塑料模具設計課件

2023年9月28日主講：梁軍第1頁一、模具在國民經濟中的地位和作用：

1.模具的概念：(廣義模具)

在一定的工藝條件下，將其特定的形狀和尺寸賦予 材料的工具。

2.模制法的特點：

⑴生產能力高； ⑵產品質量的一致性好； ⑶原材料的利用率高，成本低； ⑷只適用于批量生產。

3.模具在國民經濟中的地位和作用：

第一章緒論2023年8月5日主講：梁軍第1頁一、模具在國民2023年9月28日主講：梁軍第2頁

1.塑料制品：

注射、擠出、吹塑、壓制、

泡沫成型、澆注、熱成型、滾塑(搪塑) 2.橡膠制品:

壓制、壓鑄、擠出、注射二、常用橡膠塑料模具：2023年8月5日主講：梁軍第2頁 12023年9月28日主講：梁軍第3頁(從成型工藝方面來分析制品結構設計的合理性和可行性)第二章塑料制品的設計2.型腔：3.留模：4.脫模方向：5.側孔與側凸 (側凹)：1.動模和定模：

第一節(jié)預備知識2023年8月5日主講：梁軍第3頁(從成型工藝方2023年9月28日主講：梁軍第4頁解決幾個問題：1.一套模具可以在任何注射機上成型嗎？2.在設計中對塑料制品的要求可以和金屬制品一致嗎？為什么？3.模具加工后成型的制品有誤差，怎么辦？第二節(jié)塑料注射制品的設計分析2023年8月5日主講：梁軍第4頁解決幾個問題：2023年9月28日主講：梁軍第5頁

(一)塑件的尺寸：

(體積、外輪廓尺寸、壁厚) 1.塑件的體積V制(與注射機的理論注射容積V注)：

0.2V注≤

V制≤

0.8V注一、塑件的尺寸和尺寸精度：2023年8月5日主講：梁軍第5頁 (一)塑件2023年9月28日主講：梁軍第6頁

成型面積S投——塑件在模具分型面上的投影面積。

F漲=S投×p漲

p漲=(20～

30)MPa

or

(30～40)MPa2．成型面積S投和合模力F合：3．塑件的壁厚t：均勻2023年8月5日主講：梁軍第6頁 成型面積2023年9月28日主講：梁軍第7頁4．塑件在脫模方向上的高度h與移模行程Sm：2023年8月5日主講：梁軍第7頁4．塑件在脫模2023年9月28日主講：梁軍第8頁1.影響塑件尺寸精度的因素:

1)模具的加工精度δz：

2)模具的磨損δc：

磨損型孔———→尺寸↑—→塑件的外形尺寸↑

磨損型芯———→尺寸↓—→塑件的內表面尺寸↓ (二)、塑件的尺寸精度：LM--常溫下模腔的尺寸

LS

--常溫下制品的尺寸

4)成型零件的安裝誤差:5)活動成型零件的配合間隙變化引起的誤差。3)塑料的收縮率波動：2023年8月5日主講：梁軍第8頁1.影響塑件2023年9月28日主講：梁軍第9頁1)物料：2)制品尺寸：壁厚、表面形狀、筋的形狀等。3)模具設計：冷卻方案、流道和澆口的幾何形狀和尺寸、澆口的數(shù)量和位置等。4)成型條件：溫度、壓力、成型時間等。5)注射機類型：注射速度、可達到的注射壓力、時間、溫度和壓力的控制精度等。6)注射機和模具的狀況。 2.影響塑料收縮率波動的因素:2023年8月5日主講：梁軍第9頁1)物料：22023年9月28日主講：梁軍第10頁

1)物料溫度Tm：

Vm同

Tm↑—→ρ熔↓———→G制↓—→塑件的尺寸↓

2)模具的溫度TM

：

G制同TM↑—→結晶度↑—→ρ固↑———→塑件的尺寸↓

3)成型壓力p：

p↑—→G制↑—→塑件的尺寸↑

4)時間： 模腔中的注射壓力保持時間越長，收縮越小。

3.成型工藝條件對塑料收縮率的影響:2023年8月5日主講：梁軍第10頁 1)物料2023年9月28日主講：梁軍第11頁1注射機的選擇和所成型的塑件的體積、成型面積、高度等尺寸有關；2對塑料制品，慎提尺寸公差；3通常不能通過提高模具的制造精度來達到嚴格的制品的尺寸精度；4在生產過程中，可以通過多因素改變制品的實際尺寸，以達到設計要求。 結論：2023年8月5日主講：梁軍第11頁1注射機的2023年9月28日主講：梁軍第12頁三、塑件的形狀：

1.塑件上要盡量減少側孔、側凸和側凹；二、塑件的粗糙度：2023年8月5日主講：梁軍第12頁三、塑件的形2023年9月28日主講：梁軍第13頁

2023年8月5日主講：梁軍第13頁2023年9月28日主講：梁軍第14頁

2.塑件必須有一個有利于保證其外觀質量的結構；2023年8月5日主講：梁軍第14頁2.2023年9月28日主講：梁軍第15頁四、塑件上的加強筋和防變形結構：A=t/2B=1.5tα<2or=t/42023年8月5日主講：梁軍第15頁四、塑件上的2023年9月28日主講：梁軍第16頁

1.動模側的A

<定模側的A；

2.A和塑件的高度選取；

h=(0,50)mm A=1/30～1/35 h=[50,100]mm A=1/35～1/60 h>100mm A=1/60五、塑件的脫模斜度A：3.有裝配公差要求的塑件，斜度值必須在公差 帶范圍內；4.本身有脫模斜度的制品需考慮留模問題。

2023年8月5日主講：梁軍第16頁 1.2023年9月28日主講：梁軍第17頁六、塑件上的孔：2023年8月5日主講：梁軍第17頁六、塑件上的2023年9月28日主講：梁軍第18頁1.通孔：L/d≤102.盲孔：L/d≤42023年8月5日主講：梁軍第18頁1.通孔2023年9月28日主講：梁軍第19頁八、塑件上的螺紋：

1.螺紋的斷面形狀為梯形或半圓形；

2.不常拆卸的、d=2.5～6mm采用自攻螺紋; 3.螺紋始端和末端應有圓臺,螺牙始末端應用 過渡長度。九、塑件上的嵌件：

1.必須具有防轉和防拔脫的結構;

七、塑件的圓角：2023年8月5日主講：梁軍第19頁八、塑件上的2023年9月28日主講：梁軍第20頁十、塑件上的花紋：

十一、塑件上的圖案、文字： 2.包容的物料必須具有足夠的壁厚; 3.受力的金屬嵌件一定要倒圓或倒角。2023年8月5日主講：梁軍第20頁十、塑件上的2023年9月28日主講：梁軍第21頁第三節(jié)橡膠模制品的設計

一、壁厚：

要求：壁厚均勻，過渡圓滑。通常，t≮1mm二、斜度：三、側凹：

要求：一般水平分型的模具可以壓制有側凹 的制品，但應有供制品取出的空間。2023年8月5日主講：梁軍第21頁第三節(jié)橡膠2023年9月28日主講：梁軍第22頁四、孔：五、空腔： 要求：選用硬度低、彈性好的膠料，脫模時最大變形應不超過膠料的彈性范圍，且壁厚不宜過大。六、棱邊和銳角：

要求：應盡量避免棱角和凹口，楞邊和銳角應做成圓形，且半徑不小于0.5mm。要求：d≥(1.2～1.5)H2023年8月5日主講：梁軍第22頁四、孔：五、2023年9月28日主講：梁軍第23頁八、金屬--橡膠制品：

1.連接處應避免楞邊和銳角；

2.橡膠閥門的膠面應凸出不大于0.3mm。要求：若有內腔，應無尖角和顯著的凸凹差異。

七、承受負荷的橡膠制品：2023年8月5日主講：梁軍第23頁八、金屬--2023年9月28日主講：梁軍第24頁第一節(jié)概述一、模具的基本功能：

1.接受熔體，并完成熔體的分布；

2.物料的成型與冷卻；

3.完成制品的脫模。二、模具的基本構成：第三章塑料注射模具設計2023年8月5日主講：梁軍第24頁第一節(jié)概2023年9月28日主講：梁軍第25頁1)澆注系統(tǒng)2)型腔3)熱交換系統(tǒng)4)導向系統(tǒng)5)脫模、抽芯系統(tǒng)6)定位固定部分7)承力構件2023年8月5日主講：梁軍第25頁1)澆注系2023年9月28日主講：梁軍第26頁

第二節(jié)塑件在模內成型位置 和分型面的選擇

留模 脫模 合痕 頂痕A1 √ √ 無 有 A2 × × 無 ×B1 √ √ 無 無B2 × × 無 ×結論：A1最好問題:截面為圓形制品怎樣成型？一、實例：A1

A2

2023年8月5日主講：梁軍第26頁 第二節(jié)2023年9月28日主講：梁軍第27頁

A1

A2

B1

B2

留模 脫模 合痕 頂痕 側抽C1

有

×C2

有

×A1 √ √ 無 無 無 A2 √ √ 無 無 無 B1 × × 無 / 無 ×B2 × × 無 / 無 ×討論：1.制品有圓角，不可采用A1; 2.若制品透明，不允許有頂痕，可采 用A2，采用推板頂出；

3.扁平狀制品采用A1，有一定深度的 采用A2；4.有側芯的制品，采用A1分型面。2023年8月5日主講：梁軍第27頁 A12023年9月28日主講：梁軍第28頁

留模 脫模 合痕 頂痕 側抽 C1

有

×A1 √ × 無 / 無 ×A2 √ √ 無 無 無B1 × × 無 / 無 ×B2 × × 無 / 無 ×結論：采用A2方案。A1

A2

B1

B22023年8月5日主講：梁軍第28頁 留2023年9月28日主講：梁軍第29頁

A1

A22023年8月5日主講：梁軍第29頁 A12023年9月28日主講：梁軍第30頁

結論：若移模行程足夠，C1方案最佳。 先抽 留模 脫模 合痕 頂痕 A1 × √ √ 無 無 A3 √ × / 有 / B2 √ × / 無 / B3 × √ √ 有 有 C1 × √ √ 無 無 C3 √

√

√

有 無 D2 √ × / 無 / D3 ×

√

√

有 有 2023年8月5日主講：梁軍第30頁 結論：2023年9月28日主講：梁軍第31頁二、確定原則：

1.盡量保證制品的外觀等要求；

2.分型面應取在垂直于脫模方向上的最大輪廓位 置；

3.確保塑件留在動模一側；

4.當有側抽時，盡量選擇抽拔距較短的方案；

5.當制品某些部位有同軸度要求時，應把相應部 分設在模 具的一側。

2023年8月5日主講：梁軍第31頁二、確定原則2023年9月28日主講：梁軍第32頁第三節(jié)澆注系統(tǒng)的設計

一、概述：

1.澆注系統(tǒng)的作用：

1)將來自注射機噴嘴的熔料迅速有序 地充滿型腔；

2)在澆口凍結之前將成型壓力均勻地 傳到型腔的各個部位，以保證得到 質地緊密、外觀清晰的制件。

2023年8月5日主講：梁軍第32頁第三節(jié)澆2023年9月28日主講：梁軍第33頁2.澆注系統(tǒng)的基本結構：主流道：引料入模，將熔料引入模具的分型面；分流道：將來自主流道的熔料進行分流、轉向，引導 各型腔或型腔的各部分；澆口：熔料由分流道流入型腔的通道；冷料井(端)：容納兩次注射間歇中噴嘴頭部的冷料。2023年8月5日主講：梁軍第33頁2.澆注系統(tǒng)2023年9月28日主講：梁軍第34頁 1)物料通過澆注系統(tǒng)時，壓力損失要??；

2)熱損失要??；

3)便于模具的加工、脫模及清除料把；

4)在制品上產生的工藝缺陷要少；

5)用料要少。3.澆注系統(tǒng)的設計要求：2023年8月5日主講：梁軍第34頁 1)物料2023年9月28日主講：梁軍第35頁主講:梁軍(一)主流道和主流道襯套（澆口套）的設計："模具設計"二、普通澆注系統(tǒng)的設計：設計要求：1)進口端要與噴嘴端密合，不能漏料；R=R1+1；d=d1+12023年8月5日主講：梁軍第35頁主講:梁2023年9月28日主講：梁軍第36頁2)出口端要與所在面齊平；3)流道要有脫模斜度和足夠的粗糙度；

α=(2o～4o)

4)工作時不能出現(xiàn)軸向竄動.2023年8月5日主講：梁軍第36頁2)出口端2023年9月28日主講：梁軍第37頁2023年8月5日主講：梁軍第37頁2023年9月28日主講：梁軍第38頁r=1r2=(1～2)D(H7/m6)：由結構確定；L：由結構確定；材料：T8A，T10A淬火處理，HRC50～

555)其它：R=R1+1；d=d1+1α=(2o～4o)2023年8月5日主講：梁軍第38頁r=15)其2023年9月28日主講：梁軍第39頁截面積SπD2/4

πD2/8D2/2 D2周長L ’ πd πD/2+D 3D 4DS/L’ 0.25D 0.153D 0.167D 0.25D1.設計要求:1)2)3)4)5)同澆注系統(tǒng)的設計要求；

6)力求使各型腔同時充滿。2.設計要點: 1)截面形狀和尺寸：取決于塑件大小、模具結構和物料。(二)分流道的設計:2023年8月5日主講：梁軍第39頁截面積S2023年9月28日主講：梁軍第40頁常用截面形狀：(圓形)、梯形

W：塑件重量(g)L：分流道長度(mm)尺寸：D=smax+1.5 2)長度：在結構允許的前提下，盡量短；

3)布置：總的要求型腔同時充滿，且用料要少。2023年8月5日主講：梁軍第40頁常用截面形狀2023年9月28日主講：梁軍第41頁

均衡布置

非均衡布置：2023年8月5日主講：梁軍第41頁 均衡布置 2023年9月28日主講：梁軍第42頁(三)澆口的設計:

1.澆口的位置選擇：

選擇標準：1)有利于型腔的排氣；2023年8月5日主講：梁軍第42頁(三)澆口2023年9月28日主講：梁軍第43頁2)盡量選在（或靠近）壁最厚的部位；3)盡量設在無損制品外觀的位置；4)要有利于物料在模內分流后的熔合；5)要防止產生充模噴射的現(xiàn)象；6)盡量減小型芯的變形；7)采用纖維狀的填充料時，首先應分析制件的受力方向，設計時讓料流方向與其一致。2023年8月5日主講：梁軍第43頁2)盡量選2023年9月28日主講：梁軍第44頁1)直澆口：

2.澆口的形式與尺寸：特點：充模速度快、壓力損失小、清除澆口難、且制件上留有大塊痕跡；適用：用于加工熱敏性及高粘度物料,成型大型薄壁容器型制品；常用于一模一件。設計：與主流道的設計一樣，同時一定要注意軸向定位(校核螺釘，不要產生軸向竄動)。2023年8月5日主講：梁軍第44頁1)直澆口2023年9月28日主講：梁軍第45頁

2)側澆口(邊緣澆口)：

特點：加工修整簡單、去除容易、制件上留有明顯痕跡； 常用于 多型腔或一腔多點進料。適用：所有料； 板條類的大型制品。設計：面長：小制品0.5～0.8

大制品1～22023年8月5日主講：梁軍第45頁 2)2023年9月28日主講：梁軍第46頁A：模具凹模的表面積例如：盒形制品，PE，計算澆口尺寸。解：取c=0.8h=n.th=n.t=0.6×1.3=7.82023年8月5日主講：梁軍第46頁A：模具凹模2023年9月28日主講：梁軍第47頁

3)搭接式澆口:

特點：可防止粗大制品的重摸噴射現(xiàn)象，但加工、修整、去除困難、制件上留有明顯痕跡。設計：面長c：小制品0.5～0.8

大制品1～22023年8月5日主講：梁軍第47頁 3)搭2023年9月28日主講：梁軍第48頁

4)盤形澆口:

特點：塑件無熔合線，對強度無影響。適用：單型腔、管狀薄壁制品。設計：面長c：0.75～12023年8月5日主講：梁軍第48頁 4)盤2023年9月28日主講：梁軍第49頁傘形澆口清除麻煩，需用切刀。α=45o～90o2023年8月5日主講：梁軍第49頁傘形澆口清除2023年9月28日主講：梁軍第50頁

5)點澆口(菱形澆口)：

特點：①留痕小，不需清除，二次加工少； ②位置選擇比較自由； ③成本高。適用：多型腔中心進料/一腔多點進料。2023年8月5日主講：梁軍第50頁 5)點2023年9月28日主講：梁軍第51頁

6)潛伏澆口(隧道式澆口)：

特點：澆口沒有位于分型面處，解決了點澆口必須三板的結構和頂部進料的問題。適用：多型腔模具、成型彈性材料。2023年8月5日主講：梁軍第51頁 6)潛2023年9月28日主講：梁軍第52頁外側進料內側進料2023年8月5日主講：梁軍第52頁外側進料2023年9月28日主講：梁軍第53頁

4.冷料井的設計：(P48-49)2023年8月5日主講：梁軍第53頁 4.冷2023年9月28日主講：梁軍第54頁

第四節(jié)成型零件的設計

一、概述：

總要求：使用可靠、易于加工、經濟。 核心：根據(jù)現(xiàn)有的加工手段和條件，解決模具的加 工問題。二、成型零件的結構設計：

（一）凹模的設計：

1.整體式凹模：2023年8月5日主講：梁軍第54頁 第四節(jié)2023年9月28日主講：梁軍第55頁 2.局部鑲嵌式：設計要點：1）合理地分割成 易于加工的幾 何形狀；2023年8月5日主講：梁軍第55頁 2.局部2023年9月28日主講：梁軍第56頁2）鑲嵌后使用可靠，無松動、位移和溢料；3)嵌件安裝后無與 脫模方向垂直的 拼縫；d：H7/m6D=d+(6～8)D1=D+1H：根據(jù)嵌件大小定。中小型模具（5～6)mm

大型模具（8～10）mm2023年8月5日主講：梁軍第56頁2）鑲嵌后使2023年9月28日主講：梁軍第57頁4）若成型部位有方位要求，采用齊縫銷鉆鉸后磨平裝入。2023年8月5日主講：梁軍第57頁4）若成型部2023年9月28日主講：梁軍第58頁

3.整體鑲嵌式：

2023年8月5日主講：梁軍第58頁 3.整體2023年9月28日主講：梁軍第59頁

1.整體式:(二）凸模：2023年8月5日主講：梁軍第59頁 1.整體2023年9月28日主講：梁軍第60頁2.沉孔式:2023年8月5日主講：梁軍第60頁2.沉孔式:2023年9月28日主講：梁軍第61頁

3.鑲嵌式:2023年8月5日主講：梁軍第61頁 3.鑲嵌2023年9月28日主講：梁軍第62頁(三)螺紋成型零件:(書P87)從操作方式分：自動脫螺紋、隨制品脫模兩種?；疽螅?.安裝牢固可靠；

2.易于脫模；

3.不溢料。2023年8月5日主講：梁軍第62頁(三)螺紋成2023年9月28日主講：梁軍第63頁三、成型零件