模具基礎(chǔ)知識

1、模具基礎(chǔ)知識, 生產(chǎn)工程部 2004年4月10日,模具的用途,模具的起源,模具的發(fā)展歷史,模具種類,沖壓模 普通沖裁模 級進模 復(fù)合模 精沖模 拉深模 彎曲模 成形模 切斷模 其它沖壓模,塑料模 熱塑性塑料注射模 熱固性塑料注射模 熱固性塑料壓塑模 擠塑模 吹塑模 真空吸塑模 其它塑料模,模具種類,橡膠膜 橡膠注射成型模橡膠壓膠成型模橡膠擠膠成型模橡膠澆注成型模橡膠封裝成型模其它橡膠模 粉末冶金模 金屬粉末冶金模 非金屬粉末冶金模,鍛造模熱鍛模冷鍛模金屬擠壓模切邊模其它鍛造模鑄造模壓力鑄造模低壓鑄造模失蠟鑄造模翻砂金屬模,模具種類,無機材料成型模 玻璃成型模陶瓷成型模水泥成型模其它無機材料成

2、型模,其它模具 食品成型模具 包裝材料模具 復(fù)合材料模具 合成纖維模具 其它類未包括的 模具,注塑模具的基本結(jié)構(gòu),墊板,頂出承板,定模板,動模板,注塑模具的基本結(jié)構(gòu),注塑模具的 基本結(jié)構(gòu),1、成型零部件： 型腔 型芯 成型桿 鑲塊 等。,2、澆注系統(tǒng)： 主流道 分流道 澆口 冷料井等。,3、導(dǎo)向部分： 導(dǎo)向柱 導(dǎo)向孔 相互吻合的 內(nèi)外錐面 頂出板導(dǎo)向 裝置,注塑模具的基本結(jié)構(gòu),注塑模具的 基本結(jié)構(gòu),4、分型抽芯機構(gòu) 滑塊 抽芯機構(gòu) 導(dǎo)柱 鑲塊 等。,5、頂出裝置： 頂桿 頂板 頂出承板 拉料桿等。,6、加熱、冷卻 系統(tǒng)： 7、排氣系統(tǒng)： 8、其它輔助 裝置：,模具的設(shè)計原則,一副好的模具不僅要

3、保證按規(guī)定的成型方法生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的塑料制品，而且要便于模具制造、機械加工以及塑料成型的操作方便，這就是塑料模具設(shè)計的總的原則。,模具設(shè)計流程,1、了解塑料制品的技術(shù)要求： 首先了解塑制品的用途，使用情況及工作要求，對于塑料制品圖上提出的制品形狀、尺寸精度、表面粗糙度、形位公差等進行工藝分析。 要分析塑料制品的幾何形狀、壁厚的均勻程度、工藝圓角、脫模斜度及成型孔的分布等，應(yīng)符合塑料制品的成型工藝要求。,模具設(shè)計流程,2、根據(jù)塑料制品形狀尺寸，估算制品體積、 重量、注射投影面積，確定型腔穴數(shù)及注 塑機型號： 每次注射量一般不超過注塑機最大注射 量的80%； 選用注塑機的鎖模力必須大于型腔壓力 產(chǎn)生的

4、開模力。,模具設(shè)計流程,3、分析塑料制品的形狀特點，確定模具結(jié) 構(gòu)設(shè)計： （1）選擇分型面及考慮排氣槽因素： 塑料制品的形狀、尺寸、壁厚的要求； 澆注系統(tǒng)的布局； 塑料性能及填充條件； 成型效率及成型操作； 排氣及脫模； 模具結(jié)構(gòu)盡量簡單，操作可靠方便，制作容易。,模具設(shè)計程序,（2）、選擇澆注系統(tǒng)的考慮因素： （3）、選擇脫模結(jié)構(gòu)和復(fù)位裝置考慮因素： 使塑件脫模后不變形，推力分布均勻，面積盡可能大，且靠近 型芯； 塑件在頂出時不能碎裂，推力應(yīng)設(shè)在塑料制能承受力較大的地 方，如筋部、凸部、殼體等壁厚處； 盡量不損壞制品外觀； 頂出機構(gòu)應(yīng)動作可靠、運動靈活，制造方便，配換容易等。 在設(shè)計有活動型

5、芯有脫模機構(gòu)時，必須考慮到合模時是否相互干擾，如果有干擾時應(yīng)在模具閉合前先使頂桿復(fù)位，避免活動型芯撞擊頂桿，那就要裝早復(fù)位裝置。,模具設(shè)計程序,（4）、加熱、冷卻和起吊裝置的考慮因素： 塑料制品在成型時要求模具有一定的溫度，若模溫過高或過低時都會影響塑料制品的質(zhì)量，產(chǎn)生縮孔、變形撓曲等缺陷；所以模具設(shè)計時必須考慮冷卻或加熱裝置來調(diào)節(jié)模具溫度。 模具加熱方式一般有：熱水、熱油、電熱圈、電熱棒、電熱板、蒸氣等。冷卻一般采取常溫水和冰水兩種。,模具設(shè)計程序,4、模具主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計： 主要考慮模具結(jié)構(gòu)的需要及模具加工制造工藝的合理性，模具結(jié)構(gòu)的需要所構(gòu)思的特殊機構(gòu)，如機械早復(fù)位、二次脫模及開模時所要求

6、的滯后動作結(jié)構(gòu)等。由于模具加工制造工藝合理性所要求的鑲件結(jié)構(gòu)及采用新工藝等，都必須要書面加以敘述，引起模具裝配加工的重視和試模時注意，以免損壞模具。,模具設(shè)計程序,5、繪制模具結(jié)構(gòu)方案草圖： 初步繪出模具完整的結(jié)構(gòu)草圖，并校驗所選注塑機的能力（注射量、成型投影面積、模板間距、頂針距離及孔徑，模具厚度等技術(shù)參數(shù)）。 在初步方案確定以后，特別是結(jié)構(gòu)復(fù)雜和大型模具設(shè)計時，技術(shù)人員應(yīng)該深入現(xiàn)場，虛心聽取有經(jīng)驗?zāi)＞呒夹g(shù)人員及成型技術(shù)人員的意見，尤其是注塑工藝復(fù)雜時，更應(yīng)該下車間了解情況，將生產(chǎn)實際經(jīng)驗反映到模具結(jié)構(gòu)圖紙中，使模具結(jié)構(gòu)設(shè)計完整合理，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的塑料制品。,模具設(shè)計程序,6、計算： 根據(jù)塑料

7、制品尺寸精度要求，對成型零件成型尺寸進行必要的計算，對塑料成型收縮率的準(zhǔn)確掌握，對于提高塑料制品的尺寸精度是個關(guān)鍵。對模具主要受力的零部件進行強度與剛度的校驗，必要時進行冷卻面積的計算，以便決定冷卻結(jié)構(gòu)及冷卻孔直徑與長度，有時還需進行模具加熱保溫計算。,模具設(shè)計程序,7、繪制模具設(shè)計裝配工作圖： 裝配圖須包括必要的模具尺寸，如外形尺 寸、極限尺寸等； 技術(shù)條件，特征尺寸，包括注塑機型號及 原材料,模具設(shè)計程序,8、繪制模具零件工作圖： 依據(jù)模具總圖畫出每一個零件圖，標(biāo)注尺寸、 精度、表面粗糙度、形位公差要求； 確定零件材料及熱處理要求，以及必要的技術(shù) 條件。,模具設(shè)計程序,9、審核圖紙及加工模

8、具： 經(jīng)過圖紙審核校對后，下料投入模具加 工制造過程； 經(jīng)過試模修正，驗收塑料制品合格投入 批量生產(chǎn)才算最后完成模具制造任務(wù)。,模具設(shè)計程序,10、圖紙資料定型及技術(shù)改進： 經(jīng)試模合格，批量生產(chǎn)后，模具入庫，將模具竣工圖紙作為依據(jù)，對模具底圖進行修正和藍圖裝訂歸入檔案，完成模具圖紙的資料定型工作。,模具零部件設(shè)計 原理/實例分析,一、成型零部件設(shè)計 二、澆注系統(tǒng)的設(shè)計三、脫模機構(gòu)的設(shè)計 四、導(dǎo)向部分零件設(shè)計 五、抽芯機構(gòu)的設(shè)計 六、注塑模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng) 七、模具與注塑機的關(guān)系,一、成型零部件的設(shè)計,分型面的設(shè)計： 有利于脫模； 便于模具加工 有利于抽芯及側(cè)孔成型； 保證塑件的質(zhì)量 有利于排氣 有利

9、于成型防止溢料 塑件高，脫模斜度小。,排氣槽的設(shè)計： 排氣槽一般設(shè)在料流未端，開設(shè)在分型面凹模側(cè)。 排氣槽深可取0.04-0.1mm，寬可取1.5-8mm。以塑料不進入為宜。 利用配合或活動間隙兼作排氣之用時，其間隙量可取0.03-0.05mm。 小型塑件的排氣量不大，一般可利用分型面閉合時的間隙排氣。,一、成型零部件的設(shè)計 結(jié)構(gòu)設(shè)計,凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計： 整體式凹模 整體嵌入式凹模 局部鑲嵌式凹模 大面積鑲嵌式凹模,型芯和成型桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計： 型芯和成型桿都是用來成型塑件內(nèi)表面的零件，二者并無嚴(yán)格的區(qū)分，型芯有整體式與組合式之分。 軸肩與底板連接的主型芯的結(jié)構(gòu)方式； 成型桿和小型芯的組合方式； 中

10、心距相近的多型芯固定方式； 非圓形型芯的組合方式。,一、成型零部件的設(shè)計 結(jié)構(gòu)設(shè)計,螺紋型芯或螺紋型環(huán)的 結(jié)構(gòu)設(shè)計： 塑件上螺紋（螺孔）采用模具螺紋型芯成型，外螺紋采用螺紋型環(huán)成型，除此之外，螺紋型芯或型環(huán)還用來固定金屬螺紋嵌件。,具體在后章頂出 機構(gòu)專門 論述,成型零件尺 寸的計算,二、澆注系統(tǒng)的設(shè)計,澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機噴咀射入起至型腔為止的塑料通道。它的作用是將熔融狀態(tài)的塑料填充到模具型腔內(nèi)，并在填充及凝固過程中將注射壓力傳遞到塑件各部位，而得到符合要求的塑件。 澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口、冷料穴等四部分組成。它分為： A、普通澆注系統(tǒng)； B、熱流道澆注系統(tǒng) 兩大類型。澆注

11、系統(tǒng)設(shè)計的好壞對塑件質(zhì)量和成型難易程度有直接影響，是模具設(shè)計很重要的一環(huán),確定澆注系統(tǒng)的原則,塑料及塑料成型特性 塑件大小及形狀 模具成型塑件的型腔數(shù) 塑件的外觀 注塑機安裝模板的大小 成型效率 冷料,1、普通澆注系統(tǒng),主流道,澆口,冷料穴,分流道,主流道襯套,型腔,澆注系統(tǒng)示意圖,主流道： 緊接注塑機噴咀到分流道為止的那一段流道。 主要參數(shù)： d 注塑機噴咀孔子直徑+0.5-1mm。 a 2-4。（對流動性差的塑料情況也可取3-6。）。 D分流道的寬度，mm H 按具體情況選擇，一般為3-8mm。 R 注塑機噴咀球面半徑R+0.5-1mm。 h = 2/3 D r 按具體情況選擇，一般?。?

12、-3mm。 L 應(yīng)盡量縮短（不妨礙修剪產(chǎn)品為宜），若L值過大，使塑料降溫過多，損耗大的般不超過60mm。 a1 可取2-3。，對大型塑件h值取小，a1取大，以利增大分流截面。 r1 一般取1-2 mm 。 b 一般?。?/3-1）D。 b1 按塑件形狀選擇和考慮塑料的流動性能而定。,分流道： 在單型腔中，常不開設(shè)分流道，而在多型腔中，一般都設(shè)置。分流道應(yīng)短而粗： a、塑料在沿分流道流動時，要求通過它能盡快地充滿型腔，且要求溫度損失和阻力盡可能低； b、應(yīng)能將塑料熔體均勻的分配到各個型腔。,分流道的形狀：,定模,動模,圓形,梯形,U形,半圓形 弧形,方形,分流道的布置方式： A、平衡式：從主流道

13、到各個型腔的分流道，其長度、 形狀、斷面尺寸都是對應(yīng)相等的。,平衡式澆注系統(tǒng),B、非平衡式：由主流道到各個型腔的分流道長度及其 它尺寸各不相同；,非平衡式澆注系統(tǒng),澆口（進澆口）的設(shè)計： 澆口是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，是分流道與型腔之間短的一段距離，能夠增加和控制塑料進入型腔的流速并封閉型腔內(nèi)的塑料。,澆口的分類： A：非限制澆口，又稱直澆口； B：限制澆口，一般均屬此類；,各類澆口及其特性： 直澆口 側(cè)向澆口 潛伏式澆口 點狀澆口 環(huán)狀澆口 限制式直接澆口 扇形澆口 寬薄澆口 調(diào)整片式澆口 阻尼式澆口 微形澆口,澆口位置的選擇： 澆口位置對塑件制品質(zhì)量有直接影響，主要以塑件形狀和要求來確定，通常

14、因考慮以下幾個問題： A、塑料流動能量損失最?。?B、澆口的位置應(yīng)使料流變向越少越好； C、澆口的位置能應(yīng)使最終壓力傳遞到塑件較厚部位，以減少縮孔，但也要注意保證壁薄部位也能充滿； D、澆口的位置應(yīng)使進入型腔的塑料，能順利地排出模腔內(nèi)的空氣，進入型腔的塑料不要立即封閉排氣系統(tǒng)；,澆口位置的選擇,E、澆口的位置要避免造成收縮變形； F、澆口的位置應(yīng)減少或者避免塑件的熔接 痕； G、對有鑲件的模具，澆口位置不能使流動的 塑料正面沖擊鑲件，但也不能離的太遠， 否則塑料流到鑲件時變冷，易產(chǎn)生熔接 痕； H、澆口的位置及大小要考慮對型芯的影響； I、外觀要求高的塑件則澆口不允許設(shè)置在表 面上，同時要考慮

15、修剪澆口的簡便及不損 壞塑件；,2、熱流道澆注系統(tǒng),采用熱流道并行注系統(tǒng)是注射模具的一項重大改革，有利于節(jié)省材料，達到高速自動化成型生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，便于操作，它系利用加熱或絕熱方式，使從注塑機噴咀起到型腔入口為止，這一段流道中的塑料一直保持熔融狀態(tài)，從而在每一次成型塑件后不必再取出澆道料及清理澆口等工序。 該結(jié)構(gòu)形式與塑料材質(zhì)特性有關(guān)，部分塑料適應(yīng)與否見下表：,塑料適應(yīng)熱流道狀況,熱流道的形式與特點： A、井式噴咀 B、延長式噴咀 C、熱澆口 D、絕熱流道 E、熱流道,三、導(dǎo)向零件的設(shè)計,導(dǎo)向機構(gòu)對于注塑模具是必不可少的部件，因為模具在閉合時要有一定的方向和位置，所以必須設(shè)有導(dǎo)向機構(gòu)； 導(dǎo)

16、向機構(gòu)一般具有以下三個作用： 1、導(dǎo)向作用 2、定位作用 3、承受一定側(cè)向力,導(dǎo)柱及導(dǎo)套的要求： 1、結(jié)構(gòu)要求： 如長度、形狀、配合等； 2、對材質(zhì)的要求： 如表面硬度，耐磨性能，光潔度等。,四、脫模機構(gòu)的設(shè)計,在注塑的每一個循環(huán)中，塑件必須由模具型腔中取出，完成這個取出塑件的機構(gòu)稱為脫模機構(gòu)。,脫模機構(gòu)的選用原則： 使塑件脫模后不變形，推力分布均勻，面積 盡可能大，且靠近型芯； 塑件在頂出時不能碎裂，推力應(yīng)設(shè)在塑料制能 承受力較大的地方，如筋部、凸部、殼體等壁厚處； 盡量不損壞制品外觀； 頂出機構(gòu)應(yīng)動作可靠、運動靈活，制造方便，配換容 易等。 在設(shè)計有活動型芯有脫模機構(gòu)時，必須考慮到合模時是

17、否相互干擾，如果有干擾時應(yīng)在模具閉合前先使頂桿復(fù)位，避免活動型芯撞擊頂桿，那就要裝早復(fù)位裝置。,脫模機構(gòu)的分類： 1、按動力來源分： 手動脫模； 機動脫模； 液壓脫模； 氣動脫模； 2、按模具結(jié)構(gòu)分： 簡單脫模機構(gòu) 雙脫模機構(gòu) 二級脫模機構(gòu) 澆注系統(tǒng)脫模機構(gòu) 帶螺紋塑件的脫模機構(gòu),五、模具加熱系統(tǒng)設(shè)計,塑料制品在成型時要求模具有一定的溫度，若模溫過高或過低時都會影響塑料制品的質(zhì)量，產(chǎn)生縮孔、變形撓曲等缺陷；所以模具設(shè)計時必須考慮冷卻或加熱裝置來調(diào)節(jié)模具溫度。 模具加熱方式一般有：熱水、熱油、電熱圈、電熱棒、電熱板、蒸氣等。冷卻一般采取常溫水和冰水兩種。,六、抽芯機構(gòu),對于塑件側(cè)面的凹凸形狀和孔，它的成型必須采用滑動鑲塊、滑動型芯、斜滑塊等形式，脫模前