模具设计的课件

2020年12月29日主讲：梁军第1页一、模具在国民经济中的地位和作用：1.模具的概念：(广义模具)在一定的工艺条件下，将其特定的形状和尺寸赋予材料的工具。2.模制法的特点：⑴生产能力高；⑵产品质量的一致性好；⑶原材料的利用率高，成本低；⑷只适用于批量生产。3.模具在国民经济中的地位和作用：第一章绪论2020年12月29日主讲：梁军第2页1.塑料制品：注射、挤出、吹塑、压制、泡沫成型、浇注、热成型、滚塑(搪塑)2.橡胶制品:压制、压铸、挤出、注射二、常用橡胶塑料模具：2020年12月29日主讲：梁军第3页(从成型工艺方面来分析制品结构设计的合理性和可行性)第二章塑料制品的设计2.型腔：3.留模：4.脱模方向：5.侧孔与侧凸(侧凹)：1.动模和定模：第一节预备知识2020年12月29日主讲：梁军第4页解决几个问题：1.一套模具可以在任何注射机上成型吗？2.在设计中对塑料制品的要求可以和金属制品一致吗？为什么？3.模具加工后成型的制品有误差，怎么办？第二节塑料注射制品的设计分析2020年12月29日主讲：梁军第5页(一)塑件的尺寸：(体积、外轮廓尺寸、壁厚)1.塑件的体积V制(与注射机的理论注射容积V注)：0.2V注≤V制≤0.8V注LDPEPPPSABSPCρ熔/ρ固0.8260.8240.9340.8030.91一、塑件的尺寸和尺寸精度：2020年12月29日主讲：梁军第6页成型面积S投——塑件在模具分型面上的投影面积。F涨=S投×p涨p涨=(20～30)MPaor(30～40)MPa2．成型面积S投和合模力F合：3．塑件的壁厚t：均匀2020年12月29日主讲：梁军第7页4．塑件在脱模方向上的高度h与移模行程Sm：2020年12月29日主讲：梁军第8页1.影响塑件尺寸精度的因素:1)模具的加工精度δz：2)模具的磨损δc：磨损型孔———→尺寸↑—→塑件的外形尺寸↑磨损型芯———→尺寸↓—→塑件的内表面尺寸↓(二)、塑件的尺寸精度：100%)/(SSMLLLSLM--常温下模腔的尺寸LS--常温下制品的尺寸4)成型零件的安装误差:5)活动成型零件的配合间隙变化引起的误差。3)塑料的收缩率波动：2020年12月29日主讲：梁军第9页1)物料：2)制品尺寸：壁厚、表面形状、筋的形状等。3)模具设计：冷却方案、流道和浇口的几何形状和尺寸、浇口的数量和位置等。4)成型条件：温度、压力、成型时间等。5)注射机类型：注射速度、可达到的注射压力、时间、温度和压力的控制精度等。6)注射机和模具的状况。2.影响塑料收缩率波动的因素:2020年12月29日主讲：梁军第10页1)物料温度Tm：Vm同Tm↑—→ρ熔↓———→G制↓—→塑件的尺寸↓2)模具的温度TM：G制同TM↑—→结晶度↑—→ρ固↑———→塑件的尺寸↓3)成型压力p：p↑—→G制↑—→塑件的尺寸↑4)时间：模腔中的注射压力保持时间越长，收缩越小。3.成型工艺条件对塑料收缩率的影响:2020年12月29日主讲：梁军第11页1注射机的选择和所成型的塑件的体积、成型面积、高度等尺寸有关；2对塑料制品，慎提尺寸公差；3通常不能通过提高模具的制造精度来达到严格的制品的尺寸精度；4在生产过程中，可以通过多因素改变制品的实际尺寸，以达到设计要求。结论：2020年12月29日主讲：梁军第12页三、塑件的形状：1.塑件上要尽量减少侧孔、侧凸和侧凹；二、塑件的粗糙度：2020年12月29日主讲：梁军第13页2020年12月29日主讲：梁军第14页2.塑件必须有一个有利于保证其外观质量的结构；～～2020年12月29日主讲：梁军第15页四、塑件上的加强筋和防变形结构：A=t/2B=1.5tα2or=t/42020年12月29日主讲：梁军第16页1.动模侧的A定模侧的A；2.A和塑件的高度选取；h=(0,50)mmA=1/30～1/35h=[50,100]mmA=1/35～1/60h100mmA=1/60五、塑件的脱模斜度A：3.有装配公差要求的塑件，斜度值必须在公差带范围内；4.本身有脱模斜度的制品需考虑留模问题。2020年12月29日主讲：梁军第17页六、塑件上的孔：2020年12月29日主讲：梁军第18页1.通孔：L/d≤102.盲孔：L/d≤42020年12月29日主讲：梁军第19页八、塑件上的螺纹：1.螺纹的断面形状为梯形或半圆形；2.不常拆卸的、d=2.5～6mm采用自攻螺纹;3.螺纹始端和末端应有圆台,螺牙始末端应用过渡长度。九、塑件上的嵌件：1.必须具有防转和防拔脱的结构;七、塑件的圆角：2020年12月29日主讲：梁军第20页十、塑件上的花纹：十一、塑件上的图案、文字：2.包容的物料必须具有足够的壁厚;3.受力的金属嵌件一定要倒圆或倒角。2020年12月29日主讲：梁军第21页第三节橡胶模制品的设计一、壁厚：要求：壁厚均匀，过渡圆滑。通常，t≮1mm二、斜度：三、侧凹：要求：一般水平分型的模具可以压制有侧凹的制品，但应有供制品取出的空间。2020年12月29日主讲：梁军第22页四、孔：五、空腔：要求：选用硬度低、弹性好的胶料，脱模时最大变形应不超过胶料的弹性范围，且壁厚不宜过大。六、棱边和锐角：要求：应尽量避免棱角和凹口，楞边和锐角应做成圆形，且半径不小于0.5mm。要求：d≥(1.2～1.5)H2020年12月29日主讲：梁军第23页八、金属--橡胶制品：1.连接处应避免楞边和锐角；2.橡胶阀门的胶面应凸出不大于0.3mm。要求：若有内腔，应无尖角和显著的凸凹差异。七、承受负荷的橡胶制品：0.32020年12月29日主讲：梁军第24页第一节概述一、模具的基本功能：1.接受熔体，并完成熔体的分布；2.物料的成型与冷却；3.完成制品的脱模。二、模具的基本构成：第三章塑料注射模具设计2020年12月29日主讲：梁军第25页1)浇注系统2)型腔3)热交换系统4)导向系统5)脱模、抽芯系统6)定位固定部分7)承力构件2020年12月29日主讲：梁军第26页第二节塑件在模内成型位置和分型面的选择留模脱模合痕顶痕A1√√无有A2××无×B1√√无无B2××无×结论：A1最好问题:截面为圆形制品怎样成型？一、实例：A1A22020年12月29日主讲：梁军第27页A1A2B1B2留模脱模合痕顶痕侧抽C1有×C2有×A1√√无无无A2√√无无无B1××无/无×B2××无/无×讨论：1.制品有圆角，不可采用A1;2.若制品透明，不允许有顶痕，可采用A2，采用推板顶出；3.扁平状制品采用A1，有一定深度的采用A2；4.有侧芯的制品，采用A1分型面。2020年12月29日主讲：梁军第28页留模脱模合痕顶痕侧抽C1有×A1√×无/无×A2√√无无无B1××无/无×B2××无/无×结论：采用A2方案。A1A2B1B22020年12月29日主讲：梁军第29页A1A22020年12月29日主讲：梁军第30页结论：若移模行程足够，C1方案最佳。先抽留模脱模合痕顶痕A1×√√无无A3√×/有/B2√×/无/B3×√√有有C1×√√无无C3√√√有无D2√×/无/D3×√√有有2020年12月29日主讲：梁军第31页二、确定原则：1.尽量保证制品的外观等要求；2.分型面应取在垂直于脱模方向上的最大轮廓位置；3.确保塑件留在动模一侧；4.当有侧抽时，尽量选择抽拔距较短的方案；5.当制品某些部位有同轴度要求时，应把相应部分设在模具的一侧。2020年12月29日主讲：梁军第32页第三节浇注系统的设计一、概述：1.浇注系统的作用：1)将来自注射机喷嘴的熔料迅速有序地充满型腔；2)在浇口冻结之前将成型压力均匀地传到型腔的各个部位，以保证得到质地紧密、外观清晰的制件。2020年12月29日主讲：梁军第33页2.浇注系统的基本结构：主流道：引料入模，将熔料引入模具的分型面；分流道：将来自主流道的熔料进行分流、转向，引导各型腔或型腔的各部分；浇口：熔料由分流道流入型腔的通道；冷料井(端)：容纳两次注射间歇中喷嘴头部的冷料。2020年12月29日主讲：梁军第34页1)物料通过浇注系统时，压力损失要小；2)热损失要小；3)便于模具的加工、脱模及清除料把；4)在制品上产生的工艺缺陷要少；5)用料要少。3.浇注系统的设计要求：2020年12月29日主讲：梁军第35页主讲:梁军(一)主流道和主流道衬套（浇口套）的设计：二、普通浇注系统的设计：设计要求：1)进口端要与喷嘴端密合，不能漏料；R=R1+1；d=d1+12020年12月29日主讲：梁军第36页2)出口端要与所在面齐平；3)流道要有脱模斜度和足够的粗糙度；α=(2o～4o)4)工作时不能出现轴向窜动.0.22020年12月29日主讲：梁军第37页dhHdhD2HHh2020年12月29日主讲：梁军第38页r=1r2=(1～2)D(H7/m6)：由结构确定；L：由结构确定；材料：T8A，T10A淬火处理，HRC50～555)其它：R=R1+1；d=d1+1α=(2o～4o)2020年12月29日主讲：梁军第39页截面积SπD2/4πD2/8D2/2D2周长L’πdπD/2+D3D4DS/L’0.25D0.153D0.167D0.25D1.设计要求:1)2)3)4)5)同浇注系统的设计要求；6)力求使各型腔同时充满。2.设计要点:1)截面形状和尺寸：取决于塑件大小、模具结构和物料。(二)分流道的设计:2020年12月29日主讲：梁军第40页常用截面形状：(圆形)、梯形W：塑件重量(g)L：分流道长度(mm)尺寸：D=smax+1.52)长度：在结构允许的前提下，尽量短；3)布置：总的要求型腔同时充满，且用料要少。3.7LWD42020年12月29日主讲：梁军第41页均衡布置非均衡布置：iiiiii222111hbScLScLScLSii2211i21i21LhLhLhcccbbb2020年12月29日主讲：梁军第42页(三)浇口的设计:1.浇口的位置选择：选择标准：1)有利于型腔的排气；2020年12月29日主讲：梁军第43页2)尽量选在（或靠近）壁最厚的部位；3)尽量设在无损制品外观的位置；4)要有利于物料在模内分流后的熔合；5)要防止产生充模喷射的现象；6)尽量减小型芯的变形；7)采用纤维状的填充料时，首先应分析制件的受力方向，设计时让料流方向与其一致。2020年12月29日主讲：梁军第44页1)直浇口：2.浇口的形式与尺寸：特点：充模速度快、压力损失小、清除浇口难、且制件上留有大块痕迹；适用：用于加工热敏性及高粘度物料,成型大型薄壁容器型制品；常用于一模一件。设计：与主流道的设计一样，同时一定要注意轴向定位(校核螺钉，不要产生轴向窜动)。2020年12月29日主讲：梁军第45页2)侧浇口(边缘浇口)：特点：加工修整简单、去除容易、制件上留有明显痕迹；常用于多型腔或一腔多点进料。适用：所有料；板条类的大型制品。设计：面长：小制品0.5～0.8大制品1～2～～～制品尺寸质量(g)高度h宽度b很小0～50.250.75小5～400.501.50中40～2000.752.25大200+1.003.002020年12月29日主讲：梁军第46页A：模具凹模的表面积例如：盒形制品，PE，计算浇口尺寸。解：取c=0.8材料PE,PSPOM,PC,PPCA,PA66,PMMAHPVCn0.60.70.80.930Anbh=n.th=n.t=0.6×1.3=7.83643047500603047500150130213050215050..AnbA2020年12月29日主讲：梁军第47页3)搭接式浇口:特点：可防止粗大制品的重摸喷射现象，但加工、修整、去除困难、制件上留有明显痕迹。设计：面长c：小制品0.5～0.8大制品1～2～～～b/2hc12020年12月29日主讲：梁军第48页4)盘形浇口:特点：塑件无熔合线，对强度无影响。适用：单型腔、管状薄壁制品。设计：面长c：0.75～1tn