塑料模具基础课程讲议

mbzxd

塑料模具基础课程讲议（一）
一﹑塑料的分子结构﹕塑料主要成份是树脂，树脂有天然树脂和合成树
脂两种。
二﹑塑料的成份﹕
1.树脂﹕主要作用是将塑料的其它成份加以粘合，并决定塑料的类型(热
塑性或热固性)和主要性能，如机械﹑物理﹑电﹑化学性能等。
树脂在塑料中的比例一般为40~65%。
2.填充剂﹕又称填料，正确地选择填充剂，可以改善塑料的性能和扩
大它的使用范围。
3.增塑剂﹕有些树脂的可塑性很小，柔软性也很差，为了降低树脂的
熔融粘度和熔融温度，改善其成型加工性能，改进塑料的柔
韧性，弹性以及其它各种必要的性能，通常加入能入树脂相
容的不易挥发的高沸点的有机化合物。这类物质称增塑剂。
增塑常是一种高沸点液纳或熔点固体的酯类化合物。
4.着色剂﹕又称色料，主要是起美观和装饰作用，包括涂料两部分。
5.稳定剂﹕凡能阴缓塑料变质的物质称稳定剂，分光稳定剂﹑热稳定
剂﹑抗氧剂。
6.润滑剂﹕改善塑料熔体的流动性，减少或避免对设备或模具的磨擦
和粘附，以及改进塑件的表面光洁度。
三﹑塑料的工艺特性﹕
塑料在常温下是玻璃态，若加热则变成高弹态，进而变成粘流态，从而具有优良的可塑性，可以用许多高生产率的成型方法来制造产品，这样就能节省原料﹑节省工时，简化工艺过程，且对人工技朮要求低，易组织大批量生产。
1.收缩率或称缩水率。设计前一定先问供货商的缩水率，模具设计时采用计算收缩率=常温模具尺寸-常温塑件尺寸
2.比容和压缩率。
3.流动性。是塑料成形中一个很重要的因素，流动性好的易长毛边，设计时配合的间隙，气槽的深度等要根据不同材料的流动性设计尺寸。
4.吸湿性﹑热能性及挥发物含量。吸水的塑料有的在塑料成型后直接放于水中让它吸饱水后再进行使用，有的塑料吸湿性特别大，比例有1﹕100
5.结晶性。
6.应力开裂及熔体液裂。
7.定型速度。
四﹑塑料种类﹕
1.热塑性塑料﹕这类塑料的合成树都是线型或支链型高聚物，因而受热变软，甚至成为可流动的稳定粘稠液体，在此状态时具有可塑性，可塑制成一定形状的塑件，冷却后保持既得的形状，如再加热又可变软成另一种形状，如此可以进行反复多次。这一过程中只有物理变化，而无化学变化，其变化是可逆的。（反复多次成型）
塑料种类﹕a.聚氯乙烯(PVC)产量大，有毒不能用作食品包装。
b.聚苯乙烯(PS)是最早的工业化塑料品种之一。

mbzxd

塑料模具基础课程讲议（二）
c.对于盲孔，在挤塑或注射成型时，其孔深不得大于孔径的4倍。
1-8.合页的设计﹕合页的设计主要有以下几点﹕
a.对于塑件本身壁厚小的中间薄膜处应相薄，壁厚大的，薄膜处应厚一些，但不得超过0.5mm。
b.合页部分的厚度应均匀一致。
c.成型时，塑料必须从塑件本身的边通过中间薄膜流向另一边，脱模后立即折曲几次。
1-9.止转凸凹﹕塑件上设计的止转凸凹一般是为了便用握持和塑件成型后易于拧出，在设计时应当注意﹕凸凹纹方向与脱模方向一致性及模具便于加工性。
1-10.螺纹﹕
a.塑件上的螺纹可以模塑时直接成型，也可在模塑后机械加工成型。
b.模塑的螺纹其外螺纹直径不宜小于4mm,内螺纹直径不宜小于2mm,精度不高于3级。
c.为防止塑件上螺孔的最外围螺纹崩裂或变形，应使孔始端有一深度0.2~0.8mm的台阶孔，螺纹末端也不宜延伸到与底面相接。
1-11.齿轮﹕
a.齿轮各部分的尺寸有如下的规定﹕
a-1.轮缘宽度最小为齿高的3倍。
a-2.辐板的厚度应等于或小于轮缘厚度。
a-3.轮壳厚度应等于或大于轮缘厚度。
a-4.轮壳外径最小应为轴孔径的1.5~3倍。
a-5.轮壳长度应相当于轴径。
b.在设计齿轮时，还应注意﹕
b-1.尽量避免截面的突然变化。
b-2.尽可能加大圆角及圆弧过渡的半径。
b-3.轴与孔尽可能不采用过盈配合，可采用过渡配合。
1-12.嵌件﹕
嵌件的用途﹕
a.增加塑件局部的强度﹑硬度﹑耐磨性﹑导电性﹑导磁性。
b.增塑件的尺寸和形状的稳定性，提高精度。
c.降低塑料的消耗及满足其它多种要求。
2.嵌件表面形式﹕菱形滚花﹑直纹滚花﹑六边形﹑切口﹑打孔﹑折弯﹑压偏等。
3.嵌件的设计要求﹕
3-1.为了防塑件应力开裂，嵌件周围的塑料层应有足够的厚度，同时嵌件本身结构不应带有尖角。
3-2.单侧带有嵌件的塑件，因两侧收缩不均匀，造成很大的内应力，会使塑件产生弯曲或断裂。
3-3.为了防止嵌件受到塑料流动压力产生位移或变形，嵌件应牢固固定在模具内。
3-4.嵌件设计应尽量用不通孔或不通螺孔。
3-5.为了避免鼓胀，套筒嵌件不应设置在塑件的表面或边缘附近。
3-6.为了提高嵌件装在模具里的稳定性，在条件许可时，嵌件上应有凸缘，并便其凹入或凸起1.5~2mm。
3-7.当嵌件自由伸出长度超过嵌件支承的直径2倍时，垂直于压塑方向的嵌件应有支承柱。
3-8.当嵌件为螺杆时，光杆部分与模具的配合部分应具有IT9级精度的间隙配合。
3-9.为了使嵌件与塑件牢固地连接在一起，嵌件的表面应具有止动的部分，以防嵌件移动。

mbzxd

塑料模具基础课程讲议（三）
模具一般顶出机构设计
一，推块顶出机构
平板状带凸缘的塑件，如用推板顶出会粘附模具时，则应使用推顶出机构。因推块是形腔的组成部分，所以它应具有较高的硬度和较低的表面粗糙度。
它的复位形式有两种-一种是依靠塑料压力，一种是采用复位杆。
二．利用成型零件顶出机构
有些塑件由于结构形状和所用塑料关系，不宜采用顶杆，顶管，推板，推块等顶出机构，此时可采用成型镶件或凹模带出塑件。前面讲的推块出属于成型镶块顶出机构。
三．多组件综合顶出机构
它是指将前面所讲的几种顶出机构综合起来实现顶出的目的。常用的有顶杆加顶板，顶管加顶板
四．气压脱出机构
使用气压脱模要设置压缩空气通路和气门，加工较简单，适用于轻的，薄的软性塑料脱模。
五．斜滑块脱出机构
当塑件上具有与开模方向不同的内外侧孔或侧凹等阻碍塑件直接脱模时，必须采用斜滑块脱模机构。即将成型侧孔或侧凹的零件做成活动的型芯。在塑件脱模时先将活动型芯抽出，再从模中顶出塑件，完成活动型芯抽出和复位的机构叫做抽芯机构。
斜滑块抽芯机构的三种基本形式﹕
1.抽芯方向与开模方向垂直
2.抽芯方向与定模偏一定的角度
3.抽芯方向与动模偏一定的角度
斜滑块抽芯机构零件设计
1.斜导柱(斜销)的设计
1.1斜导柱长度和所需最小开模行程计算
1.2斜导柱所受的弯曲力计算
1.3斜导柱截面尺寸设计
1.4斜导柱的斜角设计
1.5斜导柱的安装固定形式及表面要求
2.滑块的设计
2.1型芯与滑块的连接形式
2.2滑块的导滑形式
2.3滑块的定位装置设计
3.压紧楔块的设计
3.1压楔块的形式
3.2压楔块的楔角
抽芯时的干涉现象及先复位机构设计
常用的先复位机构有以下几种形式-
1.楔形滑块先复位机构
2.摆杆先复位机构
3.杠杆先复位机构
4.偏转杆先复位机构
5.连杆先复位机构
6.弹簧先复位机构
斜导柱分型与抽芯机构的结构形式
1.斜导柱在定模，滑块在动模的形式
2.斜导柱在动模，滑块在定模的形式
3.斜导柱与滑块同在定模的结构
4.斜导柱同在动模的结构
定距分型拉紧机构
1弹簧螺钉式 2摆钩式
3滑板式 4导柱式
六。弯销分型与抽芯机构
其原理和斜导柱抽芯机构一样，所不同的是在结构上以矩形断面的弯销代替了斜导柱。它的优点是斜角可以做大一些。
七。斜导槽分型与抽芯机构

mbzxd

塑料模具基础课程讲议（二）
第三章 塑件
一﹑塑件的基本内容
1.立体空间内容，几何结构，尺寸及精度。
2.塑件表面的内容﹑标记﹑符号﹑文字﹑表面图案﹑图形﹑粗糙度。
3.静态﹑动态性能，机械﹑物理﹑化学等性能。
4.环境﹑人机工程。
5.塑料的选择。
6.成本﹑价格。
7.成型模具及成型方法实现的可行性，经济性等。
二﹑几何结构及尺寸精度
1.结构包括内部结构和外部结构的设计。
1-1.形状﹕塑件的形状应尽可能保证有利于成型原则。
1-2.脱模斜度﹕由于塑件冷却后产生收缩，会使塑件紧紧包住模具型芯和型腔中的凸起部分（主要包模仁），为了便于取出塑件，防止脱模时撞伤或擦伤塑件，设计塑件时，其内外表面沿脱模方向均应具有足够的脱模斜度。
在设计时，应注意以下几个方面﹕
a.压缩成型较大的塑件时，要求内表面的脱模斜度大于外表面的脱模斜度。
b.常用脱模斜度值为1°~1.5°，也可小到0.5°。
c.对于高度不大的塑件，可不取脱模斜度。
1-3.壁厚﹕塑件的壁厚与使用要求及工艺要求有关。
a.在塑模成型上，壁厚过小，熔融塑料在模具型腔中的流动阴力较大。
b.壁厚过大，会造成用料过多，增加成本，且会给成型工艺带来困难。在塑件上还会产生气泡，缩孔﹑凹痕﹑翘曲等，影响产品外观。
c.在成型工艺上还要求塑件各部位的壁厚尽可能均匀。
1-4.加强筋﹕它是塑件中经常会用到的增加塑件强度的办法，其优点﹕
a.使塑件壁厚均匀，即节约了材料，又提高了强度，还可避免塑件中外观缺陷。
b.增加塑件的刚性。
c.沿料流方向的加强筋还能降低塑料的充模阴力。
加强筋的设计要求﹕
a.为了增强塑件的强度及刚性，加强筋应设计得矮一些，多一些为好。
b.加强筋之间的中心距应大于两倍的壁厚。
c.对于薄壁塑件，也可将其设计成球面或拱曲面形状。
1-5.支承面﹕以塑件的整个底面作为支承面是不合理的。通常利用的是边框支承或底脚支承。
1-6.圆角﹕塑件上除了使用上要求必须采用尖角之外，其余所有转角处均应采用圆弧过渡，因为尖角处易产生应力集中，影响塑件强度。采用圆角的优点主要有两方面﹕
a.避免应力集中，提高了塑件强度及美观。
b.模具在淬火和使用时不致因应力集中而开裂。
1-7.孔﹕塑件上的孔是用模具的型芯来成型的，在设计上应注意以下几点﹕
a.孔应设置在不易削弱塑件强度的地方。
b.在孔之间及孔与边缘之间均应有足够的距离(一般应大于孔径)。

mbzxd

塑料模具基础课程讲义（四）
一般凹模结构设计
一．首先复习一下上节课所讲的内容﹕
1.分模面的确定
从分模面与开模的方向来看，有平行于开模方向，垂直于开模方向，与开模方向成斜角。
2.分模线﹕分模线不要影响产品外观，尽量选择在产品棱边上。
产品的外表面是由母模制作，产品的内表面是由公模仁成型制成。
3.cavity数量的确定﹕
3-1.是根据所用注射机的最大注射量确定型腔数量。(切记算出之数
值不能四舍五入，只能取小)。
3-2.根据注射机的最大锁模力确定型腔数量。
3-3.根据塑件精度确定型腔数量。
3-4.根据经济性确定型腔数。
备注﹕注射机的规格主要是用机器吨位或锁模力，另一种是用注射
量确定。
二．一般母模的设计﹕
凹模是成型产品外形的主要部件。
其结构特点﹕随产品的结构和模具的加工方法而变化。
镶拼的组合方式的优点﹕
对于形状复杂的型腔，若采用整体式结构，比较难加工。所以采用组合式的凹模结构。同时可以使母模边缘的材料的性能低于母模的材料，避免了整体式凹模采用一样的材料不经济，由于凹模的镶拼结构可以通过间隙利于排气，减少母模热变形。对于母模中易磨损的部位采用镶拼式，可以方便模具的维修，避免整体的母模报废。
镶拼的组合方式的缺点﹕
组合式凹模的刚性不及整体式的易在塑件表面留下痕迹，模具结构比较复杂。(镶拼式的结构可以平衡变形量)。
1.整体式凹模
a.完全整体式母模﹕
它是由整块材料制作而成，这种结构比较简单，不易变形产品的质量好，如果产品塑件比较复杂，采用一般的加工方法制造母模型腔就较困难。所以完全整体式的适合简单的塑件。
b.整体嵌入式母模块﹕
它属于一种完全整体式凹模的演变，即将完全整体式凹模变为整体式凹模块直接嵌入到固定板中，或先嵌在模框中
模框在嵌到固定板中的形式。
完全整体式凹模整体嵌入式母模块

mbzxd

塑料模具基础课程讲义（四）
2.完全整体式凹模块+局部镶拼嵌入，是在守全整体式凹模块或整体
嵌入式凹模块的易损坏的部位及难加工的部位，如图所示﹕
上图是一种侧壁和底部大面积的母模结构，镶拼凹模块可直接嵌入到固定板中，或嵌入到模框，模框再嵌入到固定板中。

mbzxd

塑料模具基础课程讲义（五）
2．煤气和天然气加热成本低，但温度不易控制，劳动条件差，而且污染严重
三 模具温度调节系统的外围设施
主要为了确保温度调节系统的正常工作，服务于模具的温度调节系统。主要包括以下几种装置﹕
（1）循环冷却水塔
（2）压缩空气系统
（3）模温控制器
（4）模温速冷机
《二》
一，排溢设计
排溢是指排出充模熔料中的前峰冷料和模具内的气体等。广义的注射模排溢系统应包括浇注系统部分的排溢和成型部分的排溢。象浇注系统主流道和分流道末端的冷料穴等也是一种溢排形式，通常所说的排溢是指成型系统的排溢。
模具型腔在塑料充填过程中，除了型腔内原有的空气外，还有塑料受热或凝固而产生的低分子挥发气体，尤其是在高速成型时，考虑排气是很必要的。一般是在塑料充添的同时，必须将气体排出模外。否则，被压缩的气体所产生的高温，引起塑件局部碳化烧焦，或使塑件产生气泡，或使塑件熔接不良而引起塑件强度降低，甚至阻碍塑件填充等。为了使这这些气体从型腔中及时排除，可以采用开设排气槽等方法。有时排气槽还能溢出少量料流前锋的冷料。
排气槽的开设位置选择
（1）应开设在型腔最后被充满的地方
（2）最好开在分型面上
（3）应尽量开在型腔的一面
（4）最好开在开设在嵌件或壁厚最薄处
（5）严禁开设在对着操作人员的方向
小知识﹕透气性金属材料（比黄金还贵的材料）
加工注意点﹕1粉末烧结而成 2研磨冷却时禁用酒精及水 3加工面及成型面要用放电加工来疏通气孔
（二）引气设计
对于一些大型深腔壳型塑件，注射成型后，整个型腔由塑料填满，型腔内气体被排除，此时塑件的包容面与型芯的被包容面基本上构成真空。当塑件脱模时，由于受到大气压力的作用，造成脱模困难，如采用强行脱模，势必破坏塑件质量。因此必须加设引气装置。
常见的引气形式有﹕
1镶拼式侧隙引气
2气阀式引气
（1）弹簧气阀式（2）顶杆气阀式

mbzxd

塑料模具基础课程讲义（五）
温度调节系统与排气引气系统设计
《一》
模具的温度直接影响到塑件的成型质量和生产效率。
所以模具上需要添加温度调节系统以达到理想的温度要求。
温度调节系统根据不同的情况可以分为冷却系统和加热系统两种。
一﹕冷却系统
一般注射到模具内的塑料温度为200摄氏度左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时的温度在60摄氏度以下。热塑性塑料在注射成型后，必需对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快传给模具，以便使塑件可靠冷却定型并可迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。对于熔融粘度较底，流动性较好的塑料，如聚乙烯’，尼龙，聚
苯乙烯等，若塑件是薄壁而小型的，则模具可利用自然冷却-若塑件是厚壁而大型的，则需要对模具进行人工冷却，以便塑件很快在模腔内冷凝定型，缩短成型周期，提高生产效率。
小知识﹕热传递的三种形式 1﹕传导
2﹕对流
3﹕辐射
冷却介质有冷却水和压缩空气，但用冷却水普遍得多。这是因为水的热容量大，成本低，且低于室温的水也容易获得。用水冷却即在模具型腔周围或型腔内开设冷却水道，利用循环水将热量带走，维持恒温。
（一）冷却装置的基本结构形式
1．简单流道式
‘ 2螺旋式
3隔片导流式
4喷流式
5导热杆（导热棒）及导热型芯式
（二）冷却装置设计分析
1冷却装置设计的基本考虑
（1）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具热平蘅
（2）冷却水孔的数量越多，孔径越大，对塑件冷却越均匀。
（3）水孔与型腔表面各处应有相同的距离
（4）浇口处应加强冷却
（5）降低入水与出水的温差
（6）要结合塑料的特性和塑件的结构，合理考虑冷却信道的排列形式
（7）冷却水信道要避免接近塑件的熔接痕部位，以免熔接不牢，影响强度
（8）保证冷却信道不泄漏，
（9）防止与其它部位发生干涉
（10）冷却信道的进出口要低于模具的外表平面
（11）冷却水信道要利于加工和清理
2冷却装置的理论计数
3冷却系统的零件
冷却系统主要用到以下几种零件
（12）水管接头（冷却水嘴）
（13）螺塞
（14）密封圈
（15）密封胶带
（16）软管
（17）喷管件
（18）隔片
（19）导热杆
二 加热系统
1电加热电加热为最常用的加热方式，其优点是设备简单，,紧凑，投资少，便于安装，维修，使用，温度容易调节，易于自动控制。其缺点是升温缓慢，并有加热后现象，不能在模具中交替地加热和冷却。

forestmold

很好的资料，感谢分享