橡塑成型模具設(shè)計教案-橡塑成型模具設(shè)計

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1、橡塑成型模具設(shè)計塑料成型模具設(shè)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(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1、易于成型，設(shè)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(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 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）基本動作過程1、注射裝置前進(jìn)（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(yù)塑冷卻（4）基本動作過程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 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）特點擠出吹塑：強(qiáng)度低，尺寸精度差；壁厚不均；浪費原料。注射吹塑：制品質(zhì)量高；工藝復(fù)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(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(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；制品有嵌件時易變形；制品有深孔、側(cè)孔、形狀復(fù)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(cè)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(shè)計一、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)計第三節(jié) 澆注系統(tǒng)設(shè)計（二）普通澆注系統(tǒng)的設(shè)計一、主流道（sprue）的設(shè)計主流道的定

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（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（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(jié)構(gòu)：Z形頭拉料桿二、冷料井與拉料桿（sprue puller）的設(shè)計第三節(jié) 澆注系統(tǒng)設(shè)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(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(jī)加工費用。 間接費用：模具維護(hù)、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(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)的充模時間-注射機(jī)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(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（2）型腔數(shù)目的計算主要考慮：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(jī)機(jī)每每月月的的開開機(jī)機(jī)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(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：一個分流道的質(zhì)量或體積；G澆口：一個澆口的質(zhì)量或體積。（2）型腔數(shù)目的計算由注射機(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(nèi)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(zhǔn)）， 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(jié)晶性塑料為0.1%。三、分流道（runner）的設(shè)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(shè)計四、澆口（gate）的設(shè)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(nèi)， 剪應(yīng)力與剪切速率的關(guān)系：四、澆口（gate）的設(shè)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(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)計結(jié)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(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（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：（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(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，增加流動性。（3）小澆口可以控制并縮短補(bǔ)料時間，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（三）澆口型式1、針點澆口（pin point gate）（1）結(jié)構(gòu)（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(shè)計2、潛伏式澆口（tunnel gate、jump gate）（1）結(jié)構(gòu)（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(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3、邊緣澆口（側(cè)澆口）（tab gate）（1

18、）結(jié)構(gòu)（2）特點斷面形狀簡單；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4、扇形澆口（fan gate）（1）結(jié)構(gòu)（2）特點：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5、平縫式澆口（film gate）（1）結(jié)構(gòu)（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(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（2）特點成型圓環(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7、輪輻式澆口（spoke gate）（1）結(jié)構(gòu)（2）特點圓環(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8、直澆口（1）結(jié)構(gòu)（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(chǎn)生殘余應(yīng)力；澆口尺寸大，補(bǔ)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(shè)計五、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）、垂直于流動方向上的強(qiáng)度

21、高于平行于流動方向上的強(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、型腔氣體的排出、補(bǔ)料。應(yīng)有利于熔料的流動、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流動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、流動比塑料在型腔內(nèi)流動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。