《模具设计从入门到精通》培训教材

塑膠模具基礎課程講議精密機械事業處CABLE模具制造課制作-1-第一章塑料一﹑塑料的分子结构﹕塑料主要成份是树脂﹐树脂有天然树脂和合成树脂两种。二﹑塑料的成份﹕1.树脂﹕主要作用是将塑料的其它成份加以粘合﹐并决定塑料的类型(热塑性或热固性)和主要性能﹐如机械﹑物理﹑电﹑化学性能等。树脂在塑料中的比例一般为40~65%。2.填充剂﹕又称填料﹐正确地选择填充剂﹐可以改善塑料的性能和扩大它的使用范围。3.增塑剂﹕有些树脂的可塑性很小﹐柔软性也很差﹐为了降低树脂的熔融粘度和熔融温度﹐改善其成型加工性能﹐改进塑料的柔韧性﹐弹性以及其它各种必要的性能﹐通常加入能入树脂相容的不易挥发的高沸点的有机化合物。这类物质称增塑剂。增塑常是一种高沸点液纳或熔点固体的酯类化合物。4.着色剂﹕又称色料﹐主要是起美观和装饰作用﹐包括涂料两部分。5.稳定剂﹕凡能阴缓塑料变质的物质称稳定剂﹐分光稳定剂﹑热稳定剂﹑抗氧剂。6.润滑剂﹕改善塑料熔体的流动性﹐减少或避免对设备或模具的磨擦和粘附﹐以及改进塑件的表面光洁度。三﹑塑料的工艺特性﹕塑料在常温下是玻璃态﹐若加热则变成高弹态﹐进而变成粘流态﹐从而具有优良的可塑性﹐可以用许多高生产率的成型方法来制造产品﹐这样就能节省原料﹑节省工时﹐简化工艺过程﹐且对人工技朮要求低﹐易组织大批量生产。1.收缩率或称缩水率。设计前一定先问供货商的缩水率﹐模具设计时采用计算收缩率=常温模具尺寸-常温塑件尺寸塑膠模具基礎課程講議精密機械事業處CABLE模具制造課制作-2-2.比容和压缩率。3.流动性。是塑料成形中一个很重要的因素﹐流动性好的易长毛边﹐设计时配合的间隙﹐气槽的深度等要根据不同材料的流动性设计尺寸。4.吸湿性﹑热能性及挥发物含量。吸水的塑料有的在塑料成型后直接放于水中让它吸饱水后再进行使用﹐有的塑料吸湿性特别大﹐比例有1﹕1005.结晶性。6.应力开裂及熔体液裂。7.定型速度。四﹑塑料种类﹕1.热塑性塑料﹕这类塑料的合成树都是线型或支链型高聚物﹐因而受热变软﹐甚至成为可流动的稳定粘稠液体﹐在此状态时具有可塑性﹐可塑制成一定形状的塑件﹐冷却后保持既得的形状﹐如再加热又可变软成另一种形状﹐如此可以进行反复多次。这一过程中只有物理变化﹐而无化学变化﹐其变化是可逆的。（反复多次成型）塑料种类﹕a.聚氯乙烯(PVC)产量大﹐有毒不能用作食品包装。b.聚苯乙烯(PS)是最早的工业化塑料品种之一。c.聚乙烯(PE)d.聚炳烯(PP)e.尼龙(PA)f.聚甲醛(POM)g.聚碳酸脂(PC)可用于食品包装﹐镜片。h.ABS塑料i.聚砚(PSU)j.聚苯醚(PPO)K.氟塑料l.聚酯树脂N.有机玻璃（PMMA）2.热固性塑料﹕这类塑料的合成树脂是体型高聚物﹐因而在加热之初﹐因分子呈线型构具有可熔性和可塑性﹐可塑制成一定形状的塑件﹐当继塑膠模具基礎課程講議精密機械事業處CABLE模具制造課制作-3-续加热时﹐分子呈现风状结构﹐当温度达到一定程度后﹐树脂变成不溶和不熔的体型结构﹐使形状固定下来﹐不再变化。如有加热也不软化﹐不再具有可。在一定变化过程中﹐既有物理变化﹐又有化学变化﹐因此﹐变化过程中不可逆的。（一次成型）种类﹕A.酚酸塑料PFB.氨基塑料C.环氧树脂EPD.酚醛塑料（PF）又称电木﹐用于电气开关﹐热固性材料。第二章通用注射成型系统及工作循环一﹑通用注射线型系统﹐是指热塑料的通用注射成形系统﹐其包括用来成型的和最后成型好的塑件﹐以及用来保证塑件成型的注射机和注射模待组成。常用注射成型系统﹕1.机身2.电同及油泵3.注射油缸4.齿轮箱5.齿轮传动电同6.料斗7.螺杆8.加热器9.料筒10.喷嘴11.定模固定板12.模具13.导柱14.动模固定板15.合模机构16.合模油缸17.螺杆传动齿轮18.螺杆花键19.油箱重点﹕1.料斗干燥﹑储料作用（一般在成型之前要对塑料作干燥）2.螺杆核心部位﹐起混料﹑碾料﹑产生压力﹑推料等作用3.喷嘴与模具上的主胶道相连接二﹑塑料成型种类﹕射出成型﹑压铸成型﹑吸塑成型﹑吹塑成型﹑发泡成型﹑挤压成型等。三﹑工作循环﹕计量塑化注射充模保压增密制品冷却开模顶件取件闭模后加料四﹑1.单色模具注射机分立式﹑卧式﹑角式等。2.单色多模注射机。塑膠模具基礎課程講議精密機械事業處CABLE模具制造課制作-4-3.多色单模注射机。4.多色多模的注射机。立式注射机﹕料斗在上面﹐母模在上﹐公模在下﹐开模时母模上开﹐公模不动。四﹑注射机装置部分技朮参数﹕1.公称注射量(g或m3)2.注射压力(Pa)3.注射速度4.线型时间5.指压6.螺杆转速7.注射行程8.喷嘴接力9.加热功率10.喷嘴温度11.料筒温度12.喷嘴球半径13.喷嘴孔直径14.螺杆直径15.螺杆有效长度16.螺杆长径比17.螺杆的压缩比五﹑合模装置部分技朮参数﹕1.锁模力(合模力)﹐是指注射机的合模机构对模具所能施加的夹紧力(KN)。2.合模速度(m/s)动模转动最高速度。3.开模力(KN)为取出制品﹐模具开启最大力。4.开模速度(M/S)开模时﹐动模移动速度。5.顶出力(KN)顶出装置的最大推力。6.模温控制参数(℃)﹐模具要求恒定的温度值。7.合模装置的基本尺寸。塑膠模具基礎課程講議第三章塑件一﹑塑件的基本内容1.立体空间内容﹐几何结构﹐尺寸及精度。2.塑件表面的内容﹑标记﹑符号﹑文字﹑表面图案﹑图形﹑粗糙度。3.静态﹑动态性能﹐机械﹑物理﹑化学等性能。4.环境﹑人机工程。5.塑料的选择。6.成本﹑价格。7.成型模具及成型方法实现的可行性﹐经济性等。二﹑几何结构及尺寸精度1.结构包括内部结构和外部结构的设计。1-1.形状﹕塑件的形状应尽可能保证有利于成型原则。1-2.脱模斜度﹕由于塑件冷却后产生收缩﹐会使塑件紧紧包住模具型芯和型腔中的凸起部分（主要包模仁）﹐为了便于取出塑件﹐防止脱模时撞伤或擦伤塑件﹐设计塑件时﹐其内外表面沿脱模方向均应具有足够的脱模斜度。在设计时﹐应注意以下几个方面﹕a.压缩成型较大的塑件时﹐要求内表面的脱模斜度大于外表面的脱模斜度。b.常用脱模斜度值为1°~1.5°﹐也可小到0.5°。c.对于高度不大的塑件﹐可不取脱模斜度。1-3.壁厚﹕塑件的壁厚与使用要求及工艺要求有关。a.在塑模成型上﹐壁厚过小﹐熔融塑料在模具型腔中的流动阴力较大。b.壁厚过大﹐会造成用料过多﹐增加成本﹐且会给成型工艺带来困难。在塑件上还会产生气泡﹐缩孔﹑凹痕﹑翘曲等﹐影响产品外观。c.在成型工艺上还要求塑件各部位的壁厚尽可能均匀。1-4.加强筋﹕它是塑件中经常会用到的增加塑件强度的办法﹐其优点﹕精密機械事業處CABLE模具制造課制作-1塑膠模具基礎課程講議a.使塑件壁厚均匀﹐即节约了材料﹐又提高了强度﹐还可避免塑件中外观缺陷。b.增加塑件的刚性。c.沿料流方向的加强筋还能降低塑料的充模阴力。加强筋的设计要求﹕a.为了增强塑件的强度及刚性﹐加强筋应设计得矮一些﹐多一些为好。b.加强筋之间的中心距应大于两倍的壁厚。c.对于薄壁塑件﹐也可将其设计成球面或拱曲面形状。1-5.支承面﹕以塑件的整个底面作为支承面是不合理的。通常利用的是边框支承或底脚支承。1-6.圆角﹕塑件上除了使用上要求必须采用尖角之外﹐其余所有转角处均应采用圆弧过渡﹐因为尖角处易产生应力集中﹐影响塑件强度。采用圆角的优点主要有两方面﹕a.避免应力集中﹐提高了塑件强度及美观。b.模具在淬火和使用时不致因应力集中而开裂。1-7.孔﹕塑件上的孔是用模具的型芯来成型的﹐在设计上应注意以下几点﹕a.孔应设置在不易削弱塑件强度的地方。b.在孔之间及孔与边缘之间均应有足够的距离(一般应大于孔径)。c.对于盲孔﹐在挤塑或注射成型时﹐其孔深不得大于孔径的4倍。1-8.合页的设计﹕合页的设计主要有以下几点﹕a.对于塑件本身壁厚小的中间薄膜处应相薄﹐壁厚大的﹐薄膜处应厚一些﹐但不得超过0.5mm。b.合页部分的厚度应均匀一致。c.成型时﹐塑料必须从塑件本身的边通过中间薄膜流向另一边﹐脱模后立即折曲几次。1-9.止转凸凹﹕塑件上设计的止转凸凹一般是为了便用握持和塑件成精密機械事業處CABLE模具制造課制作-2塑膠模具基礎課程講議型后易于拧出﹐在设计时应当注意﹕凸凹纹方向与脱模方向一致性及模具便于加工性。1-10.螺纹﹕a.塑件上的螺纹可以模塑时直接成型﹐也可在模塑后机械加工成型。b.模塑的螺纹其外螺纹直径不宜小于4mm﹐内螺纹直径不宜小于2mm﹐精度不高于3级。c.为防止塑件上螺孔的最外围螺纹崩裂或变形﹐应使孔始端有一深度0.2~0.8mm的台阶孔﹐螺纹末端也不宜延伸到与底面相接。1-11.齿轮﹕a.齿轮各部分的尺寸有如下的规定﹕a-1.轮缘宽度最小为齿高的3倍。a-2.辐板的厚度应等于或小于轮缘厚度。a-3.轮壳厚度应等于或大于轮缘厚度。a-4.轮壳外径最小应为轴孔径的1.5~3倍。a-5.轮壳长度应相当于轴径。b.在设计齿轮时﹐还应注意﹕b-1.尽量避免截面的突然变化。b-2.尽可能加大圆角及圆弧过渡的半径。b-3.轴与孔尽可能不采用过盈配合﹐可采用过渡配合。1-12.嵌件﹕嵌件的用途﹕a.增加塑件局部的强度﹑硬度﹑耐磨性﹑导电性﹑导磁性。b.增塑件的尺寸和形状的稳定性﹐提高精度。c.降低塑料的消耗及满足其它多种要求。2.嵌件表面形式﹕菱形滚花﹑直纹滚花﹑六边形﹑切口﹑打孔﹑折弯﹑压偏等。3.嵌件的设计要`求﹕3-1.为了防塑件应力开裂﹐嵌件周围的塑料层应有足够的厚度﹐同时精密機械事業處CABLE模具制造課制作-3塑膠模具基礎課程講議精密機械事業處CABLE模具制造課制作-4嵌件本身结构不应带有尖角。3-2.单侧带有嵌件的塑件﹐因两侧收缩不均匀﹐造成很大的内应力﹐会使塑件产生弯曲或断裂。3-3.为了防止嵌件受到塑料流动压力产生位移或变形﹐嵌件应牢固固定在模具内。3-4.嵌件设计应尽量用不通孔或不通螺孔。3-5.为了避免鼓胀﹐套筒嵌件不应设置在塑件的表面或边缘附近。3-6.为了提高嵌件装在模具里的稳定性﹐在条件许可时﹐嵌件上应有凸缘﹐并便其凹入或凸起1.5~2mm。3-7.当嵌件自由伸出长度超过嵌件支承的直径2倍时﹐垂直于压塑方向的嵌件应有支承柱。3-8.当嵌件为螺杆时﹐光杆部分与模具的配合部分应具有IT9级精度的间隙配合。3-9.为了使嵌件与塑件牢固地连接在一起﹐嵌件的表面应具有止动的部分﹐以防嵌件移动。塑膠模具的基本結構塑膠模具依總體功能結構可分為﹕成型系統﹐澆注系統﹐排氣系統﹐冷卻系統﹐頂出系統等一.澆注系統﹕定義﹕模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道。其由主流道､分流道､澆口及泠料穴組成。相關的一些中英文對照CAV.NO第几號模窩RUNNER澆道GATE澆口CAVITY型腔(一).主流道﹕1.定義﹕主流道是指從注射機噴嘴與模具接觸的部位起﹐到分流道為止的這一段。2.設計上的注意事項﹕（1）.主流道的端面形狀通常為圓形。（2）.為便于脫模﹐主流道一般制作都帶有斜度﹐但如果主流道同時穿過多塊板子時﹐一定要注意每一塊塊子上孔的斜度及孔的大小。（3）.主流道大小的設計要根據塑膠材料的流動特性來定（4）.主流道在設計上大多采用圓錐形.（如圖示）制作時要注意﹕A.小端直徑D2=D1+（0.5~1mm）B.小端球半徑R2=R1+（1~2mm）(其中D1､R1分別為注射機射出口的直徑及注射頭的球半徑)精密機械標准中心制作﹐文件名﹕2000922-3.Y﹐制作人﹕S1365﹐制作日期﹕2009/9/3第1/4頁機床噴嘴澆口套3.澆口套由于主流道要與高溫塑料及噴嘴接觸和碰撞﹐所以模具的主流道部分通常設計成可拆卸更換的襯套﹐簡稱澆注套或澆口套（1）.其作用主要為﹕A.使模具安裝時進入定位孔方便而在注塑機上很好地定位與注塑機噴嘴孔吻合﹐并能經受塑料的反壓力﹐不致被推出模具B.作為澆注系統的主流道﹐將料筒內的塑料過渡到模具內﹐保証料流有力暢通地到達型腔﹐在注射過程中不應有塑料溢出﹐同時保証主流道凝料脫出方便。（2）結構形式有整體式和分體式整體式﹕即台肩與構成主流道部份做成一體分體式﹕即台肩與構成主流道部份分開制作日本的工業標准