塑料模ppt課件

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,第三章 塑料注射成型模具,§3.1 概述,§3.2 模具與注射機的關系,1,,§3.1 概述,一、設計注射模具應考慮的問題 (1)了解塑料熔體的流動行為，考慮塑料在流道和型腔各處流動的阻力，流動進度，校驗最大流動距離。根據(jù)塑料的充模順序，考慮排氣問題。 (2)考慮冷卻過程中塑料收縮及補縮問題。 (3)通過模具設計來控制塑料在模具內結晶、取向和改善制品內應力。 (4)進澆點和分型面的選擇問題。 (5)制件的橫向分型抽芯及頂出的問題。 (6)模具的冷卻或加熱問題。 (7)模具有關尺寸與所用注射機的關系(校核)。 (8)模具總體結構和零件形狀要簡單合理，模具應具有適當?shù)木?、光潔度、強度和剛度，易于制造和裝配。,2,,§3.1 概述,二、注射模具典型結構,注射模具的結構是由注射機的形式和制件的復雜程度等因素決定的。凡是注射模具，均可分為動模和定模兩大部分。,3,,§3.1 概述,圖3-1-1 單分型面注射模具,4,,§3.1 概述,(一) 成型零部件 組成：型腔是直接成型塑料制件的部分，它通常由型芯、凹模組成。有時型芯或凹模由若干拼塊組成，有時做成整體，在易損壞、難加工的部位采用鑲塊，成型小孔的部位采用成型桿。 作用：型芯(也稱公?；蛳履?形成制品的內表面形狀，凹模(也稱型腔或母模或上模)形成制品的外表面形狀。合模后型芯和凹模便構成了模具的型腔。,(二) 澆注系統(tǒng) 將塑料由注射機噴嘴引向型腔的流道稱為澆注系統(tǒng)，又稱流道系統(tǒng)，由主流道、分流道、澆口、冷料井所組成。,5,,§3.1 概述,(三) 導向部分 作用：①確保動模與定模合模時能準確對中； ②避免制品推出過程中推板發(fā)生歪斜現(xiàn)象；③支撐移動部件重量。 組成：導柱、導向孔、導套，有時設有推出機構導向零件。,(四) 分型抽芯結構 帶有內外側凹、側凸或側孔的塑件在被推出以前，必須先進行側向分型，拔出側向成型塊或抽出側型芯，然后方能順利脫出。完成上述功能的機構成為側向分型抽芯機構。如斜導柱、滑塊、楔緊塊等。,(五) 推出裝置 作用：開模過程中，將塑件及其在流道內的凝料推出或拉出。常見推出裝置有推桿、推件板、推管等。 組成：圖3-1-1中推出裝置由推桿11、推桿固定板8、推板9及主流道拉料桿10聯(lián)合組成。其中，推出固定板和推板的作用是夾持推桿。在推板中一般還固定有推出機構復位桿。,6,,§3.1 概述,(六) 冷卻加熱系統(tǒng) 為了滿足注射工藝對模具溫度的要求，模具設有冷卻或加熱系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)一般在模具內開設冷卻水道，外部用橡皮軟管連接；加熱裝置則在模具內部或周圍安裝加熱元件，如電加熱元件或通熱水。模具中開設冷卻或加熱裝置需要根據(jù)塑料種類和成型工藝來確定。,(七) 排氣系統(tǒng) 為了在注射過程中將型腔內原有的空氣和注射成型過程中塑料本身揮發(fā)出來的氣體排出模外，常在分型面處開設排氣槽。但是小型塑件排氣量不大，可直接利用分型面排氣，許多模具的頂桿或型芯與模具的配合間隙均可起排氣作用，故不必另外開設排氣槽。,,推出機構推出示意圖,推出機構復位示意圖,7,,§3.1 概述,(八) 標準模架 采用標準模架結構可減少繁重的模具設計和制造工作量。標準模架組合具備了模具的主要功能，構成了模具的基本骨架，包含了支承零部件、導向機構以及脫模機構等。如圖3-1-1中的定位圈l、定模座板3、定模板4、動模板5、動模墊板6、動模底座7、推出固定板8、推板9、推桿11、導柱12、以及墊塊、支承柱、螺釘、銷釘、限位釘、吊環(huán)等都屬于標準模架中的零部件。,,8,,§3.1 概述,三、注射模具分類,按成型工藝特點：熱塑性塑料注塑模、熱固性塑料注塑模、低發(fā)泡塑料注塑模和精密注塑模 按使用注塑機的類型：臥式、立式和角式注塑機用注塑模 按澆注系統(tǒng)：冷流道、絕熱流道、熱流道和溫流道注塑模 按模具的成型腔數(shù)：單型腔和多型腔注射模具 按模具安裝方式：移動式和固定式注塑模 按注射模具的總體結構特征:,單分型面注射模,雙分型面注射模,帶活動鑲件注射模,側向分型抽芯注射模,自動卸螺紋注射模,定模推出機構注射模,熱流道注射模,9,,§3.1 概述,(一) 單分型面注射模具,又稱為兩板式模具，是注射模具中最簡單、最常用的一類，約占全部注射模具的70％。型芯在動模板上，凹模在定模板上。臥式或立式注射機用的兩板式注射模，主流道設在定模一側，分流道設在分型面上。 單分型面注射模具結構簡單、操作方便，除采用直接澆口外，型腔的澆口位置只能選擇在制品的側面。,1－壓板 2－吊環(huán) 3－定模板 4－導柱 5－動模板,動作原理：開合模系統(tǒng)使模具閉合。在注射液壓缸的作用下， 塑料熔體通過注射機噴嘴經模具澆注系統(tǒng)進入型腔， 待熔體充滿型腔并經過保壓、補縮和冷卻定型后開模， 開模后由于動模上拉料桿的作用以及塑件因收縮包緊在型芯上，制品及流道凝料留在動模一側，并由動模上設置的推出機構推出，完成一次注射過程。,10,,§3.1 概述,(二) 雙分型面注射模具 指澆注系統(tǒng)凝料和制品由不同的分型面取出的模具，也叫三板式注射模。與單分型面模具相比，增加了一個可移動的中間板(又名澆口板、型腔板)。開模時，中間板與固定模板作定距分離，以便取出這兩塊板間的澆注系統(tǒng)凝料。,注意事項： 雙分型面注射模使用的澆口一般是點澆口，截面直徑0.5～1.5mm，澆口不能過小、過大。 分型面A的分型距離應保證澆注系統(tǒng)凝料能順利取出。 為了中間板在工作過程中的導向和支承，在定模一側必須設置導柱 雙分型面注射模制造成本較高、結構復雜，零部件加工困難，需較大的開模行程，一般不用于大型或特大型塑料制品的成型。,11,,§3.1 概述,12,,§3.1 概述,(三) 帶有活動鑲件的注射模具 由于塑件帶有側孔或側凸，有螺紋孔或外螺紋等特殊要求，模具上設有活動的螺紋型芯或螺紋型環(huán)、活動的側向型芯或半塊(哈夫塊)等。開模時，這些部件必須在塑件脫模時連同塑件一起移出模外，然后通過手工或簡單工具使它與塑件相分離。模具的這些活動鑲件裝入模具時，應可靠地定位。,優(yōu)點：帶有活動鑲塊的注射模，省去了斜導柱、滑塊等復雜結構的設計和制造，模具結構簡單，大大降低了制造成本，特別是可以用在某些無法設置側抽芯機構的場合。 缺點：生產效率較低，操作時安全性較差，無法實現(xiàn)自動化生產,13,,§3.1 概述,動作原理：開模時，塑件包在型芯4和活動鑲件3上隨動模部分向左移動而脫離定模板1，分型到一定距離，脫出機構開始工作，設置在活動鑲件3上的推桿9將活動鑲件連同塑件一起推出型芯脫模。合模時，推桿9在彈簧8的作用下復位，推桿復位后動模板停止移動，然后人工將活動鑲件重新插入鑲件定位孔中，再合模后進行下一次的注塑過程。,14,,§3.1 概述,(四) 橫向分型抽芯注射模具 當塑件有側孔或側凹時，在模具里設有斜導柱或斜滑塊等橫向分型抽芯機構。在開模的時候，利用開模力帶動側型芯作橫向移動，使其與制件脫離。也有在模具上裝設液壓缸或氣壓缸帶動側型芯作橫向分型抽芯的。,動作原理：在開模時，斜導柱2利用開模力帶動側型芯橫向移動，使側型芯與制件分離，然后推桿11能順利地將制品從型芯4上推出。,這類模具廣泛地應用在有側孔或側凹的塑件的大批量生產中。動畫2,15,,§3.1 概述,(五) 自動卸螺紋注射模具 利用機床的旋轉運動或往復運動，或者利用專門的驅動和傳動裝置，帶動螺紋型芯或型環(huán)轉動，使制件脫出。,動作原理：該模具用于角式注射機，主螺紋型芯1由注射機開合模機構的絲桿帶動旋轉，使其與制件相脫離。,16,,§3.1 概述,(六) 定模設頂出裝置的注射模具 由于制件的特殊要求或形狀的限制，將制件留在定模上，則在定模一側設置推出裝置。定模一側的推出機構一般由動模通過拉板或鏈條來驅動。,動作原理：采用直接澆口，開模后制件因包緊在型芯11上而滯留在定模上，并從成型鑲片3中脫出。定模側設有推件板7。當動模左移至一定距離時，由設在動模側的拉板8通過定距螺釘6帶動推件板7將塑件從凸模上脫出。,17,,§3.1 概述,(七) 無流道注射模具,原理：通過采用對流道加熱或絕熱的辦法來保持從噴嘴到澆口處之間的塑料保持熔融狀態(tài)，每次注射成型后流道內均沒有塑料凝料。 優(yōu)點：提高了生產率，節(jié)約塑料，保證注射壓力在流道中的傳遞，利于改善制件的質量，實現(xiàn)全自動操作。 缺點：模具成本高，澆注系統(tǒng)和控溫系統(tǒng)要求高，對制件形狀和塑料有一定的限制。,18,,§3.2 模具與注射機的關系,,(1) 注射裝置 將固態(tài)塑料原料均勻塑化成熔融狀態(tài)，并以適當?shù)乃俣群蛪毫⒁欢康乃芰先垠w注射進模具型腔，由8—11組成。 (2) 鎖模裝置 實現(xiàn)模具可靠地開合，提供必要的行程；在注射和保壓時，提供足夠的鎖模力；提供推出塑件的推出力和相應的行程。由1—6組成。 (3) 液壓傳動和電器控制系統(tǒng) 保證注射機按塑化、注射、固化成型各個工序的預定要求準確有效地工作。主要由各類閥件和各種儀器和儀表組成。,,一、注射機組成及工作原理,19,,§3.2 模具與注射機的關系,二、注射機的規(guī)格型號(JB2485-78),1. 國際上比較通用的是注射容積與鎖模力共同表示法 如SZ—63/400，即表示塑料注射機SZ，注射容積為63cm3，鎖模力為400kN。 S-ZY-190/90：螺桿預塑式Y，注射量為190cm3 、鎖模力為90t。 2. 注射容積表示法 如用XS—ZY表示注射機型號的，如XS-ZY-125A，成型機X，注射容積為125cm3，A為設備設計序號第一次改型。SYS-30：表示最大注射量為30g的立式注射機。這是我國早期常用的表示方法。 3. 鎖模力表示法 可直觀反映注射制品的面積大小。如HD188為寧波市海達塑料機械有限公司生產的注射機，188指鎖模力為1880kN。,表示方法：,20,,§3.2 模具與注射機的關系,(一) 最大注射量的校核,注塑機的最大注射量：注射柱塞或螺桿作一次最大注射行程時，注射裝置所能達到的最大注出量。 注出量的表示方法：1.公稱重量（g） 2.公稱容積（cm3）,三、注射機有關工藝參數(shù)的校核,每副模具都只能安裝在與其相適應的注射機上進行生產，因此模具設計與所用的注射機關系十分密切。在設計模具時，應詳細地了解注射機的技術規(guī)范。,21,,§3.2 模具與注射機的關系,柱塞式注射機：國際上規(guī)定最大注射能力以一次注射聚苯乙烯(1.05g/cm3)塑料的最大克數(shù)為標準。塑件＋澆注系統(tǒng)的重量，最好不超過最大注射量的80%。當注射其它塑料時，最大注射量為：,由于新加到活塞前方的塑料是疏松的，考慮兩種塑料塑化時體積壓縮比不同：,螺桿式注射機：最大注射能力以螺桿在料筒內最大推進容積V (cm3)表示，與塑料品種無關，因此最大注射量為：,國產柱塞式注射機的最大注射能力也是按體積標注的，可按上述螺桿式注射機相同的辦法校核。,22,,§3.2 模具與注射機的關系,根據(jù)最大注射量確定型腔數(shù)量：,V(m)——一個成型周期內所需注射的塑料容積或質量，cm3 (g)； n——型腔數(shù)目； Vn(mn)——單個塑件的容積或質量，cm3或g； Vj(mj)——澆注系統(tǒng)凝料的容量或質量，cm3或g。 Vg(mg)——注射機最大注射量，cm3或g。,注意：對于高粘度充模較困難的塑料，實際注射量還應取小些為宜。 當注射熱敏性塑料時，還需校核最小注射量，因為一次注射量太小，塑料在料筒中停留時間過長，會導致塑料高溫分解，降低塑件的質量和性能。最小注射量應大于公稱注射量的20％。,或,23,,§3.2 模具與注射機的關系,(二) 注射壓力的校核,注射壓力是指注射時，螺桿(柱塞)頭部對塑料熔體所施加的壓力。 注射壓力的作用：克服塑料熔體從料筒流向型腔的流動阻力、給予熔體一定的充模速率以便充滿型腔以及對模具內熔料進行壓實。 注射壓力的選擇： (1)粘度較低，形狀、精度要求一般，壁厚較大，70～100MPa (2)中、高粘度的塑料，塑件形狀、精度要求一般，l00～140MPa (3)塑件粘度較高，壁薄或不均勻、流程長、精度較高，140～180 MPa (4)高精密塑件，230～250 MPa。 注射壓力影響因素：注射機類型、噴嘴形式、 塑料流動性、澆注系統(tǒng)和型腔的流動阻力、模具溫度。,P注≤P公,P注太大：毛邊大、脫模困難、塑件表面質量差、內應力大 P注太?。翰灰壮錆M型腔、成型不足，易產生凹痕、波紋、熔接痕,24,,§3.2 模具與注射機的關系,(三) 鎖模力的校核,鎖模力指的是鎖模裝置對模具施加的最大夾緊力,當高壓的塑料熔體充滿模具型腔時，會產生一個很大的力使模具沿分型面脹開，這個力稱為脹模力，其值應小于額定鎖模力，否則在注射成型時會發(fā)生溢邊跑料現(xiàn)象。鎖模力過大易損壞模具。,q·A分≤(0.8-0.9)F鎖,q＝p·K,A分——塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積(mm2) q——型腔內塑料熔體的平均壓力,p——料筒內注射機柱塞或螺桿施于塑料上的壓力 K——損耗系數(shù)，其值在1/3～2/3范圍內選取,,根據(jù)制品厚度及流程/壁厚比查表3-2-1可得鎖模力大小，還可利用注射流動和保壓模擬軟件來預測鎖模力。,25,,§3.2 模具與注射機的關系,(四) 模具與注射機裝模部位相關尺寸的校核,校核的目的：為了使注射模具能順利地安裝在注射機上并生產出合格的制件。各種型號的注射機安裝模具部位的形狀和尺寸各不相同。,鎖模裝置的基本參數(shù),動、定模固定板尺寸 B×H 拉桿間距 B0×H0 動、定模固定板間最大開距 S 動模固定板行程 SK,1－動模固定板 2－動模 3－塑件 4－定模 5－定模固定板,26,,§3.2 模具與注射機的關系,注射機噴嘴頭的球面半徑R1與其相接觸的模具主流道始端的球面半徑R2必須吻合，或者R1比R2小1～2mm，否則主流道內的塑料凝料將無法脫出。圖中，R1 R2屬不正確的配合。角式注射機噴嘴頭多為平面，模具與其相接觸處也應作成平面。,1. 噴嘴尺寸校核,1－噴嘴 2－主流道襯套 3－定模板,27,,§3.2 模具與注射機的關系,為了使模具主流道的中心線與注射機噴嘴的中心線重合，模具定模板上凸出的定位圈(b處)與注射機固定模板8上的定位孔(a處)呈較松動的間隙配合。定位環(huán)的高度一般小型模具為8～10mm，大型模具為10～15mm。,模具與注射機的關系,2. 定位圈尺寸校核,28,,§3.2 模具與注射機的關系,注射機規(guī)定的模具最大與最小厚度：指注射機模板閉合后達到規(guī)定鎖模力時動模板和定模板最大與最小距離。,注塑模的動、定模兩部分閉合后，沿閉合方向的長度叫模具厚度。由于絕大多數(shù)注塑機的動模與定模固定板之間的距離都具有一定的調節(jié)量，故而存在最大模厚與最小模厚。 模具的外形尺寸不能太大，以能順利地從上面吊入或從側面移入注射機四根拉桿(有的小型注射機只有兩根拉桿)之間為度。模具長度和寬度必須在四根拉桿之間，高度可略高于拉桿。,3. 模具厚度和外形尺寸校核,29,,§3.2 模具與注射機的關系,動模與定模的底板尺寸應與注射機移動模板和固定模板上裝模用螺釘孔的大小及布置尺寸相適合。模具常用的安裝方法有用螺釘直接固定和用壓板固定兩種，螺釘或壓板數(shù)目最常見為2~4個。當用螺釘固定時，模腳上鉆孔位置和尺寸應與模板上的螺釘孔完全吻合，比較安全，一般用于大型模具；而用壓板固定時，只要模腳附近有螺釘孔都能固緊，因此有更大的靈活性，該方法適用于中小型模具。,4. 模具安裝尺寸校核,30,,§3.2 模具與注射機的關系,(五) 開模行程的校核,1. 注射機最大開模行程與模厚無關時的校核,液壓—機械式合模機構的注射機，其最大開模行程是由肘桿機構的最大行程所決定的，而不受模具厚度的影響，當模具厚度變化時可由其調模裝置調整。校核時只需使注射機最大開模行程大于模具所需的開模距離。,單分型面開模行程的校核,Smax≥H1+H2+(5～10)mm,Smax－最大開模行程 H1－脫模距離，mm H2－制件高度，包括澆注系統(tǒng)在內，mm,31,,§3.2 模具與注射機的關系,雙分型面開模行程的校核,H1－脫模距離，mm H2－制件高度，包括澆注系統(tǒng)在內，mm a－定模板與型腔板的分離距離，mm,Smax≥H1+H2+a+(5～10)mm,脫模距離 H1常等于模具型芯的高度，但對于內表面為階梯狀的制件，有時不必頂出型芯的全部高度，即可取出制件。故脫模距離需視具體情況而定，以制件能順利取出為度。,塑件內表面為階梯狀時開模行程的校核,32,,§3.2 模具與注射機的關系,2. 注射機最大開模行程與模厚有關時的校核,全液壓式鎖模結構，其最大開模行程等于機床移動模板和固定模板之間的最大開距S減去模厚Hm。,單分型面,雙分型面,式中 S — 注射機模板間的最大開距， Hm — 模具厚度,33,,§3.2 模具與注射機的關系,3. 側向分型抽芯機構的最大開模行程 根據(jù)側向分型抽芯的抽拔距離，再綜合考慮制件高度、脫模距離、模厚等因素來決定開模行程，以使制件和澆注系統(tǒng)能方便取出。,圖3-2-7為斜導柱側向抽芯機構，為完成側向抽芯距離 l ，所需的開模距離設為 HC。當最大開模行程與模厚無關時，其校核按下述兩種情況進行： 當HcH1+H2時， 取 Smax≥Hc+(5～10)mm 當HCH1+H2時， 取 Smax≥H1十H2+(5～10)mm,34,,§3.2 模具與注射機的關系,生產帶螺紋制件的模具，有時是通過專門的機構將開模運動轉變?yōu)樾D運動來旋出螺紋型芯或螺紋型環(huán)的，因此校核時還應考慮旋出螺紋型芯或型環(huán)需要多大的開模距離，再綜合考慮制件高度、脫模距離等因素來校核。 例如使螺紋型芯旋轉一周需要的開模行程為h，型芯旋轉n圈方與制件相分離，則旋出型芯所需開模距離為nh。,4. 生產帶螺紋塑件模具的最大開模行程,設計模具推出機構時，需校核注射機頂出的頂出形式，弄清所使用的注射機是中心頂出、兩側頂出、中心和兩側聯(lián)合頂出等，最大的頂出距離、頂桿直徑、雙頂桿中心距等，并要注意在兩側頂出時模具推板的面積應能覆蓋注射機的雙頂桿，注射機的最大頂出距離要保證能將塑件從模具中脫出等。,(六) 推出裝置的校核,35,,§3.2 模具與注射機的關系,驅動方式：液壓驅動、機械驅動注射機,工作方式：全自動、半自動、手動注射機,結構型式,立式注射機,臥式注射機,角式注射機,,,,柱塞式注射機,螺桿式注射機,塑化方式,,,,,四、國產注射機鎖模部位主要技術規(guī)范,注射機分類,規(guī)格大?。撼⌒汀⑿⌒?、中型、大型、超大型注射機,成型精度：普通型、精密型、超精密型注射機,36,,§3.2 模具與注射機的關系,1) 立式注射成型機,注射機注射柱塞(或螺桿)垂直裝設，鎖模裝置推動模板也沿垂直方向移動。優(yōu)點是占地面積小，安裝或拆卸小型模具很方便，容易在動模上(下模)安放嵌件，嵌件不易傾斜或墜落 缺點是制品自模具中頂出后不能靠重力下落，需靠人工取出。此類注射機注射量一般在60g以下，如SYS-30，如果大型注射機也采用這種形式則機器高度太大，給加料和操作都帶來困難，而且機器重心高，要求廠房高度大,1－合模裝置 2－模具 3－注射裝置,37,,§3.2 模具與注射機的關系,2) 臥式注射成型機,這是目前使用最廣、產量最大的注射成型機，其注射柱塞或螺桿與合模運動均沿水平方向裝設，并且多數(shù)在一條直線上(或相互平行)。 優(yōu)點是機體較低，容易操縱和加料，制件頂出模具后可自動墜落，故易實現(xiàn)全自動操作，機床重心較低安裝穩(wěn)妥，一般大中型注射機均采用這種形式。缺點是模具安裝比較麻煩，嵌件放入模易傾斜或落下，機床占地面積較大。臥式成型機多采用液壓傳動，并可實現(xiàn)全自動或半自動生產。,38,,§3.2 模具與注射機的關系,3) 直角式注射成型機,注射柱塞(螺桿)與合模運動的方向相互垂直，目前國內多采用沿水平方向合模沿垂直方向注射角式注射機。 優(yōu)點是結構簡單，便于自制，適于單件生產中心部位不允許留有澆口痕跡的平面制件，或利用開模時絲桿的轉動來拖動螺紋型芯或型環(huán)旋轉，以便脫下塑件，如SYS-45。缺點是無準確可靠的注射壓力、保壓壓力及鎖模力，模具受沖擊振動較大。其占地面積介于立式和臥式之間。,,,39,,§3.2 模具與注射機的關系,此外還有轉盤式、旋轉式注射成型機、熱固性塑料注射成型機、雙色注射成型機等。 注射機的技術規(guī)范項目較多，對于液壓部分的技術規(guī)范本書不作詳細介紹，僅對與模具關系密切的鎖模部分技術規(guī)范加以介紹。 我國定型生產的和最常見的塑料注射成型機，與安裝模具有關的技術數(shù)據(jù)，包括噴嘴尺寸、定位圈尺寸、最大最小模厚、開模行程、動模固定板和定模固定板的形狀尺寸等，如圖3-2-8至圖3-2-16所示。,40,