塑料模设计教程 1

　　内容

　　1、塑料的基本概念

　　2、热塑料的成型加工性能

　　3、热塑料制品设计原则

　　4、注射成型概述

　　5、注射成型模具基本结构及分类

　　6、型腔分型面及浇注系统（一）

　　7、型腔分型面及浇注系统（二）

　　8、注射成型模具零部件的设计（一）

　　9、注射成型模具零部件的设计（二）

　　10、注射成型模具零部件的设计（三）

　　11、注射成型模具的设计

　　12、塑料模具设计步骤

　　13、塑料模具课外资料（一）

　　塑料的基本概念:

　　〈一〉、塑料的定义及组成，

　　塑料是指以高分子合成树脂为主要成份、在一定温度和压力下具有 塑性和流动性，可被塑制成一定形状，且在一定条件下保持形状不变的材料。

　　组成：聚合物合成树脂（40 ~ 100%） ＼

　　辅助材料：增塑剂、填充剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、发泡剂、增强材料。

　　辅助材料作用：改善材料的使用性能与加工性能，节约树脂材料（贵）

　　〈二〉塑料的分类：

　　300余品种，常用的是40余种名称是以所使有的合成树脂作为名称来称呼：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、氧树脂,俗称：电木（酚醛树脂）,有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲脂）,玻璃钢（热固性树脂用玻璃纤维增强）;英文名称：尼龙（聚酰胺）PA 聚乙烯 PE
分类：热固性塑料与热塑性塑料（按塑料的分子结构）

　　1、 热塑性塑料

　　具有线型分子链成支架型结构加热变软，泠却固化不可逆的

　　2、 热固性塑料：

　　具有网状分子链结构加热软化，固化后不可逆.

　　通用塑料：指产量大，用途广。价格低廉的一类塑料。如：聚乙烯，

　　聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，醛酚塑料，氨基塑料占塑料产量的60%

　　工程塑料：指机械性能高，可替代金属而作工程材料的一类，尼龙，

　　聚磷酸脂，聚甲醛，ABS

　　特种塑料：隙氧树脂

　　〈三〉塑料的性能

　　1、 质量轻，密度 0.9~0.23g /cm^ 泡沫塑料 0.189g/cm

　　2、 比强度高：是金属材料强度的1/10 。 玻璃钢强度更高

　　3、 化学稳定性好

　　4、 电气绝缘性能优良

　　5、 绝热性好

　　6、 易成型加工性，比金属易

　　7、 不足：强度，刚度不如金属，不耐热。 100C以下热膨胀系数大，易蠕变，易老化。

　　热塑性塑料成型加工性能：

　　〈一〉 吸湿性：吸水的（ABS.尼龙，有机中玻璃）懦水的（聚乙烯）含水量大，易起泡，需干燥。

　　〈二〉 塑料物态：

　　1、 玻璃态：一般的塑料状态 TG 高于室温。

　　2、 高弹态：温度商于 TG ，高聚物变得像橡胶那样柔软，有弹性。

　　3、 粘流态：沾流化温度以上，高聚物相继出现塑料流动性与粘性液体流动区移，塑料成型加工就在材料的粘流态进引。

　　〈三〉 流动性：

　　塑料在一定温度压力作用下，能够充分满模具型腔各部分的性能，称作流动性。

　　流动性差，注射成型时需较大的压力；流动性太好，容易发生流涎及造成制件溢边。

　　〈四〉 流变性：高聚物在外加作用下产生流动性与变形的性质叫流变性。

　　牛顿型流体与非牛顿型流体。

　　牛顿流体 ：主要取决于（流变形为）剪切应力，剪切速率和绝对粘度，低分子化合物的液体或溶液流体属于牛顿流体。

　　大多数高聚物熔体在成型过程中表现为非牛顿流体。

　　〈五〉 结晶性：冷凝时能否结晶。

　　无定型塑料与结晶型塑料。

　　结晶型：尼龙，聚丙烯，聚乙烯，无定型塑料：ABS

　　〈六〉 热敏性与水敏性。

　　〈七〉 相熔性：熔融状态下，两种塑料能否相熔到一起，不能则会分层，脱皮。

　　〈八〉 应力开裂及熔体破裂。

　　〈九〉 热性能及冷却速度。

　　〈十〉 分子定向（取向）。

　　〈十一〉收缩性。

　　〈十二〉毒性，刺激性，腐蚀性。

　　热塑料制品设计原则

　　一、 尺寸，精度及表面精粗糙度

　　〈一〉尺寸

　　尺寸主要满足使用要求及安装要求，同时要考虑模具的加工制造，设备的性能，还要考虑塑料的流动性。

　　〈二〉精度

　　影响因素很多，有模具制造精度，塑料的成份和工艺条件等。

　　〈三〉表面粗糙度

　　由模具表面的粗糙度决定，故一般模具表面粗糙比制品要低一级，模具表面要进引研磨抛光，透过制品要求模具型腔与型芯的表面光洁度要一致 Ra 〈 0.2 um 塑件圈上无公差要求的仍由尺寸，一般采用标准中的8 级，对孔类尺寸可以标正公差，而轴类各件尺寸可以标负出差。中心距尺寸可以棕正负公差，配合部分尺寸要高于非配合部分尺寸。

　　二、 脱模斜度

　　由于塑件在模腔内产生冷却收缩现象，使塑件紧抱模腔中的型芯和型腔中的凸出部分，使塑件取出困难，强行取出会导至塑件表面擦分，拉毛，为了方便脱模，塑件设计时必须考虑与脱模（及轴芯）方向平行的内、外表面，设计足够的脱模斜度，一般1°——1°30`。
一般型芯斜度要比型腔大，型芯长度及型腔深度越大，则斜度不减小。

　　三、 壁厚

　　根据塑件使用要求（强度，刚度）和制品结构特点及模具成型工艺的要求而定

　　壁厚太小，强度及刚度不足，塑料填充困难

　　壁厚太大，增加冷却时间，降低生产率，产生气泡，缩孔等 。

　　要求壁厚尽可能均匀一致，否则由于冷却和固化速度不一样易产生内应力，引起塑件的变形及开裂。

　　四、加强筋

　　设计原则：

　　〈一〉中间加强筋要低于外壁 0.5 mm 以上，使支承面易于平直。

　　〈二〉应避免或减小塑料的局部聚积。

　　〈三〉筋的排例要顺着在型腔内的流动方向。

　　五、支承面

　　塑件一般不以整个平面作为支承面，而取而代之以边框，底脚作支承面。

　　六、圆角

　　要求塑件防有转角处都要以圆角（圆弧）过渡，因尖角容易应力集中。 塑件有圆角，有利于塑料的流动充模及塑件的顶出，塑件的外观好，有利于模具的强度及寿命。

　　七、孔（槽）

　　塑件的孔三种成型加工方法：

　　（1）模型直接模塑出来。

　　（2）模塑成盲孔再钻孔通。

　　（3）塑件成型后再钻孔。先模塑出浅孔好。

　　1、 模塑通孔要求孔径比（长度与孔径比）要小些，当孔径〈1.5MM，由于模芯易弯曲折断，不适于模塑 模塑型芯的三种方式。

　　2、 肓孔的深度：h 〈 （3—5）d

　　d〈 1.5时， h 〈 3d

　　3、 异形孔（槽）设计

　　塑件如有侧孔或凹槽，则需要活动块或抽芯机构"平行射成原则"确定塑件侧孔（槽）是否适合于脱模。

　　热塑性塑料中软而有弹性的，如聚乙烯，聚丙烯，聚甲醛导制品，内孔与外像浅的可强制脱模。

　　八、螺纹

　　塑件中的螺纹可用模塑成型出来，或切削方法获得通常折装或受力大的，要采用 金属螺纹嵌件来成型。

　　九、嵌件

　　为了增加塑料制品整体或某一部位的强度与刚度，满足使用的要求，常在塑件体内设置金属嵌件。由于装潢或某些特殊需要，塑料制品的表面常有文字图案。

　　1、 标志

　　2、 凹凸纹：如把手，旋钮，手轮制品的固边，以增加摩擦力，凹凸纹要做成直纹，以便于脱模。

　　3、 花纹：凹凸纹，皮革纹，桔皮纹，纹浪纹，点格纹，菱形纹。

　　加工花纹方法：电火花加工，照像化学磨蚀，雕刻冷挤压。

　　注射成型概述

　　一、 注射成型原理与过程：

　　是热塑性塑料成型的一种主要加工方法

　　1、 合模，加料，加热，塑化，挤压

　　2、 注射，保压，冷却，固化，定型

　　3、 螺杆嵌塑，脱模顶出

　　二、 注射成型设备

　　〈一〉注射成型机的分类：

　　〈1〉 按用途：热塑性塑料注射成型机，热固性塑料注射成型机

　　〈2〉 按外形：立式，卧式，角式

　　〈3〉 按能力：小型（〈50cm注射量，中型（50~1000cm^）大型〉1000cm^

　　〈4〉 按塑化分：有塑化装置，有塑化装置

　　〈5〉 按操作：手动，半回动，自动

　　〈6〉 按绕动：机械绕动，液压绕动，机械液压绕动

　　〈二〉 注射成型的结构组成

　　1、 注射紧绕：料斗，塑化部件（料筒，螺杆，电热圈）喷嘴。

　　2、 锁模紧绕：实现模具的启闭，锁紧，塑件顶出。

　　3、 传动操作控制紧绕。

　　〈三〉 注射机的型号，规格，基本参数

　　1、 一般以注射量表示注射机的容量，Xs - ZY ,25表示：一次最大注射量为 1- 25CM^的倒式螺杆注射成型机.

　　2、 基本参数：公称注射量，合模压力，注射压力，注射速度，注射功率，塑化能力，合模与开模速率，机器盾隙次数，最大成型面积，模板尺寸，模板间距离，模板过程。

　　〈四〉 注射成型机的工作过程

　　注射成型模具基本结构及分类

　　一、 基本结构,根据部分起作用不同分类:

　　〈一〉 浇注系统

　　将塑料由注射机喷嘴引向型腔的通道称浇注系统，其由主流道，分流道，内浇口，冷料穴等结构组成，由零件的浇注套，拉料杆等组成。

　　〈二〉 成型零件

　　是直接构成塑料件形状及尺寸的各种零件，由型芯（成型塑件内部形状），型腔（成型塑料外部形状），成型杆，镶块等构成。

　　〈三〉 结构零件

　　构成零件结构的各种零件，在模具中起安装，导向，机构动作及调温等作用。

　　导向零件：导柱，导套 。

　　装配零件：定位隙，定模底板，定模板，动模板，动模垫板，模脚

　　冷却加热系统

　　根据其运动特点均可分为两大部分：

　　定模部分：一部份留于模具机座的定模板上，

　　动模部分：随注射机动模板运动的部分

　　定模部分与动模部分闭合则可形成型腔与浇注系统

　　二、 模具的分类

　　〈一〉 按注射机类型分：

　　立式注射机，卧式注射机，直角式注射机上用的模具

　　〈二〉 按注射模具的总体结构特征分：

　　1、 单分型面模 分流道位于分型面上，需切除流道凝料。（模拟动画）

　　2、 点浇口脱出模具（三板式模具）（模拟动画）

　　3、 带横向轴芯的分型模具（模拟动画）

　　4、 自动卸螺纹注射成型模具

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