品側(cè)面或里面進膠脫模時可自動切斷針點澆口適用自動化生產(chǎn)設(shè)計要點:進膠口應(yīng)開設(shè)在產(chǎn)品肉厚局部保證充模順利和完全其位置應(yīng)選在使塑膠充模流程最短處以減少壓力損失有利於模具排氣可通過模流分析或經(jīng)驗判斷產(chǎn)品因澆口位置而產(chǎn)生之結(jié)合線處是否影響產(chǎn)品外觀和功能可加設(shè)冷料穴加以解決在細長型芯附近防止開設(shè)澆口以免料流直接衝擊型芯產(chǎn)生變形錯位或彎曲大型或扁平產(chǎn)品建議采用多點進澆可防止產(chǎn)品翹曲變形和缺料盡量開設(shè)在不影響產(chǎn)品外觀和功能處可在邊緣或底部處澆口尺寸由產(chǎn)品大小幾何形狀結(jié)構(gòu)和塑膠種類決定可先取小尺寸再根據(jù)試模狀況進行修正一模多穴時一樣的產(chǎn)品采用對稱進澆方式對於不\同產(chǎn)品在同一模具中成型時優(yōu)先將最大產(chǎn)品放在靠近主流道的位置在澆口附近之冷料穴盡端常設(shè)置拉料桿以利於澆道脫模4.熱流道目前澆注系統(tǒng)發(fā)展和改進的一個重要方向就是開發(fā)熱流道模具它與一般注射模具的主要區(qū)別就是注射成型過程中澆注系統(tǒng)內(nèi)之塑膠不會冷卻擬固也不會形成澆道與產(chǎn)品一起脫模[[因此也稱無流道模具在大型和精細模具設(shè)計中應(yīng)用已越來越廣泛它有以下優(yōu)點:縮短成型周期省去剪澆口修整產(chǎn)品破碎回收等工序節(jié)約人力物力提高生產(chǎn)效率因無冷膠可減少材料消耗因生產(chǎn)中溫度嚴格控制顯著提高產(chǎn)品質(zhì)量降低次品產(chǎn)生因澆注系統(tǒng)中塑膠始終處於融熔狀態(tài)有利於壓力傳遞可降低注射壓力利於成型因無澆道產(chǎn)生所以可縮短開模行程有利於模具和機臺壽命但熱流道模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜溫度控制要求嚴格需要精細的溫控系統(tǒng)制造本錢較高不適合小批量生產(chǎn)根據(jù)不同塑膠特性對熱流道模具有不同要求見下表:PEPPPSABSPOMPVCPC井式噴嘴可可稍困難稍困難不可不可不可延長噴嘴可可可可可不可不可絕熱流道可可稍困難稍困難不可不可不可半絕熱流道可可稍困難稍困難不可不可不可加熱流道可可可可可可可三.頂出系統(tǒng)設(shè)計產(chǎn)品完成一個成形周期後開模產(chǎn)品會包裹在模具的一邊必須將其從模具上取下來此工作必須由頂出系統(tǒng)來完成它是整套模具結(jié)構(gòu)中重要組成局部一般由頂出復(fù)位和頂出導(dǎo)向等三局部組成按動力來分手動頂出:當模具開模後由人工操縱頂出系統(tǒng)頂出產(chǎn)品它可使模具結(jié)構(gòu)簡化脫模平穩(wěn)產(chǎn)品不易變形但工人勞動強度大生產(chǎn)率低適用範圍不廣一般在手動旋出螺紋型芯時使用機動頂出:通過注射機動力或加設(shè)之馬達來推動脫模機構(gòu)頂出產(chǎn)品它可通機臺上的頂桿\推頂針板來達到脫模目的也可在公母模板上安裝定距拉桿或鏈條靠開模力拖動頂出機構(gòu)頂出產(chǎn)品調(diào)模時必須注意控制開模行程適用於頂出系統(tǒng)在母模側(cè)之模具液壓頂出:在模具上安裝專用油缸由注射機控制油缸動作其頂出力速度和時間都可通過液壓系統(tǒng)來調(diào)節(jié)可在合模之前頂出系統(tǒng)先回位氣動頂出:利用壓縮空氣在模具上設(shè)置氣道和細小的頂出氣孔直接將產(chǎn)品吹出產(chǎn)品上不留頂出痕跡適用於薄件或長筒形產(chǎn)品二.按模具結(jié)構(gòu)分一次頂出機構(gòu)二次頂出機構(gòu)母模頂出機構(gòu)澆注系統(tǒng)頂出機構(gòu)螺紋頂出機構(gòu)等設(shè)計原則:選擇分模面時盡量使產(chǎn)品留在有脫模機構(gòu)的一邊頂出力和位置平衡確保產(chǎn)品不變形不頂破頂針須設(shè)在不影響產(chǎn)品外觀和功能處盡量使用標準件平安可靠有利於制造和更換頂出系統(tǒng)形式多種多樣它與產(chǎn)品之形狀結(jié)構(gòu)和塑膠性能有關(guān)一