塑膠模具知識簡介-張偉

姓名：張偉標題汽研院·內(nèi)外飾Interior&Exterior·AERI塑膠模具知識簡介CHERYAUTOMOBILECO.,LTD2024/3/21主要內(nèi)容：一、常用的工程塑料及成型加工性能二、熱塑料制品設(shè)計原則三、注射成型簡介四、注射塑料模具基本知識2024/3/221、常用工程塑料包括：熱塑性工程塑料（PE、PP、PVC、ABS、PS、PA、POM、PC等）、熱固性工程塑料（酚醛樹脂PF、氨基樹脂UF、環(huán)氧樹脂EP等）。一、常用工程塑料及成型加工性能材料名稱特征應(yīng)用情況優(yōu)點缺點聚丙烯塑料（PP）剛硬有韌性?？箯潖姸雀撸蛊?、抗應(yīng)力開裂質(zhì)輕在高溫下仍保持其力學性能在00C以下易變脆耐候性差主要用于通風采暖系，發(fā)動機的某些配件以及外裝件，汽車轉(zhuǎn)向盤，儀表板，前、后保險杠，加速踏板，蓄電池殼，空氣過濾器，冷卻風扇，風扇護罩，散熱器隔柵，轉(zhuǎn)向機套管，分電器蓋，燈殼，電線覆皮等。聚氨酯（PU）耐化學性好、拉伸強度和撕裂強度高、壓縮變形小、回彈性好由于添加增塑劑之類非反應(yīng)性助劑，產(chǎn)品經(jīng)過一定的使用時間之后，隨著助劑的揮發(fā)，其性能有所變化

用于制造汽車座墊、儀表板、扶手、頭枕等緩沖材料，保險杠、擋泥板、前端部、發(fā)動機罩等大型部件。聚氯乙烯塑料（PVC）耐化學性，難燃自熄，耐磨，消聲減震，強度較高，價廉熱穩(wěn)定性差，變形后不能完全復原，低溫下變硬用于汽車座墊、車門內(nèi)板及其他裝飾覆蓋件上。2024/3/23聚乙烯（PE）1、密度小2、耐酸堿及有機溶劑3、介電性能很好4、成本低，成型加工方便1、膠結(jié)和印刷困難2、自熄性差用于制造汽車油箱、擋泥板、轉(zhuǎn)向盤、各種液體儲罐、車廂內(nèi)飾件以及襯板等。ABS樹脂（ABS）1、力學性能和熱性能均好，硬度高，表面易鍍金屬2、耐疲勞和抗應(yīng)力開裂、沖擊強度高3、耐酸堿等化學腐蝕4、價格較低5、加工成型、修飾容易1、耐候性差2、耐熱性不夠理想散熱器護柵、駕駛室儀表盤、控制箱、裝飾類、燈殼、嵌條類。丙烯酸樹脂（PMMA）光學性極好，耐候性好，能耐紫外線和耐日光老化比無機玻璃易劃傷，不耐有機溶劑汽車燈具面罩、要求透光類的產(chǎn)品等。聚酰胺（PA）高強度和良好的沖擊強度；耐蠕變性好和疲勞強度高；耐石油、潤滑油和許多化學溶劑與試劑；耐磨性好吸水性大，在干燥環(huán)境下沖擊強度降低用于制造燃燒油過濾器、空氣過濾器、機油過濾器、水泵殼、水泵葉輪、風扇、制動液罐、動力轉(zhuǎn)向液罐、白葉窗等。2024/3/24聚甲醛（POM）抗拉強度較一般尼龍高，耐疲勞，耐蠕變；尺寸穩(wěn)定性好；吸水性比尼龍?。唤殡娦院茫豢稍?200C正常使用；摩擦系數(shù)??；彈性極好沒有自熄性；成型收縮率大各種閥門（排水閥門、空調(diào)器閥門等）、各種葉輪（水泵葉輪、暖風器葉輪、油泵輪等）、各種電器開關(guān)及電器儀表上的小齒輪、各種手柄及門銷等聚碳酸酯（PC）抗沖擊強度高，抗蠕變性能好；耐熱性好，脆化溫度低，能抵制日光、雨淋和氣溫變化的影響；化學性能好，透明度高；介電性能好；尺寸穩(wěn)定性好耐溶劑性差；有應(yīng)力開裂現(xiàn)象；疲勞強度差保險杠、刻度板、加熱器底板、汽車燈具面罩等。2、橡膠應(yīng)用簡介常用橡膠包括天然橡膠、合成橡膠（SBR、CR、IR、NBR、ERM、EPDM、ACM、AUEU等）輪胎：載重汽車的生膠以天然橡膠為主，轎車輪胎則以合成橡膠為主。車用膠管包括水、氣、燃油、潤滑油、液壓油等的輸送管通常采用丁腈橡膠、氯丁橡膠等材料制造。車用膠帶多用氯丁橡膠制造。車用橡膠密封件多用丙烯酸酯橡膠、硅橡膠等材料制造。門窗玻璃密封件多采用乙丙橡膠制造。2024/3/25二、塑料制品設(shè)計原則塑料產(chǎn)品設(shè)計對模具的影響至關(guān)重要，產(chǎn)品設(shè)計的好壞，直接關(guān)系著模具的加工工藝、制造成本、使用壽命及后續(xù)改進，塑料產(chǎn)品的設(shè)計一般遵循以下設(shè)計原則：

1、產(chǎn)品設(shè)計塑料產(chǎn)品的成型受一定條件的限制（如分型面的定義、開模方向的定義及一些特殊的要求），并不是所有設(shè)計人員設(shè)計出來的產(chǎn)品都能夠利用模具來大批量加工，這就要對產(chǎn)品A面或結(jié)構(gòu)從新定義，這也是在產(chǎn)品設(shè)計中常見的問題；所以就需要設(shè)計人員和工藝人員緊密合作，把握這一產(chǎn)品的主題構(gòu)造。

2、脫模斜度

由于塑件在模腔內(nèi)產(chǎn)生冷卻收縮現(xiàn)象，使塑件緊包模腔中的型芯和型腔中的凸出部分，使塑件取出困難，強行取出會導至塑件表面擦分，拉毛，為了方便脫模，塑件設(shè)計時必須考慮與脫模（及軸芯）方向平行的內(nèi)、外表面，設(shè)計足夠的斜度，一般0.5°——3°。斜度越大、越容易脫模，所以在條件允許的情況下，請盡量放大脫模斜度；有皮紋時，應(yīng)視皮紋粗細適當增大脫模角。

2024/3/263、壁厚

根據(jù)塑件使用要求（強度，剛度）和制品結(jié)構(gòu)特點及模具成型工藝的要求而定，壁厚太小，強度及剛度不足，塑料填充困難；壁厚太大，增加冷卻時間，降低生產(chǎn)率，產(chǎn)生氣泡，縮孔等。常用2—3mm要求壁厚盡可能均勻一致，否則由于冷卻和固化速度不一樣易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，引起塑件的變形、缺料及開裂

4、加強筋

為了提高產(chǎn)品的強度、剛度及防止變形而特意增加的肉厚，設(shè)計時應(yīng)注意，

〈1〉加強筋要低于外壁0.5mm以上，使支承面易于平直。

〈2〉應(yīng)避免或減小塑料的局部聚積，視收縮率而定，收縮率小的如ABS，加強筋的根部肉厚一般不應(yīng)大于基準肉厚的06倍；收縮率大的如PP，根部肉厚布應(yīng)大于基準肉厚的05倍〈3〉筋的排例要盡可能順著在融溶塑料型腔內(nèi)的流動方向，防止擋料，造成產(chǎn)品缺料

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5、支承面

塑件一般不以整個平面作為支承面，而取而代之以邊框，凸臺作支承面。

產(chǎn)品在加工制造中不可能做成理想中的平面，會造成配合不良，所以應(yīng)盡量以邊框、凸臺、BOSS柱等作支撐面。6、圓角

產(chǎn)品所有轉(zhuǎn)角處都要以圓角（圓?。┻^渡，因尖角容易應(yīng)力集中，模具也不容易加工。塑件有圓角，有利于塑料在型腔中流動充模及塑件的頂出，塑件的外觀好，有利于配合，有利于模具的加工、強度及壽命。7、BOSS孔（槽）

BOSS孔的作用是自攻螺釘連接鎖緊、裝配導向定位、支撐，設(shè)計時要注意：1、對孔徑的要求：當孔徑〈1.5MM，在注塑時由于塑料的沖擊，模芯易彎曲折斷，盡量大于1.5mm2、孔的深度要求：h〈（3—5）d；d〈1.5時，h〈3d；h為孔深、d為孔徑2024/3/283、側(cè)孔、凹槽設(shè)計

塑件如有側(cè)孔或凹槽，則需要滑塊或斜銷機構(gòu)成型，此時則要注意產(chǎn)品是否有滑塊或斜銷的運動空間，而對于熱塑性塑料中軟而有彈性的，如PE，POM等材料制品，側(cè)孔與凹槽淺的可強制脫模。

8、咬花面咬花的作用是消除光澤，隱藏刮傷、亂紋，起到裝飾美觀的作用。產(chǎn)品設(shè)計時需要加大脫模角度，視咬花等級做到（2—5）度

9、標記主要是表明產(chǎn)品的名稱、零件號、材料、數(shù)量等。標記應(yīng)做成凸起，便于模具加工。

10、卡鉤

起到裝配連接作用，有可拆與不可拆兩種，要求連接足夠堅固而有效2024/3/29三、注射成型簡介塑料制品成型一般分為以下6個過程：注射，保壓，冷卻，固化，定型、頂出2024/3/210注射塑料模具基本知識一、塑料模具的其本分類1、按塑料品種不同科分為熱塑性塑料注射模和熱固性塑料注射模

2、按所用注射機類型不同可分為臥式注射模、立式注射模和角式注射模。

3、按注射模的結(jié)構(gòu)特征可分為單分型面注射模（常稱為兩板模）和雙分型面注射模（常稱為三板模）2024/3/211二、塑料模具基本結(jié)構(gòu)根據(jù)模具上各個部分所起的作用可分為：

〈一〉澆注系統(tǒng)

將塑料由注射機噴嘴引向型腔的通道稱澆注系統(tǒng)，其由主流道，分流道，內(nèi)澆口，冷料穴等結(jié)構(gòu)組成，由零件的澆注套，拉料桿等組成?！炊党尚土慵?/p>

是直接構(gòu)成塑料件形狀及尺寸的各種零件，由型芯（成型塑件內(nèi)部形狀），型腔（成型塑料外部形狀），成型桿，鑲塊等構(gòu)成?！慈道鋮s、加熱系統(tǒng)

為了滿足注射成型工藝對模具溫度的要求，以保證塑件的冷卻定型，模具上要設(shè)有冷卻及加熱系統(tǒng)，冷卻時，一般在模仁周圍開設(shè)冷卻水通道；加熱時，則在模具內(nèi)部及周圍安裝加熱元件2024/3/212〈四〉頂出機構(gòu)開模后頂出塑件的機構(gòu)，主要有頂出板、頂針、打管型芯、頂塊組成〈五〉排氣系統(tǒng)注射時為了使型腔內(nèi)原有的空氣以及塑料在受熱和冷卻過程中產(chǎn)生的氣體排出，常在公模內(nèi)部開設(shè)排氣槽，因為這些氣體不排出去就會在塑件上形成缺陷?！戳敌形患靶背樾緳C構(gòu)當制品上帶有側(cè)孔或側(cè)凹時，造成與開模方向垂直，這就需要開模頂出塑件之前將成型機構(gòu)從側(cè)孔或側(cè)凹中抽出，這就是有抽芯機構(gòu)來完成的?！雌摺到Y(jié)構(gòu)零件

構(gòu)成模架的各種零件，在模具中起安裝，導向，機構(gòu)動作及調(diào)溫等作用。

導向零件：導柱，導套。

裝配零件：定位銷，定模座板，定模板，動模板，墊板、動模座板等2024/3/213從模具的使用和在注射機上的安裝來分可分為兩大部分：1、定模部分安裝在注射機的固定模板上，閉模后注射機料筒里的熔融料在高壓作用下通過噴嘴和澆注系統(tǒng)進入模腔；2、動模部分安裝在注射機的移動模板上，隨著動模板一起運動完成模具的開閉，塑料件一般在開模后要求留在動模上，由頂出機構(gòu)頂出制品。三、典型模具結(jié)構(gòu)及各零件名稱見下圖2024/3/214兩板模2024/3/215三板模三板模開模過程：動模板通過開閉器拉動定模與拉料板分開，流道廢料脫離定模；定模板通過限位拉桿拉動拉料板與定模座板分開，流道廢料脫離唧嘴；開閉器脫開，動模板與定模板分開，頂出制品2024/3/216熱流道模具：縮短成型周期、提高制品質(zhì)量、減少廢料注意：熱澆道模具第一次試模時一定要用無色的塑料，因為在第一次試模后流道壁上會粘附上一層薄膜，并且會永久的粘附上面，去除不掉。正式生產(chǎn)時也會在上面附著層，但這層是可以去的，注塑前用高溫即可清除去上一層的薄膜同時也將第一次試模附著的薄膜帶走少許，所以若第一次采用有色的塑膠，則會影響制品的外觀2024/3/217模具設(shè)計規(guī)范（簡介）一、分型面分開模具能取出塑件的面，稱作分型面，注射模只有一個分型面；分型面的方向盡量采用與注塑機開模是垂直方向，形狀有平面，斜面，曲面。選擇分型面的位置時，

〈1〉分型面一般不取在裝飾外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處，會留有一道分模線，無可避免

〈2〉使塑件留在動模，利于脫模

〈3〉將同軸度要求高的同軸部分放于分型面的同一側(cè)，以保征同軸度

〈4〉分型面應(yīng)設(shè)于料流的末端，有利于排氣，避免充填不足或制品燒焦2024/3/218二、澆注系統(tǒng)

澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴接觸處到型腔為止的塑料熔體的流動通道。作用：〈1〉輸送流體〈2〉傳遞壓力<一>澆注系統(tǒng)的組成及設(shè)計原則

1、組成：由主流道，分流道，澆口，、節(jié)流螺絲、冷料穴等結(jié)構(gòu)組成2、澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則：

〈1〉流道要盡量減少彎折，保征流體流動順利，快，不紊亂。

〈2〉避免熔體正面沖出小直徑型芯或脆弱的金屬鑲件。

〈3〉要考慮去除澆口方便，在制件上不留痕跡

〈4〉進料口的位置和形狀要結(jié)合塑件的形狀和技術(shù)要求確定。

〈5〉盡量避免使制品產(chǎn)生熔接痕，或使其熔接痕產(chǎn)生在制品不重要的部位

2024/3/219〈二〉澆口的類型和設(shè)計

澆口指流道末端與型腔之間的細小通道。常見的澆口類型：

1、普通澆口特點：形狀簡單，加工方便，幾乎各種各種塑料都可以使用這種澆口形式缺點：制品和澆口不能自行分離，不能使用在三板模上普通澆口形式及尺寸:圖示2024/3/220

2、點澆口點澆口具有很多的優(yōu)點，幾乎可以應(yīng)用到各種形式的制品，點澆口的位置設(shè)定有很大的自由性，澆口附近的殘余應(yīng)力小，能夠自行拉斷切留很小的痕跡點澆口尤其適用于圓筒形、殼形、盒形制品缺點：注射壓力損失大，多數(shù)情況下必須選用三板模結(jié)構(gòu)，模具結(jié)構(gòu)復雜，成型周期長，廢料多。2024/3/2213、潛伏式這種澆口的設(shè)置比較靈活，可以在制品內(nèi)外表面很多地方開設(shè)，澆口可以自行脫落且留下很小的痕跡。不適用于成型較脆的塑料，如PMMA、PS、透明塑料等

2024/3/2224、直接澆口直接澆口由于熔融塑膠經(jīng)澆口直接進入形腔，所以損失壓力小，充填比較容易，并對各種塑膠都適用直接澆口的截面尺寸一般都比較大，澆道的固化時間長，成型周期也加長，澆口出的應(yīng)力很大且澆口難以去除，在制品上留下很大痕跡。2024/3/2235、凸耳式澆口凸耳式澆口主要用于表面要求極高的平板形制品，以及要求變形很小的制品，如眼鏡片，精密測量儀器的透光面等。它的原理是使熔融塑料從澆口進入凸耳時，由于摩擦熱而改善流動性，當料流沖擊凸耳側(cè)壁時，使流速降低并改變其流向，在凸耳處均勻而平穩(wěn)的進入型腔，從而避免成型是因噴射所造成的各種缺陷：如流痕，內(nèi)應(yīng)力引起的變形及其他斑點等，適用于PC、PMMA等塑料2024/3/2246、扇形澆口這種澆口在注塑時可以降低制品內(nèi)應(yīng)力，主要適用于平板型制品、淺的殼形或盒形制品及透明料等，如PMMA就一定要做扇形澆口，否則有沖紋2024/3/2257、蕉形澆口這種澆口適用于注射成型不允許制品外表面有任何痕跡的的膠件，宜用ABS等較軟性塑膠及中小型膠件，大件則不宜充膠2024/3/226〈三〉冷料穴位置及作用1、冷料穴分為主流道冷料穴和分流道冷料穴，冷料穴的位置一般都設(shè)計在主流道和分流道的末端，亦塑膠最先到達的部位2、冷料穴的作用是防止在注射時將冷料射入型腔，而使制品產(chǎn)生各種缺陷。如走膠補齊和影響外觀2024/3/2273、冷料穴的大小、深淺要適宜，應(yīng)根據(jù)制品的大小和形狀以及塑膠的特性而定，對于大型制品，冷料穴可適當加大，分流道冷料穴其長度為5—8mm。4、另如圖所示A/B兩種形式的冷料穴，均由于倒扣的作用，能將流道留在動模AB2024/3/228三、制品成型零部件1．凹模結(jié)構(gòu)形式

a.整體式結(jié)構(gòu)：適用于制品小、形狀簡單、加工容易的型腔，由一整塊加工而成，牢固不易變形

b.整體式嵌入式結(jié)構(gòu)：適用于制品大、要求高、形狀復雜的型腔，根據(jù)制品尺寸選定定模尺寸（一般比制品最大外形尺寸大30-40mm)，節(jié)省材料、簡化加工2024/3/229c.局部嵌入式結(jié)構(gòu)：適用于制品為內(nèi)部結(jié)構(gòu)件、形狀復雜的型腔。為了加工方便或某一部份容易損壞，需經(jīng)常更換者采用此結(jié)構(gòu)d.四壁拼合的組合式結(jié)構(gòu)：適用于大型和形狀復雜的型腔，可以把它的四壁和底分別加工經(jīng)研磨后壓入模套中，相互之間用鎖扣鎖緊保證連接的準確性2024/3/2302、凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計凸模也如凹模相同，有整體式的也有鑲?cè)胧降?，適用也一樣，不過在成型過程中有很多的小型芯，如很深的加強筋、模具上不宜加工到位的地方等2024/3/231四、排氣槽

塑膠注射模具的型腔，在熔融塑膠填充過程中，除了模具型腔內(nèi)有空氣外，還因素較受熱而產(chǎn)生的氣體，尤其在高速注射成型時而產(chǎn)生的氣體更多，因此在模具設(shè)計時必須開設(shè)排氣槽。選擇排氣槽的位置時很重要的，一般在塑膠填充的同時必須把氣體排出模外，否則被壓縮的氣體變成高溫燃燒，使塑膠燒焦、充填不足以及熔接線處強度降低，影響制品質(zhì)量。尤其對大型的塑膠注射模具，開設(shè)排氣槽更為重要排氣槽的尺寸一般在0.01-0.15mm之間2024/3/232五、冷卻、加熱系統(tǒng)注射成型時，模具溫度直接影響塑膠的填充和塑膠制品的質(zhì)量，也影響到注射周期，因此在使用模具時必須對模具溫度進行有效的調(diào)控，使模具溫度保持在一定的范圍內(nèi)。2024/3/233六、行位、斜銷機構(gòu)當制品上有與開模方向不同的制品結(jié)構(gòu)時，不能直接脫模，則要使用行位或斜銷機構(gòu)；如倒鉤、側(cè)孔、內(nèi)翻邊等等1、行位（滑塊）機構(gòu)適用用產(chǎn)品外部的側(cè)孔或倒鉤等2024/3/2342024/3/2352024/3/236合模狀態(tài)2024/3/237第一次開模2024/3/238第二次開模2024/3/2392、斜銷機構(gòu)2024/3/2402024/3/241七、頂出系統(tǒng)頂出系統(tǒng)是注塑成型過程中最后一個環(huán)節(jié)，頂出質(zhì)量的好壞將最后決定制品的質(zhì)量，因此，制品的頂出是不可忽視的！頂出常用機構(gòu)：1、頂針頂出頂針頂出是最常用的頂出方式，一般制品均可在動模加頂針，頂針的類型主要有圓頂針和扁頂針兩類，在很多的模具中往往是同時使用。頂針的布置原則:（1）、頂出位置應(yīng)設(shè)在脫模力大的地方，不宜設(shè)在產(chǎn)品最薄處，必