分型面設(shè)計-澆注系統(tǒng)設(shè)計.ppt

1、第三章 注射模設(shè)計,本章基本內(nèi)容 分型面設(shè)計設(shè)計 澆注系統(tǒng)設(shè)計 成型零部件設(shè)計 結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計 推出機構(gòu)設(shè)計 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計 注射模的設(shè)計步驟和設(shè)計方法,本章重點 分型面選擇、澆注系統(tǒng)設(shè)計、成型零部件設(shè)計、導(dǎo)柱合模機構(gòu)設(shè)計、抽芯機構(gòu)設(shè)計、溫控系統(tǒng)設(shè)計、推出機構(gòu)設(shè)計及標準模架的選擇 讀懂注射模具結(jié)構(gòu)圖,一、型腔數(shù)量及其排布方式 1 型腔數(shù)目的確定 按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目： k注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8； mn注射機最大注射量，cm3或g； mj澆注系統(tǒng)冷凝料，cm3或g； m單個塑件的體積或質(zhì)量， cm3或g。,3.1 分型面設(shè)計, 按注射機的

2、額定鎖模力確定型腔數(shù)目 Fn注射機的額定鎖模力，N； p塑料熔體在型腔中的成型壓力，MPa； Aj澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積， cm2 ； A單個型腔在分型面上的投影面積， cm2。 按塑件的精度要求確定型腔的數(shù)目 按經(jīng)濟性確定型腔數(shù)目 N需要生產(chǎn)塑件的總數(shù) Y每小時注射成型加工費 t成型周期,3.1 分型面設(shè)計,2 塑件在模具中的位置 單型腔注射模特點 尺寸精度高、形狀尺寸穩(wěn)定； 成型工藝參數(shù)易于控制； 模具結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，各機構(gòu)的設(shè)計自由度大； 模具成本低； 生產(chǎn)效率低，塑件的單件成本高。,3.1 分型面設(shè)計, 多型腔布置 基本原則：保證塑料熔體能同時、均勻、保質(zhì)、保量均衡地充滿模具的每

3、一個型腔。另外，要求排列緊湊，以使流道盡可能最短并減小模具外形尺寸；同時，型腔及流道壓力分布平衡，以避免偏心受載。 多型腔布置方式：平衡式、非平衡式 平衡式布置：從主流道到各個型腔的各段流道的長度、截面形狀與尺寸對應(yīng)相同。 非平衡式布置：從主流道到各個型腔的各段流道的長度不同，對應(yīng)的截面形狀與尺寸對應(yīng)也相同。,3.1 分型面設(shè)計,3.1 分型面設(shè)計,平衡式布置,非平衡式布置,二 分型面設(shè)計 打開模具取出塑件或澆注系統(tǒng)冷凝料的面，稱為分型面。 1 分型面形式 平直分型面 傾斜分型面 階梯分型面 曲面分型面 瓣合分型面 2 影響分型面設(shè)計的因素 型腔的方位、數(shù)目及排列方式，澆注系統(tǒng)設(shè)計，塑件的結(jié)構(gòu)

4、工藝性，塑件的精度要求，嵌件位置與形狀，推出方式，模具裝配與加工，排氣。,3.1 分型面設(shè)計,3.1 分型面設(shè)計,3 分型面設(shè)計原則 基本原則：分型面應(yīng)選擇在分型方向上外形輪廓最大的地方，以便順利脫模。 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模 應(yīng)盡可能使塑件在開模后留在動模一側(cè)，并能以最簡捷的推出機構(gòu)完成塑件的脫模。,3.1 分型面設(shè)計,3.1 分型面設(shè)計,3.1 分型面設(shè)計, 保證塑件的尺寸精度 對有同軸度要求的外形或內(nèi)孔、以及在開合模方向有較高尺寸精度要求的塑件部位，應(yīng)盡可能設(shè)在分型面的同一側(cè)。,3.1 分型面設(shè)計, 保證塑件的表面質(zhì)量,3.1 分型面設(shè)計,3.1 分型面設(shè)計,改變塑件在模內(nèi)

5、的擺放方向，以保證塑件的外觀要求, 便于模具加工制造 應(yīng)盡可能使模具分割成便于加工的零件。,3.1 分型面設(shè)計, 有利于成型 盡量減少型腔在合模分型面上的投影面積； 對深腔薄壁塑件應(yīng)采用錐形階梯分型面以保證壁厚均勻。,3.1 分型面設(shè)計, 有利于簡化模具結(jié)構(gòu) 應(yīng)盡可能避免側(cè)抽芯或長程側(cè)抽撥、并盡量將側(cè)抽撥機構(gòu)設(shè)計在動模一側(cè)。,3.1 分型面設(shè)計, 有利于排氣 應(yīng)盡可能減小氣體的排氣阻力。,3.1 分型面設(shè)計,4 分型面設(shè)計注意事項 臺階型分型面,3.1 分型面設(shè)計, 臺階頂面與根部的水平距離 D0.25，為保證D的要求，一般調(diào)整夾角“A”的大小，當夾角影響產(chǎn)結(jié)構(gòu)時，應(yīng)同相關(guān)負責(zé)人協(xié)商確定。 當

6、分模面中有幾個臺階面，且H1H2H3時，角度“A”應(yīng)滿足A1A2A3，并盡量取同一角度方便加工。 角度“A”盡量按下面要求選用： 當H 3mm，斜度 5； 3mm H 10mm，斜度 3； H 10mm，斜度 1.5,3.1 分型面設(shè)計, 曲面分型面 當選用的分模面具有單一曲面(如柱面)特性時，要求按曲面的曲率方向伸展一定距離建構(gòu)分模面。否則，會產(chǎn)生尖角及尖角形的封膠面，尖形封膠位不易封膠且易于損壞。,3.1 分型面設(shè)計, 當分型面為較復(fù)雜的空間曲面，且無法按曲面的曲率方向伸展一定距離時，不能將曲面直接延展到某一平面，這樣將會產(chǎn)生臺階及尖形封膠面，而應(yīng)該延曲率方向建構(gòu)一個較平滑的封膠曲面。,3

7、.1 分型面設(shè)計, 封膠距離 模具中，要注意保證同一曲面上有效的封膠距離。,一般情況要求D3mm。,3.1 分型面設(shè)計, 基準平面 在建構(gòu)分模面時，若含有臺階型、曲面型等有高度差異的一個或多個分型面時，必需建構(gòu)一個基準平面。 基準平面的目的是為后續(xù)的加工提供放置平面和加工基準。,3.1 分型面設(shè)計, 分型面轉(zhuǎn)折位 轉(zhuǎn)折位是指不同高度上的分型面為了與基準平面相接而形成的臺階面。 臺階面要求盡量平坦，圖示尺寸“A”一般要求大于15，合模時允許此面避空。轉(zhuǎn)角R優(yōu)先考慮加工刀具半徑，一般R3.0mm。,3.1 分型面設(shè)計, 平衡側(cè)向壓力 由于型腔產(chǎn)生的側(cè)向壓力不能自身平衡,容易引起動、定模在受力方向上

8、的錯動，一般采用增加斜面鎖緊,利用動定模的剛性,平衡側(cè)向壓力，鎖緊斜面在合模時要求完全貼合。 角度A一般為15,斜度越大,平衡效果越差。,3.1 分型面設(shè)計, 澆口套碰面處平坦化 構(gòu)建分型面時，如果澆口套附近的分型面有高度差異，必須用較平坦的面進行連接，平坦面的范圍要大于澆口套直徑，一般有效面積應(yīng)大于18mm。,3.1 分型面設(shè)計, 細小孔位處分型面處理 A.直接碰穿 適用于碰穿位較平坦的結(jié)構(gòu)。但對于“鍵盤”類的按鍵孔，為了改變有可能產(chǎn)生的“飛邊”的方向，常采用插穿形式的結(jié)構(gòu)及尺寸。,3.1 分型面設(shè)計,B.中間平面碰穿 適用于碰穿位較陡峭的結(jié)構(gòu) 采用中間平面碰穿的結(jié)構(gòu)可以有效縮短碰穿孔處模具

9、的高度，改善模具的受力情況。為避免動、定模移位，建議采用a圖示尺寸及結(jié)構(gòu)。圖b所示結(jié)構(gòu)中，由于在碰穿處產(chǎn)生側(cè)向分力，當碰穿孔較小時，在交變應(yīng)力的作用下，碰穿孔處的模具易于斷裂，影響模具壽命。,3.1 分型面設(shè)計, 綜合考慮產(chǎn)品外觀要求 對于單個產(chǎn)品，分型面有多種選擇時，要綜合考慮產(chǎn)品外觀要求，選擇較隱蔽的分型面。對于有行位分型的成品，行位分型線必須考慮相鄰成品的結(jié)構(gòu)，如相鄰成品同樣需要行位分型，那幺行位分型線應(yīng)調(diào)整對齊；如圖a；5.2.14b；5.2.14c；如相鄰成品不需行位分型，在滿足結(jié)構(gòu)的情況下，行位分型線應(yīng)盡量縮短如圖5.2.7d。,3.1 分型面設(shè)計, 綜合考慮產(chǎn)品外觀要求 對于單個

10、產(chǎn)品，分型面有多種選擇時，要綜合考慮產(chǎn)品外觀要求，選擇較隱蔽的分型面。對于有行位分型的成品，行位分型線必須考慮相鄰成品的結(jié)構(gòu)，如相鄰成品同樣需要行位分型，那幺行位分型線應(yīng)調(diào)整對齊；如圖a；b；c；如相鄰成品不需行位分型，在滿足結(jié)構(gòu)的情況下，行位分型線應(yīng)盡量縮短如圖。,3.1 分型面設(shè)計,3.1 分型面設(shè)計,一、普通澆注系統(tǒng)設(shè)計 1 普通流道澆注系統(tǒng)組成及設(shè)計原則 澆注系統(tǒng) 是指模具中塑料熔體從注射機噴嘴射出后到達型腔之前在模具內(nèi)流經(jīng)的通道。 分類 普通流道澆注系統(tǒng)、熱流道澆注系統(tǒng)。 作用 將塑料熔體平穩(wěn)地引入模具型腔； 將型腔內(nèi)的氣體順利排除；,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計, 將壓力有效地傳遞到型腔的

11、各個部位； 獲得組織致密、外形清晰、表面光潔和尺寸穩(wěn)定的制品。 組成 主流道、分流道、澆口、冷料穴。,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計, 設(shè)計原則 了解塑料的成型性能特別是與塑料的流動行為相關(guān)的特性方面。 考慮熔體充填時的熱量、壓力凝料損失采用盡可能短的流程、盡量減少流道的彎折、適當控制流道表面粗糙度和斷面尺寸。 有利于良好的排氣否則會產(chǎn)生紊流，以及因氣體積存而導(dǎo)致的凹陷、氣泡、燒焦等現(xiàn)象。 應(yīng)防止熔體充型時對細小型芯或嵌件的直接沖擊而變形或位移。,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計, 應(yīng)有利于澆道凝料與塑件的分離、塑件上澆口痕跡的休整以及不影響塑件的外觀要求。 應(yīng)結(jié)合型腔布局，力求均衡充模，并確保鎖模的可靠性盡可能采

12、取平衡式布置、型腔與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影重心與注射機鎖模力中心線一致。 應(yīng)防止冷料堵塞澆口及進入型腔而造成熔接強度下降等缺陷設(shè)計冷料穴、溢流槽等以收集溫度偏低的熔體前鋒冷料。 澆注系統(tǒng)應(yīng)留有足夠的修模余量。,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計, 在澆注系統(tǒng)初步設(shè)計完成后，應(yīng)校核并確保有合適的流動距離比（流動比）。 流動比：是指塑料熔體在模具中進行最長距離流動時，其各段流道及各段模腔的長度與其對應(yīng)截面厚度之比值的總和。即： 流動距離比； Li模具中各段料流通道以及各段模腔的長度； ti模具中各段料流通道以及各段模腔的截面厚度。,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,3.2 澆注

13、系統(tǒng)設(shè)計,二、澆注系統(tǒng)設(shè)計 1 主流道設(shè)計 主流道 是澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸的部位開始，到分流道為止的塑料熔體的流動通道。 主流道設(shè)計要求 主流道應(yīng)位于模具中心塑料熔體入口處，對臥式和立式注射機，其軸線應(yīng)垂直于模板平面； 使熔體的溫度、壓力降最小，塑料耗量最少； 避免熔體在流動中產(chǎn)生紊流或渦流而導(dǎo)致塑,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,件中出現(xiàn)氣泡； 開模過程中，凝料應(yīng)順利脫離主流道； 確保主流道的應(yīng)用與制造加工經(jīng)濟。 主流道形狀及結(jié)構(gòu)設(shè)計要點 主流道形狀,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,主流道截面直徑過小熔體在流動時的冷卻面積相對增加，熱量損失增大，熔體粘度增大，流動性下降，壓力損失增多。 主流道截面直

14、徑過大易使熔體在流動中產(chǎn)生紊流或渦流；且塑料在此耗量增多；使塑料在模具內(nèi)的冷卻定型時間延長。 設(shè)計要點 主流道設(shè)計成圓柱形，其錐角常取24，流動性差的塑料可取3-6，流道表面粗糙度數(shù)值取0.63um，且加工時應(yīng)沿流道軸向拋光。 主流道始端球面凹坑半徑比注射機噴嘴球面半徑大12mm；球面凹坑深度35mm；主流道,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,始端入口直徑比注射機噴嘴孔直徑大0.51mm，一般取2.55mm。 主流道末端呈圓角過渡，圓角半徑為13mm。 主流道程度最好小于60mm，最長不超過95mm。 主流道常開設(shè)在可拆卸的主流道襯套上；主流道襯套結(jié)構(gòu)與裝配如圖所示，其材料常用T8A，熱處理淬火5357H

15、RC。 定位圈在模具安裝時插入注射機固定模板的定位孔中，用于模具與注射機的安裝定位，定位圈外徑比注射機定模板上的定位孔徑小0.2mm。,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,目前，澆口套已經(jīng)標準化，可根據(jù)前面的設(shè)計要點查手冊、查廠家樣本選用。,2 分流道設(shè)計 分流道 是澆注系統(tǒng)中從主流道末端開始到澆口為止的塑料熔體的流動通道。 分流道作用 改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個型腔。 分流道開設(shè)位置 應(yīng)用于多型腔模具、多澆口進料的單型腔模具。,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,通常開設(shè)在分型面一側(cè)的定?；騽幽０迳?，也可同時開設(shè)在分型面兩側(cè)的動、定模板上。 分流道設(shè)計要求 排列緊湊、流程盡量短

16、； 盡可能平衡排列、力求均衡充模與鎖模平衡； 溫降與壓力降小，流向平穩(wěn)； 當需要采用多級分流道時，應(yīng)在其拐角處適當設(shè)置冷料穴。,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計, 分流道布置形式 與型腔布置密切相關(guān)。 平衡式布置從主流道到各澆口的分流道位置和長度均對稱相等的布置形式。 非平衡式布置從主流道到各澆口的分流道位置和長度不是全部對稱相等的布置形式。,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計, 分流道截面形狀與尺寸 斷面形狀 理論上：圓形截面最好，但流道加工工藝性較差，且對模具的閉合精度要求高，在生產(chǎn)中應(yīng)用少。 實際生產(chǎn)中，常選用“U”形，其次是梯形截面。 分流道截面尺寸的影響因素 塑料品

17、種、塑件形狀、壁厚與體積、注射壓力、注射速率、分流道長度。,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計, 分流道截面尺寸計算公式 對于壁厚3mm，質(zhì)量200g時，有：,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計, 分流道與澆口連接處形狀 分流道表面粗糙度 一般取Ra0.81.6 分流道較長時，應(yīng)在其末端開設(shè)冷料穴,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,3 澆口設(shè)計 澆口 澆口也陳進料口，是連接分流道與塑料熔體的通道。 作用 控制熔體進入型腔的充填狀態(tài)； 對非平衡式流道布置，可通過澆口斷面尺寸與長度調(diào)整，來達到均衡充模，平衡進料的目的 通過澆口截面尺寸調(diào)整，控制充型補縮時間 易于塑件與流道凝料的分離。,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,3 澆口

18、設(shè)計 分類 非限制性澆口 僅指：主流道型澆口/直接澆口 特點：流動阻力小，料流速度快，充型容易；但澆口冷凝較遲，補縮時間長，進料處殘余應(yīng)力大，在澆口對面易出現(xiàn)縮孔或表面凹陷，澆口痕跡明顯。 應(yīng)用：大型、厚壁、長流程深型腔塑件；高粘度塑料件（PC、PSU、HPVC等）,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計, 限制性澆口,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計, 限制性澆口形式及其設(shè)計 側(cè)澆口/標準澆口/邊緣澆口,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計, 搭接式澆口,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,基本形狀與尺寸：與標準澆口相同； 開設(shè)位置：澆口與分流道都開設(shè)在型腔對面的模板上，從塑件的端部進

19、料。 特征：是典型的沖擊型澆口，可有效防止塑料熔體的噴射流動，但切除凝料困難。,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計, 扇形澆口,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,截面形狀：澆口沿進料方向逐漸變寬，厚度逐漸變薄，最后在與型腔結(jié)合處形成長約11.3mm的臺階。 特征：塑料熔體可在型腔寬度方向得到均勻分配，克服了流紋及定向效應(yīng)等缺陷，降低了塑件的內(nèi)應(yīng)力，減小了塑件的翹曲變形，有利于減少空氣的帶入；但澆口凝料去除困難、澆口痕跡明顯。 應(yīng)用：常用來成型寬度較大的薄片狀塑件，以及要求縮短流程的細長形件。 結(jié)構(gòu)改進：主要目的是平衡流速。,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計, 平縫澆口/薄片澆口,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,形狀：寬

20、度為塑件進料側(cè)寬度的0.751倍，厚度約取0.250.65mm，呈條狀狹縫。 特征：其與分流道之間有一專門為澆口供料的分配流道（可為條形或扇形）熔體在經(jīng)分流道的均勻分配后，再以較低的線速度通過平行而均勻地流入型腔，無熔接痕，內(nèi)應(yīng)力小，翹曲變形小，排氣良好。但去除澆口困難，有明顯痕跡。 應(yīng)用：主要適用于成型大面積的扁平塑件。,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計, 環(huán)形澆口,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,形狀：設(shè)置在圓筒形型腔外側(cè)周邊的同心圓環(huán)形澆口，又稱為外圓環(huán)形澆口。 特征：塑料熔體環(huán)繞型芯均勻充模，排氣效果好，塑件無熔接痕；但澆口去除困難，有明顯澆口痕跡。 應(yīng)用：適用于圓周較小的薄壁長管形塑件。 變異形式：盤形澆

21、口。,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計, 盤形澆口,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,形狀：澆口開設(shè)在圓筒形塑件或具有較大正方形內(nèi)孔的塑件的整個內(nèi)側(cè)周邊上。 特征：塑料熔體充模流動平穩(wěn)，平行充模，排氣效果好，塑件無熔接痕；但澆口去除困難，冷料多。 應(yīng)用：適用于內(nèi)孔較大的圓筒形塑件。 變異形式：錐盤形澆口。,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計, 輪輻式澆口,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,形式：在帶較大內(nèi)孔的塑件內(nèi)側(cè)邊緣對稱性局部進料，其分流道呈輪輻狀。相當于對稱性布置的內(nèi)側(cè)澆口。 特征：澆口切除方便，流道凝料少，內(nèi)側(cè)型芯的定位精度高；但塑件上存在較大的熔接痕而影響塑件的強度和外觀質(zhì)量。 應(yīng)用：適用于帶較大內(nèi)孔的塑件。

22、變異形式：爪形澆口（適用于內(nèi)孔較小的長管形塑件或同軸度要求較高的塑件。）,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計, 點澆口/針點式澆口/橄欖形澆口/菱形澆口,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,形式：截面尺寸特小的圓形澆口。 特點： 開模時澆口可自行拉斷，有利于自動化操作； 澆口痕跡小，不影響塑件外觀質(zhì)量； 澆口處充模剪切速率過高，分子高度定向而導(dǎo)致局部應(yīng)力措施，甚至出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。 壓力損失大； 為脫出澆注系統(tǒng)冷凝料，必須采用三板式模具結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計, 潛伏式澆口,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,形式：由點澆口變異而來分流道位于分型面上，澆口潛入模板內(nèi)部，沿斜向2545接通型腔，

23、必要時增設(shè)輔助流道以實現(xiàn)內(nèi)側(cè)進料。 特點： 開模時澆口可自行拉斷，有利于自動化； 澆口痕跡小且隱蔽，不影響塑件外觀質(zhì)量； 不需要專門的流道板，但澆口加工困難； 澆口處局部應(yīng)力集中，甚至出現(xiàn)開裂現(xiàn)象； 壓力損失大。,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計,4 澆口位置選擇與澆注系統(tǒng)平衡 澆口位置選擇 盡量縮短流動距離，流道彎折少 目的：保證塑料熔體迅速和均勻地充滿模腔 避免熔體破裂產(chǎn)生噴射和蠕動,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計, 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚處 考慮分子定向的影響 減少熔接痕提高熔接強度 應(yīng)有利于型腔中氣體的排除 注意澆口的去除及其痕跡對塑件外觀質(zhì)量的影響 應(yīng)有利于熔體在型腔內(nèi)的流動 應(yīng)避免沖擊使型芯或嵌件移位或變形,3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計, 澆注系統(tǒng)平衡 澆注系統(tǒng)平衡的目的：保證塑料熔體能同時均衡地充滿各個型腔。 分流道平衡布置時的澆注系統(tǒng)平衡 各段分流道及澆口的長度、截面形狀及尺寸取對應(yīng)相同，則就能滿足澆注系統(tǒng)