塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計

一、模具在國民經(jīng)濟中地位和作用：

1.模具概念：(廣義模具) 在一定工藝條件下，將其特定形狀和尺寸賦予 材料工具。

2.模制法特點：

⑴生產(chǎn)能力高； ⑵產(chǎn)品質(zhì)量一致性好； ⑶原材料利用率高，成本低； ⑷只適合用于批量生產(chǎn)。

3.模具在國民經(jīng)濟中地位和作用：

第一章緒論7/11/20241主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第1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、慣用橡膠塑料模具：7/11/20242主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第2頁(從成型工藝方面來分析制品結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性和可行性)第二章塑料制品設(shè)計2.型腔：3.留模：4.脫模方向：5.側(cè)孔與側(cè)凸 (側(cè)凹)：1.動模和定模：

第一節(jié)預(yù)備知識7/11/20243主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第3頁處理幾個問題：1.一套模具能夠在任何注射機上成型嗎？2.在設(shè)計中對塑料制品要求能夠和金屬制品一致嗎？為何？3.模具加工后成型制品有誤差，怎么辦？第二節(jié)塑料注射制品設(shè)計分析7/11/20244主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第4頁

(一)塑件尺寸： (體積、外輪廓尺寸、壁厚) 1.塑件體積V制(與注射機理論注射容積V注)：

0.2V注≤

V制≤0.8V注一、塑件尺寸和尺寸精度：7/11/20245主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第5頁

成型面積S投——塑件在模具分型面上投影面積。

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．塑件壁厚t：均勻7/11/20246主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第6頁4．塑件在脫模方向上高度h與移模行程Sm：7/11/20247主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第7頁1.影響塑件尺寸精度原因:

1)模具加工精度δz：

2)模具磨損δc：

磨損型孔———→尺寸↑—→塑件外形尺寸↑

磨損型芯———→尺寸↓—→塑件內(nèi)表面尺寸↓ (二)、塑件尺寸精度：LM--常溫下模腔尺寸

LS

--常溫下制品尺寸4)成型零件安裝誤差:5)活動成型零件配合間隙改變引發(fā)誤差。3)塑料收縮率波動：7/11/20248主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第8頁1)物料：2)制品尺寸：壁厚、表面形狀、筋形狀等。3)模具設(shè)計：冷卻方案、流道和澆口幾何形狀和尺寸、澆口數(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、可到達(dá)注射壓力、時間、溫度和壓力控制精度等。6)注射機和模具情況。 2.影響塑料收縮率波動原因:7/11/20249主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第9頁

1)物料溫度Tm：

Vm同

Tm↑—→ρ熔↓———→G制↓—→塑件尺寸↓

2)模具溫度TM

：

G制同TM↑—→結(jié)晶度↑—→ρ固↑———→塑件尺寸↓

3)成型壓力p：

p↑—→G制↑—→塑件尺寸↑ 4)時間： 模腔中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影響:7/11/202410主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第10頁1注射機選擇和所成型塑件體積、成型面積、高度等尺寸相關(guān)；2對塑料制品，慎提尺寸公差；3通常不能經(jīng)過提升模具制造精度來到達(dá)嚴(yán)格制品尺寸精度；4在生產(chǎn)過程中，能夠經(jīng)過多原因改變制品實際尺寸，以到達(dá)設(shè)計要求。 結(jié)論：7/11/202411主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第11頁三、塑件形狀： 1.塑件上要盡可能降低側(cè)孔、側(cè)凸和側(cè)凹；二、塑件粗糙度：7/11/202412主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第12頁

7/11/202413主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第13頁

2.塑件必須有一個有利于確保其外觀質(zhì)量結(jié)構(gòu)；7/11/202414主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第14頁四、塑件上加強筋和防變形結(jié)構(gòu)：A=t/2B=1.5tα<2or=t/47/11/202415主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第15頁

1.動模側(cè)A

<定模側(cè)A； 2.A和塑件高度選??；

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

7/11/202416主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第16頁六、塑件上孔：7/11/202417主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第17頁1.通孔：L/d≤102.盲孔：L/d≤47/11/202418主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第18頁八、塑件上螺紋：

1.螺紋斷面形狀為梯形或半圓形； 2.不常拆卸、d=2.5～6mm采取自攻螺紋; 3.螺紋始端和末端應(yīng)有圓臺,螺牙始末端應(yīng)用 過渡長度。九、塑件上嵌件： 1.必須含有防轉(zhuǎn)和防拔脫結(jié)構(gòu);

七、塑件圓角：7/11/202419主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第19頁十、塑件上花紋：

十一、塑件上圖案、文字： 2.包容物料必須含有足夠壁厚; 3.受力金屬嵌件一定要倒圓或倒角。7/11/202420主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第20頁第三節(jié)橡膠模制品設(shè)計

一、壁厚：

要求：壁厚均勻，過渡圓滑。通常，t≮1mm二、斜度：三、側(cè)凹：

要求：普通水平分型模具能夠壓制有側(cè)凹 制品，但應(yīng)有供制品取出空間。7/11/202421主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第21頁四、孔：五、空腔： 要求：選取硬度低、彈性好膠料，脫模時最大變形應(yīng)不超出膠料彈性范圍，且壁厚不宜過大。六、棱邊和銳角：

要求：應(yīng)盡可能防止棱角和凹口，楞邊和銳角應(yīng)做成圓形，且半徑大于0.5mm。要求：d≥(1.2～1.5)H7/11/202422主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第22頁八、金屬--橡膠制品：

1.連接處應(yīng)防止楞邊和銳角； 2.橡膠閥門膠面應(yīng)凸出小于0.3mm。要求：若有內(nèi)腔，應(yīng)無尖角和顯著凸凹差異。

七、承受負(fù)荷橡膠制品：7/11/202423主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第23頁第一節(jié)概述一、模具基本功效：

1.接收熔體，并完成熔體分布； 2.物料成型與冷卻； 3.完成制品脫模。二、模具基本組成：第三章塑料注射模具設(shè)計7/11/202424主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第24頁1)澆注系統(tǒng)2)型腔3)熱交換系統(tǒng)4)導(dǎo)向系統(tǒng)5)脫模、抽芯系統(tǒng)6)定位固定部分7)承力構(gòu)件7/11/202425主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第25頁 第二節(jié)塑件在模內(nèi)成型位置 和分型面選擇留模 脫模 合痕 頂痕A1 √ √ 無 有 A2 × × 無 ×B1 √ √ 無 無B2 × × 無 ×結(jié)論：A1最好問題:截面為圓形制品怎樣成型？一、實例：A1

A2

7/11/202426主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第26頁

A1

A2

B1

B2留模 脫模 合痕 頂痕 側(cè)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，不可采取A1; 2.若制品透明，不允許有頂痕，可采 用A2，采取推板頂出； 3.扁平狀制品采取A1，有一定深度 采取A2；4.有側(cè)芯制品，采取A1分型面。7/11/202427主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第27頁

留模 脫模 合痕 頂痕 側(cè)抽 C1

有

×A1 √ × 無 / 無 ×A2 √ √ 無 無 無B1 × × 無 / 無 ×B2 × × 無 / 無 ×結(jié)論：采取A2方案。A1

A2

B1

B27/11/202428主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第28頁

A1

A27/11/202429主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第29頁

結(jié)論：若移模行程足夠，C1方案最正確。 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 7/11/202430主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第30頁二、確定標(biāo)準(zhǔn)：

1.盡可能確保制品外觀等要求； 2.分型面應(yīng)取在垂直于脫模方向上最大輪廓位 置； 3.確保塑件留在動模一側(cè)； 4.當(dāng)有側(cè)抽時，盡可能選擇抽拔距較短方案； 5.當(dāng)制品一些部位有同軸度要求時，應(yīng)把對應(yīng)部 分設(shè)在模 具一側(cè)。

7/11/202431主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第31頁第三節(jié)澆注系統(tǒng)設(shè)計

一、概述： 1.澆注系統(tǒng)作用： 1)未來自注射機噴嘴熔料快速有序 地充滿型腔； 2)在澆口凍結(jié)之前將成型壓力均勻地 傳到型腔各個部位，以確保得到 質(zhì)地緊密、外觀清楚制件。

7/11/202432主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第32頁2.澆注系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)：主流道：引料入模，將熔料引入模具分型面；分流道：未來自主流道熔料進(jìn)行分流、轉(zhuǎn)向，引導(dǎo) 各型腔或型腔各部分；澆口：熔料由分流道流入型腔通道；冷料井(端)：容納兩次注射間歇中噴嘴頭部冷料。7/11/202433主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第33頁 1)物料經(jīng)過澆注系統(tǒng)時，壓力損失要??； 2)熱損失要??； 3)便于模具加工、脫模及去除料把； 4)在制品上產(chǎn)生工藝缺點要少； 5)用料要少。3.澆注系統(tǒng)設(shè)計要求：7/11/202434主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第34頁主講:梁軍(一)主流道和主流道襯套（澆口套）設(shè)計："模具設(shè)計"二、普通澆注系統(tǒng)設(shè)計：設(shè)計要求：1)進(jìn)口端要與噴嘴端密合，不能漏料；R=R1+1；d=d1+17/11/202435主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第35頁2)出口端要與所在面齊平；3)流道要有脫模斜度和足夠粗糙度；

α=(2o～4o)

4)工作時不能出現(xiàn)軸向竄動.7/11/202436主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第36頁7/11/202437主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第37頁r=1r2=(1～2)D(H7/m6)：由結(jié)構(gòu)確定；L：由結(jié)構(gòu)確定；材料：T8A，T10A淬火處理，HRC50～555)其它：R=R1+1；d=d1+1α=(2o～4o)7/11/202438主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第38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(shè)計要求:1)2)3)4)5)同澆注系統(tǒng)設(shè)計要求； 6)力爭使各型腔同時充滿。2.設(shè)計關(guān)鍵點: 1)截面形狀和尺寸：取決于塑件大小、模具結(jié)構(gòu)和物料。(二)分流道設(shè)計:7/11/202439主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第39頁慣用截面形狀：(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(jié)構(gòu)允許前提下，盡可能短； 3)布置：總要求型腔同時充滿，且用料要少。7/11/202440主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第40頁

均衡布置

非均衡布置：7/11/202441主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第41頁(三)澆口設(shè)計:

1.澆口位置選擇：

選擇標(biāo)準(zhǔn)：1)有利于型腔排氣；7/11/202442主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第42頁2)盡可能選在（或靠近）壁最厚部位；3)盡可能設(shè)在無損制品外觀位置；4)要有利于物料在模內(nèi)分流后熔合；5)要預(yù)防產(chǎn)生充模噴射現(xiàn)象；6)盡可能減小型芯變形；7)采取纖維狀填充料時，首先應(yīng)分析制件受力方向，設(shè)計時讓料流方向與其一致。7/11/202443主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第43頁1)直澆口：

2.澆口形式與尺寸：特點：充模速度快、壓力損失小、去除澆口難、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；慣用于一模一件。設(shè)計：與主流道設(shè)計一樣，同時一定要注意軸向定位(校核螺釘，不要產(chǎn)生軸向竄動)。7/11/202444主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第44頁

2)側(cè)澆口(邊緣澆口)：

特點：加工修整簡單、去除輕易、制件上留有顯著痕跡； 慣用于 多型腔或一腔多點進(jìn)料。適用：全部料； 板條類大型制品。設(shè)計：面長：小制品0.5～0.8

大制品1～27/11/202445主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第45頁A：模具凹模表面積比如：盒形制品，PE，計算澆口尺寸。解：取c=0.8h=n.th=n.t=0.6×1.3=7.87/11/202446主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第46頁

3)搭接式澆口:

特點：可預(yù)防粗大制品重摸噴射現(xiàn)象，但加工、修整、去除困難、制件上留有顯著痕跡。設(shè)計：面長c：小制品0.5～0.8

大制品1～27/11/202447主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第47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(shè)計：面長c：0.75～17/11/202448主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第48頁傘形澆口去除麻煩，需用切刀。α=45o～90o7/11/202449主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第49頁

5)點澆口(菱形澆口)：

特點：①留痕小，不需去除，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(jìn)料/一腔多點進(jìn)料。7/11/202450主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第50頁

6)潛伏澆口(隧道式澆口)：

特點：澆口沒有位于分型面處，處理了點澆口必須三板結(jié)構(gòu)和頂部進(jìn)料問題。適用：多型腔模具、成型彈性材料。7/11/202451主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第51頁外側(cè)進(jìn)料內(nèi)側(cè)進(jìn)料7/11/202452主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第52頁

4.冷料井設(shè)計：(P48-49)7/11/202453主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第53頁

第四節(jié)成型零件設(shè)計

一、概述：

總要求：使用可靠、易于加工、經(jīng)濟。 關(guān)鍵：依據(jù)現(xiàn)有加工伎倆和條件，處理模具加 工問題。二、成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計：

（一）凹模設(shè)計：

1.整體式凹模：7/11/202454主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第54頁 2.局部鑲嵌式：設(shè)計關(guān)鍵點：1）合理地分割成 易于加工幾 何形狀；7/11/202455主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第55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 拼縫；d：H7/m6D=d+(6～8)D1=D+1H：依據(jù)嵌件大小定。中小型模具（5～6)mm大型模具（8～10）mm7/11/202456主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第56頁4）若成型部位有方位要求，采取齊縫銷鉆鉸后磨平裝入。7/11/202457主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第57頁

3.整體鑲嵌式：

7/11/202458主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第58頁

1.整體式:(二）凸模：7/11/202459主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第59頁2.沉孔式:7/11/202460主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第60頁

3.鑲嵌式:7/11/202461主講：梁軍塑料注射模具設(shè)計與塑料制品設(shè)計第61頁(三)螺紋成型零件:(書P87)從