塑料模具設計 重點總結(高分子材料專業(yè))1

（只包括老師經常提到的重點，并不全面！僅供參考！王曉云）

氣輔成形定義：

類型：氣輔注塑成形可分為短射和滿射兩種，短射適用于壁厚的充模阻力不大的塑料，對于壁薄的充模阻力較大的塑料適合用滿射。

采用氣輔技術的優(yōu)點：

1.消除厚壁塑件的表面凹陷2.氣體保壓壓力梯度小，保壓效果好，可降低制品內應力，同時減小翹曲變形

3.塑件尺寸精度和形變精度高氣輔注塑適合制品范圍：

1．特厚的棒狀制品

2。大型板狀有加強筋的制品

3。.1概述

3,。大型壁薄不均的復雜塑料

4.節(jié)約原料最高可達50%

5.減少冷卻時間，使生產周期縮短

6.采用短射技術是注塑壓力降低，同時所需鎖模力也大幅

度降低

按注射機結構分類：

(1)立式注射機(2)臥式注射機注射成型模具的組成可分為兩大部分：①定模(安裝在注射機的定模板上)；

(3)90°角式注射機

②動模(安裝在注射機的動模板上)。

注射模結構組成：

(1)成型零件(2)澆注系統(tǒng)(3)導向與定位機構(4)脫模機構(5)側向分型抽芯機構(6)溫度調節(jié)系統(tǒng)(7)排氣系統(tǒng)注射模分類

1.按塑料品種分類：

①熱塑性塑料注塑模具②熱固性塑料注塑模具③橡膠注射模具④泡沫塑料注塑模具⑤反應注射模具⑥共注射模具2.按模具型腔容量分類①大型注射模具②小型注射模具

③中型注射模具

3.按注射件尺寸精度分類4.按注塑模具總體結構分類

①單分型面注射模，也稱兩板式注射模。②雙分型面注塑模即三板式注射模③帶活動鑲件的注塑模具④帶橫向分型抽芯的注塑模具⑤自動卸螺紋注塑模具⑥定模一側設頂出裝置的注塑模具⑦熱流道模具(或無流道模具)

1－動模底板2－螺釘3－頂出板套11－活動板12－定模底板

19＝推銷

4－頂出固定板13－定距螺釘

5－墊塊6－螺母7－型芯固定板8－推件板9－拉桿10－導14－螺釘15－定位圈16－澆口套17－螺塞18－彈簧

23－型芯

24－推桿

25－底板

26－螺釘

20－導套Ⅱ21－型腔板22－導柱

三板式注射模(標注在上)熱流道模具(或無流道模具)(標注在下)

型腔數(shù)的確定

影響最經濟型腔數(shù)nw的因素，有技術參數(shù)和經濟指標兩個方而。技術參數(shù)－鎖模力、最小和最大注射量、塑化能力、模板尺寸和流變參數(shù)。主要為注塑機鎖模力和最大注射量兩個主要參數(shù)。技術經濟指標－制品尺寸精度和經濟效果考慮。

3.3普通澆注系統(tǒng)設計

澆注系統(tǒng)設計原則

①澆注系統(tǒng)與塑料件一起在分型面上，應有壓降、流量和溫度分布的均衡布置②盡量縮短流程，以降低壓力損失，縮短充模時間；③澆口位置的選擇，應避免產生湍流和渦流，及噴射和蛇形流動補縮；④避免高壓熔體對型芯和嵌件產生沖擊，防止變形和位移，⑤澆注系統(tǒng)凝料脫出方便可靠，易與塑料件分離或切除整修容易，且外觀無損傷⑥熔合縫位置須合理安排，必要時配以冷料井或溢料槽；⑦盡量減少澆注系統(tǒng)的用料量；⑧澆注系統(tǒng)應達到所需精度和粗糙度，其中澆口須有IT8級以上精度。

澆注系統(tǒng)組成：

①主流道指由注射機噴嘴出口起到分流道入口止的一段流道。它是塑料熔體首先經過的通道，且與注塑機噴嘴在同一軸線。②分流道指主流道末端至澆口的整個通道。分流道的功能是使熔體過渡和轉向型腔模具中分流道是為了縮短流程。多型腔注射模中分流道中為了分配物料，通常由分流道和二級分流道，甚至多級分流道組成。

③澆口指分流道末端茍模腔入口之間狹窄且短小的一段通道。它的功能是使塑料熔體加快流速注入模腔內，并有序地填滿型腔，且對補縮具有控制作用。

④冷料并通常設置在主流道和分流道轉彎處的末端。其功用為“捕捉”和貯存熔料前鋒的冷料。冷料并也經常起拉勾流道凝料的作用。

主流道設計要點：

①為便于從主流道中拉出澆注系統(tǒng)的凝料以及考慮塑料熔體的膨脹，主流道設計成圓錐形．其錐角為2°～4°，對流動性差的塑料，也可取3°～6°，過大會造成流速減但易成渦流。內壁粗糙度為Ra0.63μm。

②主流道大端呈圓角，其半徑常取r＝1~3mm，以減小料流轉向過渡時的阻力。

③在保證塑件成型良好的情況下，主流通的長度盡量短，否則將會使主流道的凝料增多，且增加壓力損失，使塑料熔體降溫過多而影響注射成型。

④為了使熔融塑料從噴嘴完全進入主流道而不溢出，應使主流道與注射機的噴嘴緊密對接，主流道對接處設計成半球形凹坑，其半徑r2=r1+1~2mm，其小端直徑D=d+(0.5~1)mm，凹坑深度常取3~4mm。

⑤由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復接觸和碰撞，所以主流道部分常設計成可拆卸的主流道襯套，以使選用優(yōu)質鋼材單獨加工和熱處理。

冷料井作用：用來儲藏注射間隔期間噴嘴前端的冷料，防止冷料進入型腔而影響塑件的質量。冷料井有兩種，一種是純?yōu)椤安蹲健被蛸A存冷料之用；另一種是還兼有拉或頂出凝料功用。

（1）．冷料井

設置在主流道末端或各分流道轉向位置，甚至在塑件型腔末端也設置冷料井。冷料井應設置在熔料流動方向的轉折位置，并迎著上游的熔流。其長度通常為撓道直徑d的1.5～2倍。（2）拉料桿冷料井

①頂出桿成型的“拉料”冷料井②拉料桿成型的“拉料”冷料井③凹坑拉料冷料井

澆口：是連接分流道和型腔或塑件的橋梁，使塑料熔體進入型腔的閥門，是整個澆注系統(tǒng)的關鍵部位，也是最薄點。（1）澆口形式

①直接澆口：直接澆口又稱為主流道型澆口或中心澆口應用范圍：用于加工熱敏性及高粘度材料，成型高質量的大型塑件。②側澆口應用范圍：適用于各種塑料，可用于成形像板條之類的大面積塑件。

③重疊式澆口：側澆口的改進形式，開設在塑料件斷面的邊緣。優(yōu)點：避免熔體從澆口射出，產生噴射現(xiàn)象。

適用范圍：低粘度塑料④扇形澆口⑤平縫型澆口⑥點澆口⑦潛伏式澆口⑧圓環(huán)形澆口⑨輪幅式澆口⑩爪形澆口⑾護耳式澆口

應用范圍：應用大面積薄壁塑件

應用范圍:有透明度和平直度要求，表面不允許有流痕的片狀塑料件。

應用范圍：具備點澆口的一切優(yōu)點，廣泛應用于多型腔小零件模具以及成型彈性體材料。應用范圍：適合于圓筒形塑件和中間帶孔的塑件。應用范圍：適合于圓筒形塑件和中間帶孔的塑件。適用

應用范圍：適用于制造透明度高和要求無內應力的塑件。

②塑料種類及性能；④制品形狀及尺寸；

（2）澆口形式的選擇①型腔數(shù)；③制品外觀及性能

⑤制品的形狀、位置和尺寸的精度要求；

⑥制品的后加工；⑦減小制品中殘余應力；⑧模具的結構，⑨澆口凝料消耗；⑩成型周期的縮短。（5）澆口的位置的選擇

1）具有合理的充模流程

①澆注系統(tǒng)和型腔的流程比校核。②各種澆口位置的塑料流

2）具有良好的充模流動狀態(tài)

①避免噴射和蛇形流動，防止塑料件產生內部缺陷。②有利

動狀況。于流動、排氣和補縮。3）減小塑件翹曲變形

①對稱盒蓋類殼體、圓筒形塑件，采用中心直接澆口、圓環(huán)形澆口或輪輻式澆口及爪式澆口較為適宜。②對于矩形薄片塑件，采用平縫形澆口為好；對于圓形薄片塑件，采用扇形澆口較有效。

③對于較大圓盤形殼體若采用多點澆口，以塑件重心為中心取等邊三角形頂點，設置三個點澆口④對于較大矩形箱體塑件，取對角線位置上的四個點澆口，翹曲變形最�、輰�帶有嵌件的塑料件,應注意與塑件的有效包緊粘合.4)防止型芯變形

3.4無流道澆注系統(tǒng)設計

熱塑性塑料的無流道凝料注射成型，是對模具的澆注系統(tǒng)采用絕熱或加熱方法，使其塑料熔體始終保持熔融狀態(tài)，從而避免產生澆注系統(tǒng)凝料。

熱塑性塑料無流道注射成型模具分為絕熱流道注射模和熱流道注射模。熱固性塑料的無流道凝料注射主要是溫流道注射模。優(yōu)點：

①節(jié)省流道內的材料及人工剪料把；

②成型周期短，省脫料把時間，冷卻時間不受無流道影響,注塑機噴嘴始終在注射位置不動：

③澆注系統(tǒng)不再產生反作用力，減小主機開模行程，有效的利用小型注塑機；

④澆口位置可任意選擇，熔體芯流直徑遠大于流道熔體芯流直徑，故無冷料，所以壓力降很小，保壓持續(xù)時間長，在溫度控制下可平衡各型腔同時充滿。⑤容易實現(xiàn)自動化生產。

合適：PE，PP、PS和ABS。1.無流道系統(tǒng)的種類1）絕熱流道模具

缺點：

①模具沒計、制造和維護要有較高技術。②在成型生產前需很長的調試時間。③模具成本高，不適合小批量生產。

④不適用某些塑料品種和注塑周期長的塑料件。無流道注塑成型對塑料的要求：

①熔融溫度范圍寬，粘度變化小，熱穩(wěn)定性好。

②熔體粘度對壓力敏感，在低溫低壓下也能有效控制流動

③物料的熱變形溫度高，固化快。

④塑料的比熱容低，易于熔化和固化。

有困難：PA和PC。不合適：POM和PVC

①井坑式噴嘴

②多型腔絕熱流道注射模2）熱流道注射模

凹模是成型塑料件外表面的成型零件。

(1)整體式凹模：適合于形狀簡單的中小型塑料件。(2)整體嵌入式凹模：適用于小型塑料件的多型腔模。(3)組合式凹模(4)鑲拼式凹模

①單型腔熱流道模具－延伸式噴嘴②多型腔熱流道模具

3。.5凹模結構設計

2.凸模和型芯結構設計(1)組合式凸模(2)圓柱型芯結構(3)異形型芯結構(4)鑲拼型芯結構

在凹模的結構設計中，采用鑲拼結構有如下好處：

①簡化凹模型腔加工，將復雜的凹模內形體的加工變成鑲件的外形加工。降低了凹模整體的加工難度。

②鑲件用高碳鋼或高碳合金鋼淬火。淬火后變形放小，可用專用磨床研磨復雜形狀和曲面。凹模中使用鑲件的局部型腔有較高精度，經久的耐磨性并可置換。

③可節(jié)約優(yōu)質塑料模具鋼，尤其對于大型模具更是如此。④有利于排氣系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的通道的設計和加工。分型面的形狀

3．6合模導向機構設計

導向機構的功用：(1)定位作用。(2)導向作用。(3)承受一定仍壓力。(4)支承定模型腔板或動模推件板。

1.導柱導向機構的總體設計

(1)導向零件應合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具的強度，防止壓入導柱和導套后發(fā)生變形。

(2)根據模具的形狀和大小，一副模具一般需要2～4個導柱。(3)出于塑件通常留在動模，所以為了便于脫模導柱通常安裝在動模。

(4)為了保證分型面很好地接觸，導柱和導套在分型面處應設有承屑槽，一般都是削去一個面，或在導套的孔口倒角。(5)各導柱、導套及導向孔的軸線應保證平行，否則將影響合模的準確性，甚至損壞導向零件。(6)在合模時，應保證導向零件首先接觸，避免凸模先進入型腔，導致成型零件損壞。(7)當動定模板采用合并加工時，導柱裝配處的直徑應與導套外徑相等。(8)導柱與導套的配合形式。

2．錐面定位機構作用

對于薄壁、精密注塑模，大型、深型腔注塑模和生產批量大的注塑模，僅用導桿導向機構是不完善的，還必須在動、定模之間增設錐面定位機構，以滿足精密定位和同軸度的要求。3。.7

設計要求

a.盡可能讓塑料件留在動模，使脫模機構易于實現(xiàn)；

b.不損壞塑料件，不因脫模而使塑料件質量不合格；

c.塑料件被頂出位置應盡量在塑料件內例，以免損傷塑料件外觀；d.脫模零件配合間隙合適，無溢料現(xiàn)象；e.脫模零件應有足夠的強度和剛度；

f.脫模機構要工作可靠，運動靈活，制造容易，配換方便。

為實現(xiàn)注塑生產的自動化．不但塑料件要實現(xiàn)自動墜落，還要使?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料能脫出并自動墜落。優(yōu)秀的設計還應以簡單易行結構達到以上要求。脫模機構分類(1)按動力來源分類①手工脫模②機動朋模③液壓脫模④氣動脫模

(2)按結構分類①簡單脫模機構

②雙向脫模機構③順序脫模機構④二級脫模機構

⑤澆注系統(tǒng)凝料的脫出和自動墜落機構

1、椎桿(頂桿)脫模機構是最簡單、最常用的一種形式，具有制造簡單、更換方便，頂出效果好等特點。但因頂出面積一般較小，容易引起應力集中而頂壞塑件致使塑件變形．不適于脫模斜度小和頂出阻力大的管形或箱形塑件。在布置推桿時應遵循以下原則：

(1)考慮脫模力的平衡，盡量避免產生附加傾側力矩。(2)不要讓澆口對準推桿端而，過高壓力會損傷推桿。

(3)推桿應該設在排氣困難的位置。

(4)只要不損傷塑件表觀，盡可能地多設頂桿，以減輕塑件的脫模接觸應力。2、推管脫模機構

推管又稱空心推桿或頂管，特別適用于圓環(huán)形、圓筒形等中心帶扎的塑件脫模，具有推頂平穩(wěn)可靠；整個周邊推頂塑件，塑件受力均勻，無變形、無推出痕跡：同軸度高等優(yōu)點。

對于壁厚過薄的塑件(壁厚＜1．5mm)不易采用推管推出，固其加工困難且易變形。/

3、推板也稱脫模板或推件板。在分型面處從殼體塑件的周邊推出，推出力大且均勻。

適用于對側壁脫模阻力較大的大筒形塑件、薄壁容器及各類罩殼形塑件。尤其適合透明塑件。

椎板脫模的特點是頂出均勻、力量大，運動平穩(wěn)，塑件不易變形，表面無頂出痕跡，結構簡單，勿需設置復位裝置；復位機構

目前常用的復位形式主要有復位桿復位、彈簧復位。

復拉桿又稱回程桿或反頂桿。復位桿必須裝在與固定推桿同一的固定板上．且各個復拉桿的長度必須一致，復位桿端面常低于模板平面0.02～0.05mm。復位桿一般設2～4根，位置在模具型腔和澆注系統(tǒng)之外。

定模脫模機構的特點，是利用開模運動牽引定模上的脫模機構。因此，有效脫模行程較大，牽引行程也較長。常用牽引機構有鏈條、拉鈞、拉板和齒輪齒條等。雙脫模機構

塑料件留在定模和動�？赡苄远即嬖�；或者塑料件留在定模但取件不方便，需定模上設置脫模元件迫使塑料件滯留在動模一側，再用動模邊的脫模元件使塑料件脫出。澆注系統(tǒng)凝料的脫出標準模架：7塊……

3．8側向分形與抽芯機構

側向分形與抽芯機構的分類1．手動側向分型抽芯

生產塑件數(shù)量少，可以簡化模具結構。

2．機動式側向分型與抽芯

常用的機構，適用大批量生產。包括彈簧、斜導柱、彎銷、斜導槽、楔塊、斜滑塊、斜槽、齒輪齒條等八種。3．液壓或氣動側向分型與抽芯

側向抽拔隊較大時，可以采用此機構.

2.斜導柱側向分型抽芯機構的結構形式

(1)斜導柱在定模、滑塊在動模(2)斜導柱在動模、滑塊在定模(3)斜導柱和滑塊同在定模(4)斜導柱和滑塊同在動模

斜導柱的斜角：1520°

3.9.3冷卻系統(tǒng)設計

1.設計準則

(1)要優(yōu)先考慮冷卻管道的位置，而后綜合處理脫模機構零件布置和鑲塊結構。并要首先保證型芯的冷卻。

通常對凹模和型芯采用兩條回路。(2)要保證實現(xiàn)管道冷卻水湍流狀態(tài)的流速和流量，還要保證足夠的水壓。

冷卻管道總長總在15m以下；彎頭數(shù)目不要超過15個。

(3)管道直徑經湍流計算確定，一般取d=8~25mm。

水管接頭孔徑應與管道孔徑一致。進水和出水接頭盡可能在模具一側，并置于不妨礙注塑操作的方向。(4)冷卻管道布置應以均勻為前提。

(5)注塑模的澆注系統(tǒng)，如主流道的末端等處需加強冷卻，可利用較冷的進水。

塑料制品局部的厚壁及轉角等處，需減小間距h和b。(6)從冷卻效果來選取模具材料。

擠出成型機頭的分類

1.按機頭用處分類：可分為擠管機頭、吹膜機頭、擠板、擠棒材、電纜包層、單絲、造粒及異型材等。

2.按制品出口方向分類：分為直向機頭和橫向機頭。

直向機頭內料流方向與擠出機螺桿軸向一致，如硬管機頭。橫向機頭內料流方向與擠出機螺桿軸向成某一角度，如電纜機頭。3.按機頭內壓力大小分類：分為低壓機頭(料流壓力為4MPa)、中壓機頭(料流壓力為4～10MPa)、高壓機頭(料流壓力在10MPa以上

管材擠出成型機頭（三種:直管機頭，彎機頭，旁側式）

上圖為：擠出成型機頭的典型結構

1.口模和芯棒口模和芯棒的定型部分決定制品的橫截面形狀。

2.多孔板和過濾網多孔板和過濾網能阻止未塑化的塑料及雜質進入機頭。多孔板起到支撐過濾作用，同時使螺旋運動的料流變成直線運動，增加阻力，密實制品。

3.分流器和分流器支架

分流器又叫魚雷頭。塑料通過分流器變成薄環(huán)狀，便于進一步加熱和塑化。分流器支架主要起支撐分流器及芯棒。

計算1．澆口的設計

點澆口的圓柱孔長L＝0.5～0.75mm。

直徑d常見為0.5~1.8mm�；蚋鶕�經驗公式（前提熔體剪切速率：32Qd3105s-1dnc

2．型腔成形尺寸的計算：由產品的精度，計算模具的精度

PPT，第5節(jié)，第6379頁

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