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塑料注射模具制造与实例（doc18页）

秋风清，秋月明,落叶聚还散,寒鸦栖复惊。

塑料注射模具制造与实例

一、本章基本内容:

本章内容包括了塑料注射模具制造特点；塑料注射模具零件常用加工方法和材料；塑料注射模具装配；塑料注射模具设计与制造实例。

二、学习目的与要求：

通过本章的学习，应掌握塑料注射模具的常用加工方法。

三、本章重点、难点：

塑料注射模具制造特点；塑料注射模具零件常用加工方法；塑料注射模具设计。

1、塑料注射模具制造过程

（1）制造过程的基本要求

1要保证模具质量

要保证模具质量是指在正常生产条件下，按工艺过程所加工的模具应能达到设计图样所规定的全部精度和表面质量要求，并能够批量生产出合格的产品。

模具的质量应该由制造工艺规程所采用的加工方法，加工设备及生产操作人员来保证。

2要保证模具制造周期

模具制造周期是指在规定的日期内，将模具制造完毕。

模具制造周期的长短，反应了模具生产的技术水平和组织管理水平。

在模具制造时，应力求缩短模具制造周期，这就需要制定合理的加工工序，应量采用计算机辅助设

制品生产的批量对模具的设计有很大的影响，根据制品的需求数量，可以确定模具的使用寿命，模具的型腔数目（或模具的套数）以及模具所需的自动化程度和模具的生产成本。

对于大量需求的制品应尽可能采用多型腔模具，热流道模具和适于全自动生产的模具结构；对于需求量较少的制品．在满足制品质量要求的前提下应尽量减少模具成本。

a）了解生产塑料制品所用没备

塑料注射模具要安装到塑料注射成形机上使用，因此注射机的模具安装尺寸、顶出位置、压射压力、合模力以及注射量都会影响到模具的尺寸和结构。

另外，注射成形机的自动化程度也限制了模具的自动化程度，例如带有机械手的注射机就可以自动取出注射成形制品和浇注系统凝料，方便地完成自动化生产过程。

2确定模具设计方案

在清楚了解了生产的塑料制品之后，即可以开始模具方案设计，其过程包括：

设计前应确定的因素

设计前应确定的因素包括：

所用塑料种类及成形收缩率；制品允许的公差范围和合适的脱模斜度；注射成形机参数；模具所采用的模腔数以及模具的生产成本等。

确定模具的基本结构

根据已知的因素确定所设计模具的外形尺寸；选择合理的制品分型面；确定模具所应采用的浇注系统类型；确定塑料制品由模具中的推出方式以及模腔的基本组成。

在确定模具的基本结构时还应考虑模腔是否采用侧向分型机构，是否采用组合模腔，模腔的冷却方式和模腔内气体的排出。

确定模具中所使用的标准件

在模具设计中应尽可能多地选择标准件，包括：

采用标准模架、模板；采用标准的导柱、导套、浇口套及推杆等。

采用标准件可以提高模肄制造精度，缩短模具生产周期，降低生产成本。

确定模具中模腔的成形尺寸

根据塑件的基本尺寸，运用成形尺寸的计算公式，确定模具模腔各部分的成形尺寸。

确定模具所使用的材料并进行必要的强度、刚度校核

根据强度、刚度校核公式可以对分型面、型腔、型芯、支承板等模具零件进行强度和刚度校核，以确保满足使用要求。

完成模具图样的设计图纸

其中包括模具设计装配图和模具加工零件图。

在确定模具设计方案时，为提高效率可以采用“类比”的方法，即将以前设计制造过类似制品的模具结构套用到新制品的模具结构上，这样可简化设计过程，特别适合于刚刚开始从事模具设计的技术人员。

（3）制定工艺规程

工艺规程是按照模具设计图样，由工艺人员制定出整个模具或各个零部件制造的工艺过程。

模具加工工艺规程通常采用卡片的形式送到生产部门。

一般模具的生产以单件加工为主，工艺规程卡片是以加工工序为单位，简要说明模具或零部件的加工工序名称、加工内容、加工设备以及必要的说明，它是组织生产的依据。

制定工艺规程的基本原则是：

保证以最低的成本和最高的效率来达到设计图样上的全部#术要求。

所以在制定工艺规程时应满足：

1设计图样要求

即工艺规程应全面可靠和稳定地保证达到设计图样上所要求的尺寸精度、形状精度、位置精度、表面质量和其他技术要求。

2最低成本要求

所制定的工艺规程应在保证质量和完成生产任务的条件下，使生产成本降到最低，以降低模具的整体价格。

3生产时间要求

在保证质量的前提下，以较少的工时完成加工过程。

4生产安全要求

保证工人有良好的安全劳动条件。

2、塑料注射模具常用材料

（1）塑料注射模具零件常用材料基本要求:

1具有良好的机械加工性能

塑料注射模具零件的生产，大部分由机械加工完成。

良好的机械加工性能是实现高速加工的必要条件。

良好的机械加工性能能够延长加工刀具寿命，提高切削性能，减小表面粗糙度，以获得高精度的模具零件。

2具有足够的表面硬度和耐磨性

塑料制品的表面粗糙度和尺寸精度、模具的使用寿命等，都与模具表面的粗糙度、硬度和耐磨性有直接的关系。

因此，要求塑料注射模具的成型表面具有足够的硬度，其淬火硬度应不低于HRC55，以便获得较高的耐磨性，延长模具的使用寿命。

3具有足够的强度和韧性

由于塑料注射模具在成型过程中反复受到压应力（注射模的锁模力）和拉应力（注射模型腔的注射压力）的作用，特别是大中型和结构形状复杂的注射模具，要求其模具零件材料必须有高的强度和良好的韧性，以满足使用要求。

4具有良好的抛光性能

为了获得高光洁表面的塑料制品，要求模具成型零件表面的粗糙度小，因而要求对成型零件表面进行抛光以减小其表面粗糙度。

为保证抛光性，所选用的材料不得有气孔，粗糙杂质等缺陷。

5具有良好的热处理工艺性

模具材料经常依靠热处理来达到必要的硬度，这就要求材料的淬透性好。

塑料注射模具的零件往往形状较复杂，淬火后进行加工较为困难，甚至根本无法加工，因此模具零件应尽量选择热处理变形小的材料，以减少热处理后的加工量。

6具有良好的的耐腐蚀性

一些塑料及其添加剂在成型时会产生腐蚀性气体，因此选择的模具材料应具有一定的耐腐蚀性。

另外还可以采用镀镍、铬等方法提高模具型腔表面的抗蚀能力。

7表面加工性能好

塑料制品要求外表美观，花纹装饰时，则要求对模具型腔表面进行化学腐蚀花纹，因此要求模具材料刻蚀花纹容易，花纹清晰、耐磨损。

（2）塑料注射模具零件常用材料

1结构零件用钢

Q235A钢

动、定模座板，垫块

45、55钢

此类钢为优质碳素结构钢，可以用来制造形状较简单，精度要求不高的塑料注射模具，但其使用寿命较低，抛光性不好。

45、55钢可以通过调质处理来改善其性能．可以用于制造塑料注射模具的推板、型芯固定板、支承板等零件。

T8、TIO钢

T8、TIO钢为碳素工具钢，其含碳量高，淬火硬度可达50—55HRC，可用于制造导柱、导套、斜销、推杆等塑料注射模具零件。

40Gr钢

40Gr为低合金钢，可以用于制造形状不太复杂的中小型塑料注射模具。

40Gr钢可以进行淬火、调质处理，制作型芯、推杆等零件。

2模具钢

3Cr2Mo（P20）钢

这是一种可以预硬化的塑料模具钢，预硬化后硬度为36～38HRC，适用于制作塑料注射模具型腔，其加工性能和表面抛光性较好。

10Ni3CuAIVS（PMS）钢

此种钢为析出硬化钢。

预硬化后时效硬化，硬度可达40～45HRC。

热变形极小，可做镜面抛光，特别适合于腐蚀精细花纹。

可用于制作尺寸精度高，生产批量大的塑料注射模具。

6Ni7Ti2Cr钢

马氏体时效钢。

在未加工前为固熔体状态，易于加工。

精加工后以480℃～520℃进行时效，硬度可达50-57HRC。

适用于制造要求尺寸精度高的小型塑料注射模具，可做镜面抛光。

8CrMnWMoVS（8CrMn）钢-

为易切预硬化钢，可做镜面抛光。

其抗拉强度高，常用于大型注射模具。

调质后硬度为33-35HRC，淬火时可空冷，硬度可达42-60HRC。

25CrNi3MoAI钢

适用于型腔腐蚀花纹，属于时效硬化钢。

调质后硬度2325HRC，可用普通高速钢刀具加工。

时效后硬度38～42HRC。

可以做氮化处理，氮化处理后表层硬度可达1100HV。

Crl6Ni4Cu3Nb（PCR）钢

耐腐蚀钢。

可以空冷淬火，属于不锈钢类型。

空冷淬硬可达4253HRC，适于有腐蚀性的聚氯乙烯类塑料制品的注射模具。

3其他材料

有色金属材料和非金属材料也是塑料注射模具中经常用到的材料。

镀铜合金

铍铜合金是在铜中加入30％以下的铍（Be）而形成的合金。

铍铜台金通常采用精密铸造或者压力铸造来制造精密、复杂型腔。

可采用此种方法方便，迅速地复制机械加工无法制作的复杂型腔。

铍铜合金机械性能好，热处理硬度可达40～50HRC，尺寸精度高并且导热性能好，铍铜合金价格较高，因此，一般仅用其制造型腔镶件，镶人模具中。

锌基合金

常用的锌基合金是把锌作为主要成分井加人Al、cu、Mg等元素形成合金。

锌基合金材料环氧树脂熔融温度低，能简单地用砂型铸造、石膏型铸造、精密铸造等方法成形。

由于其熔融温度低，表面质量较好，加工周期短，经常被用在注射次数少的试模模具和小批量生产的注射成形模具。

因锌基合金铸造后产生收缩较大，所以在铸造后应放置24小时使其尺寸稳定后再进行加工。

锌基合金的使用温度较低，当温度高于150℃一200℃时容易引起变形。

所以锌基合金仅适用于模具温度较低的塑料注射模具。

环氧树脂

环氧树脂应用在试制及成形批量很少的模具上。

纯环氧树脂中一般加铝粉等填料以改善其强度、硬度、收缩率等性能。

采用环氧树脂制模时，只要有模型，就能在相当短的时间内制造出模具，因此对于试制产品是非常有利的。

3、塑料注射模具常用加工方法及设备

（1）机械加工及设备

1普通切削加工方法及设备

车床

车床是以加工回转体零件为主的机械加工机床。

车床的种类很多，包括卧式车床（普通车床）、立式车床、转塔车床，自动车床等。

车床工作时被加工工件装在卡盘上，主轴使工件做旋转运动，刀具在进给箱的带动下做直线运动，完成切削加工。

在模具零件加工中，可以使用车床加工圆形型腔、型芯、导柱、导套等回转体零件。

铣床

铣床可以加工平面，曲面等各种表面，常见的铣床有立式铣床、卧式铣床、万能铣床、工具铣床等，铣床可以加工出平面、沟槽、曲面等形状。

刨床

刨床主要用于平而加工，常见的刨床有牛头刨床、龙门刨床、插床等。

牛头刨床工作时，被加工工件用平口u钳安装于工作台上，工作台可以做左右移动。

刨刀固定在滑枕上的刀架中，刨刀做前后移动，通过刨刀与工件的相对运动，完成平面加工。

龙门刨床用于加工尺寸较大的工件。

插床又称立式牛头刨床，主要用来加工工件的内表面，如键槽、多边形孔。

磨床

磨床是用砂轮或其他磨料对金属工件进行加工的机床。

常见磨床有平面磨床、外圆磨床、自圆磨床等。

磨削也是一种切削，砂轮表面上的每个磨粒，可以近似地看成一个微小的刀齿，对金属表面进行切削。

磨削加工精度高、表面粗糙度值小，一般常用于半精加工和精加工。

不同的磨削机床可以加工平面、外圆表面、内圆表面以及各种曲面

钻床

钻床是以加工孔为主的机械加工机床，常见的钻床有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、深孔钻床等。

钻床工作是将被加工工件固定在工作台上，钻头旋转并做直线运动完成孔的加工。

利用钻床可以自[IF模具上的各种孔，深孔钻床还用来加工冷却水道等较深的孔

2数控加工机床

数控加工机床简称为数控机床（NC机床），数控就是指把控制机床或其他设备的操作指令（或程序），以数字形式给定的一种控制方式。

利用这种控制方式，按照给定程序自动地进行加工的机床称为数控机床。

目前数控机床已经得到广泛应用，数控机床的种类有数控车床，数控铣床，数控磨床，加工中心等，其机械部分与普通车床的差别不大。

数控车床不仅能够完成普通的车削加工，而且利用数控系统和进给伺服系统复杂曲线组成的回转表面。

数控铣床的机械部分与普通铣床基本相同，工作台可以做横向、纵向和垂直方向的运动，因此普通铣床所能加工的工艺内容，数控铣床都能完成，此外其数控系统通过伺服系统同时