注塑模具典型结构与设计Word文档下载推荐.docx
《注塑模具典型结构与设计Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《注塑模具典型结构与设计Word文档下载推荐.docx（46页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
塑料是以高分子合成树脂为主要成分，其组成成分及其作用如下：
#合成树脂：
合成树脂决定塑料的类型（热塑性或热固性）和基本性能。
#填充剂：
又称填料，在塑料中起到增量和改性作用，填料有木粉、滑石粉、石墨、金属粉等；
有玻璃纤维、石棉纤维、碳纤维等；
片状填料有玻璃布、石棉布等。
#增塑剂：
增塑剂改善塑料的性能和提高柔软性而加入塑料中的一种高沸点的有机物质。
#着色剂：
又称色料，它主要起美观和装饰作用。
#稳定剂：
稳定剂是指能阻缓材料变质的物质。
它分为光稳定剂、热稳定剂、抗氧剂。
#润滑剂。
2.1.2塑料分类：
塑料的品种繁多，按其加工性能不同可分为热塑性塑料和热固性塑料。
热塑性塑料是指在特定温度范围内能反复加热和冷却硬化的塑料。
热固性塑料的加热到一定温度后，不再可熔和可塑。
常用的热塑性塑料和热固性塑料见表2-1
2.2塑料材料的使用性能：
2.2.1聚乙烯（PE）：
聚乙烯树脂为白色半透明粒料，手触似蜡。
按密度不同可分为低密度、高密度。
低密度聚乙烯（LDPE）的密度为0.910~0.925，质轻，柔性、耐寒性、耐冲击性较好。
广泛用于生产薄膜、管材等。
高密度聚乙烯（HDPE）的密度为0.941~0.965，机械强度、硬度等比低密度聚乙烯高。
广泛用于生产各种瓶、罐、盆、桶、鱼网、捆扎带及管材、异型材等产品。
使用温度不超过100°
。
2.2.2聚丙烯（PP）：
聚丙烯树脂为无色透明和有一定光泽的刚性粒料。
机械强度、硬度较高。
使用温度较高，在120°
下可长时间使用。
它具有优异的抗疲劳弯曲性能，常温下可经受300万次的弯折。
聚丙烯树脂的最大缺点是耐老化性能差，在低温下，耐冲击的性能也较差。
聚丙烯塑料广泛用于食品容器、厨房用品、医疗器具、瓶盖、框体、洗衣机面板、高档玩具、具有铰链结构的盒体等。
2.2.3聚苯乙烯（PS）：
通用型的聚苯乙烯树脂是无色透明玻璃状粒料。
制品掉在地上或敲打时发出清脆的响声。
易燃，离开火源后继续燃烧，有浓烟。
聚苯乙烯的密度为1.04~1.09，它的透明度达88%~92%，仅次于有机玻璃（PMMA），聚苯乙烯的缺点是制品具有较大的脆性。
聚苯乙烯塑料广泛用于家用器皿、玩具、生活和文教用品，家电、轻工仪表的壳体、灯罩、圆珠笔杆等。
2.2.4聚氯乙烯（PVC）：
聚氯乙烯树脂为白色粉末，形同面粉，燃烧时发出刺激性气味，离火自动熄灭。
根据加入的增塑剂的量不同分为硬聚氯乙烯塑料和软聚氯乙烯塑料。
硬聚氯乙烯塑料是聚氯乙烯树脂加入少量增塑剂、稳定剂等材料后造粒而成。
它具有高的机械强度，坚韧性，对水、酸、碱有极强的抵抗力和稳定性，电气绝缘性能好。
它的主要缺点是热稳定性和耐冲击力差，最高使用温度不超过80°
这类塑料主要用于制造板、片、管、棒、各种型材等挤出成型产品，以及弯头、三通阀、泵、电线槽板等注射成型产品。
2.2.5聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）：
聚甲基丙烯酸甲酯树脂为无色透明颗粒。
高度的透明洁净和优异的透光性能，可代替无机玻璃，故俗称有机玻璃。
该材料抗冲击、耐震性好，并具有良好的电绝缘性、着色性、耐气候性和二次加工性。
但它能溶于有机溶剂，受无机酸的腐蚀。
有机玻璃广泛用于汽车、摩托车的安全玻璃、仪表罩以及工艺美术品等领域。
2.2.6ABS：
ABS树脂呈微黄色或白色不透明颗粒料，无毒无味；
耐油、耐热、耐化学腐蚀；
ABS树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能，ABS塑料的表面可以电镀。
但它的使用温度不高，不超过80°
ABS塑料广泛用于制造汽车内饰件、电器外壳、手机、电话机壳、旋钮、仪表盘、容器等，也可生产板材、管材等产品。
2.2.7聚酰胺（PA）：
聚酰胺的国外商品名为尼龙。
尼龙是一类塑料的总称，较常用的有尼龙6、尼龙66、尼龙1010等。
尼龙具有优异的耐磨性和自润滑性能，它的耐磨性高于铜。
它还具有很高的机械强度和韧性，耐弱碱和一般的有机溶剂。
尼龙材料广泛用于仪表零件（线圈骨架、开关、接插件、垫圈、外壳）、机械零件（齿轮、轴承、凸轮、衬套）等。
2.2.8聚甲醛（POM）：
它具有优异的机械性能，特别是弹性模量高，回弹性很好，冲击强度和耐疲劳强度十分突出。
它的耐磨性和自润滑性能优异，仅次于尼龙。
电气绝缘性能、尺寸稳定性好，耐有机溶剂，但不耐强酸、碱和氧化剂。
不足之处是它的热稳定性差，加热时易分解，易燃，紫外线作用易老化。
聚甲醛塑料广泛用于精密齿轮、轴承、凸轮、轴套、等家电产品内部的传动部件及汽车零件、塑料拉链和薄壁制品等。
2.2.9聚碳酸酯（PC）：
聚碳酸酯树脂为无色透明颗粒料，无毒无味。
它具有卓越的冲击强度、耐蠕变性。
有较高的耐热性、耐寒性（-100°
~140°
）。
透明度较好，可见光的透过率达90%以上。
它的拉伸强度、弯曲强度、刚性及电气绝缘性能也很突出。
聚碳酸酯塑料广泛用于制造齿轮、轴承等机械零件，接线板、骨架等电子仪器仪表零件以及沙管等纺织器材。
2.3塑料成型工艺特性：
2.3.1收缩性：
塑件从模具中取出冷却至室温后尺寸发生缩小变化的特性称为收缩性。
收缩有如下几种形式：
--线尺寸收缩：
它主要是由于塑料的热胀冷缩引起。
收缩的程度主要决定于塑料的品种和模具的温度。
--收缩方向性：
塑料成型时，沿料流方向收缩大、强度高，与料流垂直的方向收缩小、强度低。
其结果使塑件发生翘曲、变形、裂纹。
--后收缩：
在成型过程中，受到各种成型因素的影响，塑件内存在残余应力，塑件脱模后，残余应力发生变化，使塑件发生再收缩。
一般塑件脱模后要经过24小时，尺寸才基本定型。
后处理收缩：
有时塑件按其性能和工艺要求，在成型后需进行热处理，热处理后塑件的尺寸也会发生收缩。
对高精度塑件，必须考虑后收缩、后处理收缩给塑件带来的误差。
衡量塑件收缩程度大小的参数称为收缩率。
影响成型时收缩率波动的因素主要有以下几个方面：
》塑料品种：
热塑性塑料收缩率一般大于热固性塑料，结晶型塑料大于非结晶型塑料。
》成型压力：
对注射成型而言，注射压力对收缩率影响最明显，提高注射压力，都可以使收缩率减小。
》熔体温度：
提高熔体温度，有利于向模腔内传递成型压力，将制品压实，减少收缩率；
但熔体温度的提高会使熔体比容增大，热胀冷缩大，收缩率大。
熔体温度对制品收缩率的影响是上述两种相反因素叠加的结果。
》模具温度：
一般来说，提高模具温度可以使制品收缩率增大，对结晶型塑料来说，模具温度升高可使制品有较长的冷却时间，使结晶度提高，收缩率增大更明显。
》保压时间：
延长保压时间，可以使制品收缩率减小。
》模具浇口尺寸：
浇口尺寸增大，有利于向模腔内传递成型压力，将制品压实，减少收缩率。
2.3.2流动性：
将常用的热塑性塑料的流动性分为三类。
流动性好的有尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯；
流动性中等的有ABS、AS、有机玻璃、聚甲醛、PET、PBT；
流动性差的有硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜。
影响流动性的因素主要有以下几个方面：
塑料成型时的流动性好坏主要决定于树脂的性能。
但各种助剂对流动性也有影响。
》模具结构：
模具浇注系统的结构、尺寸、冷却系统的布局以及模腔结构的复杂程度等直接影响塑料在模具中的流动性。
》成型工艺：
对注射成型而言，注射压力对流动性影响较明显，提高注射压力，可以增加流动性，尤其对PE、POM塑料更敏感。
料温高，流动性也增加，聚苯乙烯、聚丙烯、硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、AS、ABS、酚醛塑料等塑料的流动性随温度的变化较大。
2.3.3结晶性：
塑料的结晶是指塑料由熔融状态到冷凝的过程中，分子发生有规则排列的现象。
一般说来，结晶型塑料是不透明或半透明的，非结晶型塑料是透明的。
但也有例外的情况，如ABS是非结晶型塑料但不透明。
结晶型塑料成型加工时应注意以下方面：
熔化时需要的热量多，设备的塑化能力要强。
冷凝时放出的热量大，模具要加强冷却。
2.3.4吸湿性、热敏性：
根据塑料与水分子亲疏程度的差别，塑料大致分为吸湿性和不吸湿性。
吸湿性塑料有聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、有机玻璃、尼龙、ABS、酚醛塑料、氨基塑料等，不吸湿性塑料有聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚甲醛等。
生产前塑料原料一定要干燥。
有些塑料在料温高和受热时间长的情况下就会产生变色、甚至分解，这种特性叫热敏性。
如硬聚氯乙烯、聚甲醛等。
2.3.5应力开裂：
有些塑料在成型时易产生内应力，塑件在外力或溶剂作用下会发生开裂现象。
2.4塑料成型原理：
2.4.1注塑成型：
注塑成型所用的设备为注塑成型机和注塑模具。
一台通用移动螺杆式注塑机主要包括注塑装置、合模装置、液压传动系统和电气控制系统。
如图2-1
》注塑装置：
其主要作用是将塑料原料均匀塑化，并以合适的压力和速度将一定量的流体注塑到模具型腔中。
》合模装置：
其主要作用是实现模具的开、合模及制品顶出。
液压和电气控制系统。
注塑成型的工艺流程如下：
从以上工艺流程可以看出，注塑成型是一个循环过程，完成注塑成型需要经过预塑、注塑、冷却定型三个阶段。
预塑阶段：
螺杆开始旋转，将后端从料斗来的塑料向螺杆前端输送，塑料在高温和剪切力的作用下塑化均匀并逐步聚集在料筒的前部，当熔融塑料越积越多时，压力越来越大，最后克服螺杆背压将螺杆逐步往后推，当料筒前部的塑料达到所需的注塑量时，螺杆停止后退和转动，预塑阶段结束。
注塑阶段：
螺杆在注塑油缸的作用下向前移动，将储存在料筒前部的塑料以多级速度和压力向前推压，经过流道和浇口注入已闭合的模具型腔中。
冷却定型阶段：
塑料在模具型腔中经过保压，防止塑料倒流直到塑料固化，型腔中压力消失，一个生产周期中，冷却定型时间占的比例最大。
塑料是以高分子合成树脂为主要成分的，合成树脂决定塑料的基本性能。
不同塑料的使用性能如机械性能、化学性能、电性能、热性能等都有所不同，这决定了它们的应用领域有所区别，熟练掌握其性能，对于开发新产品是十分重要的。
塑料在成型加工中表现出的特点直接影响产品质量，收缩性、流动性是所有塑料的共性，吸水性、热敏性、应力开裂、结晶性等是某些塑料的个性，正确理解其成型加工中表现出的特点，对控制产品质量和设计模具都十分关键。
注塑成型、压塑成型、挤塑成型、挤出成型、吹塑成型等是常见的加工方法。
注塑成型、挤出成型、吹塑成型主要适合热塑性塑料，压塑成型、挤塑成型主要适合热固性塑料。
了解其成型原理对合理设计模具十分重要。
第3章注塑模具典型结构
模具的组成部分；
模具的动作原理分析。
本章难点：
三板模具的动作原理分析；
侧抽芯模具动作原理分析。
3.1模具的组成部分：
3.1.1注塑模具分类：
按其结构特征来进行分类介绍，它可以分为：
单分型面注塑模具、双分型面注塑模具、斜导柱侧向抽芯注塑模具、带活动镶件的注塑模具、齿轮齿条侧向抽芯注塑模具、热流道注塑模具。
3.1.2注塑模具的结构组成：
1.成型部分：
成型部分是由构成塑件形状的模具型腔组成的，通常是由凸模（成型塑件内部形状）、凹模（成型塑件外部形状）、型芯、嵌件和镶块等组成。
2.浇注系统：
熔融塑料从注塑机喷嘴进入模具型腔所流经的模具内信道称为浇注系统。
它通常由主流道、浇口及冷料井等组成。
3.导向机构：
为了确保动、定模之间的正确导向与定位，通常在动、定模部分采用导柱、导套或在动、定模部分设置互相吻合的内外锥面导向。
4.侧向抽芯机构：
塑件上的侧向如有凹凸形状的孔或凸台，这就需要有侧向的凸模或型芯来成型。
5.推出机构：
推出机构是指模具分型以后将塑件推出的装置（又称脱模机构）。
通常推出机构由推杆、复位杆、推杆固定板、推板、主流道拉料杆等组成。
6.冷却和加热系统：
通常是在模具上开设冷却水道，水道通以循环冷水对模具进行冷却。
另外，一些塑料成型时对模具有一定的温度要求，要求对模具加热。
加热系统则是在模具内部或四周安装加热组件。
3.2单分型面注塑模具：
单分型面注塑模具也称二板式注塑模具，这种模具只有一个分型面。
其结构与工作状态见图3-1。
3.3双分型面注塑模具：
双分型面注塑模具具有两个分型面,如图3-2所示。
第一次分型的目的是拉出浇道的凝料,第二次分型拉断进料口使浇道的凝料与塑件分离，从而顶出的塑件不需要再进行去除料道凝料的处理。
双分型面注塑模具常用于点浇口进料的单型腔或多型腔模具。
图3-3所示；
拉钩式，图3-4所示；
定距拉杆式，图3-5所示等。
3.4斜导柱侧向抽芯注塑模具：
当塑件侧壁有通孔、凹穴、凸台等，其成型零件就必须做成可侧向移动的，带动型芯侧向移动的整个机构称侧向抽芯机构或横向抽芯机构。
侧向抽芯机构种类很多，最常见的有斜导柱侧向抽芯机构。
其结构与工作原理如下图3-6所示。
3.4.1斜导柱在定模、滑块在动模的结构：
其结构与工作原理如图3-6所示。
3.4.2斜导柱在动模、滑块在定模的结构：
其结构与工作原理如图3-7所示。
3.4.3斜导柱和滑块同在定模的结构：
其结构与工作原理如图3-8所示。
3.4.4斜导柱和滑块同在动模的结构：
其结构与工作原理如图3-9所示。
3.4.5斜导柱的内抽芯结构：
其结构与工作原理如图3-10所示。
3.5带活动镶件的注塑模具：
有时对一些具有侧向通孔、凹穴、凸台的塑件，为了使模具结构简单，不采用侧向抽芯机构，而是在型腔的局部设置活动镶件。
开模时，这些活动镶件与塑件一起脱出模具外，然后通过手工或专门的工具使它与塑件分离，在下一次合模注射之前，再重新将其放入模内。
其结构与工作原理如图3-11所示。
3.6齿轮齿条侧向抽芯注塑模具：
利用斜导柱等侧向抽芯机构，仅能适用于抽芯距较短的塑件。
当塑件上侧向抽芯抽距大于80mm时，往往采用齿轮齿条抽芯或液压抽芯等。
图3-12所示齿轮齿条侧向抽芯注塑模具结构及工作原理。
3.7热流道注塑模具：
由于快速自动化注射成型工艺的发展，热流道注塑模具正逐渐推广使用。
它与一般注塑模具的区别是注射成型过程中浇注系统内的塑料是不会凝固的，也不会随塑件脱模，所以这种模具又称无流道模具。
这种模具的主要优点如下：
基本上实现了无废料加工，既节约了原材料，又省去了切除冷料工序。
减少进料系统压力损失，充分利用注射压力，有利于保证塑件质量。
热流道注塑模具通常分为绝热流道注塑模具和加热流道注塑模具两种。
3.7.1绝热流道注塑模具：
井式喷嘴绝热流道注塑模具。
多型腔绝热流道注塑模具。
3.7.2加热流道注塑模具：
加热流道是指在流道内或流道附近设置加热组件，利用加热的方法使注射机喷嘴到浇口之间的浇注系统处于高温状态，从而让浇注系统内的塑料在生产过程中一直保持熔融状态。
现在加热组件与流道体一起做成标准件，可到市场上（外资企业或国外企业）购买，具体结构见图3-21所示，这里只列出很少几种，这些热流道组件品种繁多，进行热流道模具设计时可向有关企业索取热流道组件资料进行选购。
注塑模具结构的组成部分：
1）成型部分。
2）浇注系统。
3）导向机构。
4）侧向抽芯机构。
5）推出机构。
6）冷却和加热系统。
单分型面模具：
又称二板式模具，主要用于侧浇口，直浇口的模具。
双分型面模具：
又称三板式模具，主要用于点浇口的模具。
斜导柱抽芯模具有四种形式：
斜导柱在定模、滑块在动模的结构；
斜导柱在动模、滑块在定模的结构；
斜导柱和滑块同在定模的结构；
斜导柱和滑块同在动模的结构。
当侧抽芯距离大于80时，宜使用齿轮齿条抽芯机构。
热流道模具：
主要是加热流道模具得到广泛的应用。
第4章注塑模具的标准零部件
模架的正确选用；
浇口套的正确选用。
小水口模架的类型选择。
4.1注塑模具标准模架：
1.标准模架分类：
按进料口（浇口）的形式模架分为大水口模架和小水口模架两大类。
2.标准模架结构：
1）大水口模架：
总共有4种型式：
A型、B型、C型、D型。
2）小水口模架：
小水口模架就是指采用点浇口的模具所选用的模架，总共有8种型式：
DA型、DB型、DC型、DD型、EA型、EB型、EC型、ED型。
其中有以D字母开头的4种型式适用于自动断浇口模具的模架。
3.模架配件零件结构形式：
标准模架图例详见本书附录二。
4.其它形式的模架：
4.1斜导柱式侧抽芯模架。
4.2注塑模具标准模架的选用：
我们以具体的图4-7所示的塑料件为例，来说明怎样选用模架。
ED型模架比EC型模架多了一块推板，塑件脱模效果好；
EC型模架比EA型模架少了一块支承板，从而凸模的固定形式不一样，导致模具零件选用的加工方法不一样。
具体选那种模架形式主要看个人的喜好及所具有的加工设备而定。
模架的大小根据本书的附录二选代号为S1520的模架，另选A板厚度40，B板厚度50，C厚度60。
以上数据S1520表示模架规格为小水口、长×
宽为150×
200毫米，该尺寸的大小是根据塑件径向尺寸凭经验选取。
A、B、C板厚度根据塑件的厚度凭经验选取。
4.3注塑模具其他标准件：
1浇口套：
其结构如下图4-12所示：
浇口套各种尺寸见附表4-1
2顶杆及顶管：
顶杆结构：
如图4-13所示。
顶杆各种尺寸见附表4-2
顶管结构：
如图4-14所示
顶管各种尺寸见附表4—3
3各种不同结构的顶杆、顶管及型芯：
各种顶杆、顶管、及型芯结构如图4-15所示。
案杆类模具配件种类繁多，尺寸直经从0.5mm到18mm，长度从数十毫米到数百毫米，材料种类也很多、热处理也有不同，我们可根据需要进行选购。
1.模架种类分成大水口模架和小水口模架两大类。
2.大水口模架适用于侧浇口二板式模具，总共有4种型式：
3.小水口模架适用于点浇口三板式模具；
总共有8种型式：
4.其他模具标准件有：
浇口套，顶杆，顶管等。
第5章注塑成型设备
注塑机的选择，注塑机参数的校核；
开合模行程的校核。
注塑机开模行程的校核。
5.1注塑成型设备的分类：
1.设备外形特征分类：
卧式注塑机
立式注塑机
角式注塑机
多工位注塑机
2.按注塑机加工能力分类：
表5-1按注塑机加工能力范围分类：
类型
合模力，kN
理论注塑容量，cm3
超小型
小型
中型
大型
超大型
160以下
160~2000
2500~4000
5000~12500
16000以上
16以下
16~630
800~3150
4000~10000
5.2模装置的特征分类：
按合模装置的特征可分为液压式、液压机械式和机械式。
5.3注塑机与注塑模具的关系：
注塑量与塑件重量的关系：
理论注塑量：
在对空注塑的条件下，注塑螺杆（或柱塞）作一次最大注塑行程时，注塑装置所能达到的最大注出量。
两种表示方法：
一种规定以注塑聚苯乙稀（PS）塑料（密度约为1g/cm3）的最大克数（单位g）为标准，称之为理论注塑重量；
另一种规定以注塑塑料的最大容积（单位cm3）为标准，称之为理论注塑容量。
实际注塑量（重量或容量）：
根椐实际情况，注塑机的实际注塑量是理论注塑量的80%左右。
即有
Ms=
Ml（5-1）
Vs=
Vl（5-2）
当实际注塑量以注塑容量Vs表示时，有：
s=
Vs（5-3）
（5-4）
c——塑化温度和压力下塑料密度变化的校正系数，对结晶型塑料，c=0.85，对非结晶型塑料c=0.93。
当实际注塑量以注塑重量Ms表示时，有：
s=Ms（
）（5-5）
式中
——聚苯乙烯在常温下的密度（约为1g/cm3）
所以，塑件注塑量M应满足下式：
s≥M=nMz+Mj（5-6）
塑化量与型腔数的关系：
塑化量是注塑机每小时能塑化塑料的重量（g/h）。
根据注塑机的塑化量，确定多型腔模具的型腔数n，其计算公式如下：
（5-7）
式中
——注塑机的塑化量（g/h）
——注塑最短成型周期（s）
——塑化量的利用系数，取为0.85
合模力及注塑面积和型腔数的关系：
胀模力Fz
Fz
合模力
合模力的大小必须满足下式：
注塑机模座行程及间距和模具闭合高度的关系：
对于所选用的注塑机，模具的闭模高度必须满足：
对单分型面模具，实际模座行程
可按下式计算：
=
对双分型机模具，按下式计算实际模座行程
：
对带有侧向
升级会员 