橡塑成型模具設(shè)計(jì)教案-橡塑成型模具設(shè)計(jì)

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1、橡塑成型模具設(shè)計(jì)塑料成型模具設(shè)計(jì)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(jì)念幣塑料模具：家電產(chǎn)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(diǎn)1、易于成型，設(shè)計(jì)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(dǎo)熱性低；5、耐水性優(yōu)，不生銹；耐化學(xué)藥品，不腐蝕；6、加工性能好，能耗低；7、容易與其他材料復(fù)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(fù)雜4、革新模具制造工藝5、高效率、自動(dòng)化6、標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備1、塑料注射模具1、塑料注射模具（3）特點(diǎn) 可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜、強(qiáng)度高的制品； 制件均勻、尺寸精密； 可以多型腔生產(chǎn)； 制品可帶有嵌件； 自動(dòng)化程度高； 對塑料的適應(yīng)性強(qiáng)（熱塑性塑料、熱固性塑料均可使用注射生產(chǎn)）。1、塑料注射模具（4）基本動(dòng)作過程1、注射裝置前進(jìn)（4）基本動(dòng)作過程2 、注射（4）基本動(dòng)作過程3 、保壓（4）基本動(dòng)作過程4 、預(yù)塑冷卻（4）基本動(dòng)作過程5 、開模頂出關(guān)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(shè)備2、擠出模具（3）特點(diǎn) 連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，可以制造尺寸長的制品； 可以生產(chǎn)斷面不同的產(chǎn)品； 和其他設(shè)備組合，可以完成不同工藝過程的綜合加工。如擠出機(jī)和壓延機(jī)配合生產(chǎn)薄膜；擠出機(jī)機(jī)頭和造粒機(jī)配合可以造粒； 占地面積小，生產(chǎn)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(shè)備中空吹塑按吹塑工藝可分為擠出吹塑和注射吹塑。主機(jī)：擠出機(jī)、注射機(jī)；輔機(jī)：模具、合模架、鎖模裝置等。3、中空吹塑模具（3）特點(diǎn)擠出吹塑：強(qiáng)度低，尺寸精度差；壁厚不均；浪費(fèi)原料。注射吹塑：制品質(zhì)量高；工藝復(fù)雜，模具費(fèi)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(diǎn)模具受力小，可以采用非金屬材料；制品強(qiáng)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(shè)備5、壓鑄成型模具（3）特點(diǎn)主要用于熱固性塑料。成型效率高，僅次于注射成型；制品質(zhì)量好；澆注系統(tǒng)不能回收，原材料消耗多；制品會產(chǎn)生明顯的填料定向，引起制品變形；制品收縮率大；模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。五、塑料模具的分類6、壓制模具（1）模具6、壓制模具（2）設(shè)備塑料壓制成型機(jī)6、壓制模具3、特點(diǎn)壓制工藝成熟，可靠；模具比較簡單；適合流動(dòng)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(chǎn)效率低；制品易產(chǎn)生填充不足或填充過大現(xiàn)象，影響制品高度尺寸的準(zhǔn)確；制品有嵌件時(shí)易變形；制品有深孔、側(cè)孔、形狀復(fù)雜時(shí)，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(cè)向分型模具自動(dòng)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(shè)計(jì)一、概述1、什么是澆注系統(tǒng)？從注射機(jī)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(shè)計(jì)第三節(jié) 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)（二）普通澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、主流道（sprue）的設(shè)計(jì)主流道的定

6、義：從注射機(jī)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(shè)計(jì)澆口套的原因：材料、機(jī)械加工方面、模具結(jié)構(gòu)方面一、主流道（sprue）的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及要求結(jié)構(gòu)：要求：（1）圓弧R m與注射機(jī)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(shè)計(jì)（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(shè)計(jì)（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(shè)計(jì)2、定位環(huán)（locating ring）作用：定位（使模具中心與注射機(jī)中心一致）； 壓緊澆口套；有時(shí)還起支撐模具作用。2、定位環(huán)（locating ring）結(jié)構(gòu)：2、定位環(huán)（locating ring）要求：（1）外徑與注射機(jī)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(shè)計(jì)冷料井的作用：注射時(shí)儲存注射料流前端的冷料；開模時(shí)拉出主流道的凝料。結(jié)構(gòu)：Z形頭拉料桿二、冷料井與拉料桿（sprue puller）的設(shè)計(jì)第三節(jié) 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)分流道：把主流道的熔料引入各個(gè)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(dǎo)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(shè)計(jì)1、分流道的形狀判斷分流道形狀優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)：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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shù)級（SJ1372-78的1、2級）塑件，一模一腔技術(shù)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(jié)構(gòu)而定。（1）型腔數(shù)目確定的方法經(jīng)濟(jì)指標(biāo)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括直接費(fèi)用和間接費(fèi)用。直接費(fèi)用：塑料原料費(fèi)用-材料的利用率，多腔模冷流道的損耗；模具費(fèi)用；機(jī)加工費(fèi)用。 間接費(fèi)用：模具維護(hù)、保養(yǎng)費(fèi)用等。（1）型腔數(shù)目

11、確定的方法確定型腔數(shù)目的技術(shù)條件注射機(jī)的鎖模力；注射機(jī)的塑化能力；注射機(jī)的模板面積；注射機(jī)的充模時(shí)間-注射機(jī)能提供的最大體積流率。充模時(shí)的流變條件：指溫度、壓力、速度的可調(diào)節(jié)范圍及應(yīng)變能力以及有無閉環(huán)反饋等。三、分流道（runner）的設(shè)計(jì)（2）型腔數(shù)目的計(jì)算主要考慮：訂貨批量、質(zhì)量要求、交貨期、注射機(jī)技術(shù)條件等。由交貨期決定型腔數(shù)目模模具具制制造造時(shí)時(shí)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(shí)時(shí)；：注注射射機(jī)機(jī)每每月月的的開開機(jī)機(jī)時(shí)時(shí)：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(jì)算由注射機(jī)的最大注射量確定成型注射量一般為注射機(jī)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(jī)的最大注射量（質(zhì)量或體積）；G主流道：主流道的質(zhì)量或體積；G分流道：一個(gè)分流道的質(zhì)量或體積；G澆口：一個(gè)澆口的質(zhì)量或體積。（2）型腔數(shù)目的計(jì)算由注射機(jī)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(jī)的鎖模力，N；M 制品：一個(gè)制品在分型面上的投影面積， mm2；M分流道、澆口：一個(gè)分流道、澆口在分型面上的投影面積，mm2；p：型腔內(nèi)的壓力，N/mm2。（2）型腔數(shù)目的計(jì)算由成型件的精度要求確

13、定根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每增加1個(gè)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(zhǔn)）， mm；s:單腔模具加工時(shí)，成型件的尺寸對基本尺寸的百分比。（2）型腔數(shù)目的計(jì)算在單腔模具加工時(shí)，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(jié)晶性塑料為0.1%。三、分流道（runner）的設(shè)計(jì)（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(shè)計(jì)四、澆口（gate）的設(shè)計(jì)（一）、分析對澆口的要求：減少流動(dòng)阻力、減少壓力損失、充?？?。 ndyduK)( 在一定的剪切速率范圍內(nèi)， 剪應(yīng)力與剪切速率的關(guān)系：四、澆口（gate）的設(shè)計(jì)n=1時(shí)，牛頓液體，：稱為牛頓粘度；ndyduK)( 常常數(shù)數(shù) dyduK/n 1時(shí)，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(dòng)長度L內(nèi)，由與du/dy流變學(xué)公式：對圓形流道，流道內(nèi)的流量Q，QR4/K，p L/R4；對矩形流道，流道內(nèi)的流量Q，Q wh3/K，（w寬度） p L/wh3。四、澆口（gate）的設(shè)計(jì)結(jié)論： 1、對牛頓液體，流量（流動(dòng)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(nèi)，增加澆口的尺寸不能明顯提高Q。QR4/KQ wh3/K四、澆口（gate）的設(shè)計(jì)（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(nèi)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(diǎn)：（1）小澆口可以增加物料通過時(shí)的流速，同時(shí)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(shí)，一部分能量轉(zhuǎn)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(dòng)性。（3）小澆口可以控制并縮短補(bǔ)料時(shí)間，從而降低制品的內(nèi)應(yīng)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(jìn)料速度。（6）便于修整。四、澆口（gate）的設(shè)計(jì)（三）澆口型式1、針點(diǎn)澆口（pin point gate）（1）結(jié)構(gòu)（2）特點(diǎn)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(shí)，能自動(dòng)切斷料把，制品表面光滑 ；對投影面積大又易變形的制品，點(diǎn)澆口可以防止變形；熱流道模具大都采用點(diǎn)澆口。1、針點(diǎn)澆口（pin point gate）（3）計(jì)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(diǎn)澆口（pin point gate）（4）常用尺寸d:0.52.6mm;l:1 0.2mm。四、澆口（gate）的設(shè)計(jì)2、潛伏式澆口（tunnel gate、jump gate）（1）結(jié)構(gòu)（2）特點(diǎn)不影響制品的美觀；頂出時(shí)，能自動(dòng)切斷澆口；對過于堅(jiān)韌的塑料， 適應(yīng)性差。2、潛伏式澆口（3）常用尺寸：3045 ：5 20 四、澆口（gate）的設(shè)計(jì)3、邊緣澆口（側(cè)澆口）（tab gate）（1

18、）結(jié)構(gòu)（2）特點(diǎn)斷面形狀簡單；澆口尺寸可達(dá)到精確加工，尺寸修改容易；適應(yīng)性強(qiáng)，一般塑料均可采用。3、邊緣澆口（3）計(jì)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(shè)計(jì)4、扇形澆口（fan gate）（1）結(jié)構(gòu)（2）特點(diǎn)：成型寬度較大的制品；易于型腔氣體的排出；制品內(nèi)應(yīng)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(shè)計(jì)5、平縫式澆口（film gate）（1）結(jié)構(gòu)（2）特點(diǎn)基本與扇形澆口一致。（3）常用尺寸澆口深度與寬度與側(cè)澆口一致；寬度：1/4LL。6、圓環(huán)形澆口（diaphragm gate）（1）結(jié)構(gòu)四、澆口（gate）的設(shè)計(jì)（2）特點(diǎn)成型圓環(huán)形制品，進(jìn)料均勻，易排氣；無熔接痕；澆口去除困難。（3）常用尺寸 同側(cè)澆口。 四、澆口（gate）的設(shè)計(jì)7、輪輻式澆口（spoke gate）（1）結(jié)構(gòu)（2）特點(diǎn)圓環(huán)形澆口的改進(jìn)；澆口去除容易；制品中有熔接痕，制品強(qiáng)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(cè)澆口。四、澆口（gate）的設(shè)計(jì)8、直澆口（1）結(jié)構(gòu)（2）特點(diǎn)流動(dòng)阻力小，適于大型 深制品；注射壓力直接作用在制品上，易產(chǎn)生殘余應(yīng)力；澆口尺寸大，補(bǔ)料時(shí)間長；成型薄而平制品時(shí)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(shè)計(jì)五、澆口的開設(shè)對制品性能的影響1、保證制品的質(zhì)量（1）熔料充滿型腔；（2）保證制品質(zhì)量，避免產(chǎn)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(shè)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(dòng)方向上的強(qiáng)度

21、高于平行于流動(dòng)方向上的強(qiáng)度；（2）分子定向可改善制品的性能。制品的變形對制品應(yīng)力開裂的影響PP的鉸鏈性質(zhì)五、澆口的開設(shè)對制品性能的影響3、澆口的開設(shè)部位應(yīng)有利于熔料的流動(dòng)、型腔氣體的排出、補(bǔ)料。應(yīng)有利于熔料的流動(dòng)、補(bǔ)料：澆口應(yīng)開設(shè)在制品壁厚的地方。4、熔接痕熔接痕為成型時(shí)流動(dòng)的熔料在匯合處由于沒有很好的融合而產(chǎn)生的細(xì)線 。把熔接痕產(chǎn)生在制品要求不高的地方。五、澆口的開設(shè)對制品性能的影響5、流動(dòng)比塑料在型腔內(nèi)流動(dòng)的長度和制品壁厚的比。6、澆口的開設(shè)應(yīng)防止成型件變形第三節(jié) 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、選擇合理的澆注系統(tǒng)，并與注射機(jī)匹配；2、確定型腔數(shù)目、布置型式；3、避免冷料進(jìn)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(zhì)量要求。