搜索
塑料成型及模具设计中国矿业大学材料科学与工程学院2006年8月第三章注塑成型模具问题：第三章注塑成型模具目的与要求：重点与难点：1.2.3.难点：重点：第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统一、概述塑件熔体温度为200～300℃，取出温度为60～80℃；冷却介质：水模温90℃油模温90℃冷冻水模温室温加热棒或加热套模温100℃动画第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统一、概述1.模具温度设计的原则⑴结晶型塑料模温的决定Tg室温塑件发生后结晶现象Tg室温模温决定塑件结晶度塑件的性能柔软的韧性好的塑件刚性、硬度和耐磨性好的塑件第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统一、概述1.模具温度设计的原则⑵模温内应力和翘曲变形•力求塑件各部分温度一致；•模温适当；⑶模温与制品外观质量•过高易出现橘皮效应，塑件轮廓不清晰•过低易出现粘模，塑件透明度降低；第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统一、概述2.冷却效率对生产效率的影响及提高的办法⑴提高模板对冷却介质的传热系数提高冷却介质在模具内的流速或湍流；雷诺系数：Re=vd/γRe4000为湍流，一般为6000～10000；第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统一、概述2.冷却效率对生产效率的影响及提高的办法⑵降低冷却介质温度增加传热推动力一般适应于非结晶型塑料或尺寸和性能要求不高的结晶型塑件；采用低温水，但不能低于露点温度以下；⑶增大冷却传热面积开设尽可能大和数量多的冷却水道；率先考虑冷却水道的布置；第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统一、概述3.冷却系统设计原则⑴冷却水通道的设置动定模和型腔的四周应均匀布置冷却水道；不均匀冷却与制品翘曲变形第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统一、概述3.冷却系统设计原则⑵冷却水孔的设置冷却水孔间距越小，直径越大则对塑件冷去越均匀；管壁间距≤5d。水管壁～距型腔表面≤3倍管径d第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统一、概述3.冷却系统设计原则⑶水孔与相邻型腔表面距离相等冷却水管与型腔等距及不等距排列第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统一、概述3.冷却系统设计原则⑷采用并流流向，加强浇口处的冷却冷却回路入口设在浇口附近，出口在流动末端第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统一、概述4.降低入水与出水温差⑷采用并流流向，加强浇口处的冷却普通模具出入水温差在5℃以内，精密模具2℃第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统二、模具冷却系统设计计算1.制品所需冷却时间的计算一维传热模型：塑件长度L/S10；热量仅沿塑件的壁厚方向传递；充模完成的瞬间型腔内各点熔体的温度为注塑料温，制品内外温度降到模温，并维持恒定不变；热量不断从内部向表面传递；冷却时间t表达式：第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统二、模具冷却系统设计计算1.制品所需冷却时间的计算冷却时间t与成型周期T关系：t=0.75T每秒钟注塑次数：N=1/T=1/t×0.75单位时间注入量：m‘=N×m第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统二、模具冷却系统设计计算2.冷却介质一边所需传热面积的设计计算⑴冷却介质用量的计算塑件在固化时每秒钟释放热量：Q1=m'·q=N·m·qq-单位质量塑料熔体在成型过程中放出的热量q=[c2(θc-θ)+γ]冷却水单位时间带走热量：Q2=Q1-QC-QR-QLQ2≈Q1第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统二、模具冷却系统设计计算2.冷却介质一边所需传热面积的设计计算⑴冷却介质用量的计算Q2=Q0+QiQ0－凹模带走的热量；Ｑi－凸模带走的热量；模具凹模和凸模每秒钟带走的热量：ø0=Q0/[ρ1c1(θ5'-θ5'‘)]øi第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统二、模具冷却系统设计计算2.冷却介质一边所需传热面积的设计计算⑵模板的热传导阻力与型腔内壁温度θ3m的确定从制品经模板到冷却介质温度变化:由型腔壁向冷却水管壁的传热:型腔壁平均温度θ3m对塑件质量影响:模壁温度应低于塑料的热变形温度10~20℃,同时应远高于冷却水温度.常见热塑性塑料建议模温:表3-9-4第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统二、模具冷却系统设计计算2.冷却介质一边所需传热面积的设计计算⑶冷却水孔壁与冷却水界面的传热模系数计算⑷冷却介质边传热面和A4的确定3.冷却水管总长度计算及流动状态、流动阻力的校核第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统三、常见冷却水路结构形式1.型芯凸模冷却水路结构第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统三、常见冷却水路结构形式1.型芯凸模冷却水路结构高而细的型芯：喷流式第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统三、常见冷却水路结构形式1.型芯凸模冷却水路结构高而粗的型芯深腔大型件第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统三、常见冷却水路结构形式1.型芯凸模冷却水路结构第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统三、常见冷却水路结构形式1.型芯凸模冷却水路结构第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统三、常见冷却水路结构形式2.凹模冷却水路结构形式对于浅凹模，在模板内钻单层冷却水孔，孔与孔间用软管连接或采用内部钻孔的办法互相沟通，构成回路；围绕型腔的冷却水道第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统三、常见冷却水路结构形式2.凹模冷却水路结构形式模板上对称布置的冷却水道用于冷却一模两件扁平制品凹模第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统三、常见冷却水路结构形式2.凹模冷却水路结构形式一模多腔冷却水路布置；对于深型腔可采用多层水道第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统三、常见冷却水路结构形式2.凹模冷却水路结构形式嵌入式型腔，在型腔嵌件周围开环形槽第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统三、常见冷却水路结构形式2.凹模冷却水路结构形式第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统四、模具冷却新技术１.负压水路和逻辑密封冷却装置负压冷却水系统：相对压力＜1atm.，利用容积泵→来抽吸冷却水→使冷却系统中→形成负压，即使不加密封，也不漏水。在开模状态时动定模都同时进行吸水第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统四、模具冷却新技术１.负压水路和逻辑密封冷却装置闭模时，型芯和凹模间形成冷却回路；开模前瞬间，容积泵开始吸水第三章注塑成型模具3.9注塑模温度调节系统四、模具冷却新技术２.热管冷却装置热管安放在型芯中冷却，也可将热管插入推杆或拉料杆内，兼起冷却的作用。热管用于注塑模冷却至少可缩短成型周期30%以上，并能使模温恒定；用热管冷却型芯第三章注塑成型模具3.10气体辅助注塑成型制品设计和模具设计一、概述工艺过程熔体注射→型腔→部分注满或全部注满→注入高压气体(常用N2)→气体推动熔体→完成充模、补缩→塑件固化→排出气体→脱模;气辅注塑循环周期图1:循环开始;1-2:注入树脂;2-3:延时;3-4:注入气体;4-5:气体保压;5-6:气体泄压;6-1:启模阶段.动画第三章注塑成型模具3.10气体辅助注塑成型制品设计和模具设计一、概述分类⑴短射：适用于厚壁的充模阻力不大的塑件，特别是手把之类的棒状制品，可节省大量原材料；动画第三章注塑成型模具3.10气体辅助注塑成型制品设计和模具设计一、概述分类⑵满射：能补缩塑料的收缩，且靠气体压力进行保压效果更好，适于薄壁充模阻力较大塑件；动画第三章注塑成型模具3.10气体辅助注塑成型制品设计和模具设计一、概述1.气辅注塑技术的优点①厚壁塑件表面凹陷，可消除；②气体保压的压力梯度小，效果好，降低内应力，减少翘曲变形；③塑件尺寸精度、形位精度高；④节约原料，最高可达50%；⑤减少冷却时间，缩短生产周期，提高生产效率；⑥短射气辅成型，可使注塑压力降低；第三章注塑成型模具3.10气体辅助注塑成型制品设计和模具设计一、概述1.气辅注塑技术的优点第三章注塑成型模具3.10气体辅助注塑成型制品设计和模具设计一、概述1.气辅注塑技术的优点气辅成型制品的特点：制品壁厚可相差悬殊，把普通注塑由多个零件组装的制品，设计成一体;加强筋作为气体通道，制品刚性好，浇口数目减少。设计的要点：根据塑件的形状确定熔体进浇位置、气体入口位置、气道位置。早期的气辅成型，气体入口与浇口在一起，现在，利用气针，可在任何时间、在塑件任何部位进气。第三章注塑成型模具3.10气体辅助注塑成型制品设计和模具设计一、概述2.气辅注塑适用制品范围⑴特厚的棒状制品短射成型汽车握把第三章注塑成型模具3.10气体辅助注塑成型制品设计和模具设计一、概述2.气辅注塑适用制品范围Cinpres公司进气阀⑴特厚的棒状制品第三章注塑成型模具3.10气体辅助注塑成型制品设计和模具设计一、概述2.气辅注塑适用制品范围⑵大型板状有加强筋的制品一方面可降低锁模力，另一制品内应力小；通过加强筋传递保压压力第三章注塑成型模具3.10气体辅助注塑成型制品设计和模具设计一、概述2.气辅注塑适用制品范围⑵大型板状有加强筋的制品两侧带加强筋气路传递保压压力气辅注塑成型电视机前框第三章注塑成型模具3.10气体辅助注塑成型制品设计和模具设计一、概述2.气辅注塑适用制品范围⑶大型的、厚薄不均的复杂塑件第三章注塑成型模具3.10气体辅助注塑成型制品设计和模具设计二、气辅成型制品和模具设计原则1.气道壁厚和塑件壁厚①塑料的气道部分和实心部分的壁厚应相差悬殊；②塑件的壁厚除了棒状手把类制品外，对于非气体通道的平板区而言不宜大于3.5mm；2.塑件上的加强筋第三章注塑成型模具3.10气体辅助注塑成型制品设计和模具设计3.气体注入位置设计二、气辅成型制品和模具设计原则第三章注塑成型模具3.10气体辅助注塑成型制品设计和模具设计3.气体注入位置设计气体进入二个或多个支气道，气针位置很重要，若各支气道流动不平衡，气体流动距离不同，因此气针位置应使熔体流动平衡；二、气辅成型制品和模具设计原则第三章注塑成型模具3.10气体辅助注塑成型制品设计和模具设计4.气泡扩展方向以及塑料熔体和气体注入位置二、气辅成型制品和模具设计原则塑料扩展方向与塑料熔体流动方向应相同；塑料熔体和气体的注入口最好设在塑件壁厚的地方，厚壁处不宜作为流动的末端；5.气道部分塑件外形设计气道纵向流动路径和壁厚第三章注塑成型模具3.10气体辅助注塑成型制品设计和模具设计二、气辅成型制品和模具设计原则5.气道部分塑件外形设计气道断面尺寸和壁厚第三章注塑成型模具3.10气体辅助注塑成型制品设计和模具设计二、气辅成型制品和模具设计原则6.气体通道长度的控制短射：气道长度取决于注入气体前塑料熔体充满型腔的百分率和延迟时间，以及塑料的进一步收缩；第三章注塑成型模具3.10气体辅助注塑成型制品设计和模具设计二、气辅成型制品和模具设计原则6.气体通道长度的控制短射：第三章注塑成型模具3.10气体辅助注塑成型制品设计和模具设计二、气辅成型制品和模具设计原则6.气体通道长度的控制控制气体穿透长度方法：过溢出法或特殊的抽芯法动画过溢出法第三章注塑成型模具3.10气体辅助注塑成型制品设计和模具设计二、气辅成型制品和模具设计原则6.气体通道长度的控制特殊的抽模芯法动画一短射：动画二第三章注塑成型模具3.10气体辅助注塑成型制品设计和模具设计二、气辅成型制品和模具设计原则6.气体通道长度的控制满射：主要取决于原材料体积收缩率，体积大小和气道断面大小；第三章注塑成型模具三、气辅模具设计计算机辅助工程(自学内容略)§3.11注塑模CAD/CAE/CAM技术(自学内容略)第三章注塑成型模具思考与练习：