塑料成型及模具設(shè)計(jì)39課件

1、塑料成型及模具設(shè)計(jì)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 2006年8月問(wèn)題：目的與要求：重點(diǎn)與難點(diǎn)：1. 2. 3.難點(diǎn)：重點(diǎn)：3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、概述塑件熔體溫度為200300， 取出溫度為6080；冷卻介質(zhì)：水 模溫90冷凍水 模溫100動(dòng)畫(huà)3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、概述1.模具溫度設(shè)計(jì)的原則結(jié)晶型塑料模溫的決定Tg室溫 模溫決定塑件結(jié)晶度塑件的性能柔軟的韌性好的塑件剛性、硬度和耐磨性好的塑件3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、概述1.模具溫度設(shè)計(jì)的原則模溫內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形力求塑件各部分溫度一致；模溫適當(dāng)；模溫與制品外觀質(zhì)量過(guò)高易出現(xiàn)橘皮效應(yīng)，塑件輪廓不清晰過(guò)低易出現(xiàn)粘模，塑件透明度降低；3.

2、9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、概述2.冷卻效率對(duì)生產(chǎn)效率的影響及提高的辦法提高模板對(duì)冷卻介質(zhì)的傳熱系數(shù)提高冷卻介質(zhì)在模具內(nèi)的流速或湍流；雷諾系數(shù)：Re=vd/Re4000為湍流，一般為600010000；3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、概述2.冷卻效率對(duì)生產(chǎn)效率的影響及提高的辦法降低冷卻介質(zhì)溫度增加傳熱推動(dòng)力一般適應(yīng)于非結(jié)晶型塑料或尺寸和性能要求不高的結(jié)晶型塑件；采用低溫水，但不能低于露點(diǎn)溫度以下；增大冷卻傳熱面積開(kāi)設(shè)盡可能大和數(shù)量多的冷卻水道；率先考慮冷卻水道的布置；3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、概述3.冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則冷卻水通道的設(shè)置動(dòng)定模和型腔的四周應(yīng)均勻布置冷卻水道；不均勻冷卻與制品翹曲變形3.9

3、注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、概述3.冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則冷卻水孔的設(shè)置冷卻水孔間距越小，直徑越大則對(duì)塑件冷去越均勻；管壁間距5d。水管壁距型腔表面3倍管徑d3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、概述3.冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則水孔與相鄰型腔表面距離相等冷卻水管與型腔等距及不等距排列3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、概述3.冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則采用并流流向，加強(qiáng)澆口處的冷卻冷卻回路入口設(shè)在澆口附近，出口在流動(dòng)末端3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、概述4.降低入水與出水溫差采用并流流向，加強(qiáng)澆口處的冷卻普通模具出入水溫差在5以?xún)?nèi)，精密模具23.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算1.制品所需冷卻時(shí)間的計(jì)算一維傳熱模型：塑件長(zhǎng)度L/S

4、10；熱量?jī)H沿塑件的壁厚方向傳遞；充模完成的瞬間型腔內(nèi)各點(diǎn)熔體的溫度為注塑料溫，制品內(nèi)外溫度降到模溫，并維持恒定不變；熱量不斷從內(nèi)部向表面?zhèn)鬟f；冷卻時(shí)間t表達(dá)式：3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算1.制品所需冷卻時(shí)間的計(jì)算冷卻時(shí)間t與成型周期T關(guān)系：t=0.75T每秒鐘注塑次數(shù)：N=1/T=1/t0.75單位時(shí)間注入量：m=Nm3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算2.冷卻介質(zhì)一邊所需傳熱面積的設(shè)計(jì)計(jì)算冷卻介質(zhì)用量的計(jì)算塑件在固化時(shí)每秒鐘釋放熱量：Q1=mq=Nmqq-單位質(zhì)量塑料熔體在成型過(guò)程中放出的熱量q=c2(c-)+冷卻水單位時(shí)間帶走熱量：Q2=Q1-QC-QR

5、-QLQ2Q13.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算2.冷卻介質(zhì)一邊所需傳熱面積的設(shè)計(jì)計(jì)算冷卻介質(zhì)用量的計(jì)算Q2=Q0+QiQ0凹模帶走的熱量；i凸模帶走的熱量；模具凹模和凸模每秒鐘帶走的熱量：0=Q0/1c1(5 -5)i3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算2.冷卻介質(zhì)一邊所需傳熱面積的設(shè)計(jì)計(jì)算模板的熱傳導(dǎo)阻力與型腔內(nèi)壁溫度3m的確定從制品經(jīng)模板到冷卻介質(zhì)溫度變化:由型腔壁向冷卻水管壁的傳熱:型腔壁平均溫度3m對(duì)塑件質(zhì)量影響:模壁溫度應(yīng)低于塑料的熱變形溫度1020,同時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)高于冷卻水溫度.常見(jiàn)熱塑性塑料建議模溫:表3-9-43.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)

6、算2.冷卻介質(zhì)一邊所需傳熱面積的設(shè)計(jì)計(jì)算冷卻水孔壁與冷卻水界面的傳熱模系數(shù)計(jì)算冷卻介質(zhì)邊傳熱面和A4的確定3.冷卻水管總長(zhǎng)度計(jì)算及流動(dòng)狀態(tài)、流動(dòng)阻力的校核3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、常見(jiàn)冷卻水路結(jié)構(gòu)形式1.型芯凸模冷卻水路結(jié)構(gòu)3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、常見(jiàn)冷卻水路結(jié)構(gòu)形式1.型芯凸模冷卻水路結(jié)構(gòu)高而細(xì)的型芯：噴流式3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、常見(jiàn)冷卻水路結(jié)構(gòu)形式1.型芯凸模冷卻水路結(jié)構(gòu)高而粗的型芯深腔大型件3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、常見(jiàn)冷卻水路結(jié)構(gòu)形式1.型芯凸模冷卻水路結(jié)構(gòu)3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、常見(jiàn)冷卻水路結(jié)構(gòu)形式1.型芯凸模冷卻水路結(jié)構(gòu)3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、常見(jiàn)冷卻水路結(jié)構(gòu)

7、形式2.凹模冷卻水路結(jié)構(gòu)形式對(duì)于淺凹模，在模板內(nèi)鉆單層冷卻水孔，孔與孔間用軟管連接或采用內(nèi)部鉆孔的辦法互相溝通，構(gòu)成回路；圍繞型腔的冷卻水道3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、常見(jiàn)冷卻水路結(jié)構(gòu)形式2.凹模冷卻水路結(jié)構(gòu)形式模板上對(duì)稱(chēng)布置的冷卻水道用于冷卻一模兩件扁平制品凹模3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、常見(jiàn)冷卻水路結(jié)構(gòu)形式2.凹模冷卻水路結(jié)構(gòu)形式一模多腔冷卻水路布置；對(duì)于深型腔可采用多層水道3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、常見(jiàn)冷卻水路結(jié)構(gòu)形式2.凹模冷卻水路結(jié)構(gòu)形式嵌入式型腔，在型腔嵌件周?chē)?開(kāi)環(huán)形槽3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、常見(jiàn)冷卻水路結(jié)構(gòu)形式2.凹模冷卻水路結(jié)構(gòu)形式3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)四、模具冷卻新

8、技術(shù).負(fù)壓水路和邏輯密封冷卻裝置負(fù)壓冷卻水系統(tǒng)：相對(duì)壓力1atm.， 利用容積泵來(lái)抽吸冷卻水使冷卻系統(tǒng)中形成負(fù)壓，即使不加密封，也不漏水。在開(kāi)模狀態(tài)時(shí)動(dòng)定模都同時(shí)進(jìn)行吸水3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)四、模具冷卻新技術(shù).負(fù)壓水路和邏輯密封冷卻裝置閉模時(shí)，型芯和凹模間形成冷卻回路；開(kāi)模前瞬間，容積泵開(kāi)始吸水3.9注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)四、模具冷卻新技術(shù).熱管冷卻裝置熱管安放在型芯中冷卻，也可將熱管插入推桿或拉料桿內(nèi)，兼起冷卻的作用。熱管用于注塑模冷卻 至少可縮短成型周期30%以上，并能使模溫恒定；用熱管冷卻型芯3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)一、概述工藝過(guò)程熔體注射型腔部分注滿(mǎn)或全部注滿(mǎn) 注入高

9、壓氣體(常用N2)氣體推動(dòng)熔體 完成充模、補(bǔ)縮塑件固化排出氣體脫模;氣輔注塑循環(huán)周期圖1:循環(huán)開(kāi)始;1-2:注入樹(shù)脂;2-3:延時(shí);3-4:注入氣體;4-5:氣體保壓;5-6:氣體泄壓;6-1:啟模階段.動(dòng)畫(huà)3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)一、概述分類(lèi)短射：適用于厚壁的充模阻力不大的塑件，特別是手把之類(lèi)的 棒狀制品，可節(jié)省大量原材料；動(dòng)畫(huà)3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)一、概述分類(lèi)滿(mǎn)射：能補(bǔ)縮塑料的收縮，且靠氣體壓力進(jìn)行保壓效果更好，適于薄壁充模阻力較大塑件；動(dòng)畫(huà)3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)一、概述1.氣輔注塑技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)厚壁塑件表面凹陷，可消除； 氣體保壓的壓

10、力梯度小，效果好，降低內(nèi)應(yīng)力，減少翹曲變形；塑件尺寸精度、形位精度高；節(jié)約原料，最高可達(dá)50%；減少冷卻時(shí)間，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率；短射氣輔成型，可使注塑壓力降低；3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)一、概述1.氣輔注塑技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)一、概述1.氣輔注塑技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)氣輔成型制品的特點(diǎn)： 制品壁厚可相差懸殊，把普通注塑由多個(gè)零件組裝的制品，設(shè)計(jì)成一體;加強(qiáng)筋作為氣體通道，制品剛性好，澆口數(shù)目減少。設(shè)計(jì)的要點(diǎn)： 根據(jù)塑件的形狀確定熔體進(jìn)澆位置、氣體入口位置、氣道位置。早期的氣輔成型，氣體入口與澆口在一起，現(xiàn)在，利用氣針，可在任何時(shí)間、 在塑件任何部位

11、進(jìn)氣。 3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)一、概述2.氣輔注塑適用制品范圍特厚的棒狀制品短射成型汽車(chē)握把3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)一、概述2.氣輔注塑適用制品范圍Cinpres公司進(jìn)氣閥特厚的棒狀制品3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)一、概述2.氣輔注塑適用制品范圍大型板狀有加強(qiáng)筋的制品一方面可降低鎖模力，另一制品內(nèi)應(yīng)力??；通過(guò)加強(qiáng)筋傳遞保壓壓力3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)一、概述2.氣輔注塑適用制品范圍大型板狀有加強(qiáng)筋的制品兩側(cè)帶加強(qiáng)筋氣路傳遞保壓壓力氣輔注塑成型電視機(jī)前框3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)一、概述2.氣輔注塑適用制品范圍

12、大型的、厚薄不均的復(fù)雜塑件3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)二、氣輔成型制品和模具設(shè)計(jì)原則1.氣道壁厚和塑件壁厚塑料的氣道部分和實(shí)心部分的壁厚應(yīng)相差懸殊；塑件的壁厚除了棒狀手把類(lèi)制品外，對(duì)于非氣體通道的平板區(qū)而言不宜大于3.5mm；2.塑件上的加強(qiáng)筋3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)3.氣體注入位置設(shè)計(jì)二、氣輔成型制品和模具設(shè)計(jì)原則3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)3.氣體注入位置設(shè)計(jì)氣體進(jìn)入二個(gè)或多個(gè)支氣道，氣針位置很重要，若各支氣道流動(dòng)不平衡， 氣體流動(dòng)距離不同，因此氣針位置應(yīng)使熔體流動(dòng)平衡；二、氣輔成型制品和模具設(shè)計(jì)原則3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)4

13、.氣泡擴(kuò)展方向以及塑料熔體和氣體注入位置二、氣輔成型制品和模具設(shè)計(jì)原則塑料擴(kuò)展方向與塑料熔體流動(dòng)方向應(yīng)相同；塑料熔體和氣體的注入口最好設(shè)在塑件壁厚的地方，厚壁處不宜作為流動(dòng)的末端；5.氣道部分塑件外形設(shè)計(jì)氣道縱向流動(dòng)路徑和壁厚3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)二、氣輔成型制品和模具設(shè)計(jì)原則5.氣道部分塑件外形設(shè)計(jì)氣道斷面尺寸和壁厚3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)二、氣輔成型制品和模具設(shè)計(jì)原則6.氣體通道長(zhǎng)度的控制短射：氣道長(zhǎng)度取決于注入氣體前塑料熔體充滿(mǎn)型腔的百分率和延遲時(shí)間，以及塑料的進(jìn)一步收縮；3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)二、氣輔成型制品和模具設(shè)計(jì)原則6.氣體通道長(zhǎng)度的控制短射：3.10氣體輔助注塑成型制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)二、氣輔成型制品和模具設(shè)計(jì)原則6.氣體通道長(zhǎng)度的控制控制氣體穿透長(zhǎng)度方法：過(guò)溢出法或特