塑料模具設計課件

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2018年8月11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,2018年8月11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：,2018年8月11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,2018年8月11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,2018年8月11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：,2018年8月11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) MPa,,2．成型面積S投和合模力F合：,3．塑件的壁厚t：均勻,2018年8月11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：,2018年8月11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：,2018年8月11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:,2018年8月11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:,2018年8月11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：,2018年8月11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：,2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 13頁,,,2018年8月11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；,2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 15頁,四、塑件上的加強筋和防變形結構：,,,A=t/2 B=1.5t α2o r=t/4,2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 16頁,1. 動模側的A 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。,2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 17頁,六、塑件上的孔：,,,2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 18頁,,,,1. 通孔：L/d≤102. 盲孔： L/d≤4,2018年8月11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：,2018年8月11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。,2018年8月11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。,2018年8月11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)H,2018年8月11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：,2018年8月11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,2018年8月11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,,,2018年8月11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 A2,2018年8月11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。,2018年8月11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 B2,2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 29頁,,,,,A1 A2,2018年8月11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,2018年8月11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。,,,2018年8月11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。,2018年8月11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。,2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 34頁,1) 物料通過澆注系統(tǒng)時，壓力損失要小；2) 熱損失要小；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：,2018年8月11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+1,2018年8月11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.,2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 37頁,,,2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 38頁,r=1 r2=(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 ～ 55,5)其它：,R=R1+1； d=d1+1 α=(2o～4o),2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 39頁,截面積S πD2/4 πD2/8 D2/2 D2 周 長L ’ πd πD/2+D 3D 4D S/L’ 0.25D 0.153D 0.167D 0.25D,,,,1. 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:,2018年8月11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。,2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 41頁,,均衡布置,,非均衡布置：,2018年8月11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；,2018年8月11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。,2018年8月11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)。,2018年8月11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 1～2,2018年8月11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 = 0.8,h = n .t,h = n .t = 0.6×1.3 = 7.8,2018年8月11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 1～2,2018年8月11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：0.75～1,2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 49頁,傘形澆口,,清除麻煩，需用切刀。,,α= 45o～90o,2018年8月11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。,2018年8月11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。,2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 52頁,外側進料 內側進料,,,2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 53頁,,4.冷料井的設計：(P48-49),,2018年8月11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：,2018年8月11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；,2018年8月11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/m6 D=d+(6～8) D1=D+1 H：根據嵌件大小定。中小型模具（5～6)mm大型模具（8～10）mm,2018年8月11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。,,2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 58頁,3.整體鑲嵌式：,,,,2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 59頁,1.整體式:,(二）凸模：,2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 60頁,2.沉孔式:,,2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 61頁,3.鑲嵌式:,,2018年8月11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。 基本要求：1.安裝牢固可靠；2.易于脫模；3.不溢料。,2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 63頁,三、成型零件共尊尺寸的計算（平均收縮率法）：,,(一)計算應考慮的因素：1. 塑件精度的合理性：2. 模具的加工公差δz：3. 模具的磨損δc ：4. 收縮率S：,2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 64頁,(二)設計計算原則：,,1.單向偏差： 2.其他有關規(guī)定： 1）型孔的徑向尺寸： 2）型芯的徑向尺寸： 3）型孔的深度： 4）型芯的深度： 5）中心距的工作尺寸：,2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 65頁,（三）工作尺寸的計算方法：,,1. 型孔的徑向尺寸： 2. 型芯的徑向尺寸： 3. 型孔的深度： 4. 型芯的深度： 5. 中心距的工作尺寸： 6. 螺紋成型零件工作尺寸的計算:1) 螺紋成型桿的工作尺寸:2)螺紋成型環(huán)的工作尺寸:,2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 66頁,四、零件的剛度和強度的校核和計算：,當Δr＞δ允時，拼鑲處溢料。,不漏料間隙δ允(mm)： PP,PA,PE 0.025～0.04 PS,ABS 0.05 PC,RPVC 0.06～0.08,2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 67頁,1. 組合型圓形模套:,根據剛度：,Smin＝Rmin－r,根據強度：,2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 68頁,2. 組合型方形模套:,,根據剛度：,強度校核：,2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 69頁,3. 墊板的尺寸確定:,根據剛度：,根據強度：,設定： l＝L,減小模厚的方法： 1. 如果結構允許，盡量將墊板沿長邊布置； 2. 將頂出導柱作為輔助支撐。,2018年8月11日,主 講 ：梁 軍,第 70頁,五、成型零件的選材與熱處理：,,1. 45鋼：調質處理，HB230～270，適用：中小型、簡單的型芯和型腔； 2. 要求耐磨的成型零件：,