1、聚合物加工专题技术讲座（二）注塑模具设计基础,1,主 要 内 容,一：注塑模具的分类二：注塑模具的浇注系统三：注塑模具的顶出机构四：注射模具抽芯机构五：注塑模具的排气系统六：注塑模具的冷却七：注塑制品收缩率的标定,2,一、注塑模具的分类,概 述： 塑料注塑制品质量的好坏，与许多因素相关，除原料的选择是否得当外，工艺条件是否合理、模具设计和模具制作的优劣，也直接影响制品的精度和质量。 设计模具时要考虑的事情： （1）模具的制造和装配的难易； （2）塑料熔体的流动特性； （3）模具浇注系统的形式； （4）模具型腔的冷却方式与排气结构。,3,2. 注塑模具的分类：,（1）按制品材料分：热塑性注射模具
2、及热固性 注射模具；（2）按注射机类型分：卧式注射模与立式注射模；（3）按型腔数目分：单腔模和多腔模；（4）按注射模的总体结构分： 带有活动嵌件的注射模具； 具有横向抽芯的注射模具；自动卸螺纹的注射模具； 定模顶出发注射模具； 热流道（包括叠式）注射模具,4,3. 注塑模具的结构组成：,5,注塑模具的结构特点：,（1）型腔：使制品获得所需形状，由阳模（型芯）、阴模、嵌件和螺纹成型环等组成； （2）浇注系统:由主浇道、分浇道、浇口和冷料井等组成； （3）抽芯机构抽出制品侧向的型芯，以成型侧孔芯； （4）导向机构由导柱和导套组成，使阳模和阴模的中心对准；,6,（5）顶出机构：由顶杆、顶出板和中套等
3、组成，完成制品的顶出工作；,（6）冷却和加热系统：目的是调节和控制模具温度，冷却是在模具内开设冷却水道，加热则是在模内安装加热元件； （7）排气系统： 在模具分型面上开设排气槽（又称跑气槽），使深腔制品顺利成型。,7,二、注塑模具的浇注系统分类,浇注系统的结构组成：,8,2. 浇注系统的作用及分类：,（1）作用：形成从注射机喷嘴开始到模具型腔之间的熔体流动的通道。 （2）分类：直浇口、护耳浇口，点浇口、扇型浇口、潜伏式浇口、阀式浇口、横浇口（适于角式注射机）等。,9,3. 浇注系统的设计原则：（六点）,(1) 要保证熔融状塑料能顺利而以最小阻力进入型腔各个浇口，并能使模腔内的气体顺利排出； （
4、2）熔融塑料通过浇注系统时，要求动能损失最小。因此，设计要尽量避免弯折，选取适当的截面积及长度； （3）要尽量避免熔体正面冲击型壁，以减小注射压力损耗及型芯的弯曲变形；,10,（4）浇口的形状和位置要考虑不影响制品的美观；,（5）在浇注系统要开设冷料井，其作用是储存注射间隔时间里产生的喷嘴冷料头； （6）浇注系统在能保证达到上述功能外，应选择最短的流程来充填模腔，以缩短成型周期和减少回头料。,11,4. 浇注系统的结构设计：,（1）主浇道：其是模具从接触喷嘴处起到分浇道为止的一部分，如下图。图中： H38mm; d比喷嘴口径大1mm; R比喷嘴头R大1mm; L定模模板厚度； 为26；,12,
5、13,14,主浇道设计要点：,a.主浇道一般不直接开在定模板上，而是另作一个主浇道衬套嵌入定模板，以方便加工和装配； b. 主浇道截面为圆锥面，以利于脱模； c. 主浇道与喷嘴的接触球面圆弧要贴紧，否则会造成漏料。,15,分浇道设计要点：,分浇道的作用是引导主浇道熔料进入模腔，是主浇道与浇口之间的联接通道。a.分浇道的形状：如右图，有圆形、半圆形和梯形。b. 分浇道尺寸，一般根据制品大小而定；,16,分浇道设计原则,（1）分浇道对塑料熔体的阻力要小； （2）在能使熔体到达浇口的前提下，应尽量缩短浇口长度； （3）几个分浇道截面积总和应小于主浇道出口截面积； （4）分浇道末端可设计冷料井； （5
6、）分浇道光洁度可不太高，以免壁层冷料代入型腔。,17,浇口的结构及作用,1. 浇口的功能：分浇道与型腔的联接部分，控制料流进入型腔。 2. 浇口的作用：(1) 使分浇道输送来的熔料在进入型腔时产生加速度，以利快速充模；（2）当模腔充满后，浇口首先冷凝，起封闭型腔物料的倒流；（3）便于制品与分浇道分离，不影响制品外观。,18,浇口的类型及用途,（1）中心浇口： 中心浇口是主流道型浇口，尺寸较大，对熔体阻力小，适于大型或长流程制品。结构如下图：,19,（2）点浇口：,点浇口也是一种中心浇口，但形式特殊，在开模时可以自动拉断，制品上浇口不明显。其结构如下图：,20,（3）扇形浇口：,扇形浇口一般用于
7、平面、狭长、长方形等制品。其结构如下图：,21,（4）潜伏式浇口：,潜伏式浇口的特定是：进料部分选择在塑料制品的侧面较隐蔽的地方，不影响制品的外观。 潜伏式浇口结构 如右图：,22,（5）环形浇口：,环形浇口用于圆筒形制品或中间有通孔的制件。优点是：浇口流程短、压力损失小、物料消耗少。缺点是：去除浇口较困难。其结构如右图：,23,冷料井作用和结构,冷料井的结构：,24,25,2.冷料井的作用：,用来存储两次注塑过程之间在喷嘴孔内产生的冷料，如果这些冷料进入型腔，则会造成制品内的明显的熔接痕。 3. 冷料井的尺寸： 一般比主浇道大端直径大3mm,深度约为46mm。,26,拉料杆的作用和结构,作用
8、： 拉料杆和主浇道冷料井底部相接，在开模时可将浇注系统的塑料拉出，使制品能留在动模上。2. 结构： 带有冷料井的拉料杆有多种形式：如“Z形”、“球形”、“槽形”等。,27,28,三、注塑模具的顶出机构,顶出机构的作用和类型：（1)作用：利用注射机的开模动作或采用顶出油缸实现制品的顶出。（2）选用原则：顶出后要保证制品不变形，顶出位置应设在制品能承受最大顶出力的地方；顶出零件应尽量设在靠近型芯的周围，以免顶出时制品变形；顶杆只能低于制品0.1mm，保证合模可靠且不会影响制品外观。,29,（3）顶出机构,1）顶杆顶出： 顶杆不能太细，要有一定的强度和刚度； 常用顶杆的顶出机构如右图：,30,2）顶
9、管顶出：,特点：顶出平稳、制品受力均匀，制品不易变形。结构如下图：,31,3）推板顶出：,作用：凡是薄壁管形、壳体制件或制品上不允许留有顶出痕迹的制品，可采用推板顶出。特点：顶出平稳、制品受力均匀，不易变形。其结构如下图：,32,四、注塑模具的抽芯机构,抽芯机构的定义： 当制品有侧孔或不垂直于分型面的侧凹曲面时，制品将无法顶出，于是必须将成型部分都做成活动的，在制品顶出脱模前将其抽出，这就叫抽芯。完成活动型芯的抽出和复位的机构即为抽芯机构,33,2. 抽芯机构的分类：,（1）手动抽芯：开模前用人工先将型芯从模具内抽出，或开模后活动型芯与制品一起取出模外。特点：模具结构简单、但生产效率低，劳动强
10、度大。 （2）机动抽芯: 依靠注射机开模时的机械动作，通过滑块将活动型芯抽出。特点：不需人工操作，生产效率高。 （3）液压抽芯：通过注射机液压系统将型芯抽出，需增设液压油缸。特点：传动平稳、可获得较大抽拔力。,34,3. 斜导柱抽芯机构：,（1）组成：由斜导柱、滑块、型芯、压紧块和定位挡块所组成；（2）结构如右： （3）动作： 开模时，开模力通过斜导柱作用于滑块上，迫使它在动模板的导滑槽内向左移动，侧型芯便向外抽出。,35,4. 斜滑块抽芯机构：,（1）组成：由顶杆、推板和固定板所组成。（2）结构：如下：,36,（3）斜滑块的动作特点：,1）内侧抽芯斜滑块： 结构如前图a。 开模时，顶杆推动滑
11、块，使其沿着动模板中的斜孔移动，达到内侧抽芯的目的。2）外侧抽芯斜滑块： 结构如前图b。 开模时，顶杆直接推动滑块，使其沿着动的斜导滑槽向模外移动分开，同时将制品带出主型芯。,37,5. 螺纹抽芯机构：,（1）特点：开模时，由注射机反顺牙螺杆带动型芯。一面旋转一面后退，当型芯退出时，制品同时被带出型腔。（2）结构如右图：,38,6. 其它抽芯机构：,（1） 弯销抽芯：（2） 齿条抽芯：（3） 液压油缸抽芯：（4） 手动抽芯。,39,五、注塑模具的排气系统,1. 排气系统的作用： 在注射成型过程中，夹紧的模具型腔中的空气在当熔融塑料高速进入型腔时，如果来不及排走，就会由于高压高速的作用产生热量，
12、使料流在最终汇合处烧焦，或在制品内部产生气泡，严重还可以造成充模不满等问题。 设置排气系统就可以将这些气体顺利排出型腔，使成型顺利进行。,40,2. 排气系统的结构,41,3. 排气系统的形式：,（1）利用配合间隙排气： 一般中小型制品，可以仅利用顶杆、顶管、顶块及型芯与模板的配合间隙就可排气，这些间隙约为0.030.05mm。 （2）开设排气槽排气： 对于一些大的深腔制品，一定要开设排气槽。排气槽应开在型腔内熔料最后被充满的地方；或制件容易产生气泡的地方；以及产生熔接痕的地方。排气槽一般开设在分型面上，要求排气槽只能排出模内气体，而不造成熔体溢出。,42,六、注塑模具的冷却,1. 控制模具温
13、度的原因： 如果模具温度过低，熔料的粘度会增大，流动阻力随之增大，流动速度减慢，会造成充不慢模腔、熔接痕明显、银丝和制品不密实等缺陷； 如果模具温度过高，会导致制品溢边、产生凹痕或变形等。 因此，对于熔融温度高的刚性塑料，一般均需要一定的模具温度。由于各种不同情况，对模具是否加热，要视所用原料和制品结构而定。,43,2. 模具的冷却水道结构：,44,3. 模具的冷却方法：,（1）冷却介质：模具冷却一般可用水、油和压缩空气。用水冷却，成本低，使用最广泛。 （2）开设水道要点： i. 要使制品均匀冷却，故最好能动模和定模均开设冷却水道； ii.冷却水道应避开制品的熔接痕镶块或孔眼处； iii.冷却
14、水道应与型腔表面有一定距离，且不要和浇注系统交叉，避免降低熔料的流动性。,45,七、注塑制品收缩率的标定,收缩率的定义： （1）收缩率是指模腔和制品在室温下测量时，两者在相应方向上的尺寸差异。因此，塑料的收缩率随塑料品种和加工条件的不同而不同。 （2）额定收缩率：通常树脂生产厂提供的特定塑料的收缩率是以标准试样测得的。其仅供用户对比参考，不一定能代表各种模塑制品的实际收缩率。 （3）实际收缩率：根据制品实际尺寸制作的实验模具得出的制品收缩率。,46,2. 影响收缩率的因素：,（1）冷却温度及热膨胀系数影响制品收缩程度，如物料温度高比温度低的收缩率大些； （2）成型时，注压和保压大小与成型后的收缩率相关，即注射压力越大或保压时间越长，制品收缩越小； （3）熔料在模腔中的流动距离越长，收缩越大； （4）制品薄厚不匀时，厚处比薄处收缩大。,47,3. 制品实际收缩率的标定：,（1）测试方法：选定该塑料所要求的加工工艺条件，制作一个与所需制品流长相应的实验模具进行模塑，然后在室温下放置24小时后测试对比。 （2）计算公式： A - B S = A 式中，S为制品实际收缩率；A为室温下模具型腔的实际尺寸； B为室温下注塑制品的实际尺寸。,48,到 此 结 束,欢 迎 提 问！,49,
