塑料模设计工艺技术

第 1 页 一一. 拟定模具结构形式拟定模具结构形式 A. 确定型腔数量及排列方式确定型腔数量及排列方式 型腔的数量是由厂方给定，为“一出四”即一模四腔， 他们已考虑了本产品的生产批量（大批量生产）和自己的 注射机型号。因此我们设计的模具为多型腔的模具。 考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计， 模具的型腔排列方式如下图所示： 图 (1) B. 模具结构形式的确定模具结构形式的确定 由于塑件外观质量要求高，尺寸精度要求一般，且装配 精度要求高，因此我们设计的模具采用多型腔多分型面。 第 2 页 根据本塑件电动机绝缘胶架的结构，模具将会采用三个分 模面，三个分型面。 二二. 注射机型号的确定注射机型号的确定 一般工厂的塑胶部都拥有从小到大各种型号的注射机。 中等型号的占大部分，小型和大型的只占一小部分。所以 我们不必过多的考虑注射机型号。具体到这套模具，厂方 提供的注射机型号和规格以及各参数如下： 注射量：95g 锁模力：120T 模板大小：400×550 开模距离： 推出形式：推出位置：推出行程： 三三. 分型面位置的确定分型面位置的确定 如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型 面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的 结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的 制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分 型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的 方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则： 1)分型面应选在塑件外形最大轮廓处。 第 3 页 2)便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。 3)保证塑件的精度要求。 4)满足塑件的外观质量要求。 5)便于模具加工制造。 6)对成型面积的影响。 7)对排气效果的影响。 8)对侧向抽芯的影响。 其中最重要的是第 5）和第 2） 、第 8）点。为了便于模 具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于加工的分型面。 如下图所示，采用 AA 这样一个平直的分型面，前模（即 定模）做成平的就行了，胶位全部做在后模（即动模） ，大 简化了前模的加工。AA 分型面也是整个模具的主分模面。 下图中虚线所示的 BB 和 CC 分型面是行位（即滑块） 的分型面。这样选择行位分型面，有利于线切割行位以及 后模仁和后模镶件这些成型零件。分型面的选择应尽可能 使塑件在开模后留在后模一边，这样有助于后模设置的推 出机构动作，在下图中，从 AA 分型，了 BB 处的行位 向左移开，CC 处的行位向右移开后，由于塑件收缩会包 在后模仁和后模镶件上，依靠注射机的顶出装置和模具的 推出机构推出塑件。 第 4 页 AA BC B C 图 (2) 四四. 浇注系统形式和浇口的设计浇注系统形式和浇口的设计 A. 主流道设计主流道设计 1. 主流道尺寸主流道尺寸 主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流 道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为 3.54mm。 2. 主流道衬套的形式主流道衬套的形式 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损 第 5 页 件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可 拆卸更换的主流道衬套形式（俗称浇口套，这边称唧咀） ， 以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。唧咀 都是标准件，只需去买就行了。常用唧咀分为有托唧咀 和无托唧咀两种下图为前者，有托唧咀用于配装定位圈。 唧咀的规格有 12，16，20 等几种。由于注射机的 喷嘴半径为 20，所以唧咀的为 R21。 图 (3) 第 6 页 3. 主流道衬套的固定主流道衬套的固定 因为采用的有托唧咀，所以用定位圈配合固定在模 具的面板上。定位圈也是标准件，外径为 120mm，内 径 35mm。具体固定形式如下图所示： 图 (4) B. 分流道设计分流道设计 在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流 道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的 流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入 型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的 过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理 想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将 塑料熔体均衡地分配到各个型腔。 第 7 页 1. 主分流道的形状及尺寸主分流道的形状及尺寸 主分流道是图（6）中水口板下水平的流道。 为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型 面上，分流道截面形状一般为圆形梯形 U 形半圆形及矩 形等，工程设计中常采用梯形截面加工工艺性好，且塑 料熔体的热量散失流动阻力均不大，一般采用下面的经 验公式可确定其截面尺寸： （式 1） 4 2654 . 0 LmB （式 2）BH 3 2 式中B梯形大底边的宽度（mm） m塑件的重量（g） L分流道的长度（mm） H梯形的高度（mm） 梯形的侧面斜角 a 常取 50150，在应用式（式 1） 时应注意它的适用范围，即塑件厚度在 3.2mm 以下，重 量小于 200g，且计算结果在 3.29.5mm 范围内才合理。 本电动机绝缘胶架的体积为 3221.7324mm3，质量大 约 4g，分流道的长度预计设计成 140mm 长，且有 4 个型 腔，所以： 取 B 为 8mm3 . 714042654 . 0 4 4 B 取 H 为 5mm58 3 2 H 梯形小底边宽度取 6mm，其侧边与垂直于分型面的 第 8 页 方向约成 100。另外由于使用了水口板（即我们所说的定 模板和中间板之间再加的一块板） ，分流道必须做成梯形 截面，便于分流道和主流道凝料脱模。 实际加工时实，常用两种截面尺寸的梯形流道，一 种大型号，一各小型号。如下图所示： 图 (5) 2. 主分流道长度主分流道长度 www.3722.cn 中国最大的资料库下载 分流道要尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程 中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和 热量损失。将分流道设计成直的，总长 140mm。 3. 副分流道的设计副分流道的设计 副分流道即图（6）中的主分流道以下的两个土字形 的流道 副分流道中竖直方向上有锥度的流道的锥度为单边 第 9 页 20，其最底部直径为 6mm，水平方向上下两层流道的 直径为 4mm，这些都是根据经验取值，其总长度为 38.15mm。 4. 分流道的表面粗糙度分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只 有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流 道的内表面粗糙度 Ra 并不要求很低，一般取 1.6m 左 右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷 却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速 度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。 实际加工时，用铣床铣出流道后，少为省一下模， 省掉加工纹理就行了。 （省模：制造模具的一道很重要的 工序，一般配备了专业的省模女工，即用打磨机，沙纸， 油石等打磨工具将模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔 表面粗糙度。 ） 5. 分流道的布置形式分流道的布置形式 分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切 相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则： 即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程 第 10 页 尽量短、锁模力力求平衡。 本模具的流道布置形式采用平衡式，如下图： 图 (6) C. 浇口的设计浇口的设计 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接 浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系 统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质 量的影响很大。 1. 浇口的选用浇口的选用 浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。我们将采 用限制性浇口。限制性浇口一方面通过截面积的突然变 第 11 页 化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提 高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地 充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特 性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充 时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔 防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。 从图(6)中可看出，我们采用的是侧浇口。侧浇口又 称边缘浇口，国外称之为标准浇口。侧浇口一般开设在 分型面上，塑料熔体于型腔的侧面充模，其截面形状多 为矩形狭缝，调整其截面的厚度和宽度可以调节熔体充 模时的剪切速率及浇口封闭时间。这灯浇口加工容易， 修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进 料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用 于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应 性均较强；但有浇口痕迹存在，会形成熔接痕、缩孔、 气孔等塑件缺陷，且注射压力损失大，对深型腔塑件排 气不便。 具体到这套模具，其浇口形式及尺寸如图（7）所示。 浇口各部分尺寸都是取的经验值。实际加工中，是先用 圆形铣刀铣出直径为 4 的分流道，再将材料进行热处 理，然后做一个铜公（电极）去放电，用电火花打出这 第 12 页 个浇口来的。 图 (7) 2. 浇口位置的选择浇口位置的选择 模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初 步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口， 其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理 选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口 位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的 性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要 考虑以下几项原则： 第 13 页 1) 尽量缩短流动距离。 2) 浇口应开设在塑件壁厚最大处。 3) 必须尽量减少熔接痕。 4) 应有利于型腔中气体排出。 5) 考虑分子定向影响。 6) 避免产生喷射和蠕动。 7) 浇口处避免弯曲和受冲击载荷。 8) 注意对外观质量的影响。 根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，每个 型腔设计两个进浇点如图（8）和图（9）所示，进浇点 1 的分流道开在行位上，进浇点 2 的分流道开在后模模仁 上。 第 14 页 图 (8) 图 (9) D. 浇注系统的平衡浇注系统的平衡 对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式， 设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。 一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道 到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相 同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇 口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是 浇注系统的平衡。显然，我们设计的模具是平衡式的，即 从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺 寸都相同。 E. 冷料穴的设计冷料穴的设计 在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流 道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体 第 15 页 的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约 1025mm 的深 度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体 温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳， 如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。 为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收 冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来 容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。 冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流 动的转向处） ，其标称直径与主流道大端直径相同或略大一 些，深度约为直径的 11.5 倍，最终要保证冷料的体积小 于冷料穴的体积，冷料穴有六种形式，常用的是端部为 Z 字形和拉料杆的形式，具体要根据塑料性能合理选用。本 模具中的冷料穴的具体位置和形状如图（6）中所示。实际 上只要将分流道顺向延长一段距离就行了。 五五. 成型零件的设计与加工工艺成型零件的设计与加工工艺 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件， 包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工 作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷， 脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确 的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表