塑料成型工艺与模具设计PPT课件 第八章 注塑模设计

第八章注塑模设计塑料成型工艺及模具设计第8章注塑模设计本章基本内容模具与注塑机的关系浇注系统的组成及其设计原则普通浇注系统的设计无流道浇注系统的设计注射模的设计程序第８章注塑模设计学习目的与要求了解注塑机的种类掌握注塑模的设计程序掌握浇注系统的组成、作用掌握浇注系统设计原则。第８章注塑模设计本章重点●浇注系统的组成、设计原则及其作用●注塑模设计程序●浇口的设计●浇口位置的选择第８章注塑模设计本章难点8.1概述8.2模具与注塑机的关系8.3浇注系统设计8.4注塑模的设计程序8.5热塑性塑料注塑模示例8.6思考题第８章注塑模设计概述：注塑模主要是用来成型热塑性塑料。根据成型的塑料种类分：1.热塑性塑料注塑模2.热固性塑料注塑模8.1.1注塑模的特点8.1.2注塑模的品种８.１概述８.１.１注塑模的特点用注塑模来生产制品主要有以下特点：⑴塑料的加热和塑化是在注塑机的高温料筒内完成的，注塑机无加料腔结构，而需要设计浇料筒注系统。成型时，先闭紧模具，熔融塑料通过浇注系统注入型腔里面。每一模成型中产生的浇注系统凝料为废料，它将损耗部分原料。⑵成型制品精度较高。生产批量较大时，模具应当设有温度控制系统。⑶对制品成型的适应性很强。⑷成型周期短，生产效率最高，便于实现自动化操作，因此便于大批量制品的生产。８.１.２注塑模的品种注塑模的品种很多,表8-1所为生产中常用的模具分类方法，以及种分类方法下的模具名称。设计模具时,应详细地了解注塑机的技术规范,才能设计出合乎要求的模具。8.2.1注塑机的种类及应用8.2.2对使用注塑机型号的确定８.２模具与注塑机的关系８.２模具与注塑机的关系每副模具都只能安装在与其相适应的注塑机上进行生产，因此设计模具时，应详细地了解注塑机的技术规范，以及注射模与设备相关部分。一、注塑机的种类及应用⑴注塑机的组成塑料注射成型机简称注塑机。主要由注射装置、锁模装置、液压传动及电器控制系统、机架等组成，如图8-1所示。８.２.１注塑机的种类及应用㈠注塑机的种类及其应用：按成型塑料性质：有热塑性塑料注塑机和热固性塑料注塑机。这两种类型的注塑机的差别主要体现在注射螺杆和料筒的结构细节上。按塑化方式：有柱塞式注塑机和螺杆式注塑机。柱塞式注塑机一般在公称注射量60cm3以下，螺杆式注塑机比较先进，是目前产量最大，应用最广的类型。８.２.１注塑机的种类及应用按可成型塑件的精度高低：有一般注塑机和精密注塑机。它与一般注塑机相比，具有注射压力高、注射速度快和温度控制精确的特点。按锁模机构驱动方式：有液压式和液压-机械联合式。按操作方式：有全自动、半自动和手动式。按结构形式：有立式、卧式和直角式８.２.１注塑机的种类及应用特点及应用：⑴立式注塑机如图8-2所示，它的注射装置垂直装设，并与锁模机构移动方向成一条轴线。优点：占地面积小，拆装模具方便，易于安放嵌件等。缺点：塑件推出后需由人工取出，不易实现全自动操作。⑵卧式注塑机如图8-3所示，它的注射装置轴线与锁模机构轴线呈一条直线并水平排列。优点：机身较低，利于操作和加料，可实现全自动操作，机床因重心低而稳定。缺点：模具装拆与嵌件安放都比较麻烦，机床占地面积较大。８.２.１注塑机的种类及应用⑶直角式注塑机如图8-4所示，其注射装置轴线与锁模机构轴线相互正交垂直。优点：结构简单，便于自制，适于一模仅成型一件，而中心部位不留有浇口痕迹，适用于带有自动回转脱螺纹机构的模具。缺点：占地面积介于立式和卧式两者之间，注射量的提高也受到限制。此外，还有多工位旋转式注塑机、双色注塑机等专用注塑机。８.２.１注塑机的种类及应用８.２.１注塑机的种类及应用㈢注塑机的规格型号注塑机的最大注射量：注射柱塞或螺杆作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注出量。注出量的表示方法：1.公称重量（g）2.公称容积（cm3）例如：国产注塑机xs-z-30型、xs-zy-500型、xs-zy-1000型，表示注塑机可注射聚苯乙烯塑料的公称容积为30cm3、500cm3和1000cm3，xs-塑料注射成型机，z-柱塞式，zy-螺杆式。型公VV)85.08.0(公V型V８.２.２注塑机型号的确定㈡计算校核注塑机成型工艺参数是否满足制品成型的要求1.最大注射量的校核计算（8-1）式中-------注塑机公称注射量，cm3-------每模的塑料体积量，cm3；是所有型腔的塑料加上浇注系统塑料的体积总和。）（公’公12/VV注塑机公称注射量是以注射聚苯乙烯塑料为基础，当注射其他塑料时，应换算成其他塑料时的最大注射量V’公。换算公式为：(8-2)(P2/P1)为注射塑料的密度（g/cm3）与聚苯乙烯密度之比。各种塑料的密度值参见表8-2。成型热敏性塑料时一模的注射量最好不底于设备最大注射量的20%，物料在料筒内停留时间过长会发生分解，导致制品成型质量变劣。８.２.２注塑机型号的确定件浇公VVKVN根据注塑机的最大注射量来确定模具所允许的型腔数目N，可用下式计算：（8-3）式中V浇------浇注系统和溢边塑料的体积cm3；V件------一个塑料所需要的塑料体积cm3；K------设备公称注射量利用率k=0.8~0.85。８.２.２注塑机型号的确定塑机PP８.２.２注塑机型号的确定2.注射压力的校核塑料机的最大注射压力应等于或大于塑件成型所需要的注射压力。校核关系式如下：（8-4）式中P机-----注塑机的最大注射压力，Mpa或N/cm2P塑-----成型塑件所需的注射压力，Mpa或N/cm2。可参考表8-3取值。3.锁模力的校核锁模力又称合模力。注塑机的锁模力必须大于模具在模腔压力作用下产生的开模力，否则模具分型面将会分开而溢料。校核公式：（8-5）（8-6）式中F----注塑机的额定锁模力KNA----模内所有塑料在水平分型面上的投影面积cm2；K----设备注射压力的损耗系数，值在1/3~2/3范围。P腔---模腔压力N/cm2；P机---注塑机的注射压力N/cm2KPPAPF腔腔1000/８.２.２注塑机型号的确定８.２.２注塑机型号的确定㈡对模具安装固定的校核1.模板规格与拉杆间距模具需经过注塑机拉杆夹持的空间而装入机内。三种装机见图（8-5）：a.从上方将模具吊装入机；b.模具由侧面推入机内c.是先以其厚度装入机，然后旋转90度安装。８.２.２注塑机型号的确定2.模具厚度与注塑机模板的闭合厚度安装模具的厚度（Hm）应在注塑机的最大模具厚度和最小模具厚度之间，即:HminHmHmax（8-7）液压机械式锁模机构的注塑机-图8-6８.２.２注塑机型号的确定3.模具定位圈与注塑机定位孔,模具主流道端与喷嘴的配合⑴模具装机时，定位圈应与注塑机定模板的定位孔配合间隙0.3～0.5之间。中小型模具在定模板上设置定位圈，大型模具在动、定模座板上均设置定位圈。如图8-7所示。⑵模具主流道入口孔径D和球面凹坑半径SR与注塑机喷嘴的孔径d和球面半径Sr关系：（图8-8）D=d+（0.5～1）mm（8-8）SR=Sr+（1～2）mm（8-9）８.２.２注塑机型号的确定4.模具固定位置的校核注塑机的固定模板上和移动模板上设有一系列的螺纹孔，以供固定模具之用。如图8-9和8-10８.２.２注塑机型号的确定㈢计算与校核注塑机保证实现模具动作要求移动模板的行程Sz、安装模具的开模距离Sm校核关系式：（8-10）Sm的大小根据脱模需要确定。图8-11Sm=H1+H2+（5~10mm）图8-12Sm=H1+H2+a+（5~10mm）图8-13Sm=H1+H2+（5~10mm）mSzS2.顶出装置的校核塑料机的顶出装置有两种：1.机械顶2.液压顶杆大型注塑机一般设有中心液压顶出装置和两侧机械顶杆，联合使用，如：xs-zy-500xs-zy-2000型等。设计模具的脱模机构时必须注意与设备的顶出方式、顶出位置相适应，注意要校核设备的推出力是否大于模具的脱模力。８.２.２注塑机型号的确定8.3浇注系统设计８.３.１浇注系统的组成及其设计原则８.３.２普通浇注系统８.３.３无流道浇注系统８.３.１浇注系统设计一.浇注系统的组成及其设计原则：浇注系统：塑料熔体从注塑机喷嘴出来后，到达模腔之前在模具中流经的通道。浇注系统：1.普通浇注系统2.无流道浇注系统。作用：将熔体平稳地引入型腔，使之充满型腔内各个角落，在熔体填充和凝固过程中，能充分地将压力传递到行腔的各个部位，获得组织致密、外形清晰、尺寸稳定的塑件。㈠浇注系统的组成及其作用浇注系统的组成：（图8-14）1.主流道2.分流道3.浇口4.冷却穴８.３.１浇注系统设计1.主流道：从注塑机喷嘴与模具接触位起，到分流道为止的这一段流道。作用是负责将塑料熔体输往分流道。2.分流道：介于主流道和浇口之间的一段流道，它开设在分型面上。作用是将主流道送来的塑料分配后，输往各个浇口。3.浇口：连接分流道与型腔之间的一段细短通道。4.冷却穴：一般在主流道的末端设置，以装纳冷却头。８.３.１浇注系统设计㈡浇注系统的设计原则1.确保塑料充满整个型腔2.保证塑料熔体流动平稳3.应尽量减短流程4.流道表壁的粗糙度要低5.防止制品变形和翘曲6.防止型芯变形和嵌件位移7.去除浇口应尽量方便，且不影响制品质量8.合理设计冷却穴８.３.１浇注系统设计８.３.２普通浇注系统㈠主流道的设计一般将主流道设在模具的中心位置，模腔内的塑料就以模具的中心进行对称平衡布局。卧、立式注塑机使用模具的主流道垂直于水平分型面，而角式注塑机用模具的主流道平行并位于水平分型面上。主流道的端面形状多为圆形。一般都不将主流道直接开在定模板上，而是将其单独设在一个衬套中，然后将衬套镶入模板内，此衬套称为浇口套。图8-15中，a是主流道整个加工在浇口套上，b和c的主流道是由加工在两块模板上的流道孔组成。图8-16为浇口套的结构尺寸．主流道的设计事项：⑴主流道进口端与喷嘴头部接触处应做成球面凹坑。如图8-17.通常主流道进口端凹坑的球面半径Sr要比喷嘴球面半径Sr大1~～2mm,凹入深度约5mm，为了补偿主流道与喷嘴的对中误差，主流道进口端的直径D应比喷嘴出口直径d大0.5~～1mm。⑵主流道的锥角取2°～4°，对流性差的塑料可增加大到6°左右。⑶主流道表壁的表面粗糙度取Ra0.8～0.4⑷主流道出口端应与分流道之间呈圆滑过渡，过渡角R为0.3～3mm。８.３.２普通浇注系统⑸浇口套与安装孔应为过渡配合。⑹浇口套与定模板之间的连接力必须足够。图8-18a所示为用螺钉来固定定位圈，定位圈压紧浇口套的形式，图8-18b所示是注塑机固定模板压住定位圈,从而压紧浇口套的形式⑺采用定位圈定位法.定位圈与定位孔的配合长度：中小型模具8～10mm,大型模具15mm左右８.３.２普通浇注系统㈡冷却穴的设计冷却穴一般设在主流道的末端,在动模或下模一侧.1.使用推杆推出机构时,冷却穴的设计。如图（8-19、8-20）2.用推件板推出机构时，冷料穴和拉料杆的设计。如图（8-21）3.垂直分型面模具用的拉料穴.如图（8-22、28-23）８.３.２普通浇注系统㈢分流道的设计1.分流道的断面形状及尺寸分流道的断面形状有圆形、U形、梯形和矩形等，如图8-24所示。从传热面积考虑，成型热固性塑料的压注模和注射模宜采用正方形断面的分流道，从散热面积考虑，热塑性塑料注射模分流道的断面形状则宜采用圆形。分流道的断面形状及尺寸大小，应根据塑料品种、成型塑料件的体积、塑件壁厚、塑件形状、分流道长度以及注射速度等而定。８.３.２普通浇注系统2.分流道的布置形式分流道的布置形式有：平衡式和非平衡而平衡式布置为较佳。所谓平衡式布置就是将通往各个型腔的分流道的断面形状、大小及分流道长度都取作一致。如图8-25所示。非平衡式布置分流道如图8-26所示。优点：型腔数量较多是可缩短流道的长度，模具机构紧凑。缺点：精度要求特别高的塑件不宜采用。８.３.２普通浇注系统布置分流道时，还应注意使腔内塑料胀模力的中心与设备锁模力的重型重合，以防发生溢料现象。在图8-27中，图a流道