塑料成型及模具設(shè)計39課件

1、塑料成型及模具設(shè)計中國礦業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 2006年8月問題：目的與要求：重點與難點：1. 2. 3.難點：重點：3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、概述塑件熔體溫度為200300， 取出溫度為6080；冷卻介質(zhì)：水 模溫90冷凍水 模溫100動畫3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、概述1.模具溫度設(shè)計的原則結(jié)晶型塑料模溫的決定Tg室溫 模溫決定塑件結(jié)晶度塑件的性能柔軟的韌性好的塑件剛性、硬度和耐磨性好的塑件3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、概述1.模具溫度設(shè)計的原則模溫內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形力求塑件各部分溫度一致；模溫適當(dāng)；模溫與制品外觀質(zhì)量過高易出現(xiàn)橘皮效應(yīng)，塑件輪廓不清晰過低易出現(xiàn)粘模，塑件透明度降低；3.

2、9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、概述2.冷卻效率對生產(chǎn)效率的影響及提高的辦法提高模板對冷卻介質(zhì)的傳熱系數(shù)提高冷卻介質(zhì)在模具內(nèi)的流速或湍流；雷諾系數(shù)：Re=vd/Re4000為湍流，一般為600010000；3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、概述2.冷卻效率對生產(chǎn)效率的影響及提高的辦法降低冷卻介質(zhì)溫度增加傳熱推動力一般適應(yīng)于非結(jié)晶型塑料或尺寸和性能要求不高的結(jié)晶型塑件；采用低溫水，但不能低于露點溫度以下；增大冷卻傳熱面積開設(shè)盡可能大和數(shù)量多的冷卻水道；率先考慮冷卻水道的布置；3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、概述3.冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則冷卻水通道的設(shè)置動定模和型腔的四周應(yīng)均勻布置冷卻水道；不均勻冷卻與制品翹曲變形3.9

3、注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、概述3.冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則冷卻水孔的設(shè)置冷卻水孔間距越小，直徑越大則對塑件冷去越均勻；管壁間距5d。水管壁距型腔表面3倍管徑d3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、概述3.冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則水孔與相鄰型腔表面距離相等冷卻水管與型腔等距及不等距排列3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、概述3.冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則采用并流流向，加強(qiáng)澆口處的冷卻冷卻回路入口設(shè)在澆口附近，出口在流動末端3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、概述4.降低入水與出水溫差采用并流流向，加強(qiáng)澆口處的冷卻普通模具出入水溫差在5以內(nèi)，精密模具23.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計計算1.制品所需冷卻時間的計算一維傳熱模型：塑件長度L/S

4、10；熱量僅沿塑件的壁厚方向傳遞；充模完成的瞬間型腔內(nèi)各點熔體的溫度為注塑料溫，制品內(nèi)外溫度降到模溫，并維持恒定不變；熱量不斷從內(nèi)部向表面?zhèn)鬟f；冷卻時間t表達(dá)式：3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計計算1.制品所需冷卻時間的計算冷卻時間t與成型周期T關(guān)系：t=0.75T每秒鐘注塑次數(shù)：N=1/T=1/t0.75單位時間注入量：m=Nm3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計計算2.冷卻介質(zhì)一邊所需傳熱面積的設(shè)計計算冷卻介質(zhì)用量的計算塑件在固化時每秒鐘釋放熱量：Q1=mq=Nmqq-單位質(zhì)量塑料熔體在成型過程中放出的熱量q=c2(c-)+冷卻水單位時間帶走熱量：Q2=Q1-QC-QR

5、-QLQ2Q13.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計計算2.冷卻介質(zhì)一邊所需傳熱面積的設(shè)計計算冷卻介質(zhì)用量的計算Q2=Q0+QiQ0凹模帶走的熱量；i凸模帶走的熱量；模具凹模和凸模每秒鐘帶走的熱量：0=Q0/1c1(5 -5)i3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計計算2.冷卻介質(zhì)一邊所需傳熱面積的設(shè)計計算模板的熱傳導(dǎo)阻力與型腔內(nèi)壁溫度3m的確定從制品經(jīng)模板到冷卻介質(zhì)溫度變化:由型腔壁向冷卻水管壁的傳熱:型腔壁平均溫度3m對塑件質(zhì)量影響:模壁溫度應(yīng)低于塑料的熱變形溫度1020,同時應(yīng)遠(yuǎn)高于冷卻水溫度.常見熱塑性塑料建議模溫:表3-9-43.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計計

6、算2.冷卻介質(zhì)一邊所需傳熱面積的設(shè)計計算冷卻水孔壁與冷卻水界面的傳熱模系數(shù)計算冷卻介質(zhì)邊傳熱面和A4的確定3.冷卻水管總長度計算及流動狀態(tài)、流動阻力的校核3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、常見冷卻水路結(jié)構(gòu)形式1.型芯凸模冷卻水路結(jié)構(gòu)3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、常見冷卻水路結(jié)構(gòu)形式1.型芯凸模冷卻水路結(jié)構(gòu)高而細(xì)的型芯：噴流式3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、常見冷卻水路結(jié)構(gòu)形式1.型芯凸模冷卻水路結(jié)構(gòu)高而粗的型芯深腔大型件3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、常見冷卻水路結(jié)構(gòu)形式1.型芯凸模冷卻水路結(jié)構(gòu)3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、常見冷卻水路結(jié)構(gòu)形式1.型芯凸模冷卻水路結(jié)構(gòu)3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、常見冷卻水路結(jié)構(gòu)

7、形式2.凹模冷卻水路結(jié)構(gòu)形式對于淺凹模，在模板內(nèi)鉆單層冷卻水孔，孔與孔間用軟管連接或采用內(nèi)部鉆孔的辦法互相溝通，構(gòu)成回路；圍繞型腔的冷卻水道3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、常見冷卻水路結(jié)構(gòu)形式2.凹模冷卻水路結(jié)構(gòu)形式模板上對稱布置的冷卻水道用于冷卻一模兩件扁平制品凹模3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、常見冷卻水路結(jié)構(gòu)形式2.凹模冷卻水路結(jié)構(gòu)形式一模多腔冷卻水路布置；對于深型腔可采用多層水道3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、常見冷卻水路結(jié)構(gòu)形式2.凹模冷卻水路結(jié)構(gòu)形式嵌入式型腔，在型腔嵌件周圍 開環(huán)形槽3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、常見冷卻水路結(jié)構(gòu)形式2.凹模冷卻水路結(jié)構(gòu)形式3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)四、模具冷卻新

8、技術(shù).負(fù)壓水路和邏輯密封冷卻裝置負(fù)壓冷卻水系統(tǒng)：相對壓力1atm.， 利用容積泵來抽吸冷卻水使冷卻系統(tǒng)中形成負(fù)壓，即使不加密封，也不漏水。在開模狀態(tài)時動定模都同時進(jìn)行吸水3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)四、模具冷卻新技術(shù).負(fù)壓水路和邏輯密封冷卻裝置閉模時，型芯和凹模間形成冷卻回路；開模前瞬間，容積泵開始吸水3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)四、模具冷卻新技術(shù).熱管冷卻裝置熱管安放在型芯中冷卻，也可將熱管插入推桿或拉料桿內(nèi)，兼起冷卻的作用。熱管用于注塑模冷卻 至少可縮短成型周期30%以上，并能使模溫恒定；用熱管冷卻型芯3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計和模具設(shè)計一、概述工藝過程熔體注射型腔部分注滿或全部注滿 注入高

9、壓氣體(常用N2)氣體推動熔體 完成充模、補縮塑件固化排出氣體脫模;氣輔注塑循環(huán)周期圖1:循環(huán)開始;1-2:注入樹脂;2-3:延時;3-4:注入氣體;4-5:氣體保壓;5-6:氣體泄壓;6-1:啟模階段.動畫3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計和模具設(shè)計一、概述分類短射：適用于厚壁的充模阻力不大的塑件，特別是手把之類的 棒狀制品，可節(jié)省大量原材料；動畫3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計和模具設(shè)計一、概述分類滿射：能補縮塑料的收縮，且靠氣體壓力進(jìn)行保壓效果更好，適于薄壁充模阻力較大塑件；動畫3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計和模具設(shè)計一、概述1.氣輔注塑技術(shù)的優(yōu)點厚壁塑件表面凹陷，可消除； 氣體保壓的壓

10、力梯度小，效果好，降低內(nèi)應(yīng)力，減少翹曲變形；塑件尺寸精度、形位精度高；節(jié)約原料，最高可達(dá)50%；減少冷卻時間，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率；短射氣輔成型，可使注塑壓力降低；3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計和模具設(shè)計一、概述1.氣輔注塑技術(shù)的優(yōu)點3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計和模具設(shè)計一、概述1.氣輔注塑技術(shù)的優(yōu)點氣輔成型制品的特點： 制品壁厚可相差懸殊，把普通注塑由多個零件組裝的制品，設(shè)計成一體;加強(qiáng)筋作為氣體通道，制品剛性好，澆口數(shù)目減少。設(shè)計的要點： 根據(jù)塑件的形狀確定熔體進(jìn)澆位置、氣體入口位置、氣道位置。早期的氣輔成型，氣體入口與澆口在一起，現(xiàn)在，利用氣針，可在任何時間、 在塑件任何部位

11、進(jìn)氣。 3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計和模具設(shè)計一、概述2.氣輔注塑適用制品范圍特厚的棒狀制品短射成型汽車握把3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計和模具設(shè)計一、概述2.氣輔注塑適用制品范圍Cinpres公司進(jìn)氣閥特厚的棒狀制品3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計和模具設(shè)計一、概述2.氣輔注塑適用制品范圍大型板狀有加強(qiáng)筋的制品一方面可降低鎖模力，另一制品內(nèi)應(yīng)力??；通過加強(qiáng)筋傳遞保壓壓力3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計和模具設(shè)計一、概述2.氣輔注塑適用制品范圍大型板狀有加強(qiáng)筋的制品兩側(cè)帶加強(qiáng)筋氣路傳遞保壓壓力氣輔注塑成型電視機(jī)前框3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計和模具設(shè)計一、概述2.氣輔注塑適用制品范圍

12、大型的、厚薄不均的復(fù)雜塑件3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計和模具設(shè)計二、氣輔成型制品和模具設(shè)計原則1.氣道壁厚和塑件壁厚塑料的氣道部分和實心部分的壁厚應(yīng)相差懸殊；塑件的壁厚除了棒狀手把類制品外，對于非氣體通道的平板區(qū)而言不宜大于3.5mm；2.塑件上的加強(qiáng)筋3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計和模具設(shè)計3.氣體注入位置設(shè)計二、氣輔成型制品和模具設(shè)計原則3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計和模具設(shè)計3.氣體注入位置設(shè)計氣體進(jìn)入二個或多個支氣道，氣針位置很重要，若各支氣道流動不平衡， 氣體流動距離不同，因此氣針位置應(yīng)使熔體流動平衡；二、氣輔成型制品和模具設(shè)計原則3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計和模具設(shè)計4

13、.氣泡擴(kuò)展方向以及塑料熔體和氣體注入位置二、氣輔成型制品和模具設(shè)計原則塑料擴(kuò)展方向與塑料熔體流動方向應(yīng)相同；塑料熔體和氣體的注入口最好設(shè)在塑件壁厚的地方，厚壁處不宜作為流動的末端；5.氣道部分塑件外形設(shè)計氣道縱向流動路徑和壁厚3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計和模具設(shè)計二、氣輔成型制品和模具設(shè)計原則5.氣道部分塑件外形設(shè)計氣道斷面尺寸和壁厚3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計和模具設(shè)計二、氣輔成型制品和模具設(shè)計原則6.氣體通道長度的控制短射：氣道長度取決于注入氣體前塑料熔體充滿型腔的百分率和延遲時間，以及塑料的進(jìn)一步收縮；3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計和模具設(shè)計二、氣輔成型制品和模具設(shè)計原則6.氣體通道長度的控制短射：3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計和模具設(shè)計二、氣輔成型制品和模具設(shè)計原則6.氣體通道長度的控制控制氣體穿透長度方法：過溢出法或特