注射模具设计

第4章注射模设计注射模具的基本结构与分类注射模与注射机的技术规范和参数分型面的选择，型腔数目的确定与排列形式，注射模各组成部分（浇注系统、排气系统、成型零部件、导向机构、脱模机构、调温系统、侧向抽芯机构、模架等）的设计注射模材料的选用注射模设计实例一、注射模的结构组成注射模是安装在注射机上，完成注射成形工艺所使用的模具。注射模的结构(动模和定模）成型零部件浇注系统导向与定位机构脱模机构调温系统排气系统支承零部件侧向分型抽芯机构4.1注射模具的基本结构与分类1.成型零部件成型零部件是构成模具的型腔、直接与塑料熔体相接触并成型制品的模具零件和部件。通常有凸模、凹模、型芯、成型杆、镶件等零件或部件。2.浇注系统浇注系统是将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的一组进料通道，通常由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。它对熔体充模时的流动特性以及塑件的质量等有着重要的影响.3.导向与定位机构主要用来保证动、定模合模或模具中其它零部件之间的准确对合，以保证塑件形状和尺寸的精度。图中导向部件为动模上的四个导柱和定模上的导套（导向孔）。4.脱模机构(推出机构）在开模过程中，将塑件及浇注系统凝料推出或拉出的装置。脱模机构由推杆18、推板13、推杆固定板14、拉料杆15和动模垫板11组成。在脱模机构中一般还包含复位杆19，使动模和定模合模时使推出机构回到初始位置。5.侧向分型抽芯机构带有侧孔或侧凹的制品，在被脱出模具之前，必须先进性侧向分型将型芯侧向抽出。该机构包括斜导柱、滑块、楔紧块、滑块定位装置、侧型芯和抽芯液压缸等。各种塑料成型均有适宜的模具温度，模具温度是指和制件接触的模腔表壁温度，它影响着熔体的充模流动，制件的冷却速度和制件性能。模具应设有冷却或加热的温度调节系统。冷却方式：循环水冷却加热方式：通入热水、蒸汽、热油和置入加热元件等。6.温度调节系统在注射成型中，如果排气不良，气体会阻止正常快速充模以及气体压缩产生热量烧焦塑料。常见排气结构是在分型面处开设排气槽，也可以利用推杆或型芯与模具的配合间隙来排气。对于大型注射模，应预先设置排气槽。7.排气系统二、注射模具的分类分型面：模具上用于取出塑件和浇注系统凝料的可分离接触表面。单分型面注射模只有一个分型面，也叫两板式注射模。约占全部注射模具的70%.型腔的浇口位置只能选择在制品的侧面。主流道设在定模一侧，分流道设在分型面上。1.单分型面注射模双分型面注射模（三板式注射模）以两个不同的分型面分别取出流道凝料和塑件。与单分型面注射模相比，在动、定模之间增加了一个可移动的浇口板(中间板）。主要用于点浇口的注射模以及塑件结构特殊需要的顺序分型注射模中，制造成本高，结构较复杂，需要较大的开模行程。2.双分型面注射模当塑件外形结构复杂，无法通过简单的分型从模具内取出塑件，可以在模具中设置活动镶件，以便开模时方便地取出塑件。3.带有活动镶件的注射模需要手工操作。生产效率不高，常用于小批量或试生产。当塑件上带有侧孔或侧凹时，在模具中要设置由斜导柱滑块等组成的侧向分型抽芯机构，使侧型芯作横向运动，从而在开模时使侧型芯与制件分离。4.带侧向分型抽芯的注射模对于带有内螺纹或外螺纹的塑件，要求在注射成型后自动卸螺纹时，可在模具中设置能转动的螺纹型芯或型环，利用注射机本身的旋转运动或往复运动，将螺纹塑件脱出。5.自动脱螺纹的注射模通常模具开模后，要求塑件留在有推出机构的动模一侧，但有时由于某些塑件的特殊要求或受形状限制，开模后塑件将留在定模一侧，为此应在定模一侧设置推出机构。定模一侧的推出机构一般由动模通过拉板或链条来驱动。6.推出机构设在定模一侧的注射模热流道注射模在成型过程中，模具浇注系统中的熔料始终保持熔融状态。由于在每次注射成型后流道内没有塑料凝料，不仅提高了生产率，节约了塑料，而且保证了注射压力在流道中的传递，有利于改善制件质量，更容易实现自动化生产。但热流道注射模结构复杂，温度控制要求严格，模具成本高，故适应大批量生产。7.热流道注射模具4.2注射模与注射机–注塑机的基本参数是其设计、制造、选择与使用的基本依据。–注塑机性能的基本参数有：公称注射量、公称注射压力、公称锁模力、模具安装尺寸及开模行程等。1.公称注射量（1）公称注射容量：注射机对空注射时，螺杆一次最大行程所注射的塑料体积（cm3）。（2）公称注射质量：注射机对空注射时，螺杆作一次最大注射行程所能注射的聚苯乙烯塑料质量（g）。聚苯乙烯的密度为1.04~1.06g/cm3.一、注射机的公称注射量由于各种塑料的密度和压缩比不同，在成型其它塑料时，实际最大注射量与聚苯乙烯的公称注射量可按如下换算：12max21fmmf公ρ1:实际用塑料在常温下的密度ρ2:聚苯乙烯在常温下的密度（1.06g/cm3）f1:实际用塑料的压缩比f2：聚苯乙烯的压缩比（2.0）2.注射量的校核选用注射机时，通常是以某塑件（或模具）实际需要的注射量来初选某一公称注射量的注射机型号,然后一次对注射机的公称注射压力、锁模力、开模行程及模具安装部分尺寸一一进行校核。为了保证正常的注射成型，模具每次需要的实际注射量应该小于或等于某注射机的公称注射量的80%。nV塑+V浇≤0.8V公nm塑+m浇≤0.8m公二、注射压力的校核一般制品的成型注射压力为70～150MPa。其中，螺杆式注射机传递压力的能力比柱塞式注射机强，注射压力可相应取小些；流动性差的塑料或细薄塑件的注射压力可取大些。注射压力校核的目的是校验注射机的公称注射压力能否满足塑件成型的需要。为此注射机的公称注射压力应大于或等于塑件成型时所需的注射压力，即：P公≥P0可以借助注射模模拟计算机软件，如CFLOW、MOLDFLOW、H-FLOW等预测注射压力值。三、锁模力的校核锁模力：注射机锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。当高压塑料熔体充满模具型腔时，会沿锁模方向产生很大的胀型力，迫使模具沿分型面涨开。因此，注射机锁模力的校核关系式应为：F锁F胀=p腔A分型腔内熔体平均压力，一般为注射压力的0.3~0.5倍,通常为20~40MPa。塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之和四、安装部分相关尺寸的校核1.模板规格与拉杆间距的关系安装模具的外形尺寸应小于注射机的拉杆间距，否则模具无法安装。同时，模具的座板尺寸不应超过注射机的模板尺寸。2.定位圈与注射机固定板的关系为保证模具主流道中心线与注射机喷嘴中心线相重合，模具定模板上设有凸起的定位圈与注射机固定模板上的定位孔应形成配合。定位圈的高度，小型模具为8～10mm，大型模具为10～15mm。3.注射机的喷嘴与模具的浇口套（主流道衬套）关系注射机喷嘴前端球面半径r和小端直径d应与主流道始端的球面半径R及小端直径D相吻合，以防止高压塑料熔体从缝隙中溢出。12Rrmm～0.51Ddmm～4.模具总厚度与注射机模板闭合厚度的关系模具闭合后总厚度与注射机允许的模具厚度之关系应满足如下：minmaxmaxminmHHHHHHHm：闭合后的总厚度Hmax：注射机允许的最大模具厚度Hmin：注射机允许的最小模具厚度ΔH：注射机在模具厚度方面的调节量当HmHmin时，可以增加模具垫块高度。当HmHmax时，则模具无法闭合。尤其是机械-液压式锁模的注射机，因其肘杆无法撑直，此时应更换注射机。五、模具的固定压板式：模具定、动模座板以外的注射机安装板附近有螺孔即可固定。螺钉式：模具定、动模座板上必须设安装孔，同时还要与注射机安装板上的安装孔完全吻合，用于较大的模具安装。六、开模行程的校核对于液压—机械联合作用的锁模机构的注射机，其开模行程是由连杆机构的最大冲程或其它机构的冲程所决定，不受模具厚度的影响，当模具厚度变化时可由其调模装置调整。。开模行程：从模具中取出塑件所需要的最小开模距离.它必须小于注射机移动模板的最大行程Smax，即H≥Smax1.开模行程与模具厚度无关时的校核1)对单分型面注射模H=H1+H2+(5～10)mmSmax≥H1+H2+(5～10)mmH1：塑件脱模所需要的推出距离H2：包括浇注系统在内的塑件高度2)对双分型面注射模H=H1+H2+a+(5～10)mmSmax≥H1+H2+a+(5～10)mma：中间板（型腔板）与定模的分开距离2.开模行程与模具厚度有关对于合模系统为全液压式的注射机以及带有丝杆传动合模系统的直角式注射机，其模具最大开模行程Smax等于注射机的移动模板与定模固定板之间的最大开距SK减去模具闭合厚度Hm。Smax=Sk-Hm1)对单分型面注射模Sk-Hm≥H1+H2+(5～10)mm即，Sk≥Hm+H1+H2+(5～10)mm2)对双分型面注射模Sk≥Hm+H1+H2+a+(5～10)mm当模具的侧向分型抽芯或脱螺纹的动作是通过斜导柱等分型抽芯机构来完成的，在这种情况下，分开模具不只是为了取塑件，还要满足完成侧向抽芯距离l所需的开模距离Hc的要求。3.模具有侧向抽芯时的开模行程校核当HcH1+H2时：Smax≥Hc+(5～10)mm当HcH1+H2时：Smax≥H1+H2+(5～10)mm七、推出机构的校核各种型号注射机的推出装置设置情况及推出距离等各不相同，设计模具时，必须了解注射机的推出形式、最大推出距离、推出杆的直径、推出杆间距等，以保证模具的推出机构与注射机的推出机构相适应。例：一塑料制件如图所示，已知浇道凝料重量为100g，试初选合适的注射机型号。（设定采用单型腔）解：1.校核注射量：2.校核注射压力：3.校核锁模力：4.查表(P311附录G)初选注射机ABS的密度取为1.05g/cm34.3分型面的选择分型面：分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面一、分型面的形式分型面的表示方法：在分型面的延长面上画出一小段直线表示分型面的位置，并用箭头表示开模方向或模板可移动的方向。对于多分型面，用罗马数字(大写字母)表示开模的顺序。分型面的形状有平面，斜面，阶梯面，曲面，平面、曲面分型面等。二、分型面的选择原则1)尽可能使塑件开模时留在动模一次，便于塑件的推出且推杆痕迹不显露于外观面。基本原则：分型面位置应设在塑件脱模方向最大的投影边缘处。2)选择分型面应考虑塑件的具体结构，当塑件外形简单而内形复杂时，可以将塑件留在定模，以便于推板脱模机构脱模。3)对于带侧凹或侧孔的塑件，选择分型面应尽可能将侧型芯置于动模部分，以避免在定模内抽芯，同时应使侧抽芯的抽拔距离尽量短。4）分型面应尽可能选择在不影响外观的部位，并使其产生的溢料边易于消除或修整。即分型面最好不要设在塑件光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处。5）有利于模具加工6）满足塑件的锁紧要求，将塑件投影面积大的方向放在定、动模的合模方向上，将投影面积小的方向作为侧向分型面，以减少锁模力7）应有利于排气（尽可能将分型面与熔体流动的末端重合）适用于对制品外观要求高，不允许有分型痕迹时适用于塑件较高使脱模困难或两端尺寸差异较大，对制品外观要求不高时9）考虑脱模斜度的影响8）考虑注射机的技术规格4.3.3分型面选择的实例分析自学四、分型面宽度的确定模具合模后，注射机的锁模力主要作用在分型面上，因此分型面要有一定的宽度，保证一定的承压面积，否则，会影响型芯、凹模以及侧向抽芯机构，甚至导致模具的变形和破坏。但是，为了防止注射时溢料而产生飞边，分型面配合的精度要求较高，如果分型面的面积过大又会增加钳工的工作量。一般用于小型注射机上模具分型面侧宽度为10mm；中型注射机为25mm，大型为50~75mm。为了防止分型面接触面较小而造成的翘模现象，可在镶块的四个角上加工出带有锥面的结构。1.注射量的校核为了保证正常的注射成型，模具每次需要的实际注射量应该小于或等于某注射机的公称注射量的80%。nV塑+V浇≤0.8V公nm塑+m浇≤0.8m公选用注射机时，通常是以某塑件（或模具）实际需要的注射量来初选某一公称注射量的注射机型号,然后一次对注射机的公称注射压力、锁模力、开模行程及模具安装部分尺寸一一进行校核。要点回顾2、注射压力的校核一般制品的成型注