塑料制品分析、模具结构

注射模设计塑料制品分析、模具结构内容简介※注射模具设计内容及步骤制品成型工艺性注射模的基本结构＆典型的注射模具结构＆注射模按结构特征分类注射模与注射机的关系＆最大注射量校核＆注射压力校核＆锁模力校核＆开模行程和顶出机构校核注射模标准件注射模CAD/CAM/CAE注射模涉及内容及步骤※任务书内容经过审签的正规制品图纸，并注明所采用的塑料牌号、透明度等塑料制品说明书及技术要求塑料制品的生产数量及所用注射机注射模基本结构、交货期限及价格等模具设计者应明确的事项熟悉制品尺寸、几何形状、明确使用要求＆充分了解制品的用途，制品的各部分在该用途下各起什么作用检查制品的成形工艺性＆确认制品的各个细节是否符合注射成形工艺性条件明确注射机的型号和规格＆正确处理好注射模与注射机的关系在此基础上应制定注射成形工艺卡，以指导模具设计工作和实际的注射成形加工注射成形工艺卡工艺卡应该由专门负责注射工艺的工艺设计人员完成，一般应包括如下内容：制品的概况，包括简图、重量、壁厚、投影面积、外形尺寸、有无侧凹和嵌件等制品所用塑料概况，如品名、出产厂家、颜色、干燥情况等必要的注射机数据，如动、定模压板尺寸、模具最大空间、螺杆类型、额定功率等压力与行程简图注射成形条件，包括加料筒各段温度、注射温度、模具温度、冷却介质温度、锁模力、螺杆背压、注射压力、注射速度、循环周期（注射、固化、冷却、开模时间）等等模具结构设计的一般步骤确定浇注系统确定型腔的数目选定分型面确定型腔的配置确定脱模方式冷却系统和推出机构的细化确定凹模和型芯的结构和固定方式确定排气方式模具结构设计的一般步骤绘制模具的结构草图校核模具与注射机有关的尺寸校核模具有关零件的强度及刚度绘制模具的装配图复核设计图样绘制模具的零件图装配图上应包括必要的尺寸，如外形尺寸、定位圈直径、安装尺寸、极限尺寸等塑件设计基本原则1、塑料制件的尺寸2、塑料制件的尺寸精度指塑料制件的总体尺寸：塑料流动性现有的成型设备规格、参数为满足塑料制件的装配要求和零件的互换性要求模具的制造误差塑料材料的成型收缩率波动模具在使用过程中的磨损飞边厚薄的变化型腔的变形模具零件相互之间的安装定位误差模具的结构（浇口尺寸和位置、分型面位置、模具的拼合方式）成型后的条件（测量误差、存放条件）影响因素众多,设计塑件时需综合考虑塑件的尺寸公差GB/T14486-19932．塑料制件的尺寸精度塑件尺寸公差代号MT，分7级，每一级分A、B两部分：A为不受模具活动影响的尺寸公差；B为受模具活动影响的尺寸公差每一种塑料分3个精度等级表中只规定了公差值，上、下偏差可根据塑件的配合性质来分配。通常偏差根据“凸负凹正，中心对正”塑件设计基本原则3．塑件的表面质量及表面粗糙度选择原则：塑件的表面粗糙度值大小，主要取决于模具型腔（凸凹模）的表面粗糙度。一般模具型腔的表面粗糙度应比塑件的表面粗糙度值小1~2级。从塑件的外观和塑件的充模流动角度考虑：通常应小于Ra0.8,有时需小于Ra0.1。为便于加工（降低加工成本）：对于非透明的塑件，可将外观要求不高的内侧表面粗糙度值取大些。而透明的塑件，内、外侧表面粗糙度值应相同。塑件设计基本原则4．塑料制品的形状设计原则：塑件的几何形状除应满足使用要求外，还应尽可能使其所对应的模具结构简单便于加工。（避免侧抽芯机构、避免瓣合模机构）避免侧孔或侧凹改变侧孔形状，避免侧抽芯机构改变侧孔斜度，避免侧抽芯机构改变塑件角度，避免侧抽芯机构菱形纹改为直条纹，避免瓣合模机构有侧凸、侧凹的强制脱模的条件1.塑件具有足够的弹性（如PE、PP、POM等塑料）2.（A-B）/B≤5%或（A-B)/C≤5%否则用侧向分型抽芯等结构塑件设计基本原则制品成型工艺性成型原则＆在满足使用要求的前提下，塑料制品的几何形状应尽可能地做到简化模具结构，符合成形工艺特点，同时，还应尽可能美观大方塑料制品几何形状的设计包括＆脱模斜度＆制品壁厚＆加强肋＆圆角＆孔＆支承面＆标志＆花纹等脱模斜度•脱模斜度还没有比较精确的计算公式，目前仍依靠经验数据。脱模斜度与塑料的品种、制品的形状及模具的结构等有关，一般情况下脱模斜度取0.5º，最小为15΄~20΄各种塑料的脱模斜度塑料名称脱模斜度聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯ABS、尼龙、聚甲醛、氯化聚醚、聚苯醚硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚苯乙烯、有机玻璃热固性塑料30′～1°40′～1°30′50′～2°20′～1°脱模斜度选择原则在满足制品尺寸公差要求的前提下，脱模斜度可取得大一些，这样有利于脱模在塑料收缩率大的情况下应选用较大的脱模斜度。热塑性的收缩率一般较热固性大，故脱模斜度也相应大些当制品壁厚较厚时，因成形时制品的收缩量大，故也应选用较大的脱模斜度对于较高、较大的制品，应选用较小的脱模斜度对于高精度的制品，应选用较小的脱模斜度只是在制品高度很小时才允许不设计脱模斜度如果要求脱模后制品保持在型芯一边，可有意将制品内表面的脱模斜度设计得比外表面的小取斜度的方向一般内孔以小端为基准，斜度由扩大方向取得，外形以大端为基准，斜度由缩小方向取得制品厚度根据成形工艺的要求，应尽量使制品各部分壁厚均匀，避免有的部位太厚或太薄，否则成形后因收缩不均匀会使制品变形或产生缩孔、凹陷、烧伤以及填充不足等缺陷＆热塑性塑料制品的壁厚，一般在1~4mm。壁厚过大，易产生气泡和凹陷，同时也不易冷却＆热固性塑料制品的厚度一般1-6在之间，壁过厚即要增加塑压时间，制品内部又不易压实。壁过薄则刚度差、易变形可能的情况下常常是将厚的部分挖空，使壁厚尽量一致加强肋•加强肋的作用是在不增加制品壁厚的条件下增加制品的刚度和强度。在制品中适当设置加强肋,还可以防止制品翘曲变形•加强肋的形状和尺寸如图所示多个加强肋•如图所示加强肋的设计，哪一个更合理？•若制品中需设置许多加强肋，其分布排列应相互错开，以避免收缩不均引起破裂大面积制品上的加强肋•加强肋不应设置在大面积制品的中央部位。当中央部位必须设置加强肋时，应在其所对应的外表面上加设楞沟，以便遮掩可能产生的流纹和凹坑12带楞沟的制品1–楞沟2–流纹圆角的设计•为了避免应力集中，提高塑料制品的强度，改善熔体的流动情况和便于脱模，在制品各内外表面的连接处，均应采用过渡圆弧在转角处应尽可能采用圆弧过渡•圆角半径和应力集中系数的关系–在无特殊要求时，制品的各连接处均应有半径不小于0.5~1mm的圆角.一般外圆弧半径应是壁厚1.5倍，内圆角半径应是壁厚的0.5倍R1RHR=0.5HR1=1.5H孔的设计•孔的位置应设置在不易削弱塑件强度的地方•孔的断面形状有圆形、矩形、螺纹孔及特殊形状的孔•孔与孔的边缘或孔边缘与制件外壁的距离应不小于孔径•制品上的固定用孔和其他受力孔的周围可采用凸边加强肋孔的设计•制品上的通孔可用一端固定的型芯成形，也可用两端分别固定的对接型芯成形。为了防止上、下孔偏心，可将任一侧孔稍孔稍为放大，如图所示•盲孔只能用一端固定的型芯成形。对于与熔体流动方向垂直的孔，当孔径在1.5mm以下时，为了防止型芯弯曲，孔深以不超过孔径的2倍为好特殊孔的设计•对于斜孔或形状复杂的特殊孔，可以采用相应的拼合型芯来成形，以避免侧向抽芯•在塑件设计时，应尽量避免形状过于复杂的孔，这会造成模具制造的困难及其成本的提高侧孔和侧凹的改进•改进侧孔和侧凹的设计，使模具结构简化，以适合于模具的自动化生产强制脱模条件•对于较浅的内侧凹槽并带有圆角的制品，若制品在脱模温度下具有足够的弹性，则可采用强制脱模的方法将制品脱出，而不必采用组合型芯的方法•强制脱模应该满足(A-B)/B≤5%AABB可强制脱模的浅侧凹槽支承面设计•以制品的整个底面作为友承面是不合理的，因为制品稍许翘曲或变形就会使底面不平–采用凸起的边框或底脚（三点或四点）来作支承–当制品底部有加强肋时，肋的端部应低于支承面约0.5mm左右a）整个底面（不合理）b）边框凸起（合理）c）地脚（合理）标志及花纹•模具上的凹形标志及花纹易于加工，所以制品上多采用凸型文字，或在文字符号上需涂色时，可将凸起的标志设在凹坑内，这样既便避免碰环凸起的标志•对于外表面有条形花纹的手轮、手柄、按钮等，必须使其条纹的方向与脱模的方向一致，条纹的间距应尽可能大些，以便于制品脱模和制造模具案例–灯座（如图1-1所示）塑件和电流线圈架（如图1-13所示）的结构工艺性能是否合理，并能对塑件的结构不合理的地方进行修改。图1-1灯座二维图形图1-2电流线圈架零件图（一）基本训练—分析灯座塑件结构工艺性1．塑件尺寸精度分析案例（一）基本训练—分析灯座塑件结构工艺性2．塑件表面质量分析塑件的表面粗糙度。查表3-3可知，ABS注射成型时，表面粗糙度的范围在Ra0.025～1.6m之间。而该塑件表面粗糙度无要求，我们取为Ra0.8。而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。3．塑件的结构工艺性分析①该塑件的外形为回转体。壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。②塑件型腔较大，有尺寸不等的孔，最小孔径2符合最小孔径要求。③在塑件内壁有4个高2.2，长11的内凸台，因此，塑件不易取出，需要考虑侧抽芯装置。通过以上分析可见，该塑件结构属于中等复杂程度，结构工艺性合理，不需对塑件的结构进行修改；塑件尺寸精度中等，对应的模具零件的尺寸加工容易保证。注射时在工艺参数控制得较好的情况下，塑件的成型要求可以得到保证。案例（二）能力强化训练—分析电流线圈架结构工艺性案例（二）能力强化训练—分析电流线圈架结构工艺性案例（二）能力强化训练—分析电流线圈架结构工艺性案例注射模具基本结构•典型的注射模具结构1–定位圈2–主流道衬套3–定模座板4–定模板5–动模板6–动模垫板7–动模座板8–推出固定板9–推板10–拉料杆11–推杆12–导柱13–型芯14–凹模15–冷却水通道注射模具基本结构•成形部件–直接构成塑件形状及尺寸的各种零件，由型芯、型腔、成形杆、镶块等组成•浇注系统–将塑料由注射机喷嘴引向型腔的通道称浇注系统，由主流道、分流道、浇口、冷料井等结构组成•导向部件–保证模具的动、定模在模具闭合时的准确定位，也用来保证脱模机构的运动灵活平稳。通常由导柱和导套组成•推出机构–实现塑件脱模的装置。结构形式很多，常用的有推杆、推管和推板等脱模结构注射模具基本结构•调温系统–为了满足塑料成形工艺对模具温度的要求，需要温度调节系统对模具温度进行调节•排气槽–通常在模具的分型面上设置排气槽，小型塑件因排气量不大，可直接利用分型面排气。模具的推杆、镶块、型芯与模板的配合间隙均可用于排气，可不必另外开设排气槽•侧抽芯机构–对于有侧孔和侧凸凹的塑件，在塑件被推出之前，模具必须先进行侧向抽芯或分型，方能顺利脱模•标准模架–包括支承、固定，定位和限位零件等注射模具分类•注射模的分类方法很多。例如，可按安装方式、型腔数目和结构特征等进行分类，但是从模具设计的角度上看，按注射模具的总体结构特征分类最为方便•按结构特征一般可将注射模具分为以下几类–单分型面注射模具（两板模）–双分型面注射模具（三板模）–带有活动镶件的注射模具–带侧向分型抽芯的注射模具–自动卸螺纹的注射模具–推出机构设在定模的注射模具–无流道凝料注射模具（热流道或绝热流道模具）单分型面注射模具（两板模）•分流道位于分型面上，需切除流道凝料•据统计，两板式模具约占全部注射模具的70%1-定位圈2-主流道衬套3-定模座板4-定模板5-动模板6-动模垫板7-动模底座8-推出固定板9-推板10-拉料杆11-推杆12-导柱13-型芯14-凹模15-冷却水通道双分型面注射模具（三板模）•与两板模相比，在动模与定模板之间增加了一块活动板，开模时与定模板作定距分型，以便取出流道凝料•制造成本较高、结构复杂，需要较大的开模行程，故较少用于大型塑料制品的注射成形1-定距拉板2-弹簧3-限位销4-导柱5-推件板6-动模板7-动模垫板8-模底座9-推板10-推出固定板11-推杆12-导柱13-中间板14-定模板15-主流道衬套带有活动镶件的注射模具•脱模