【培训课件】模具订单与研发方案

模具订单与研发方案1.1模具询价单模具开发商从客户处应收到的资料：零件成品图纸及CAD数据模型模具使用的注塑机模穴数塑料的类型在进行模具设计前还要了解其他一些因素：指定塑料的模塑特性如何?成型零件数，即预计成型周期次数?制品用在何处，怎样使用？制品是否要同其他零件进行配合?公差?收缩率?脱模斜度?浇注系统类型?模具基本结构?(二板式/三板式)热流道?浇口位置、流动和熔接痕、顶出痕?表面精整要求?模腔布置?模具所需的备件?注塑机的性能指标是否合适：吨位?注射量?塑化能力?是否安排了制品的机械移出?模具项目周期?模具T1日期?1.2塑件的结构工艺性塑料结构件的设计是由它的用途、性能以及外观要求决定的，但是由于塑件大多是由塑料注射模注射成型的，在塑件成型过程中，有它独特的工艺特点，所以，在设计塑料结构件时，应充分考虑塑料成型工艺的特点，才能设计出既满足使用及外观要求，又能高效低耗成型的塑件。而对于模具设计者来说，对设计塑料结构件的基本常识有详细了解是十分必要的。1.2.1塑件尺寸精度塑件是在热状态下注射成型的，因此塑件的尺寸精度除受模具的制造误差影响外，还受到塑料收缩的影响。而塑料收缩率受到以下几个因素的影响。①不同品牌的塑料其收缩率是各不相同的，而同一品牌的塑料也因生产厂家、生产批量以及所含水分与挥发物等的差异，都会使收缩率有所不同。②在成型过程中，注射压力、时间及温度等注射成型条件的变化，也直接影响其收缩率，如注射压力高时，塑件的收缩率就小些。③塑件的壁厚、几何形状等也会影响成型收缩率，如壁薄的塑件收缩较小。④模具结构，如浇口尺寸大时，收缩小；料流方向平行，则收缩大，这些因素都直接影响着塑件的收缩率。1.2.2壁厚壁厚必须合理。不宜过小，这是因为在使用上必须有足够的强度刚度；在注塑成型时熔体能够充满型腔；在脱模时能够承受脱模机构的冲击和振动。壁厚也不宜过大，否则使其收缩率加大，增加了尺寸的不稳定性，延长了塑件的冷却时间，并且造成材料的浪费；常选取1.5~4mm。如图1-1（a）所示是不合理的结构，而图1-1（b）则是合理结构。有时为了使可能产生的熔接痕处于适当的位置，有意改变制品的壁厚。如图1-2所示，为了保证制品顶部质量，增大顶部厚度，使熔体流动畅通，避免熔接痕产生于顶部。图1-1塑料制品的壁厚设计图1-2塑料制品的不均匀壁厚1.2.3加强筋尽量在不增加壁厚的情况下，通过设置加强筋提高塑件强度和刚度。有的加强筋还能改善成型时熔体的流动状况。图1-3（a）中的壁厚大而不均匀，图1-3（b）的图采用了加强筋，壁厚均匀，既省料又提高了强度、刚度，避免了气泡、缩孔、凹痕、翘曲等缺陷。加强筋的尺寸见图1-4。加强筋的厚度比壁厚小。图1-3采用加强筋减小壁厚塑料制品中设置加强筋有以下要求：布置加强筋时，应尽量减少塑料的局部集中，以免产生缩孔和气泡。图l-5为加强筋的布置情况，其中图l-5（a）因塑料局部集中，所以不合理；图l-5（b）的结构形式较好。加强筋的尺寸不宜过大，矮一些、多一些为好，加强筋之间的中心距应大于两倍壁厚。如图1-6所示，这样既可以避免缩孔产生，又可以提高制品的强度和刚度。加强筋布置的方向应尽量与熔体流动的方向一致，以利于熔体充满型腔，避免熔体流动受到搅乱。加强筋的端面不应与制品支承面平齐，应有一定间隙。图1-4加强筋的尺寸图1-5加强筋的布置图1-6加强筋的设计1.2.4支承面当塑料制品需要由一个面为支承时，以整个底面作为支承面是不合理的，如图1-7所示，因为塑料制品稍有变形就会造成底面不平。为更好地起支承作用，常采用边框或底脚（三点或四点）为支承面。图1-7支撑面的设计1.2.5脱模斜度为了便于塑件脱模并且防止脱模时擦伤制品表面，与脱模方向平行的制品表面一般应具有合理的脱模斜度。其大小主要取决于塑料的收缩率、塑料制品的形状和壁厚以及部位。塑件内孔以型芯小端为准，斜度沿扩大方向标出；塑件外形以型腔大端为准，斜度沿减小方向标出。在一般情况下，脱模斜度为。在开模时，为了让制品留在动模一边，内表面斜度比外表面斜度小，相反，为了让制品留在定模一边，则外表面斜度比内表面斜度小。图1-8脱模斜度1.2.6孔的设计塑料制品的孔有通孔、盲孔、螺纹孔、异形孔等。对这些孔的设置有以下要求：孔的形状宜简单。复杂形状的孔，模具制造较困难。孔与孔之问，孔与壁之间均应有足够的距离，见表1-4，孔径与孔的深度有一定关系，如表1-5所示。如果使用要求两个孔的间距或孔边距小于表1-4规定的数值时，如图1-9，可将孔设计成图1-9(b)的结构形式。孔径/mm＜1.51.5~33~66~1010~1818~30孔间距、孔边距/mm1~1.51.5~22~33~44~55~7表1-4热固性塑料孔间距、孔边距与孔径表1-5孔径与孔深的关系成型方式孔的深度通孔不通孔压缩模塑横孔2.5d＜1.5d竖孔5d＜2.5d挤出或注射模塑10d4~5d成型方式孔的深度通孔不通孔压缩模塑横孔2.5d＜1.5d竖孔5d＜2.5d挤出或注射模塑10d4~5d图1-9孔间距或孔边距过小时的改进设计塑料制品上紧固用的孔和其它受力的孔，应设计出凸边予以加强，如图1-10所示。固定孔可采用图1-11(a)所示沉头螺钉孔形式，一般不采用图1-11(b)所示沉头螺钉孔形式。如果必须采用图1-11(b)形式时，则应采用图1-11(c)的形式，以便设置型芯。图1-10孔的加强图1-11固定孔的形式1.2.7螺纹塑料制品上的螺纹可以在注塑时直接成型，也可以注塑后进行机械加工，对于经常拆装或受力较大的螺纹则采用金属的螺纹嵌件。图1-12塑件螺纹设计设计塑料螺纹时，应有如下要求：1)注塑外螺纹直径不宜小于4mm，内螺纹直径不宜小于2mm。为了减小螺距的积累误差，应尽量缩短配合长度，其应小于螺纹直径的1.5至2倍。2)在端部应有大于0.5mm的无螺纹区，制造较容易，又可防止出现毛刺，在使用时还起导向作用，如图1-12所示。3)对于塑件的同轴线上有前后两段螺纹的零件，其螺纹的螺距和旋转方向应一致，这样可以同时旋出螺纹零件，简化模具结构和塑件量产。1.2.8齿轮图1-13塑件齿轮相关尺寸设计塑料齿轮时，应有如下要求：1)相互啮合的塑料齿轮应采用相同的塑料制造，避免因收缩不一致引起啮合状态不佳。2)各部分尺寸关系：式中H–轮辐厚度，mm；D–轮毂轴孔直径，mm；D1-轮毂外径，mm；t1-轮辐宽度，mm；m–齿轮模数。3)塑料齿轮孔与轴配合采用过渡配合的形式，其固定方法应避免采用键槽连接的方式，应采用如图1-13所示的固定形式。1.2.9嵌件结构在塑料制品内嵌入金属零件形成不可卸的连接，所嵌入的零件即称嵌件。各种塑料制品中嵌件的作用不尽相同，有的是为了增加塑料制品的局部强度、硬度、耐磨性；有的是为了保证电器性能，有的是为增加制品形状和尺寸的稳定性，提高精度等。嵌件的材料一般为金属材料，也有用非金属材料的。常用的嵌件如图1-14所示。其中图1-14(a)为圆筒形嵌件，有通孔和不通孔，有螺纹套、轴套和薄壁套管等；图1-14(b)的为圆柱形嵌件，有螺杆、轴销、接线柱等；图1-14(c)为导电片状嵌件和焊片；图1-14(d)为汽车方向盘中的细杆状贯穿嵌件；图1-14(e)为有机玻璃表壳中嵌入ABS塑料，属于非金属嵌件。图1-14常见的嵌件种类设计带嵌件的塑料制品时，应注意的主要问题是嵌件固定的牢靠性、制品的强度以及注塑过程中嵌件定位的稳定性。解决以上问题的关键是嵌件的结构设计及其与塑料制品的配合关系。1）嵌件材料与塑料制品材料的膨胀系数应尽可能接近。必须保证嵌件受力时不发生转动或顶出。其结构有以下几种：嵌入部分表面滚花和开槽，小件可只滚花不开槽，如图1-14(b)所示；嵌入部分压扁，如图1-15(a)所示，这种结构用于导电部分必须保证有一定横截面；板、片状嵌件嵌入部分采用切口、冲孔、打弯方法固定，如图1-15(b)所示；薄壁管状嵌件可将端部翻边以便固定，如图1-15(c)所示。圆柱形或套管嵌件嵌入部分的尺寸推荐如图1-16所示：H=D,h=0.3H,h1=0.3H,d=0.75D。特殊情况下H最大不超过2D。嵌件各转角部位应以圆角过渡。图1-15嵌入的结构图1-16嵌件尺寸2）嵌件在模具中固定时必须保证嵌件在模具中定位正确和牢靠，以防注塑时发生歪斜或变形，此外，还应防止注塑时塑料挤入嵌件上的预留孔或螺纹中。圆柱形嵌件一般采用插入模具相应孔中加以固定。为了增加嵌件固定的稳定性和防止塑料挤入螺纹线中，采用图1-17所示的结构及配合。对于不通孔的螺纹嵌件，可将嵌件插入模具中的圆形光杆上，如图1-18(a)所示；为了增强稳固性，可采用外部凸台或内部台阶与模具密切配合，如图1-18(b)、(c)、(d)所示。对于通孔的螺纹嵌件，可将其拧在具有外螺纹的插入嵌件上，如图1-18(e)所示。对于注射压力不大，螺纹细小（M3.5以下）的通孔嵌件也可直接插在光杆上。无论是柱形或环形嵌件，在模具中伸出的自由长度均不应超过定位部分直径的两倍，否则，在注塑时熔体压力会使嵌件位移或变形。当嵌件过高或使用细杆状或片状的嵌件时，应在模具上设置支柱予以支承，如图1-19所示。但支柱在制品上留下的孔应不影响制品的使用。薄片嵌件还可在熔体流动方向上设孔，以降低熔体对嵌件的压为，如图1-19(c)所示。图1-17圆柱形嵌件在模具内的固定方法图1-18圆环嵌件在模具内的固定方法3）设置嵌件会在嵌件周围塑料中产生内应力，内应力大小与塑料特性、嵌件材料与塑料膨胀系数差异以及嵌件结构有关，内应力大的会导致制品开裂。为此，嵌件周围塑料必须有足够的厚度。嵌件通常设置在制品的厚大部位，如图1-20所示。图1-19细长嵌件在模具内的支撑方法图1-20嵌件设置位置及尺寸1.2.10表面标记如图1-21所示，塑料制品上的花纹，例如凸、凹纹、皮革纹等，有的是使用上的需要，有的则是为了装饰。设计的花纹应易于成型和脱模，便于模具制造，为此，标记应与脱模方向一致。塑料制品侧表面的皮革纹等是依靠侧壁斜度保证脱模的。图1-21塑料制品上的文字结构形式塑料制品上的标记、符号和文字有三种不同的结构形式：第一种为凸字，如图1-21(a)所示，这种形式制模方便，但使用过程凸字容易损坏；第二种为凹字，如图1-21(b)所示，凹字可以填上各种颜色的油漆，字迹鲜艳，但这种形式如果用传统方法加工模具则较麻烦，现多用电铸、电火花加工或冷挤压方法制造；第三种为凹坑凸字，在凸字的周围带有凹入的装饰框，如图1-21(c)所示，制造这种结构形式的模具可以采用镶块，在镶块中刻凸字，然后镶入模体中。这种结构形式的凸字在使用时不易损坏，模具制造也较方便。1.3模具规格1.3.1模具基本结构形式1.二板式模具二板式结构模具是指主流道、流道、浇口与型腔在同一侧的模具，如图1-22所示，是由分型面区分移动部分与固定部分的最普通的结构形式。此种结构的优缺点如下：1)结构简单、操作方便、能满足制品自动落下的要求；2)造成故障的原因少，使用寿命长，能缩短成型周期；3)模具价格便宜；4)能比较容易地选择浇口形状与位置；5)除直接浇口之外，除非采取特殊措施，浇口位置被局限于制品的侧端面；6)在成型之后，通常必须进行制品与浇口的切断工作。1.浇口套；2.导柱；3.定模板；4.型芯；5.动模板；6.动模垫板；7.顶管；8.限位钉；9.支承块；10.型芯；11.螺钉；12.动模座板；13.顶杆固定板；14.拉料杆；15.顶杆垫板；16.复位杆图1-22两板式注射模如图1-23所示，为已安装在注塑机上的某蓝牙产品塑料耳架的一模一腔二板式注塑模实物照片。a)定模b)动模图1-23某蓝牙耳架一模一腔二板式注塑模1.三板式模具在动模与定模部分之间再设有一块流道板，它与定模板之间设置有流道，与动模板之间设置有型腔，这样构成的模具称之为三板式结构模具，如图1-24所示。它无论是一模一穴还是一模多穴，都可以在制品的侧端面以外、一般在中间的部位采用单点或多点针点浇口，可以满足产品外观要求，并且