模具設(shè)計(jì)與制造第3章課件

模具設(shè)計(jì)與制造模具設(shè)計(jì)與制造第3章教學(xué)重點(diǎn)注射工藝過程注射常用材料注射工藝性分析澆注系統(tǒng)、成型零件及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)教學(xué)難點(diǎn)注射工藝性分析澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成型零件的設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第3章注射工藝與注射模設(shè)計(jì)模具設(shè)計(jì)與制造第3章

3.1注射工藝概述 3.2注射模的結(jié)構(gòu) 3.3注射工藝性分析 3.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.5成型零件設(shè)計(jì) 3.6運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)第3章注射工藝與注射模設(shè)計(jì)模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.1注射工藝概述3.1.1注射工藝過程

1、成型前的準(zhǔn)備

原料檢驗(yàn)原料染色原料干燥質(zhì)量體積流動(dòng)性水分及揮發(fā)物含量收縮率烘箱干燥紅外線干燥熱板干燥高頻干燥模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.1注射工藝概述3.1.1注射工藝過程

2、注射過程

3.塑件的后處理過程

1）退火2）調(diào)濕原料檢驗(yàn)預(yù)處理合模注射裝入料斗保壓脫模裝入嵌件清理料筒清理模具涂脫模劑嵌件清理、預(yù)熱預(yù)塑化塑件后處理冷卻模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.1注射工藝概述3.1.2注射常用材料

1、熱塑性塑料

常見熱塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、有機(jī)玻璃、聚酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜和聚四氟乙烯等。

1）收縮性 2）流動(dòng)性 3）結(jié)晶性

4）熱敏性 5）應(yīng)力開裂和熔融破裂

6）熱性能指標(biāo)和冷卻速度

2、熱固性塑料

常用的熱固性塑料有酚醛塑料、氨基塑料、環(huán)氧樹脂和不飽和聚酯等。

1）收縮性 2）流動(dòng)性 3）硬化特性

模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.2注射模的結(jié)構(gòu)3.2.1注射模的基本構(gòu)造和特點(diǎn)

1—中間板；2—型芯；3—定位圈；4—澆口套；5—定模板；6—導(dǎo)柱；7—導(dǎo)套；8—凸模固定板；9—?jiǎng)幽|板；10—推桿；11—?jiǎng)幽０澹?2—推板；13—推桿固定板；14—墊塊；15—推件板模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.2注射模的結(jié)構(gòu)3.2.1注射模的基本構(gòu)造和特點(diǎn)

1、成型零件：主要由型芯和凹模組成

2、澆注系統(tǒng)：主要由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成。

3、導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 4、推出機(jī)構(gòu)：主要由推桿、推出固定板、推板及主流道的拉料桿

組成

5、調(diào)溫系統(tǒng)：主要作用是滿足注射工藝對模具溫度的要求

6、排氣槽：主要作用是將成型過程中的氣體充分排出

7、側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)：對于某些帶有側(cè)孔的塑件，被推出前須先進(jìn)行側(cè)向分型，抽出側(cè)向型芯后方能順利脫模，此時(shí)需要在模具中設(shè)置側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.2注射模的結(jié)構(gòu)3.2.2注射模的分類

按注射成型工藝特點(diǎn)可分為：

熱塑性注射模、熱固性注射模、低發(fā)泡塑料注射模、精密注射模等。

按使用注射機(jī)不同分為：

臥式注射模、立式注射模和角式注射模。

按照注射?？傮w結(jié)構(gòu)特征分為：

單分型面注射模、雙分型面注射模、帶有活動(dòng)鑲件的注射模、帶側(cè)向分型抽芯的注射模和自動(dòng)卸螺紋的注射模等。模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.2注射模的結(jié)構(gòu)3.2.2注射模的分類

1、單分型面注射模

1－側(cè)型芯滑塊；2－斜銷；3－推桿；4－定模板；5－動(dòng)模板模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.2注射模的結(jié)構(gòu)3.2.2注射模的分類

2、雙分型面注射模

1—中間板；2—型芯；3—定位圈；4—澆口套；5—定模板；6—導(dǎo)柱；7—導(dǎo)套；

8—凸模固定板；9—?jiǎng)幽|板；10—推桿；11—?jiǎng)幽０澹?2—推板 13—推桿固定板；14—墊塊；15—推件板模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.2注射模的結(jié)構(gòu)3.2.2注射模的分類

3、帶有活動(dòng)鑲件的注射模

1—推板；2—推桿固定板；3—推桿；4—?jiǎng)幽０澹?/p>

5—凸?；祝?—導(dǎo)向楔塊；7—活動(dòng)楔塊；

模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.2注射模的結(jié)構(gòu)3.2.2注射模的分類

4、自動(dòng)卸螺紋的注射模

1—螺紋型芯；2—塑件；3—定模板；4、5—襯套；6—模腳；7—?jiǎng)幽|板；8—?jiǎng)幽０?/p>

模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.2注射模的結(jié)構(gòu)3.2.2注射模的分類

5、帶側(cè)向分型抽芯的注射模

當(dāng)塑件上有側(cè)孔或側(cè)凹時(shí)，需要設(shè)置由斜銷或斜滑塊等組成的側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)。

6、無流道凝料注射模

它分為熱流道注射模和絕熱流道注射模兩種。

7、推出機(jī)構(gòu)設(shè)在定模的注射模當(dāng)由于塑件的特殊要求或形狀的限制，塑件必須留在定模內(nèi)時(shí)，就應(yīng)在定模一側(cè)設(shè)置推出機(jī)構(gòu)，以便塑件能從定模內(nèi)脫出。

模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.3注射工藝性分析1、注射量

注射機(jī)標(biāo)稱注射量的表示方法有容量和質(zhì)量兩種。一般國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)注射機(jī)的注射量均以容量表示，單位為mL。

2、模具填充速度和壓力

模具的填充速度（又稱注射速度）是熔料被注射進(jìn)入模具型腔的線性速度。

確定制品成型所需的注射壓力需參考各種塑料的注射成型工藝數(shù)據(jù)，根據(jù)其影響因素綜合考慮。影響制件成型所需注射壓力的因素包括塑料品種、注射機(jī)類型、噴嘴形式、制件形狀的復(fù)雜程度以及澆注系統(tǒng)等。實(shí)際生產(chǎn)中，一般制品的成型注塑壓力為70~150MPa。模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.3注射工藝性分析3、鎖模力

鎖模力是指在注射時(shí)，為克服型腔內(nèi)熔體對模具的脹模力，注射機(jī)施加給模具的一個(gè)鎖緊力。

4、模具溫度

注射成型過程中，模具的溫度對塑件的質(zhì)量影響也很大。

5、成型周期模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.4.1澆注系統(tǒng)概述

1、澆注系統(tǒng)的組成和作用

澆注系統(tǒng)是指在模具中，塑料熔體從注射機(jī)噴嘴出來到達(dá)模具型腔之前在模具中所流經(jīng)的通道。

其作用是將塑料熔體從噴嘴處平穩(wěn)地引進(jìn)模具型腔，并在熔體充模和固化定型過程中保持注射壓力，最終能夠獲得組織致密、外形清晰、表觀光潔和尺寸精確的塑料制品。

澆注系統(tǒng)一般包括主流道、

分流道、澆口和冷料穴4個(gè)部分。模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.4.1澆注系統(tǒng)概述

1、澆注系統(tǒng)的組成和作用

澆注系統(tǒng)可分為普通澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩大類型；普通澆注系統(tǒng)又分為直澆口式和橫澆口式兩種。

直澆口式

1—主流道；2—冷料穴；

3—分流道；4—澆口；5—塑件

橫澆口式

1—主流道；2—分流道；

3—塑件；4—冷料穴；5—澆口模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.4.1澆注系統(tǒng)概述

2、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

1）流程要短

2）防止型芯變形和嵌件位移

3）防止制品變形和翹曲

4）合理設(shè)置冷料穴

模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.4.2主流道設(shè)計(jì)

主流道是連接注射機(jī)料筒噴嘴和注射模具的橋梁，是熔融的塑料進(jìn)入模具型腔時(shí)最先經(jīng)過的地方。主流道的大小和塑料進(jìn)入型腔的速度及充模時(shí)間的長短有著密切的關(guān)系。其結(jié)構(gòu)如下圖所示

主流道澆口套與注射機(jī)噴嘴的結(jié)構(gòu)1—主流道澆口套；2—注射機(jī)噴嘴模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.4.2主流道設(shè)計(jì)

主流道設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

（1）為便于凝料從主流道中拉出，需要將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，錐度為2°~6°；

（2）澆口套進(jìn)口的直徑應(yīng)比注射機(jī)噴嘴孔直徑大1~2mm；

（3）澆口套內(nèi)孔出料口處(大端)一般應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角半徑為0.5~3mm；

（4）澆口套與注射機(jī)噴嘴接觸處

球面的圓弧度要吻合；

（5）澆口套的長度，應(yīng)盡量短；

（6）澆口套內(nèi)表面有一定的粗糙度

要求，一般Ra在1.6~0.8之間；

（7）澆口套的長度應(yīng)與定模板的厚

度一致。

1—定位圈；2—澆口套；3—定模板模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.4.3冷料穴設(shè)計(jì)

為了保證注射質(zhì)量，儲(chǔ)存注射間隔形成的冷料，在進(jìn)料口的末端的動(dòng)模板上開設(shè)一洞穴或者在流道的末端開設(shè)洞穴，這個(gè)洞穴就是冷料穴。

常見的冷料穴有帶Z形頭拉料桿的冷料穴和帶球形頭拉料桿的冷料穴兩種形式 1、帶Z形頭拉料桿的冷料穴

帶Z形頭拉料桿的冷料穴

倒錐型的冷料穴模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.4.3冷料穴設(shè)計(jì)

2、帶球形頭拉料桿的的冷料穴

模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.4.4分流道設(shè)計(jì)

分流道是主流道與澆口之間的進(jìn)料通道部分。當(dāng)塑料熔體從主流道進(jìn)入多腔模的各個(gè)型腔時(shí)起分流和轉(zhuǎn)向的作用。 1、分流道截面形狀

常見的分流道截面形狀有圓形、梯形、U形、半圓形以及矩形等形式，如下圖所示。

模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.4.4分流道設(shè)計(jì)

2、分流道的布置

模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.4.5澆口設(shè)計(jì)

澆口是指澆注系統(tǒng)中連接分流道與型腔的狹窄熔體通道。澆口的設(shè)計(jì)與位置的選擇恰當(dāng)與否和塑料注射成型的質(zhì)量密切相關(guān)。

澆口的形式很多，尺寸也各不相同，按其結(jié)構(gòu)形式和特點(diǎn)一般可分為直接澆口、點(diǎn)澆口、側(cè)澆口和潛伏澆口四種形式。

1、直接澆口

模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.4.5澆口設(shè)計(jì)

2、點(diǎn)澆口3、側(cè)澆口模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.4.5澆口設(shè)計(jì)

4、潛伏澆口

拉切式潛伏澆口

推切式潛伏澆口

模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.5成型零件設(shè)計(jì)3.5.1成型零件工作尺寸計(jì)算

成型零件是指構(gòu)成模具型腔，直接與塑料接觸，決定塑件形狀及尺寸公差的零件。

成型零件工作尺寸指直接用來構(gòu)成塑件型面的尺寸，包括型腔和型芯的徑向尺寸、深度和高度尺寸、螺紋成型零件的徑向尺寸和螺距尺寸等。 1、影響塑件尺寸精度的因素

1）塑件的收縮率

塑件成形后的收縮率變化與塑料的品種、形狀、尺寸、壁厚以及成型工藝條件、模具的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。

2）模具成型零件的設(shè)計(jì)制造誤差

通常成型零件制造公差值

取塑件公差值

的1/3~1/6。

3）成型零件的磨損

由于磨損而造成的模具成型零件尺寸的變化與塑件的產(chǎn)量、塑料原料及模具等都有關(guān)系。

模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.5成型零件設(shè)計(jì)3.5.1成型零件工作尺寸計(jì)算

2、成型零件的尺寸計(jì)算

下圖所示為塑件尺寸與模具

成型零件尺寸的關(guān)系，模具成型

零件尺寸決定于塑件尺寸。

塑件尺寸

型腔尺寸

型芯尺寸

模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.5成型零件設(shè)計(jì)3.5.1成型零件工作尺寸計(jì)算

2、成型零件的尺寸計(jì)算

成型零件工作尺寸規(guī)定

成型零件工作尺寸計(jì)算

模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.5成型零件設(shè)計(jì)3.5.1成型零件工作尺寸計(jì)算

2、成型零件的尺寸計(jì)算

螺紋型芯和螺紋型環(huán)的塑件尺寸與模具成型零件尺寸的關(guān)系下圖所示。

螺紋型芯塑件尺寸與成型零件尺寸的關(guān)系螺紋型環(huán)的塑件尺寸與成型零件的尺寸關(guān)系模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.5成型零件設(shè)計(jì)3.5.1成型零件工作尺寸計(jì)算

2、成型零件的尺寸計(jì)算

螺紋型芯和螺紋型環(huán)的塑件尺寸與模具成型零件尺寸計(jì)算公式見下表模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.5成型零件設(shè)計(jì)3.5.2凹模壁厚及底板厚度的設(shè)計(jì)

為了保證所設(shè)計(jì)模具具有足夠的剛度和強(qiáng)度，凹模壁厚及底板厚度滿足要求，必須對型腔壁厚和底板厚度進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核，來確定其具體尺寸。

1、需要總體考慮的問題

模具型腔壁厚的計(jì)算應(yīng)以成型過程中型腔受到的最大壓力為準(zhǔn)。

大型模具型腔的主要問題是剛度不足，型腔壁厚應(yīng)以滿足剛度條件為準(zhǔn)，即型腔在各種受力形式下受到的最大應(yīng)力值不得超過模具材料的許用應(yīng)力。

小型的模具型腔主要問題是強(qiáng)度不足，型腔壁厚應(yīng)以滿足強(qiáng)度條件為準(zhǔn)，即使型腔彈性變形的最大值不超過允許變形量。模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.5成型零件設(shè)計(jì)3.5.2凹模壁厚及底板厚度的設(shè)計(jì)

2、防止產(chǎn)生溢料

應(yīng)在保證不產(chǎn)生溢料的前提下，將允許模具型腔的配合面產(chǎn)生的最大間隙值作為型腔的剛度條件。

3、保證塑件的尺寸精度

型腔的允許變形量需要根據(jù)塑件尺寸和公差值來確定，由塑件尺寸精度確定剛度條件。

4、保證塑件順利脫模

型腔的彈性變形量應(yīng)小于塑件壁厚的收縮量。模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.5成型零件設(shè)計(jì)3.5.3成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

成型零件包括型腔、型芯、各種成型桿和成型環(huán)。型腔總體結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)塑料的性能和塑件的形狀、尺寸及使用要求等確定。

1、鑲嵌式型腔

模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.5成型零件設(shè)計(jì)3.5.3成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2、鑲嵌式型芯

模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.5成型零件設(shè)計(jì)3.5.3成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3、螺紋型芯與螺紋型環(huán) 1）螺紋型芯 2）螺紋型環(huán)

模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.6運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.6.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用

導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位

兩種形式，主要作用： 1）定位作用

2）導(dǎo)向作用 3）承受載荷

2、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要由導(dǎo)柱和導(dǎo)套組成，根據(jù)具體的模具結(jié)構(gòu)，導(dǎo)柱既可以設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)，也可以設(shè)置在定模一側(cè)。

模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.6運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.6.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1）導(dǎo)柱

導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式多種多樣。如右邊圖(a)所示為

無導(dǎo)套導(dǎo)柱；圖(b)所示為有肩導(dǎo)柱；圖(c)所示為導(dǎo)柱用于需要固定在兩塊板上的有導(dǎo)套的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。

導(dǎo)柱通常都均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心

至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具強(qiáng)度。導(dǎo)柱的

布置可采用等直徑導(dǎo)柱不對稱布置或不等直徑導(dǎo)柱對稱

布置的方式，如下圖所示。模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.6運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.6.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

2）導(dǎo)套

導(dǎo)套的內(nèi)徑、導(dǎo)向部分長度以

及固定部分的長度取決于導(dǎo)柱的直徑

及導(dǎo)向部分長度。

導(dǎo)套材料可用與導(dǎo)柱相同的材

料或用銅合金等耐磨材料制造，導(dǎo)套

的硬度應(yīng)略低于導(dǎo)柱硬度，這樣可以

減輕磨損。

右圖為導(dǎo)套的常用結(jié)構(gòu)形式模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.6運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.6.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

2）導(dǎo)套

導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在合模時(shí)雖然對中性

好，但由于導(dǎo)柱與導(dǎo)套有配合間隙，定位

精度不可能很高。另外，當(dāng)注射成型的側(cè)

向壓力很大時(shí)，容易造成導(dǎo)柱的彎曲變形，

甚至使導(dǎo)柱卡死。因此對于較大的模具須

增設(shè)錐面定位導(dǎo)向裝置。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，

定位精度高，容易調(diào)整，便于更換，如右

圖所示。

錐面定位導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

1—?jiǎng)幽＃?—導(dǎo)套；3—錐形柱；4—定模模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.6運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.6.2推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

在注塑成形的每個(gè)周期中，

將塑料制品及澆注系統(tǒng)凝料從模

具中脫出的機(jī)構(gòu)稱為推出機(jī)構(gòu)，

也稱為頂出機(jī)構(gòu)或脫模機(jī)構(gòu)。推

出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作通常由安裝在注塑

機(jī)上的機(jī)械頂桿或液壓缸的活塞

桿來完成。

1、推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)

推出機(jī)構(gòu)一般由推出零件、

復(fù)位零件和導(dǎo)向零件組成，如右

圖所示。

1—推桿；2—支撐釘；3—拉料桿；4—導(dǎo)套；5—導(dǎo)柱；6—復(fù)位桿；7—推板；8—推板固定板模具設(shè)計(jì)與制造第3章3.6運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.6.2推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2、推出機(jī)構(gòu)的分類

按動(dòng)力來源分類可分為手動(dòng)推出、機(jī)動(dòng)推出、液壓或氣動(dòng)推出三種推出形式。

1）手動(dòng)推出機(jī)構(gòu)

2）機(jī)動(dòng)推出機(jī)構(gòu)3）液壓或氣動(dòng)