橡塑成型模具設計教案-橡塑成型模具設計

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1、橡塑成型模具設計塑料成型模具設計第一章 緒論一、模具成型制品的工具二、模具的分類金屬模具：汽車外殼、金屬飯盒、紀念幣塑料模具：家電產品的塑料外殼等橡膠模具：輪胎、橡膠密封圈等玻璃模具：玻璃瓶石膏模具：石膏像等木模型：用于鑄造翻砂的模型第一章 緒論三、塑料的特點1、易于成型，設計的自由度高；2、塑料品種多；透明、不透明、軟的、硬的；3、比其他材料輕；4、導熱性低；5、耐水性優(yōu)，不生銹；耐化學藥品，不腐蝕；6、加工性能好，能耗低；7、容易與其他材料復合、粘接；8、易燃燒，膨脹系數(shù)大，尺寸穩(wěn)定性差；9、表面硬度低，易劃傷。第一章 緒論四、塑料模具的發(fā)展趨勢1、CAD/CAM/CAE2、理論研究3、大

2、型化、小型化、高精度、形狀復雜4、革新模具制造工藝5、高效率、自動化6、標準化第一章 緒論五、塑料模具的分類1、塑料注射模具（1）模具（2）設備1、塑料注射模具1、塑料注射模具（3）特點 可以生產形狀復雜、強度高的制品； 制件均勻、尺寸精密； 可以多型腔生產； 制品可帶有嵌件； 自動化程度高； 對塑料的適應性強（熱塑性塑料、熱固性塑料均可使用注射生產）。1、塑料注射模具（4）基本動作過程1、注射裝置前進（4）基本動作過程2 、注射（4）基本動作過程3 、保壓（4）基本動作過程4 、預塑冷卻（4）基本動作過程5 、開模頂出關門合模注射。 五、塑料模具的分類2、擠出模具（1）模具2、擠出模具（2）

3、設備2、擠出模具（3）特點 連續(xù)生產，生產效率高，可以制造尺寸長的制品； 可以生產斷面不同的產品； 和其他設備組合，可以完成不同工藝過程的綜合加工。如擠出機和壓延機配合生產薄膜；擠出機機頭和造粒機配合可以造粒； 占地面積小，生產環(huán)境清潔。五、塑料模具的分類3、中空吹塑模具（1）模具3、中空吹塑模具（2）設備中空吹塑按吹塑工藝可分為擠出吹塑和注射吹塑。主機：擠出機、注射機；輔機：模具、合模架、鎖模裝置等。3、中空吹塑模具（3）特點擠出吹塑：強度低，尺寸精度差；壁厚不均；浪費原料。注射吹塑：制品質量高；工藝復雜，模具費用高。3、中空吹塑模具3、中空吹塑模具五、塑料模具的分類4、真空或壓縮空氣成型模

4、具（1）模具4、真空或壓縮空氣成型模具4、真空或壓縮空氣成型模具（2）特點模具受力小，可以采用非金屬材料；制品強度低；成型簡單。五、塑料模具的分類5、壓鑄成型模具（1）模具5、壓鑄成型模具5、壓鑄成型模具（2）設備5、壓鑄成型模具（3）特點主要用于熱固性塑料。成型效率高，僅次于注射成型；制品質量好；澆注系統(tǒng)不能回收，原材料消耗多；制品會產生明顯的填料定向，引起制品變形；制品收縮率大；模具結構復雜。五、塑料模具的分類6、壓制模具（1）模具6、壓制模具（2）設備塑料壓制成型機6、壓制模具3、特點壓制工藝成熟，可靠；模具比較簡單；適合流動性差的塑料，比較容易成型大型制品；制件收縮率小，變形小，各向性

5、能均勻；生產效率低；制品易產生填充不足或填充過大現(xiàn)象，影響制品高度尺寸的準確；制品有嵌件時易變形；制品有深孔、側孔、形狀復雜時，難成型。第三章 塑料注射模具第一節(jié) 概述1、塑料模具的分類 模具普通模具特種模具二板式模具三板式模具帶嵌件模具側向分型模具自動卸螺紋模具定模頂出模具無流道模具第三章 塑料注射模具第三節(jié) 澆注系統(tǒng)設計一、概述1、什么是澆注系統(tǒng)？從注射機的噴嘴開始至型腔為止的通道。2、澆注系統(tǒng)的分類：普通澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)。二、普通澆注系統(tǒng)（一）組成：主流道、分流道、澆口、冷料井第三節(jié) 澆注系統(tǒng)設計第三節(jié) 澆注系統(tǒng)設計（二）普通澆注系統(tǒng)的設計一、主流道（sprue）的設計主流道的定

6、義：從注射機的噴嘴開始至分流道為止的通道。1、澆口套（主流道襯套 sprue bushing）設計澆口套的原因：材料、機械加工方面、模具結構方面一、主流道（sprue）的設計結構及要求結構：要求：（1）圓弧R m與注射機噴嘴圓弧Rj相匹配，R m= Rj + 12mm；（2）主流道小端直徑dmdm= dj + 12mm；（3）主流道錐角：2 4；一、主流道（sprue）的設計（4）主流道大端尺寸D)()(231cmQD 其中：D:大端直徑，cm；Q:流經(jīng)該流道的熔體的體積流率，cm3/s；：熔體在該流道的剪切速率，1/s；主流道：5x103。一、主流道（sprue）的設計（5）配合尺寸與精度與

7、型腔板配合，取過渡配合或過盈配合，H7/k6、 H7/m6、H7/n6；與定位環(huán)配合，取間隙配合，H7/f6；（6）粗糙度要求流道部分Ra=0.8；配合部分Ra=1.6；其余Ra=12.5。（7）材料T8 、T10 、45 #，HRC=4550。一、主流道（sprue）的設計2、定位環(huán)（locating ring）作用：定位（使模具中心與注射機中心一致）； 壓緊澆口套；有時還起支撐模具作用。2、定位環(huán)（locating ring）結構：2、定位環(huán)（locating ring）要求：（1）外徑與注射機定位孔尺寸一致；（2）與澆口套相配合；（3）材料：45#（4）緊固螺釘：數(shù)量23；規(guī)格：M6、M

8、8。第三節(jié) 澆注系統(tǒng)設計冷料井的作用：注射時儲存注射料流前端的冷料；開模時拉出主流道的凝料。結構：Z形頭拉料桿二、冷料井與拉料桿（sprue puller）的設計第三節(jié) 澆注系統(tǒng)設計分流道：把主流道的熔料引入各個型腔的通道。1、分流道的形狀從壓力傳遞的角度：壓力損失小，即流道的截面積最大；從熱傳導的角度：熱量損失小，即流道的截面周長及料道長度短。三、分流道（runner）的設計1、分流道的形狀判斷分流道形狀優(yōu)劣的標準：流道的比表面積。流道的比表面積 = 流道的表面積 / 流道的體積流道的比面積越小越好。以流道的斷面積相等為條件，圓形流道的比表面積最小，矩形也比較小。因此流道的形狀常采用圓形、半

9、圓形、梯形和U形。三、分流道（runner）的設計2、分流道的尺寸)()(231cmQD 圓形澆口直徑：矩形澆口深度：)()4(31cmQh Q：流經(jīng)分流道的熔體的體積流率，cm3/s；:剪切速率，1/s，5x102103。影響分流道尺寸的因素：制品的體積與壁厚；主流道到型腔的距離。三、分流道（runner）的設計W:h = 3:2 5:4W為澆口寬度中值尺寸。常用塑料分流道直徑推薦值塑料名稱分流道直徑ABS AS 4.89.5POM （聚甲醛）3.29.5PE1.69.5PP4.89.5三、分流道（runner）的設計常用塑料分流道直徑推薦值塑料名稱分流道直徑PC （丙烷聚碳酸酯）4.89.

10、5PS（聚苯乙烯）3.29.5PVC3.29.5耐沖擊丙烯酸8.012.7PPO（聚苯醚）6.49.5丙烯酸8.09.5三、分流道（runner）的設計3、分流道布置（型腔數(shù)目的確定）平衡式和非平衡式。（1）型腔數(shù)目確定的方法以塑件尺寸精度為依據(jù)精密技術級（SJ1372-78的1、2級）塑件，一模一腔技術級（SJ1372-78的3、4級）塑件，最多一模四腔一般精度級、低精度級視其體積大小和制件的結構而定。（1）型腔數(shù)目確定的方法經(jīng)濟指標經(jīng)濟指標包括直接費用和間接費用。直接費用：塑料原料費用-材料的利用率，多腔模冷流道的損耗；模具費用；機加工費用。 間接費用：模具維護、保養(yǎng)費用等。（1）型腔數(shù)目

11、確定的方法確定型腔數(shù)目的技術條件注射機的鎖模力；注射機的塑化能力；注射機的模板面積；注射機的充模時間-注射機能提供的最大體積流率。充模時的流變條件：指溫度、壓力、速度的可調節(jié)范圍及應變能力以及有無閉環(huán)反饋等。三、分流道（runner）的設計（2）型腔數(shù)目的計算主要考慮：訂貨批量、質量要求、交貨期、注射機技術條件等。由交貨期決定型腔數(shù)目模模具具制制造造時時間間，月月。月月；：合合同同規(guī)規(guī)定定的的交交貨貨期期，間間，小小時時；：注注射射機機每每月月的的開開機機時時：注注射射成成型型周周期期，秒秒；萬萬次次注注射射量量；模模具具壽壽命命，如如廢廢品品率率；其其中中：:100:1:)(36002121

12、TTmtNSTTmsNtn （2）型腔數(shù)目的計算由注射機的最大注射量確定成型注射量一般為注射機最大注射量的80%。澆澆口口分分流流道道主主流流道道GGGGn max8.0Gmax:注射機的最大注射量（質量或體積）；G主流道：主流道的質量或體積；G分流道：一個分流道的質量或體積；G澆口：一個澆口的質量或體積。（2）型腔數(shù)目的計算由注射機的鎖模力確定pMMPn）分分流流道道、澆澆口口制制品品 (P:注射機的鎖模力，N；M 制品：一個制品在分型面上的投影面積， mm2；M分流道、澆口：一個分流道、澆口在分型面上的投影面積，mm2；p：型腔內的壓力，N/mm2。（2）型腔數(shù)目的計算由成型件的精度要求確

13、定根據(jù)經(jīng)驗，每增加1個型腔成型件的尺寸精度要降低4%左右。242500 slxnx:成型件的尺寸公差，mm；l:成型件的基本尺寸，（以尺寸公差小的尺寸為準）， mm；s:單腔模具加工時，成型件的尺寸對基本尺寸的百分比。（2）型腔數(shù)目的計算在單腔模具加工時，聚甲醛的尺寸公差為基本尺寸的0.4%，尼龍為0.6%，聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、AS、ABS等非結晶性塑料為0.1%。三、分流道（runner）的設計（3）型腔的配置型式型腔的配置型式粗略分為直線、H形、圓形排列。（3）型腔的配置型式從流道長度看：直線排列最短； 圓形排列最長；從流道平衡看：圓形排列及四腔的H形排 列好。 第三節(jié) 澆注系統(tǒng)

14、設計四、澆口（gate）的設計（一）、分析對澆口的要求：減少流動阻力、減少壓力損失、充?？?。 ndyduK)( 在一定的剪切速率范圍內， 剪應力與剪切速率的關系：四、澆口（gate）的設計n=1時，牛頓液體，：稱為牛頓粘度；ndyduK)( 常常數(shù)數(shù) dyduK/n 1時，非牛頓液體，a：稱為表觀粘度；常常數(shù)數(shù) andyduK )/(在一定的流動長度L內，由與du/dy流變學公式：對圓形流道，流道內的流量Q，QR4/K，p L/R4；對矩形流道，流道內的流量Q，Q wh3/K，（w寬度） p L/wh3。四、澆口（gate）的設計結論： 1、對牛頓液體，流量（流動速率）Q隨流道尺寸的增加而增大

15、；du/dy另一方面，Q2、對非牛頓液體，Q一方面隨流道尺寸的增大而增大，aQ所以對非牛頓液體而言，在一定的剪切速率范圍內，增加澆口的尺寸不能明顯提高Q。QR4/KQ wh3/K四、澆口（gate）的設計（二）澆口的類型大尺寸澆口和小尺寸澆口1、大澆口：對屬于牛頓液體的塑料熔體；對高粘度、剪切速率對表觀粘度影響小的塑料熔體；壁厚及大型制品。2、小澆口：在一定剪切速率范圍內的非牛頓液體的塑料熔體，薄壁制品。2、小澆口小澆口的優(yōu)點：（1）小澆口可以增加物料通過時的流速，同時澆口兩端有較大的壓力差，這樣可以明顯降低某些非牛頓塑料熔體的表觀粘度，使充模容易。（2）小澆口處有較大的摩擦阻力，塑料熔體通過

16、時，一部分能量轉成摩擦熱，使塑料熔體的溫度明顯升高。溫度上升會降低表觀粘度，增加流動性。（3）小澆口可以控制并縮短補料時間，從而降低制品的內應力。（4）小澆口固化快，降低了模塑周期。（5）多型腔模中小澆口可以平衡各型腔的進料速度。（6）便于修整。四、澆口（gate）的設計（三）澆口型式1、針點澆口（pin point gate）（1）結構（2）特點相比較而言，澆口的位置不受限制；對多型腔模具， 能取得澆口的平衡；開模時，能自動切斷料把，制品表面光滑 ；對投影面積大又易變形的制品，點澆口可以防止變形；熱流道模具大都采用點澆口。1、針點澆口（pin point gate）（3）計算公式其中：D:澆

17、口直徑，cm；Q:流經(jīng)澆口的熔體的體積流率，cm3/s；：熔體在澆口的剪切速率，1/s；聚烯烴類：1055x105；尼龍類： 4x104；苯乙烯類： 5x104 5x105。)()(231cmQD 1、針點澆口（pin point gate）（4）常用尺寸d:0.52.6mm;l:1 0.2mm。四、澆口（gate）的設計2、潛伏式澆口（tunnel gate、jump gate）（1）結構（2）特點不影響制品的美觀；頂出時，能自動切斷澆口；對過于堅韌的塑料， 適應性差。2、潛伏式澆口（3）常用尺寸：3045 ：5 20 四、澆口（gate）的設計3、邊緣澆口（側澆口）（tab gate）（1

18、）結構（2）特點斷面形狀簡單；澆口尺寸可達到精確加工，尺寸修改容易；適應性強，一般塑料均可采用。3、邊緣澆口（3）計算公式h:澆口的深度；mm；t:制品的壁厚，n:塑料系數(shù)，A:制品的表面積，mm2。30Anwtnh 3、邊緣澆口n:塑料系數(shù):PE PS : n=0.6POM PC PP: n=0.7PA PMMA: n=0.8PVC: n=0.9(4)常用尺寸w:1.55;h:0.52(1/32/3)t;l: 1 0.2mm 。四、澆口（gate）的設計4、扇形澆口（fan gate）（1）結構（2）特點：成型寬度較大的制品；易于型腔氣體的排出；制品內應力??；澆口去處較困難。4、扇形澆口（f

19、an gate）（3）常用尺寸h1,l1同邊緣澆口；w:制品寬度的1/4左右；：010 ；h2:2/3d;四、澆口（gate）的設計5、平縫式澆口（film gate）（1）結構（2）特點基本與扇形澆口一致。（3）常用尺寸澆口深度與寬度與側澆口一致；寬度：1/4LL。6、圓環(huán)形澆口（diaphragm gate）（1）結構四、澆口（gate）的設計（2）特點成型圓環(huán)形制品，進料均勻，易排氣；無熔接痕；澆口去除困難。（3）常用尺寸 同側澆口。 四、澆口（gate）的設計7、輪輻式澆口（spoke gate）（1）結構（2）特點圓環(huán)形澆口的改進；澆口去除容易；制品中有熔接痕，制品強度降低。7、輪輻

20、式澆口（spoke gate）輪輻式澆口的另一種型式。（3）常用尺寸 同側澆口。四、澆口（gate）的設計8、直澆口（1）結構（2）特點流動阻力小，適于大型 深制品；注射壓力直接作用在制品上，易產生殘余應力；澆口尺寸大，補料時間長；成型薄而平制品時易變形，澆口去除困難。8、直澆口（3）常用尺寸L30 d= 6第三節(jié) 澆注系統(tǒng)設計五、澆口的開設對制品性能的影響1、保證制品的質量（1）熔料充滿型腔；（2）保證制品質量，避免產生噴射、困氣、表面銀絲等現(xiàn)象。避免噴射、表面銀絲等現(xiàn)象:加大澆口的尺寸；采用沖擊性澆口。五、澆口的開設對制品性能的影響2、定向方位對塑料性能的影響（1）、垂直于流動方向上的強度

21、高于平行于流動方向上的強度；（2）分子定向可改善制品的性能。制品的變形對制品應力開裂的影響PP的鉸鏈性質五、澆口的開設對制品性能的影響3、澆口的開設部位應有利于熔料的流動、型腔氣體的排出、補料。應有利于熔料的流動、補料：澆口應開設在制品壁厚的地方。4、熔接痕熔接痕為成型時流動的熔料在匯合處由于沒有很好的融合而產生的細線 。把熔接痕產生在制品要求不高的地方。五、澆口的開設對制品性能的影響5、流動比塑料在型腔內流動的長度和制品壁厚的比。6、澆口的開設應防止成型件變形第三節(jié) 澆注系統(tǒng)設計1、選擇合理的澆注系統(tǒng)，并與注射機匹配；2、確定型腔數(shù)目、布置型式；3、避免冷料進入型腔；4、避免填充不足、填充過剩；5、盡量做到澆口的平衡；6、澆口的痕跡不超過制品外觀質量要求。