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塑料成型及模具设计中国矿业大学材料科学与工程学院2008年8月第三章注塑成型模具问题：1.注射机最大注射量和锁模力的校核方法。2.模具与注射机安装部分相关尺寸和开模行程是如何校核的?第三章注塑成型模具目的与要求：重点与难点：1.掌握浇注系统设计原则，组成、作用。2.主流道的作用、设计要点。3.分流道的作用、类型，设计要点。难点：浇注系统尺寸分析重点：浇注系统各部分尺寸、设计第三章注塑成型模具高性能模具一副高性能模具必须具备下列三个高性能系统的配合：高性能充填系统高性能保压系统高性能冷卻系统第三章注塑成型模具塑料模具的浇注系统3.3注塑模普通浇注系统设计第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计一、概述浇注系统：指由注射机喷嘴中喷出的塑料进入型腔的流动通道。作用：使塑料熔体平稳有序地填充型腔，并在填充和凝固过程中把注射压力充分传递到各个部分，以获得组织紧密的塑件。分类：普通浇注系统：冷流道无流道凝料浇注系统：热流道、绝热流道第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计一、概述浇注系统组成及各部分作用主浇道分浇道浇口流道系统的设计是否适当，直接影响成形品的外观、物性、尺寸精度和成形周期。冷料井第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计一、概述浇注系统组成及各部分作用定模结构动模结构第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计二、塑料熔体在浇注系统和型腔内的流动分析P49自学同时结合第一章所讲的内容第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计三、主流道和冷料井的设计作用：是连接注射机喷嘴和模具的桥梁，是熔料进入型腔最先经过的部位。设计要点:截面形状、锥度、孔径、长度、球面R、圆角r主流道及其衬套动画三动画一动画二第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计三、主流道和冷料井的设计主流道及其衬套主浇道穿过两块模板时应呈阶梯状，或采用浇口套第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计三、主流道和冷料井的设计主流道及其衬套典型的主流道衬套示例定模板上的浇口套及定位环第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计三、主流道和冷料井的设计主流道及其衬套主流道衬套与定位环分开设计并高出定模表面5～10mm；第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计三、主流道和冷料井的设计主流道及其衬套浇口套常采用标准件，材料取45钢，装配后的加工。第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计三、主流道和冷料井的设计冷料井类型和结构作用：贮存冷料，拉出凝料。位置和形状：主流道末端，直径略大于主流道。第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计三、主流道和冷料井的设计冷料井类型和结构1.带钩形拉料杆的冷料穴动画拉料杆固定在推出板上，随制件一起推出；取件时向拉料钩的侧向稍许移动即可脱模；第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计三、主流道和冷料井的设计冷料井类型和结构1.带钩形拉料杆的冷料穴倒锥形冷料井圆环槽冷料井适用于成型弹性较好的塑料；无需横向移动；拉料杆固定在推出板上，随制件一起推出第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计三、主流道和冷料井的设计冷料井类型和结构1.带钩形拉料杆的冷料穴脱模时无法左右移动，故不宜采用Z形拉料杆第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计三、主流道和冷料井的设计冷料井类型和结构2.带球形头拉料杆的冷料穴适合于推件板脱模拉料杆固定在动模型芯固定板上；推件板推塑件时，主流道凝料从拉料杆球头上强制脱出；动画第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计三、主流道和冷料井的设计冷料井类型和结构2.带球形头拉料杆的冷料穴适合于推件板脱模菌形头拉料杆锥形头拉料杆可靠性差一些动画第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计三、主流道和冷料井的设计冷料井类型和结构3.无拉料杆冷料井思考：分流道为什么设计成S型？第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计三、主流道和冷料井的设计冷料井类型和结构3.无拉料杆冷料井倒锥形冷料井加工在两瓣合模块的分型面上；第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计三、主流道和冷料井的设计冷料井类型和结构4.主流道套衬装弹簧的形式动画第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计四、分流道系统设计1.多腔模中型腔和分流道的布置⑴尽量保证各型腔同时充满，并均衡地填料；⑵各型腔之间距离恰当，有足够空间排布冷却水道、螺钉等，并有足够截面积承受注塑压力；⑶满足以上条件下尽量缩短流道长度、降低浇注系统凝料重量；⑷型腔和浇注系统投影面积重心；流道设计原则第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计四、分流道系统设计1.多腔模中型腔和分流道的布置流道的布置自然平衡人工平衡不平衡自然平衡人工平衡第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计四、分流道系统设计1.多腔模中型腔和分流道的布置平衡式：从主流道到各型腔的分流道和浇口其长度、形状、断面尺寸都是对应相等的,适宜生产高精度塑件。第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计四、分流道系统设计1.多腔模中型腔和分流道的布置非平衡式：♣特点：流道总长度较短，减少回头料的重量；适用于型腔数较多以及性能和精度要求不高的塑件；第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计四、分流道系统设计1.多腔模中型腔和分流道的布置非平衡式：♣措施：浇口设计成不同尺寸；不完全注塑法通过反复试模和注塑；第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计四、分流道系统设计2.按允许流动阻力优化分流道尺寸根据塑件大小和塑料品级设定充模时间和最小的流道尺寸；总压力损失：流道总体积：第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计四、分流道系统设计3.分流道截面形状设计►选择的原则：易于加工；流动阻力和热量损失都最小（比表面积最小）第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计四、分流道系统设计3.分流道截面形状设计圆形截面优点：热量散失小，阻力也小，浇口开在中心线上，延长冻结时间。缺点：增加制作费用及成本，稍不注意会造成流道交错而影响流动效率。第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计四、分流道系统设计3.分流道截面形状设计六角形截面其比表面积略大于圆形流道，也是理想的浇道，但是制造不易，通常用于小断面的流道。第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计四、分流道系统设计3.分流道截面形状设计梯形截面面积比圆形流道多出39%，更加浪费，但是与圆形流道相比的唯一优点是制造简便（仅在一个模板上），最为常用。第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计四、分流道系统设计3.分流道截面形状设计又称改良式梯形流道，結合圆形与梯型的优点改良而成，面积仅比圆形流道多出14%，常采用。U形截面第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计四、分流道系统设计3.分流道截面形状设计矩形截面流道效率与圆形相当，但面积却比圆形流道多出27%，增加了射出废料，而且会造成顶出力量增加的现象，不常采用。第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计四、分流道系统设计3.分流道截面形状设计分流道表面粗糙度：•有的不抛光，使流道壁处冻结的冷皮贴在壁上，不易进入型腔；•另一些为避免表面瑕疵，需仔细抛光，甚至镀铬；第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计四、分流道系统设计分流道截面设计要点制品的体积和壁厚，分流道的截面厚度要大于制品的壁厚。成型树脂的流动性，对于含有玻璃纤维等流动性较差的树脂,流道截面要大一些。流道方向改变的拐角处,应适当设置冷料穴。使塑件和浇道在分型面上的投影面积的几何中心与锁模力的中心重合。第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计四、分流道系统设计分流道截面设计要点第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计四、分流道系统设计分流道的设计要点保证熔体迅速而均匀地充满型腔分流道的尺寸尽可能短，容易尽可能小要便于加工及刀具的选择每一节流道要比下一节流道大10～20％（D＝d×10～20％）第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计四、分流道系统设计分流道的尺寸设计流道的直径过大：不仅浪费材料,而且冷却时间增长,成型周期也随之增长,造成成本上的浪费。流道的直径过小：材料的流动阻力大,易造成充填不足,或者必须增加射出压力才能充填。因此流道直径应适合产品的重量或投影面积。流道直径(mm)产品重量(g)49563758375以上1012大型流道直径(mm)投影面积(cm2)410以下6200850010120012大型表3－3－1第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计四、分流道系统设计分流道的尺寸设计D=产品最壁+1.5mmB=1.25D第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计四、分流道系统设计分流道的尺寸设计流道长度宜短,因为长的流道不但会造成压力损失,不利于生产性,同時也浪费材料；但过短,产品的残余应力增大,并且容易产生毛边。流道长度可以按如下经验公式计算:D=D——分流道直徑mmW——产品质量gL——流道長度mm第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计五、浇口设计浇口：连接分流道和型腔的桥梁,是浇注系统中最薄弱最关键的环节。浇口的位置、数量、形状、尺寸等是否适宜直接影响到产品外观、尺寸精度、物理性能和成型效率。第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计五、浇口设计浇口作用：•熔料经狭小浇口增速、增温，利于填充型腔。•注射保压补缩后浇口处首先凝固封闭型腔，减小塑件的变形和破裂。•狭小浇口便于浇道凝料与塑件分离，修整方便。慢快射出速度波狀流動模樣(流痕)良品模糊須狀流動模樣第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计五、浇口设计浇口过大：浇口周围产生过剩的残余应力,导致产品变形或破裂,且浇口的去除加工困难等。浇口过小：易造成充填不足(短射)、收缩凹陷、熔接痕等外观上的缺陷,且成型收缩会增大。浇口尺寸设计第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计五、浇口设计浇口尺寸设计•断面尺寸约为分流道断面积的3％～9％；•浇口长度约为0.5～2.5mm;牛顿流体：浇口处流动阻力损失增大；假塑性流体：流动阻力的损失与表观粘度的降低相抵消；第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计五、浇口设计小浇口尺寸优点：⑴增加物料通过的流速；⑵使部分塑料熔体的温度上升，增加流动性；⑶冻结快，可以控制并缩短补料时间；⑷降低模塑周期；⑸多型腔中，易平衡各型腔的进料速度；⑹便于制件修模。第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计五、浇口设计采用较大浇口场合：⑴成型大型塑件（多浇口除外）；⑵成型厚壁和特厚制品；⑶接近牛顿型的高粘度的塑料熔体；⑷热敏性塑料。第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计五、浇口设计2.浇口的类型及特点直接浇口直接浇口广泛应用于单型腔模具特点：注塑压力和热量损失最小,固化时间长，去除浇道后﹐将在成型品表面留下痕迹。动画第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计五、浇口设计边缘浇口典型的浇口尺寸为：一般开设在分型面上，便于机械加工，易保证精度，可以调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间，浇口去除方便；但压力损失大、壳形件排气不便、易产生熔接痕。2.浇口的类型及特点第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计五、浇口设计边缘浇口2.浇口的类型及特点矩形浇口尺寸经验计算公式：深度：h=kδδ-制品厚度；k-材料系数；宽度：w=kA1/2/30A－凹模边型腔表面积，即塑件外表面积，mm2;第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计五、浇口设计边缘浇口2.浇口的类型及特点•分流道与浇口连接处的形状：第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计五、浇口设计2.浇口的类型及特点扇形浇口适合成型宽度较大的薄片状塑件，使物料在横向得到均匀分布，降低制品的内应力和空气的卷入，但去除浇口的后加工量大。第三章注塑成型模具3.3注塑模普通浇注系统设计五、浇口设计2.浇口的类型及特点扇形浇口典型的浇口尺寸为：深0.25～1.6mm,宽度6mm～所在边型腔宽度的1/4；横断面积大小.浇口由