塑料橡胶模具设计教案

塑料橡胶模具设计教案课程代码：03030302课程学时：72课程类别：专业教育课程授课教师：李迎春学院、系：材料学院材料科学系授课专业：高分子材料与工程授课班级：02044401，020444402二00四年十二月3.1注射模具的典型结构及分类教学目的：掌握注射模具的整体结构形式，了解模具的主要类型。教学重点：注射模具的典型结构；教学难点：模具的整体结构，各个零件的形状、位置关系以及在模具动作过程中所起的作用；教学手段：多媒体和板书相结合。学时分配：3.1.1注射模具设计中的主要问题30min3.1.2注射模具的功能10min3.1.3注射模具的典型结构30min3.1.4注射模具的类型80min教学过程及主要内容：引言：上节课我们讲述了塑件的设计，自己也设计了塑件，那么这些塑件是如何成型出来的呢？成型塑件的模具是什么样子？注射模具包括那些典型零件，有那些种类？注射模具如何进行设计？下面我们就针对这些问题讲解注射模具的设计。3.1.1注射模具设计中的主要问题设计注射模具时，既要考虑塑料熔体的流动行为、冷却行为等塑料加工工艺方面的问题，又要考虑模具制造装配方面的问题。目前注射模具设计中的一些问题已可借助注射模具设计的专用软件通过计算机分析确定，特别是复杂的大型的注塑件，更有必要这样做。这便是所谓的注射模具的计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助工程（CAE），但它们只是人们在模具设计中的工具，并不能代替人们在模具设计中的创造能力，有许多问题如型腔的总体布置，浇注系统的结构、型腔的镶拼组合、脱模及侧向分型抽芯机构的选取等仍需由设计人员决定，或利用有关的计算机软件通过人机对话的形式优化解决。值得指出的是要正确的、高水平的使用注射模具计算机辅助设计的各种软件，也必须对模具设计的原则和方法有透彻的了解.模具设计的主要内容大致有以下几个方面：⒈了解塑料熔体的流动行为，考虑塑料在流道和型腔各处流动的阻力、流动速度，检验最大流长。根据塑料在模具内的流动方向，考虑塑料在模具内的重新熔合和模具内原有空气的导出。⒉考虑冷却过程中塑料的收缩及补缩问题。⒊通过模具设计来控制塑料在模具内结晶、取向和改善制品内应力。⒋进浇点和分型面的选择问题。⒌制件的横向分型抽芯和顶出问题。⒍模具的冷却和加热问题。⒎模具有关尺寸与所用注射机的关系。⒏模具总体结构和零件形状要简单合理，模具应具有适当的精度、粗糙度、强度和刚度，易于制造和装配。3.1.2注射模具的功能⒈熔体的接收与分布⒉材料的成型与冷却⒊熔体固化⒋塑件顶出⒌承受应力⒍转换运动⒎模具部件导向3.1.3注射模具的典型结构（参加课堂教学比赛部分）注射模具的结构是由注射机的形式和制件的复杂程度等因素决定的，凡是注射模具，均可分为动模和定模两大部分。注射时动模与定模闭合构成型腔和浇注系统，开模时动模与定模分离，取出塑件。定模安装在注射机的固定模板上，而动模则安装在注射机的移动模板上，图3-1为一典型的注射模具。左图为模具闭合状态，右图为模具打开的状态。这个模具一模成型两个塑件，由14个主要部件构成。定模板、定模底板、凹模、主流道衬套和定位环构成定模部分，动模、动模垫板、模脚、顶出板、顶出底板、拉料杆、顶杆和凸模构成模具的动模部分。成型时动模和定模闭合，注射机通过喷嘴、主流道、分流道和浇口将塑料熔体注射进模具的型腔，通过保压和冷却过程，使塑料熔体冷却固化成为具有一定形状的制品，然后动模和定模分离，由于塑料制品的收缩紧紧包住凸模，随凸模一起留在动模一边，浇注系统的凝料也在拉料杆的作用下随塑件一起留在动模，随后注射机的顶针顶动顶出板和顶出底板，带动顶杆和拉料杆将塑件顶出模外，完成一个注射循环过程。然后动模和定模再闭合，顶出系统复位，进行下一个注射循环过程。根据模具上各个部件所起的作用，可分为以下几个部分：⒈成型零部件成型零部件是直接成型塑件的部分，它通常由凸模（成型塑件内部形状）、凹模（成型塑件外部形状）、型芯或成型杆、镶块等构成。图3-1所示的模具成型零部件由件13、14构成。⒉浇注系统将塑料熔体由注射机的喷嘴引向型腔的流道称为浇注系统，它由主流道、分流道、浇口和冷料井组成，浇注系统设计的好坏直接关系到所成型的制品的质量。⒊导向部分为确保动模和定模合模时准确对中，以保证塑件的精确形状和壁厚的均匀而设置合模导向零件。通常由导柱图3-1中的件12、导套构成或在动定模上分别设置互相吻合的内外锥面。有的注射模具的顶出机构为避免在顶出过程中发生歪斜，也设有导向零件，使顶出板保持水平运动。⒋分型抽芯结构带有外侧凹或侧孔的塑件，在被顶出模具之前。必须先进行侧向分型，拔出侧向凸凹模或抽出侧型芯，塑件方能顺利脱模。完成这部分动作的机构为侧向分型抽芯机构。⒌顶出装置在开模过程中，将塑件和浇注系统凝料从模具中顶出的装置称为顶出装置，图3-1中顶出装置由顶出板8、顶出底板9、拉料杆10和顶杆11构成。⒍温度调节系统为了满足注射工艺对模具温度的要求，模具设有冷却和加热装置。冷却装置一般在模具内开设冷却水道，加热则在模具内部或四周安装电加热元件，成型时要力求模温稳定、均匀。⒎排气系统为了在注射过程中将型腔内原有的气体排出，常在分型面设置排气槽。但是小型塑件排气量不大，可直接利用分型面排气，大多数中小型模具的顶杆或型芯与模具配合间隙均可起排气作用，可不必另外设置排气槽。1-定位环2-主流道衬套3-定模底板4-定模板5-动模板6-动模垫板7-模脚8-顶出板9-顶出底板10-拉料杆11-顶杆12-导柱13-凸模14-凹摸15-冷却水通道图3-1单分型面注射模具3.1.4注射模具的类型（按总体结构特征分类）⒈单分型面注射模具见图3-1。特点：只有一个分型面，模具结构简单，制品连同浇注系统凝料一起取出模外。⒉双分型面注射模具见图3-2。特点：具有两个分型面，一个取出浇注系统凝料，一个取出塑件；增加了一个可移动的中间板。⒊有活动镶件的注射模具见图3-3。特点：成型塑件侧凸或侧凹的部件不能在模具内和塑件分离，这些部件在脱模时和塑件一起脱出模外，然后通过手工和塑件分离；模具结构相对简单但自动化程度低。⒋横向分型抽芯注射模具见图3-4。特点：利用斜导柱或斜滑块等结构形式实现塑件上侧凸或侧凹在模具内利用开模力的自动脱模；模具结构较为复杂。⒌自动卸螺纹注射模具见图3-5。特点：模具上设有变开模方向的直线运动为螺旋运动的装置，带动螺纹型芯或型环和塑件相对作旋转运动在模具内自动脱出螺纹型芯或型环。模具结构复杂。⒍定模设顶出装置的注射模见图3-6。特点：顶出塑件的顶出装置设在定模上，需要有把开模力和开模运动转换到定模的机构。⒎无流道注射模具见图3-7。特点：无浇注系统凝料，但模具的浇注系统部分需要加热或采取隔热措施，模具结构复杂，生产效率高。图3-2双分型面注射模具图3-3带活动镶件的模具图3-4侧向分型抽芯的模具图3-5自动卸螺纹模具图3-6定模设顶出机构的注射模具图3-7热流道模具总结：讲述本节的基本要求，强调重点难点部分。要求同学们对照课本，在课后画出图3-1，进一步掌握模具各个部分的位置关系和模具的整体结构。作业布置：同学们自己都进行了塑件设计，在掌握注射模具整体结构的基础上，考虑成型自己设计的塑件的注射模具的整体结构，比如是采用两板式还是三板式模具。需要不需要侧抽芯机构等。课后分析：课后通过同学答疑，发现同学们普遍存在“眼高手低”的现象，对于模具图的理解只停留在表面上，对于本节的难点，模具各个零件的形状、位置关系以及在模具动作过程中起的作用理解还不够深入，以后在课堂教学中需进一步加强这一部分的教学工作。