第一章 塑料模具简介

第一章塑料模具简介本章内容1.1现代模具分类1.2塑料模具的组成部分1.3塑料制件的结构工艺性塑料制品塑料制品生活中的模具饼模月饼塑料模具塑料模具第1节模具概论1.1现代模具分类注射成型原理螺杆式注射机工作循环图1.2塑料模具的组成部分注射模的结构，与塑料品种，制品的结构形状，尺寸精度、生产批量以及注射工艺条件和注射机的种类等许多因素有关，因此其结构可以千变万化，种类十分繁多。现以图1所示的典型注射模工作原理为例，分析注射模的结构组成与分类。图1单分型面注射模的结构组成1.2.1注射模的结构组成通过分析图1可知，该模具的主要功能结构由成型零部件（凸、凹模）、合模导向机构、浇注系统（主、分流道及浇口等）、顶出脱模机构、温度调节系统（冷却水通道等）以及支承零部件（定、动模座，定、动模板和支承板等）组成，但在许多情况下，注射模还必须设置排气结构和侧向分型或侧向抽芯机构。（1）成型零部件这些零部件主要决定制品的几何形状和尺寸，如凸模决定制品的内形，而凹模决定制品的外形。凹模在设计时，其形式有整体式和组合式两种类型。整体式凹模如图2所示，其成型的塑料制品无拼缝痕迹，模具简单；缺点是对于形状复杂的凹模，加工工艺性差。主要适用于中、小型且形状简单的模具。图2整体式型腔整体式型腔组合式型腔组合式凹模是指凹模由两个以上零件组合而成。这种凹模改善了加工工艺性，减少热处理变形，节省了模具材料；缺点是塑料制品可能有拼缝痕迹，装配调整困难。组合式凹模主要用于形状复杂的塑件成型，其类型可分为整体嵌入式（图3）、局部镶拼式（图4）等。图3整体嵌入式凹模图4局部镶拼式凹模（2）合模导向机构合模导向机构主要用来保证动模和定模两大部分或模具中其他零部件（如凸模和凹模）之间的准确对合，以保证制品形状和尺寸的精确度，避免模具中各种零部件发生碰撞和干涉。（图1中的导柱8和导套9）合模导向机构（3）浇注系统该系统是将注射机注射出的塑料熔体引向闭合模腔的通道，对熔体充模时的流动特性以及注射成型质量等具有重要影响。浇注系统通常包括主流道、分流道、浇口、冷料穴及拉料杆。注射模具的普通浇注系统（4）顶（推）出脱模机构该机构是将塑料制品脱出模腔的装置。一般情况下，推出机构由推杆、复位杆、推杆固定板、推板、推板导柱和推板导套等组成。其结构形式很多，最常用的顶出零件有顶杆、顶管、脱模板（推板）等。图1中的推出机构由推板13、推杆固定板14、推板导柱16、推板导套17、推杆18和复位杆19等组成。常见的推杆推出机构（5）侧向分型与侧向抽芯机构塑件上的侧向如有凹凸形状及孔或凸台，这就需要有侧向的凸模或成型块来成型。在塑件被推出之前，必须先拔出侧向凸模（侧向型芯）或侧向成型块，然后方能顺利脱模。带动侧向凸模或侧向成型块移动的机构称为侧向分型与抽芯机构。常见的侧向分型与侧向抽芯机构（6）排气结构注射模中设置排气结构，是为了在塑料熔体充模过程中排除模腔中的空气和塑料本身挥发出的各种气体，以避免它们造成成型缺陷。排气结构既可以是有目的开设的排气槽，也可以是模腔附近的一些配合间隙，如模具的推杆或活动型芯与模板之间的配合间隙可起排气作用。图1中就没有开设排气槽，但它可以利用分型面之间的间隙排气。（7）温度调节系统在注射模中设置这种系统的目的，是为了满足注射成型工艺对模具温度的要求，以保证塑料熔体的充模和制品的固化定型。常见的温度调节系统见下图。（8）支承零部件这类零部件在注射模中主要用来安装固定或支承成型零部件等上述七种功能结构，将支承零部件组装在一起，可以构成模具的基本骨架。支承零部件包括各种支承块（垫块）、支承板（垫板）以及动模座板、定模座板等。它们与导向机构组装成模架。基本型中小型注射模架。1.3塑料制件的结构工艺性良好的塑料制件工艺性是获得合格制件的前提，也是成型工艺得以顺利进行和塑料模具达到经济合理要求的基本条件。所以设计塑料制件不仅要满足使用要求，而且要符合成型工艺特点，并尽可能使模具结构简化。这样，既能保证工艺稳定，提高制件质量，又能提高生产率，降低成本。设计塑料制件必须充分考虑以下因素：（1）成型方法不同成型方法其制件的工艺性要求有所不同。（2）塑料的性能塑料制件的尺寸、公差、结构形状应与塑料的物理性能、力学性能和工艺性能等相适应。（3）模具结构及加工工艺性塑料制件形状应有利于简化模具结构、尤其是有利于简化抽芯和脱模机构，还要考虑模具零件尤其是成型零件的加工工艺性。1．塑料制件的尺寸、公差和表面质量（1）塑料制件的尺寸是指制件的总体尺寸，而不是壁厚、孔径等结构尺寸。（2）塑料制件的公差模塑件尺寸公差的代号为MT，公差等级分为7级，每一级又可分为A、B两部分，其中A为不受模具活动部分影响尺寸的公差，B为受模具活动部分影响尺寸的公差（例如由于受水平分型面溢边厚薄的影响，压缩件高度方向的尺寸）；该标准只规定编制公差值，上下偏差可根据制件的配合性质来分配。目前我国已颁布了工程塑料、模塑塑料件尺寸公差的国家标准（GB/T14486–93），见下表。制件公差等级的选用与塑料品种有关，见右表。（3）塑料制件表面质量塑料制件表面质量包括无斑点、条纹、凹痕、起泡、变色等缺陷，还有表面光泽性和表面粗糙度。表面缺陷必须避免，表面光泽性和表面粗糙度应根据塑料制件使用要求而定，尤其是透明制件，对表面光泽性和表面粗糙度有严格要求。塑件的表面粗糙度Ra一般为0.8~0.2µm，而模具的表面粗糙度数值要比塑件低1~2级。2．塑料制件的几何形状（1）形状为了在开模时容易取出塑料制件，制件应尽量避免侧壁凹槽或与制件脱模方向垂直的孔，以免采用瓣合分型或侧抽芯等复杂的模具结构和在制件分型面位置上留下飞边。制件形状有利于塑件成型的典型实例当塑料制件侧壁的凹槽（或外凸）深度（或高度）较小并允许带有圆角时，则可采用整体式凸模或凹模结构。可强制脱模的侧向凹、凸模结构塑料制件的形状还要有利于提高制件的强度和刚度。为此薄壳状塑料制件可设计成球面或拱形曲面。例如在容器底或盖设计成如下形状，可大大增强其刚度。紧固用的凸耳或台阶应有足够的强度和刚度，以承受紧固时的作用力。为此，应避免台阶突然变化，而应逐步过渡，在容器的边缘设计成下图所示形状以增强刚度，减少变形。l综上所述，塑料制件的形状必须便于成型以简化模具结构、降低成本、提高生产率和保证制件的质量。容器边缘的增强（2）壁厚塑料制件壁厚大小主要取决于：塑料品种、制件大小以及成型工艺条件。壁厚不宜过小，这是因为在使用上必须有足够的强度和刚度；壁厚也不宜过大，否则用料太多，不但增加成本，而且增加成型时间和冷却时间，延长成型周期。热固性塑料的小型件，壁厚取1.0~2mm；大型件取3~8mm。热塑性塑料易于成型薄壁制件，壁厚可达0.25mm，但一般不宜小于0.6~0.9mm，常选取2~4mm。改善塑件壁厚的典型实例（3）脱模斜度为了便于塑料制件脱模，以防脱模时擦伤制件表面，与脱模方向平行的制件表面一般应具有合理的脱模斜度。一般，脱模斜度为30＇～1°30。当一制件有特殊要求或精度要求较高时，应选用较小的斜度，外表面斜度可小至5＇，内表面斜度小至10＇~20＇。（4）塑料制件的加强肋为了确保塑料制件的强度和刚度而又不致于使制件的壁厚过大，可在制件适当的位置上设置加强肋。加强肋的厚度比壁厚小。有的加强肋还能改善成型时熔体的流动状况。加强肋设计的典型实例（5）塑料制件的支承面当塑料制件需要由一个面为支承(或基准面)时，以整个底面作为支承面是不合理的（图a），因为塑料制件稍有变形就会造成底面不平。为了更好地起支承作用，常采用边框或底脚（三点或四点）为支承面（图b或图c）。塑件的支承面（6）塑料制件的圆角塑料制件上所有转角应尽可能采用圆弧过渡。采用圆弧过渡的好处在于避免应力集中，提高强度，改善熔体在型腔中的流动状况，有利于充满型腔，便于脱模。在制件结构上无特殊要求时，制件的各连接处的圆角半径应不小于0.5~1mm。（7）塑料制件上孔的设计塑料制件上的孔有通孔、不通孔、形状复杂的孔、螺纹孔、对于这些孔的设置有以下要求：孔的形状宜简单，复杂形状的孔，模具制造较闲难。孔与孔之间，孔与壁之间均应有足够的距离。孔径与孔的深度也应有一定的关系，例如挤出或注射成型时，孔的深度不能大于10d。塑料制件上紧固用的孔和其它受力的孔，应设计出凸边予以加强。固定孔建议采用图a所示沉头螺钉孔形式，一般不采用图b所示沉头螺钉孔形式。如果必须采用图b形式时，则应改进为图c的形式，以便设置型芯。