模具基础知识

模具基础知识——生产工程部2004年4月10日模具的用途模具的起源模具的发展历史模具种类★冲压模普通冲裁模级进模复合模精冲模拉深模弯曲模成形模切断模其它冲压模★塑料模热塑性塑料注射模热固性塑料注射模热固性塑料压塑模挤塑模吹塑模真空吸塑模其它塑料模模具种类橡胶膜橡胶注射成型模橡胶压胶成型模橡胶挤胶成型模橡胶浇注成型模橡胶封装成型模其它橡胶模粉末冶金模金属粉末冶金模非金属粉末冶金模锻造模热锻模冷锻模金属挤压模切边模其它锻造模铸造模压力铸造模低压铸造模失蜡铸造模翻砂金属模模具种类无机材料成型模◆玻璃成型模◆陶瓷成型模◆水泥成型模◆其它无机材料成型模其它模具◆食品成型模具◆包装材料模具◆复合材料模具◆合成纤维模具◆其它类未包括的模具注塑模具的基本结构垫板顶出承板定模板动模板注塑模具的基本结构注塑模具的基本结构1、成型零部件：型腔型芯成型杆镶块等。2、浇注系统：主流道分流道浇口冷料井等。3、导向部分：导向柱导向孔相互吻合的内外锥面顶出板导向装置注塑模具的基本结构注塑模具的基本结构4、分型抽芯机构滑块抽芯机构导柱镶块等。5、顶出装置：顶杆顶板顶出承板拉料杆等。6、加热、冷却系统：7、排气系统：8、其它辅助装置：热流道模具双分型面模具带活动镶件的模具横向分型/抽芯模具定模顶出装置模具自动卸螺纹模具注塑模具的分类模具的设计原则一副好的模具不仅要保证按规定的成型方法生产出优质的塑料制品，而且要便于模具制造、机械加工以及塑料成型的操作方便，这就是塑料模具设计的总的原则。模具设计流程1、了解塑料制品的技术要求：首先了解塑制品的用途，使用情况及工作要求，对于塑料制品图上提出的制品形状、尺寸精度、表面粗糙度、形位公差等进行工艺分析。要分析塑料制品的几何形状、壁厚的均匀程度、工艺圆角、脱模斜度及成型孔的分布等，应符合塑料制品的成型工艺要求。模具设计流程2、根据塑料制品形状尺寸，估算制品体积、重量、注射投影面积，确定型腔穴数及注塑机型号：※每次注射量一般不超过注塑机最大注射量的80%；※选用注塑机的锁模力必须大于型腔压力产生的开模力。模具设计流程3、分析塑料制品的形状特点，确定模具结构设计：（1）选择分型面及考虑排气槽因素：★塑料制品的形状、尺寸、壁厚的要求；★浇注系统的布局；★塑料性能及填充条件；★成型效率及成型操作；★排气及脱模；★模具结构尽量简单，操作可靠方便，制作容易。模具设计程序（2）、选择浇注系统的考虑因素：（3）、选择脱模结构和复位装置考虑因素：★使塑件脱模后不变形，推力分布均匀，面积尽可能大，且靠近型芯；★塑件在顶出时不能碎裂，推力应设在塑料制能承受力较大的地方，如筋部、凸部、壳体等壁厚处；★尽量不损坏制品外观；★顶出机构应动作可靠、运动灵活，制造方便，配换容易等。※在设计有活动型芯有脱模机构时，必须考虑到合模时是否相互干扰，如果有干扰时应在模具闭合前先使顶杆复位，避免活动型芯撞击顶杆，那就要装早复位装置。模具设计程序（4）、加热、冷却和起吊装置的考虑因素：塑料制品在成型时要求模具有一定的温度，若模温过高或过低时都会影响塑料制品的质量，产生缩孔、变形挠曲等缺陷；所以模具设计时必须考虑冷却或加热装置来调节模具温度。模具加热方式一般有：热水、热油、电热圈、电热棒、电热板、蒸气等。冷却一般采取常温水和冰水两种。模具设计程序4、模具主要结构的设计：主要考虑模具结构的需要及模具加工制造工艺的合理性，模具结构的需要所构思的特殊机构，如机械早复位、二次脱模及开模时所要求的滞后动作结构等。由于模具加工制造工艺合理性所要求的镶件结构及采用新工艺等，都必须要书面加以叙述，引起模具装配加工的重视和试模时注意，以免损坏模具。模具设计程序5、绘制模具结构方案草图：初步绘出模具完整的结构草图，并校验所选注塑机的能力（注射量、成型投影面积、模板间距、顶针距离及孔径，模具厚度等技术参数）。在初步方案确定以后，特别是结构复杂和大型模具设计时，技术人员应该深入现场，虚心听取有经验模具技术人员及成型技术人员的意见，尤其是注塑工艺复杂时，更应该下车间了解情况，将生产实际经验反映到模具结构图纸中，使模具结构设计完整合理，生产出优质的塑料制品。模具设计程序6、计算：根据塑料制品尺寸精度要求，对成型零件成型尺寸进行必要的计算，对塑料成型收缩率的准确掌握，对于提高塑料制品的尺寸精度是个关键。对模具主要受力的零部件进行强度与刚度的校验，必要时进行冷却面积的计算，以便决定冷却结构及冷却孔直径与长度，有时还需进行模具加热保温计算。模具设计程序7、绘制模具设计装配工作图：★装配图须包括必要的模具尺寸，如外形尺寸、极限尺寸等；★技术条件，特征尺寸，包括注塑机型号及原材料模具设计程序8、绘制模具零件工作图：★依据模具总图画出每一个零件图，标注尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差要求；★确定零件材料及热处理要求，以及必要的技术条件。模具设计程序9、审核图纸及加工模具：★经过图纸审核校对后，下料投入模具加工制造过程；★经过试模修正，验收塑料制品合格投入批量生产才算最后完成模具制造任务。模具设计程序10、图纸资料定型及技术改进：经试模合格，批量生产后，模具入库，将模具竣工图纸作为依据，对模具底图进行修正和蓝图装订归入档案，完成模具图纸的资料定型工作。模具零部件设计原理/实例分析一、成型零部件设计二、浇注系统的设计三、脱模机构的设计四、导向部分零件设计五、抽芯机构的设计六、注塑模温调节系统七、模具与注塑机的关系一、成型零部件的设计分型面的设计：◎有利于脱模；◎便于模具加工◎有利于抽芯及侧孔成型；◎保证塑件的质量◎有利于排气◎有利于成型防止溢料◎塑件高，脱模斜度小。排气槽的设计：◎排气槽一般设在料流未端，开设在分型面凹模侧。◎排气槽深可取0.04-0.1mm，宽可取1.5-8mm。以塑料不进入为宜。◎利用配合或活动间隙兼作排气之用时，其间隙量可取0.03-0.05mm。◎小型塑件的排气量不大，一般可利用分型面闭合时的间隙排气。一、成型零部件的设计——结构设计凹模的结构设计：◎整体式凹模◎整体嵌入式凹模◎局部镶嵌式凹模◎大面积镶嵌式凹模型芯和成型杆的结构设计：型芯和成型杆都是用来成型塑件内表面的零件，二者并无严格的区分，型芯有整体式与组合式之分。◎轴肩与底板连接的主型芯的结构方式；◎成型杆和小型芯的组合方式；◎中心距相近的多型芯固定方式；◎非圆形型芯的组合方式。一、成型零部件的设计——结构设计螺纹型芯或螺纹型环的结构设计：◎塑件上螺纹（螺孔）采用模具螺纹型芯成型，外螺纹采用螺纹型环成型，除此之外，螺纹型芯或型环还用来固定金属螺纹嵌件。二、浇注系统的设计浇注系统是指模具中从注塑机喷咀射入起至型腔为止的塑料通道。它的作用是将熔融状态的塑料填充到模具型腔内，并在填充及凝固过程中将注射压力传递到塑件各部位，而得到符合要求的塑件。浇注系统一般由主流道、分流道、浇口、冷料穴等四部分组成。它分为：A、普通浇注系统；B、热流道浇注系统两大类型。浇注系统设计的好坏对塑件质量和成型难易程度有直接影响，是模具设计很重要的一环确定浇注系统的原则塑料及塑料成型特性塑件大小及形状模具成型塑件的型腔数塑件的外观注塑机安装模板的大小成型效率冷料1、普通浇注系统主流道浇口冷料穴分流道主流道衬套型腔浇注系统示意图主流道：紧接注塑机喷咀到分流道为止的那一段流道。主要参数：d——注塑机喷咀孔子直径+0.5-1mm。a——2-4。（对流动性差的塑料情况也可取3-6。）。D≈分流道的宽度，mmH按具体情况选择，一般为3-8mm。R——注塑机喷咀球面半径R+0.5-1mm。h=2/3Dr——按具体情况选择，一般取：1-3mm。L——应尽量缩短（不妨碍修剪产品为宜），若L值过大，使塑料降温过多，损耗大的般不超过60mm。a1可取2-3。，对大型塑件h值取小，a1取大，以利增大分流截面。r1一般取1-2mm。b一般取（2/3-1）D。b1按塑件形状选择和考虑塑料的流动性能而定。分流道：在单型腔中，常不开设分流道，而在多型腔中，一般都设置。分流道应短而粗：a、塑料在沿分流道流动时，要求通过它能尽快地充满型腔，且要求温度损失和阻力尽可能低；b、应能将塑料熔体均匀的分配到各个型腔。分流道的形状：定模动模圆形梯形U形半圆形弧形方形分流道的布置方式：A、平衡式：从主流道到各个型腔的分流道，其长度、形状、断面尺寸都是对应相等的。平衡式浇注系统B、非平衡式：由主流道到各个型腔的分流道长度及其它尺寸各不相同；非平衡式浇注系统浇口（进浇口）的设计：浇口是浇注系统的关键部分，是分流道与型腔之间短的一段距离，能够增加和控制塑料进入型腔的流速并封闭型腔内的塑料。浇口的分类：A：非限制浇口，又称直浇口；B：限制浇口，一般均属此类；各类浇口及其特性：直浇口侧向浇口潜伏式浇口点状浇口环状浇口限制式直接浇口扇形浇口宽薄浇口调整片式浇口阻尼式浇口微形浇口浇口位置的选择：浇口位置对塑件制品质量有直接影响，主要以塑件形状和要求来确定，通常因考虑以下几个问题：A、塑料流动能量损失最小；B、浇口的位置应使料流变向越少越好；C、浇口的位置能应使最终压力传递到塑件较厚部位，以减少缩孔，但也要注意保证壁薄部位也能充满；D、浇口的位置应使进入型腔的塑料，能顺利地排出模腔内的空气，进入型腔的塑料不要立即封闭排气系统；浇口位置的选择E、浇口的位置要避免造成收缩变形；F、浇口的位置应减少或者避免塑件的熔接痕；G、对有镶件的模具，浇口位置不能使流动的塑料正面冲击镶件，但也不能离的太远，否则塑料流到镶件时变冷，易产生熔接痕；H、浇口的位置及大小要考虑对型芯的影响；I、外观要求高的塑件则浇口不允许设置在表面上，同时要考虑修剪浇口的简便及不损坏塑件；2、热流道浇注系统采用热流道并行注系统是注射模具的一项重大改革，有利于节省材料，达到高速自动化成型生产，提高生产效率，便于操作，它系利用加热或绝热方式，使从注塑机喷咀起到型腔入口为止，这一段流道中的塑料一直保持熔融状态，从而在每一次成型塑件后不必再取出浇道料及清理浇口等工序。该结构形式与塑料材质特性有关，部分塑料适应与否见下表：塑料适应热流道状况塑料PEPPPSABSPOMPVCPC浇注方式井式喷咀可可较困难较困难不可不可延长式可可可可不可不可热浇口可可可可可可绝热浇道可可较困难较困难不可不可半绝热式可可较困难较困难不可不可热浇道可可可可可可热流道的形式与特点：A、井式喷咀B、延长式喷咀C、热浇口D、绝热流道E、热流道三、导向零件的设计导向机构对于注塑模具是必不可少的部件，因为模具在闭合时要有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构；导向机构一般具有以下三个作用：1、导向作用2、定位作用3、承受一定侧向力导柱及导套的要求：1、结构要求：如长度、形状、配合等；2、对材质的要求：如表面硬度，耐磨性能，光洁度等。四、脱模机构的设计在注塑的每一个循环中，塑件必须由模具型腔中取出，完成这个取出塑件的机构称为脱模机构。脱模机构的选用原则：★使塑件脱模后不变形，推力分布均匀，面积尽可能大，且靠近型芯；★塑件在顶出时不能碎裂，推力应设在塑料制能承受力较大的地方，如筋部、凸部、壳体等壁厚处；★尽量不损坏制品外观；★顶出机构应动作可靠、运动灵活，制造方便，配换容易等。※在设计有活动型芯有脱模机构时，必须考虑到合模时是否相互干扰，如果有干扰时应在模具闭合前先使顶杆复位，避免活动型芯撞击顶杆，那就要装早复位装置。脱模机构的分类：1、按动力来源分：★手动脱模；★机动脱模；★液压脱模；★气动脱模；2、按模具结构分：★简单脱模机构★双脱模机构★二级脱模机构★浇注系统脱模机构★带螺纹塑件的脱模机构五、模具加热系统设计塑料制品在成型时要求模具有一定的温度，若模温过高或过低时都会影响塑料制品的质量，产生缩孔、变形挠曲等缺陷；所以模具设计时必须考虑冷却或加热装置来调节模具温度。模具加热方式一般有：热水、热油、电热圈、电热棒、电热板、蒸气等。冷却一般采取常温水和冰水两种。六、抽芯机构对于塑件侧面的凹凸形状和孔，它的成型必须采用滑动镶块、滑动型芯、斜滑块等形式