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模具设计与制造•教学重点•注射工艺过程•注射常用材料•注射工艺性分析•浇注系统、成型零件及运动机构的设计•教学难点•注射工艺性分析•浇注系统的设计•成型零件的设计•运动机构的设计第3章注射工艺与注射模设计3.1注射工艺概述3.2注射模的结构3.3注射工艺性分析3.4浇注系统设计3.5成型零件设计3.6运动机构设计第3章注射工艺与注射模设计3.1注射工艺概述3.1.1注射工艺过程1、成型前的准备原料检验原料染色原料干燥质量体积流动性水分及挥发物含量收缩率烘箱干燥红外线干燥热板干燥高频干燥3.1注射工艺概述3.1.1注射工艺过程2、注射过程3.塑件的后处理过程1）退火2）调湿原料检验预处理合模注射装入料斗保压脱模装入嵌件清理料筒清理模具涂脱模剂嵌件清理、预热预塑化塑件后处理冷却3.1注射工艺概述3.1.2注射常用材料1、热塑性塑料常见热塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、有机玻璃、聚酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜和聚四氟乙烯等。1）收缩性2）流动性3）结晶性4）热敏性5）应力开裂和熔融破裂6）热性能指标和冷却速度2、热固性塑料常用的热固性塑料有酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂和不饱和聚酯等。1）收缩性2）流动性3）硬化特性3.2注射模的结构3.2.1注射模的基本构造和特点1—中间板；2—型芯；3—定位圈；4—浇口套；5—定模板；6—导柱；7—导套；8—凸模固定板；9—动模垫板；10—推杆；11—动模板；12—推板；13—推杆固定板；14—垫块；15—推件板3.2注射模的结构3.2.1注射模的基本构造和特点1、成型零件：主要由型芯和凹模组成2、浇注系统：主要由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。3、导向机构4、推出机构：主要由推杆、推出固定板、推板及主流道的拉料杆组成5、调温系统：主要作用是满足注射工艺对模具温度的要求6、排气槽：主要作用是将成型过程中的气体充分排出7、侧抽芯机构：对于某些带有侧孔的塑件，被推出前须先进行侧向分型，抽出侧向型芯后方能顺利脱模，此时需要在模具中设置侧抽芯机构3.2注射模的结构3.2.2注射模的分类按注射成型工艺特点可分为：热塑性注射模、热固性注射模、低发泡塑料注射模、精密注射模等。按使用注射机不同分为：卧式注射模、立式注射模和角式注射模。按照注射模总体结构特征分为：单分型面注射模、双分型面注射模、带有活动镶件的注射模、带侧向分型抽芯的注射模和自动卸螺纹的注射模等。3.2注射模的结构3.2.2注射模的分类1、单分型面注射模1－侧型芯滑块；2－斜销；3－推杆；4－定模板；5－动模板3.2注射模的结构3.2.2注射模的分类2、双分型面注射模1—中间板；2—型芯；3—定位圈；4—浇口套；5—定模板；6—导柱；7—导套；8—凸模固定板；9—动模垫板；10—推杆；11—动模板；12—推板13—推杆固定板；14—垫块；15—推件板3.2注射模的结构3.2.2注射模的分类3、带有活动镶件的注射模1—推板；2—推杆固定板；3—推杆；4—动模板；5—凸模滑套；6—导向楔块；7—活动楔块；3.2注射模的结构3.2.2注射模的分类4、自动卸螺纹的注射模1—螺纹型芯；2—塑件；3—定模板；4、5—衬套；6—模脚；7—动模垫板；8—动模板3.2注射模的结构3.2.2注射模的分类5、带侧向分型抽芯的注射模当塑件上有侧孔或侧凹时，需要设置由斜销或斜滑块等组成的侧向分型抽芯机构。6、无流道凝料注射模它分为热流道注射模和绝热流道注射模两种。7、推出机构设在定模的注射模当由于塑件的特殊要求或形状的限制，塑件必须留在定模内时，就应在定模一侧设置推出机构，以便塑件能从定模内脱出。3.3注射工艺性分析1、注射量注射机标称注射量的表示方法有容量和质量两种。一般国产标准注射机的注射量均以容量表示，单位为mL。2、模具填充速度和压力模具的填充速度（又称注射速度）是熔料被注射进入模具型腔的线性速度。确定制品成型所需的注射压力需参考各种塑料的注射成型工艺数据，根据其影响因素综合考虑。影响制件成型所需注射压力的因素包括塑料品种、注射机类型、喷嘴形式、制件形状的复杂程度以及浇注系统等。实际生产中，一般制品的成型注塑压力为70~150MPa。3.3注射工艺性分析3、锁模力锁模力是指在注射时，为克服型腔内熔体对模具的胀模力，注射机施加给模具的一个锁紧力。4、模具温度注射成型过程中，模具的温度对塑件的质量影响也很大。5、成型周期3.4浇注系统设计3.4.1浇注系统概述1、浇注系统的组成和作用浇注系统是指在模具中，塑料熔体从注射机喷嘴出来到达模具型腔之前在模具中所流经的通道。其作用是将塑料熔体从喷嘴处平稳地引进模具型腔，并在熔体充模和固化定型过程中保持注射压力，最终能够获得组织致密、外形清晰、表观光洁和尺寸精确的塑料制品。浇注系统一般包括主流道、分流道、浇口和冷料穴4个部分。3.4浇注系统设计3.4.1浇注系统概述1、浇注系统的组成和作用浇注系统可分为普通浇注系统和无流道浇注系统两大类型；普通浇注系统又分为直浇口式和横浇口式两种。直浇口式1—主流道；2—冷料穴；3—分流道；4—浇口；5—塑件横浇口式1—主流道；2—分流道；3—塑件；4—冷料穴；5—浇口3.4浇注系统设计3.4.1浇注系统概述2、浇注系统的设计原则1）流程要短2）防止型芯变形和嵌件位移3）防止制品变形和翘曲4）合理设置冷料穴3.4浇注系统设计3.4.2主流道设计主流道是连接注射机料筒喷嘴和注射模具的桥梁，是熔融的塑料进入模具型腔时最先经过的地方。主流道的大小和塑料进入型腔的速度及充模时间的长短有着密切的关系。其结构如下图所示主流道浇口套与注射机喷嘴的结构1—主流道浇口套；2—注射机喷嘴3.4浇注系统设计3.4.2主流道设计主流道设计要点如下：（1）为便于凝料从主流道中拉出，需要将主流道设计成圆锥形，锥度为2°~6°；（2）浇口套进口的直径应比注射机喷嘴孔直径大1~2mm；（3）浇口套内孔出料口处(大端)一般应设计成圆角半径为0.5~3mm；（4）浇口套与注射机喷嘴接触处球面的圆弧度要吻合；（5）浇口套的长度，应尽量短；（6）浇口套内表面有一定的粗糙度要求，一般Ra在1.6~0.8之间；（7）浇口套的长度应与定模板的厚度一致。1—定位圈；2—浇口套；3—定模板3.4浇注系统设计3.4.3冷料穴设计为了保证注射质量，储存注射间隔形成的冷料，在进料口的末端的动模板上开设一洞穴或者在流道的末端开设洞穴，这个洞穴就是冷料穴。常见的冷料穴有带Z形头拉料杆的冷料穴和带球形头拉料杆的冷料穴两种形式1、带Z形头拉料杆的冷料穴带Z形头拉料杆的冷料穴倒锥型的冷料穴3.4浇注系统设计3.4.3冷料穴设计2、带球形头拉料杆的的冷料穴3.4浇注系统设计3.4.4分流道设计分流道是主流道与浇口之间的进料通道部分。当塑料熔体从主流道进入多腔模的各个型腔时起分流和转向的作用。1、分流道截面形状常见的分流道截面形状有圆形、梯形、U形、半圆形以及矩形等形式，如下图所示。3.4浇注系统设计3.4.4分流道设计2、分流道的布置3.4浇注系统设计3.4.5浇口设计浇口是指浇注系统中连接分流道与型腔的狭窄熔体通道。浇口的设计与位置的选择恰当与否和塑料注射成型的质量密切相关。浇口的形式很多，尺寸也各不相同，按其结构形式和特点一般可分为直接浇口、点浇口、侧浇口和潜伏浇口四种形式。1、直接浇口3.4浇注系统设计3.4.5浇口设计2、点浇口3、侧浇口3.4浇注系统设计3.4.5浇口设计4、潜伏浇口拉切式潜伏浇口推切式潜伏浇口3.5成型零件设计3.5.1成型零件工作尺寸计算成型零件是指构成模具型腔，直接与塑料接触，决定塑件形状及尺寸公差的零件。成型零件工作尺寸指直接用来构成塑件型面的尺寸，包括型腔和型芯的径向尺寸、深度和高度尺寸、螺纹成型零件的径向尺寸和螺距尺寸等。1、影响塑件尺寸精度的因素1）塑件的收缩率塑件成形后的收缩率变化与塑料的品种、形状、尺寸、壁厚以及成型工艺条件、模具的结构等因素有关。2）模具成型零件的设计制造误差通常成型零件制造公差值取塑件公差值的1/3~1/6。3）成型零件的磨损由于磨损而造成的模具成型零件尺寸的变化与塑件的产量、塑料原料及模具等都有关系。3.5成型零件设计3.5.1成型零件工作尺寸计算2、成型零件的尺寸计算下图所示为塑件尺寸与模具成型零件尺寸的关系，模具成型零件尺寸决定于塑件尺寸。塑件尺寸型腔尺寸型芯尺寸3.5成型零件设计3.5.1成型零件工作尺寸计算2、成型零件的尺寸计算成型零件工作尺寸规定成型零件工作尺寸计算3.5成型零件设计3.5.1成型零件工作尺寸计算2、成型零件的尺寸计算螺纹型芯和螺纹型环的塑件尺寸与模具成型零件尺寸的关系下图所示。螺纹型芯塑件尺寸与成型零件尺寸的关系螺纹型环的塑件尺寸与成型零件的尺寸关系3.5成型零件设计3.5.1成型零件工作尺寸计算2、成型零件的尺寸计算螺纹型芯和螺纹型环的塑件尺寸与模具成型零件尺寸计算公式见下表3.5成型零件设计3.5.2凹模壁厚及底板厚度的设计为了保证所设计模具具有足够的刚度和强度，凹模壁厚及底板厚度满足要求，必须对型腔壁厚和底板厚度进行强度和刚度校核，来确定其具体尺寸。1、需要总体考虑的问题模具型腔壁厚的计算应以成型过程中型腔受到的最大压力为准。大型模具型腔的主要问题是刚度不足，型腔壁厚应以满足刚度条件为准，即型腔在各种受力形式下受到的最大应力值不得超过模具材料的许用应力。小型的模具型腔主要问题是强度不足，型腔壁厚应以满足强度条件为准，即使型腔弹性变形的最大值不超过允许变形量。3.5成型零件设计3.5.2凹模壁厚及底板厚度的设计2、防止产生溢料应在保证不产生溢料的前提下，将允许模具型腔的配合面产生的最大间隙值作为型腔的刚度条件。3、保证塑件的尺寸精度型腔的允许变形量需要根据塑件尺寸和公差值来确定，由塑件尺寸精度确定刚度条件。4、保证塑件顺利脱模型腔的弹性变形量应小于塑件壁厚的收缩量。3.5成型零件设计3.5.3成型零件结构设计成型零件包括型腔、型芯、各种成型杆和成型环。型腔总体结构应根据塑料的性能和塑件的形状、尺寸及使用要求等确定。1、镶嵌式型腔3.5成型零件设计3.5.3成型零件结构设计2、镶嵌式型芯3.5成型零件设计3.5.3成型零件结构设计3、螺纹型芯与螺纹型环1）螺纹型芯2）螺纹型环3.6运动机构设计3.6.1导向机构设计1、导向机构的作用导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式，主要作用：1）定位作用2）导向作用3）承受载荷2、导向机构的设计导柱导向机构主要由导柱和导套组成，根据具体的模具结构，导柱既可以设置在动模一侧，也可以设置在定模一侧。3.6运动机构设计3.6.1导向机构设计2、导向机构的设计1）导柱导柱的结构形式多种多样。如右边图(a)所示为无导套导柱；图(b)所示为有肩导柱；图(c)所示为导柱用于需要固定在两块板上的有导套的导向机构。导柱通常都均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具强度。导柱的布置可采用等直径导柱不对称布置或不等直径导柱对称布置的方式，如下图所示。3.6运动机构设计3.6.1导向机构设计2、导向机构的设计2）导套导套的内径、导向部分长度以及固定部分的长度取决于导柱的直径及导向部分长度。导套材料可用与导柱相同的材料或用铜合金等耐磨材料制造，导套的硬度应略低于导柱硬度，这样可以减轻磨损。右图为导套的常用结构形式3.6运动机构设计3.6.1导向机构设计2、导向机构的设计2）导套导柱导向机构在合模时虽然对中性好，但由于导柱与导套有配合间隙，定位精度不可能很高。另外，当注射成型的侧向压力很大时，容易造成导柱的弯曲变形，甚至使导柱卡死。因此对于较大的模具须增设锥面定位导向装置。该装置结构简单，定位精度高，容易调整，便于更换，如右图所示。锥面定位导向机构1—动模；2—导套；3—锥形柱；4—定模3.6运动机构设计3.6.2推出机构设计在注塑成形的每个周期中，将塑料制品及浇注系统凝料从模具中脱出的机构称为推出机构，也称为顶出机构或脱模机构。推出机构的动作通常由安装在注塑机上的机械顶杆或液压缸