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北京航空航天大学出版社第3章塑料模具设计3.1塑料概述3.2塑料制件的设计3.3注射模设计3.4压缩模设计3.5塑料模具设计程序3.1塑料概述一、塑料的组成及特性1．塑料的基本组成合成树脂+添加剂添加剂（助剂）类型：填充剂（填料）、增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂2．塑料的特性（1）密度小，质量轻；（2）比强度和比刚度高；（3）化学稳定性好；（4）电绝缘性能好；（5）绝热、隔声性能好；（6）耐磨性、自润滑性好；（7）成型性能好；3.1塑料概述（8）粘结性能好；（9）多种防护性能。二、塑料的分类1．按塑料中树脂的分子结构及其特性分类（1）热塑性塑料（2）热固性塑料2．按塑料的用途分类（1）通用塑料（2）工程塑料（3）功能塑料三、塑料的工艺性能1．热塑性塑料的工艺性能3.1塑料概述（1）收缩性（2）流动性（3）结晶性（4）热敏性（5）吸湿性（6）应力开裂及熔体破裂2．热固性塑料的工艺性能（1）收缩性（2）流动性（3）固化特性（4）比容与压缩率（5）水分及挥发物3.1塑料概述四、常用塑料简介1．热塑性塑料（1）聚乙烯（PE）（2）聚丙烯（PP）（3）聚氯乙烯（PVC）（4）聚苯乙烯（PS）（5）ABS塑料（6）聚酰胺（PA）（7）聚碳酸酯（PC）2．热固性塑料（1）酚醛塑料（PF）（2）氨基塑料（3）环氧树脂（EP）3.2塑料制件的设计塑件设计的主要内容：塑件的尺寸、精度、表面质量、形状、壁厚、斜度、加强肋、支承面、圆角、孔、螺纹、齿轮、嵌件、标记、符号及文字等。一、塑件的尺寸、精度和表面质量1．尺寸塑件的总体尺寸2．精度塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与设计尺寸的符合程度。塑件尺寸公差的代号为MT，公差等级分为7级，每一级分为A、B两种。3．表面质量塑件的表面质量包括有无斑点、条纹、凹痕、起泡、变色等缺陷，表面光泽性和表面粗糙度（模具表面粗糙度应比塑件低1～2级）。3.2塑料制件的设计二、塑件的结构设计1．形状合理不合理塑件侧孔改为右图形式，避免了侧向抽芯机构增加塑件侧壁斜度，可采用组合型芯成型，避免了侧向抽芯机构说明3.2塑料制件的设计塑件侧孔改为右图形式，避免了侧向抽芯机构增加塑件侧壁斜度，可采用组合型芯成型，避免了侧向抽芯机构合理不合理说明BAABBACCAB可强制脱模的侧向凹凸3.2塑料制件的设计（a）（b）塑件壁厚不均的改善2．壁厚3.2塑料制件的设计3．斜度脱模斜度一般取30′～1º30′a塑件的脱模斜度采用加强筋改善壁厚加强筋的布置4．加强筋（a）（b）（c）薄壁塑件的设计3.2塑料制件的设计5．支承面6．圆角塑件转角处应尽可能采用圆弧过渡，圆角半径一般不应小于0.5mm。支承面的结构形式7．孔塑件上常见的孔有通孔、盲孔、异形孔和螺纹孔等。3.2塑料制件的设计孔的加强（1）通孔通孔不宜设计得太深，否则型芯的刚度和孔的同轴度不易保证。（2）盲孔盲孔是用一端固定的型芯来成型，孔的深度应浅于通孔。通孔成型常用几种方法3.2塑料制件的设计（3）异形孔异形孔的成型常采用拼合型芯的方法。拼合型芯成型异形孔8．标记、符号及文字塑件上的标记、符号及文字有凸形、凹形和凹坑凸形三种结构形式。塑件上的标记、符号和文字3.2塑料制件的设计三、螺纹的设计设计塑件上的螺纹应考虑的几个方面：（1）塑件上的螺纹应选用螺牙尺寸较大的，螺纹直径较小时不宜采用细牙螺纹。（2）塑料螺纹不能达到很高的精度，一般低于3级。（3）塑件上螺纹直径不宜过小，一般外径≥4mm，内径≥2mm。（4）塑件螺纹与金属螺纹的配合长度，一般不大于螺纹直径的1.5倍。（5）为防止螺纹最外圈崩裂或变形，应使其始末两端各留有一台阶。（6）在同一型芯或型环上有前后两段螺纹时，应使两段螺纹的旋向相同，螺距相等。Ⅰ.塑料螺纹的结构形状Ⅱ.两段同轴螺纹的设计3.2塑料制件的设计四、齿轮的设计齿轮结构及各部分尺寸H11tH2D1DtH塑料齿轮主要用于精度和强度要求不太高的传动机构，塑料齿轮常用的塑料有尼龙、聚碳酸酯、聚甲醛、和聚砜等。五、带嵌件塑件的设计金属嵌件设计的要求：（1）嵌件与塑料必须牢固连接（2）嵌件在模具内应可靠定位（3）嵌件周围塑料层应有足够的厚度II2:1常见嵌件的形式3.3注射模设计一、注射成型原理及工艺1．注射成型原理注射成型又称注塑成型，是塑料成型的一种重要方法，主要适用于热塑性塑料成型。2．注射成型工艺过程（1）成型前的准备（2）注射过程（3）塑件的后处理注射成型原理3.3注射模设计3．注射成型工艺条件（1）温度1）料筒温度2）喷嘴温度3）模具温度（2）压力塑化压力和注射压力（3）时间充模时间、保压时间、模内冷却时间和其他时间4．注射成型的特点注射成型具有成型周期短，生产效率高，能一次成型形状复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑件，易于实现自动化生产，生产适应性强等特点。但注射成型所需设备昂贵，模具结构较复杂，制造成本高，不适合单件小批量塑件的生产。3.3注射模设计二、注射模的结构组成及分类由动模和定模两大部分组成。注射模结构1．注射模的基本组成根据注射模各个零部件所起的作用，可将模具分为以下几个组成部分：（1）成型零部件（2）浇注系统（3）导向机构（4）支承零部件（5）推出机构（6）侧向分型与抽芯机构（7）温度调节系统（8）排气系统3.3注射模设计2．注射模的分类（1）按所加工塑料的性质分热塑性塑料注射模、热固性塑料注射模（2）按所用注射机的类型可分卧式注射机用注射模、立式注射机用注射模和角式注射机用注射模（3）按模具型腔数目可分单型腔注射模、多型腔注射模（4）按浇注系统的结构形式分普通流道注射模、热流道注射模（5）按注射模具总体结构特征分单分型面注射模、双分型面注射模、侧向分型抽芯注射模、带有活动镶件的注射模、定模设推出装置的注射模和自动卸螺纹注射模等3.3注射模设计三、注射模典型结构1．单分型面注射模（双板式注射模）2．双分型面注射模（三板式注射模）单分型面注射模双分型面注射模3．侧向分型抽芯注射模斜导柱侧向抽芯注射模4．带有活动镶件的注射模带有活动镶件的注射模3.3注射模设计5．定模设推出装置的注射模定模设推出装置的注射模6．自动卸螺纹注射模自动卸螺纹注射模3.3注射模设计四、注射模与注射机的关系注射机的技术参数：1．注射机简介注射机是注射模塑的成型设备，主要由注射装置、合模装置、电气控制系统、液压传动系统和机架等组成。注射机类型（根据注射机外形结构特征）卧式注射机立式注射机角式注射机注射机的最大注射量、锁模力、注射压力、模具最大和最小厚度、最大开模行程、拉杆间距、定位孔尺寸、喷嘴尺寸等。注射机的结构组成3.3注射模设计2．注射机有关参数的校核（1）最大注射量的校核最大注射量：指注射机对空注射条件下，注射螺杆或柱塞作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量。（2）注射压力的校核（3）锁模力的校核nV+Vj≤kVmax（最大注射量以容积来标定）nm+mj≤kmmax（最大注射量以质量来标定）P≤PmaxFz=p（nA+A1）＜F3.3注射模设计（4）模具与注射机安装部分相关尺寸的校核1）喷嘴尺寸2）定位圈尺寸3）最大、最小模具厚度4）模具外形尺寸R=r+（2～3）mmd=d1+（0.5～1）mm主流道衬套与喷嘴关系定位圈与定位孔采用间隙配合。Hmax=Hmin+△HHmin≤H≤Hmax注射机模板及拉杆间距尺寸5）安装螺孔尺寸3.3注射模设计（5）开模行程的校核单分型面注射模开模行程2）注射机的最大开模行程与模具厚度有关的校核1）注射机的最大开模行程与模具厚度无关的校核①单分型面注射模②双分型面注射模双分型面注射模开模行程S≥H1+H2+（5～10）mmS≥H1+H2+a+（5～10）mmS=Sk–Hm①单分型面注射模3.3注射模设计②双分型面注射模有侧向抽芯的开模行程Sk≥Hm+H1+H2+（5～10）mmSk≥Hm+H1+H2+a+（5～10）mm3）有侧向抽芯机构时开模行程的校核若Hc≤H1+H2，则Hc对开模行程没有影响，仍按前述各公式进行校核；若Hc＞H1+H2，则可用Hc代替前述校核公式中H1+H2的进行校核。（6）推出装置的校核3.3注射模设计五、分型面的设计1．分型面的形式分型面的形状平直分型面倾斜分型面瓣合分型面阶梯分型面曲面分型面单个分型面多个分型面2．分型面的设计原则（1）分型面应选择在塑件外形最大轮廓处3.3注射模设计（2）分型面的选择应有利于塑件顺利脱模分型面对脱模的影响（3）分型面的选择应保证塑件的精度要求分型面对塑件精度的影响（4）分型面的选择应考虑塑件外观质量分型面对塑件外观质量的影响（5）分型面的选择应有利于排气（6）分型面的选择应便于模具制造分型面对塑件外观质量的影响分型面对模具制造的影响3.3注射模设计六、浇注系统和排气系统设计1．普通浇注系统设计指模具中由注射机喷嘴与模具接触处到型腔为止的塑料熔体流动通道。浇注系统浇注系统的组成普通浇注系统主流道分流道冷料井浇口（1）主流道是指从注射机喷嘴与模具接触处到分流道为止的一段流道。3.3注射模设计主流道结构及与注射机喷嘴的连接关系主流道衬套的结构及固定形式（2）分流道是指主流道末端与浇口之间的一段流道。1）分流道的截面形状及尺寸hbRbRRhbd分流道截面形状3.3注射模设计2）分流道布置形式分流道的平衡式布置平衡式：非平衡式：分流道的非平衡式布置3.3注射模设计（3）浇口常见的浇口形式、尺寸及特点见表：连接分流道与型腔的熔体通道。序号浇口形式简图特点及应用1（主流道型浇口）直接浇口浇口尺寸较大，流程短，流动阻力小，进料速度快，补缩时间长，利于排气。但易产生残余应力和缩孔，浇口去除困难，且留有明显痕迹适用于大、中型深型腔筒形或壳形塑件、热敏性塑料和高粘度塑料2（边缘浇口）侧浇口一般开设在分型面上，可以调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间。浇口截面小，去除容易，且不留明显痕迹。但注射压力损失大，成型深型腔塑件时排气困难，易形成熔接痕适用于成型各种塑料、各种形状的塑件，应用广泛¦Αblt3.3注射模设计序号浇口形式简图特点及应用3扇形浇口侧浇口的变异形式，沿宽度方向上进料更加均匀，可降低塑件的内应力，避免流纹及定向所带来的不良影响，减少带入空气的可能性。但浇口痕迹较明显适用于扁平而较薄的塑件成型4平缝浇口侧浇口的另一变异形式，熔体通过特别开设的平行流道与平缝浇口得到均匀分配，料流平稳均匀地进入型腔，无熔接痕，并可降低塑件内应力，减少翘曲变形。但去除浇口凝料的后加工量大主要用于成型面积较大的扁平塑件5环形浇口此浇口进料均匀，流动状态好，排气容易，塑件上无熔接痕。但浇口凝料去除困难。主要用于成型圆筒形无底塑件Lbtlblttl3.3注射模设计序号浇口形式简图特点及应用6轮辐式浇口此浇口是环形浇口的改进形式，把整个圆周进料改为几小段圆弧进料，浇口凝料去除方便，回头料较少，同时型芯上部得到定位而增加了稳定性。但塑件上熔接痕增加了，对塑件强度有影响适用范围与环形浇口类似7爪形浇口该浇口是轮辐式浇口的变异形式，与轮辐式浇口的区别仅在于分流道与浇口不在一个平面内主要适用于内孔较小的管状件和同轴度要求高的塑件8（针点浇口或菱形浇口）点浇口该浇口俗称小浇口，是一种截面尺寸很小的浇口，有很高的剪切速率，塑件残余应力较小，浇口凝料在开模时可自动拉断，凝料去除后残留痕迹小。但注射压力损失大，浇口尺寸太小时，料流易产生喷射，对塑件质量不利适用于圆筒形、盒形、壳形等形状的塑件，应用广泛dll0l1¦Αatbtt3.3注射模设计序号浇口形式简图特点及应用9（剪切浇口）潜伏式浇口此浇口是由点浇口演变而来的，开设在内、外侧面的隐蔽处，它除了具有点浇口的特点之外，比点浇口的塑件表面质量更好。推出时塑件与浇口凝料可自动切断。但注射压力损失大，浇口加工困难主要用于表面质量要求高，大批量生产的塑件。因推出时需有较强的冲击力，故不适于成型较强韧的塑料。10（分接式浇口）护耳式浇口该浇口可以克服小浇口易产生喷射及在浇口附近产生较大内应力而引起塑件翘曲变形等缺陷。但浇口去除麻烦主要适用于聚碳酸酯、ABS、