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1、注射模设计,塑料制品分析、模具结构,内容简介,注射模具设计内容及步骤制品成型工艺性注射模的基本结构典型的注射模具结构注射模按结构特征分类注射模与注射机的关系最大注射量校核注射压力校核锁模力校核开模行程和顶出机构校核注射模标准件注射模CAD/CAM/CAE,注射模涉及内容及步骤,任务书内容经过审签的正规制品图纸，并注明所采用的塑料牌号、透明度等塑料制品说明书及技术要求塑料制品的生产数量及所用注射机注射模基本结构、交货期限及价格等,模具设计者应明确的事项,熟悉制品尺寸、几何形状、明确使用要求充分了解制品的用途，制品的各部分在该用途下各起什么作用检查制品的成形工艺性确认制品的各个细节是否符合注射成形
2、工艺性条件明确注射机的型号和规格正确处理好注射模与注射机的关系,在此基础上应制定注射成形工艺卡，以指导模具设计工作和实际的注射成形加工,注射成形工艺卡,工艺卡应该由专门负责注射工艺的工艺设计人员完成，一般应包括如下内容：制品的概况，包括简图、重量、壁厚、投影面积、外形尺寸、有无侧凹和嵌件等制品所用塑料概况，如品名、出产厂家、颜色、干燥情况等必要的注射机数据，如动、定模压板尺寸、模具最大空间、螺杆类型、额定功率等压力与行程简图注射成形条件，包括加料筒各段温度、注射温度、模具温度、冷却介质温度、锁模力、螺杆背压、注射压力、注射速度、循环周期（注射、固化、冷却、开模时间）等等,模具结构设计的一般步骤
3、,确定浇注系统确定型腔的数目选定分型面确定型腔的配置确定脱模方式冷却系统和推出机构的细化确定凹模和型芯的结构和固定方式确定排气方式,模具结构设计的一般步骤,绘制模具的结构草图校核模具与注射机有关的尺寸校核模具有关零件的强度及刚度绘制模具的装配图复核设计图样绘制模具的零件图,装配图上应包括必要的尺寸，如外形尺寸、定位圈直径、安装尺寸、极限尺寸等,塑件设计基本原则,1、塑料制件的尺寸,2、塑料制件的尺寸精度,影响因素众多,设计塑件时需综合考虑 塑件的尺寸公差GB/T14486-1993,2 塑料制件的尺寸精度,塑件尺寸公差代号MT，分7级，每一级分A、B两部分：A为不受模具活动影响的尺寸公差；B为
4、受模具活动影响的尺寸公差 每一种塑料分3个精度等级 表中只规定了公差值，上、下偏差可根据塑件的配合性质来分配。通常偏差根据“凸负凹正，中心对正”,塑件设计基本原则,3塑件的表面质量及表面粗糙度,塑件设计基本原则,4塑料制品的形状,塑件设计基本原则,制品成型工艺性,成型原则在满足使用要求的前提下，塑料制品的几何形状应尽可能地做到简化模具结构，符合成形工艺特点，同时，还应尽可能美观大方 塑料制品几何形状的设计包括脱模斜度制品壁厚加强肋圆角孔支承面标志花纹等,脱模斜度,脱模斜度还没有比较精确的计算公式，目前仍依靠经验数据。脱模斜度与塑料的品种、制品的形状及模具的结构等有关，一般情况下脱模斜度取0.5
5、，最小为1520,各种塑料的脱模斜度,脱模斜度选择原则,在满足制品尺寸公差要求的前提下，脱模斜度可取得大一些，这样有利于脱模在塑料收缩率大的情况下应选用较大的脱模斜度。热塑性的收缩率一般较热固性大，故脱模斜度也相应大些当制品壁厚较厚时，因成形时制品的收缩量大，故也应选用较大的脱模斜度对于较高、较大的制品，应选用较小的脱模斜度对于高精度的制品，应选用较小的脱模斜度只是在制品高度很小时才允许不设计脱模斜度如果要求脱模后制品保持在型芯一边，可有意将制品内表面的脱模斜度设计得比外表面的小取斜度的方向一般内孔以小端为基准，斜度由扩大方向取得，外形以大端为基准，斜度由缩小方向取得,制品厚度,根据成形工艺的
6、要求，应尽量使制品各部分壁厚均匀，避免有的部位太厚或太薄，否则成形后因收缩不均匀会使制品变形或产生缩孔、凹陷、烧伤以及填充不足等缺陷热塑性塑料制品的壁厚，一般在14mm。壁厚过大，易产生气泡和凹陷，同时也不易冷却热固性塑料制品的厚度一般1-6在之间，壁过厚即要增加塑压时间，制品内部又不易压实。壁过薄则刚度差、易变形,可能的情况下常常是将厚的部分挖空，使壁厚尽量一致,加强肋,加强肋的作用是在不增加制品壁厚的条件下增加制品的刚度和强度。在制品中适当设置加强肋,还可以防止制品翘曲变形 加强肋的形状和尺寸如图所示,多个加强肋,如图所示加强肋的设计，哪一个更合理？若制品中需设置许多加强肋，其分布排列应相
7、互错开，以避免收缩不均引起破裂,大面积制品上的加强肋,加强肋不应设置在大面积制品的中央部位。当中央部位必须设置加强肋时，应在其所对应的外表面上加设楞沟，以便遮掩可能产生的流纹和凹坑,带楞沟的制品1楞沟 2流纹,圆角的设计,为了避免应力集中，提高塑料制品的强度，改善熔体的流动情况和便于脱模，在制品各内外表面的连接处，均应采用过渡圆弧在转角处应尽可能采用圆弧过渡圆角半径和应力集中系数的关系在无特殊要求时，制品的各连接处均应有半径不小于0.51mm的圆角.一般外圆弧半径应是壁厚1.5倍，内圆角半径应是壁厚的0.5倍,孔的设计,孔的位置应设置在不易削弱塑件强度的地方孔的断面形状有圆形、矩形、螺纹孔及特
8、殊形状的孔孔与孔的边缘或孔边缘与制件外壁的距离应不小于孔径制品上的固定用孔和其他受力孔的周围可采用凸边加强肋,孔的设计,制品上的通孔可用一端固定的型芯成形，也可用两端分别固定的对接型芯成形。为了防止上、下孔偏心，可将任一侧孔稍孔稍为放大，如图所示盲孔只能用一端固定的型芯成形。对于与熔体流动方向垂直的孔，当孔径在1.5mm以下时，为了防止型芯弯曲，孔深以不超过孔径的2倍为好,特殊孔的设计,对于斜孔或形状复杂的特殊孔，可以采用相应的拼合型芯来成形，以避免侧向抽芯在塑件设计时，应尽量避免形状过于复杂的孔，这会造成模具制造的困难及其成本的提高,侧孔和侧凹的改进,改进侧孔和侧凹的设计，使模具结构简化，以
9、适合于模具的自动化生产,强制脱模条件,对于较浅的内侧凹槽并带有圆角的制品，若制品在脱模温度下具有足够的弹性，则可采用强制脱模的方法将制品脱出，而不必采用组合型芯的方法强制脱模应该满足(A-B)/B5%,可强制脱模的浅侧凹槽,支承面设计,以制品的整个底面作为友承面是不合理的，因为制品稍许翘曲或变形就会使底面不平 采用凸起的边框或底脚（三点或四点）来作支承当制品底部有加强肋时，肋的端部应低于支承面约0.5mm左右,a）整个底面（不合理）b）边框凸起（合理）c）地脚（合理）,标志及花纹,模具上的凹形标志及花纹易于加工，所以制品上多采用凸型文字，或在文字符号上需涂色时，可将凸起的标志设在凹坑内，这样既
10、便避免碰环凸起的标志对于外表面有条形花纹的手轮、手柄、按钮等，必须使其条纹的方向与脱模的方向一致，条纹的间距应尽可能大些，以便于制品脱模和制造模具,案例,灯座（如图1-1所示）塑件和电流线圈架（如图1-13所示）的结构工艺性能是否合理，并能对塑件的结构不合理的地方进行修改。,图1-1 灯座二维图形,图1-2 电流线圈架零件图,（一）基本训练分析灯座塑件结构工艺性,1塑件尺寸精度分析,案例,（一）基本训练分析灯座塑件结构工艺性,2塑件表面质量分析 塑件的表面粗糙度。查表3-3可知，ABS注射成型时，表面粗糙度的范围在Ra0.0251.6m之间。而该塑件表面粗糙度无要求，我们取为Ra0.8。而塑件
11、内部没有较高的表面粗糙度要求。3塑件的结构工艺性分析 该塑件的外形为回转体。壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。塑件型腔较大，有尺寸不等的孔，最小孔径2符合最小孔径要求。在塑件内壁有4个高2.2，长11的内凸台，因此，塑件不易取出，需要考虑侧抽芯装置。通过以上分析可见，该塑件结构属于中等复杂程度，结构工艺性合理，不需对塑件的结构进行修改；塑件尺寸精度中等，对应的模具零件的尺寸加工容易保证。注射时在工艺参数控制得较好的情况下，塑件的成型要求可以得到保证。,案例,（二）能力强化训练分析电流线圈架结构工艺性,案例,（二）能力强化训练分析电流线圈架结构工艺性,案例,（二）能力强化训练分析电流线圈架结构工艺性
12、,案例,注射模具基本结构,典型的注射模具结构,注射模具基本结构,成形部件直接构成塑件形状及尺寸的各种零件，由型芯、型腔、成形杆、镶块等组成浇注系统将塑料由注射机喷嘴引向型腔的通道称浇注系统，由主流道、分流道、浇口、冷料井等结构组成导向部件保证模具的动、定模在模具闭合时的准确定位，也用来保证脱模机构的运动灵活平稳。通常由导柱和导套组成推出机构实现塑件脱模的装置。结构形式很多，常用的有推杆、推管和推板等脱模结构,注射模具基本结构,调温系统为了满足塑料成形工艺对模具温度的要求，需要温度调节系统对模具温度进行调节排气槽通常在模具的分型面上设置排气槽，小型塑件因排气量不大，可直接利用分型面排气。模具的推
13、杆、镶块、型芯与模板的配合间隙均可用于排气，可不必另外开设排气槽侧抽芯机构对于有侧孔和侧凸凹的塑件，在塑件被推出之前，模具必须先进行侧向抽芯或分型，方能顺利脱模标准模架包括支承、固定，定位和限位零件等,注射模具分类,注射模的分类方法很多。例如，可按安装方式、型腔数目和结构特征等进行分类，但是从模具设计的角度上看，按注射模具的总体结构特征分类最为方便按结构特征一般可将注射模具分为以下几类单分型面注射模具（两板模）双分型面注射模具（三板模）带有活动镶件的注射模具带侧向分型抽芯的注射模具自动卸螺纹的注射模具推出机构设在定模的注射模具无流道凝料注射模具（热流道或绝热流道模具）,单分型面注射模具（两板模
14、）,分流道位于分型面上，需切除流道凝料据统计，两板式模具约占全部注射模具的70%,双分型面注射模具（三板模）,与两板模相比，在动模与定模板之间增加了一块活动板，开模时与定模板作定距分型，以便取出流道凝料制造成本较高、结构复杂，需要较大的开模行程，故较少用于大型塑料制品的注射成形,带有活动镶件的注射模具,脱模时必须将活动镶件连同制品一起移出模外，然后用手工或简单工具将它们与制品分开生产效率不高，常用于小批量的试生产,带侧向分型抽芯的注射模具,当塑件带有侧孔、侧凹或侧凸时，在模具上常设有侧向分型抽芯机构，利用开模力使斜导柱带动滑块向外抽出型芯,自动卸螺纹的注射模具,当制品带有内螺纹或外螺纹时，可在
15、模具中设置转动螺纹型芯的丝杠，开模时带动旋转，与制品相脱离,推出机构设在定模的注射模具,由于制品的特殊要求和形状的限制，制品必须要留在定模内，这时就应在定模一侧设置推出机构定模一侧的推出机构一般由动模通过拉板或链条来驱动,无流道凝料注射模具,包括热流道和绝热流道模具没有塑料凝料，提高了生产率，节约了塑料，保证了注射压力在流道中的传递，有利于改善制品的质量易于实现全自动操作，但成本高，浇注系统和控温系统要求高,注射模与注射机的关系,最大注射量的校核注射压力的校核锁模力的校核开模行程和顶出机构的校核,最大注射量校核,为保证正常的注射成形，塑料制品连同流道内的凝料及毛边在内的重量一般不应超过注射机额
16、定最大注射量的80%注射机额定最大注射量通常是用聚苯乙烯来标定的（其在常温下的密度为1.06g/cm3，与单位1相近）。由于各种塑料的密度不同，在使用其他塑料时，应按下式对注射机的最大注射量（g）进行换算：式中，G为注射机额定最大注射量（g）；1为所用塑料在常温下的密度(g/cm3)；2为聚苯乙烯在常温下的密度（1.06g/cm3）,考虑压缩比,最大注射量校核,螺杆式注射机的最大注射量为其理论注射容量（螺杆头部截面积与最大注射行程的乘积）的80%；柱塞式注射机为一次对空注出的最大注射容量。当注射机采用公称容量时，可用下式来计算最大注射量（g）式中，G1为注射机额定最大注射量（cm3），为所用塑
17、料在常温下的密度（g/cm3）；c为在料筒温度下塑料体积膨胀率的校正系数，对于结晶塑料，c0.85，对于无定形塑料，c0.93一般情况下，仅对最大注射量进行校核即可，但有时还应注意注射机能处理的最小注射量,注射压力的校核,注射压力的校核是校验注射机的最大注射压力能否满足制品成形的需要。只有在注射机额定的注射压力范围内才能调整出某一制品所需要的注射压力制品成形时所需的注射压力一般很难确定，它与塑料品种、注射机类型、喷嘴形式、制品形状的复杂程度以及浇注系统等因素有关注射模流动模拟计算机软件（如美国的Moldflow、华中科技大学的HsCAE）的应用已逐渐广泛，可以借助于这些软件对注射成形过程进行计
18、算机模拟，以获得注射压力的预测值,锁模力的校核,当高压的塑料熔体充满型腔时，会产生一个很大的沿注射机轴向的推力，其大小等于制品与浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和乘以型腔内塑料熔体的平均压力。该推力应小于注射机额定的锁模力F合，否则在注射成形时会因锁模不紧而发生溢边跑料现象,型腔内塑料熔体的压力可按下式计算式中，p0为注射压力，即注射机料筒内柱塞或螺杆施于塑料熔体上的压力（MPa）；k为压力损耗系数，它随塑料品种、注射机形式、喷嘴阻力、流道阻力等因素变化，可在0.20.4的范围内选取。,安装部分的尺寸校核,喷嘴尺寸 注射机喷嘴头部的球面半径R1应与模具主流道始端的球面半径R2吻合，以避免高压
19、塑料熔体从缝隙处溢出一般R2应比R1大12mm，否则主流道头部的塑料凝料将无法脱出。,主流道始端与喷嘴的不正确配合 1-喷嘴 2-主流道衬套 3-定模板,安装部分的尺寸校核,定位圈尺寸模具定模板上凸出的定位圈应与注射机固定模板上的定位孔呈较松动的间隙配合 最大、最小模厚应使模具的总厚度位于注射机可安装模具的最大模厚与最小模厚之间螺孔尺寸注射模具的动模和定模固定板上的螺孔尺寸应分别与注射机动模板和定模板上的螺孔尺寸相适应。模具在注射机上的安装方法有用螺栓直接固定和用压板固定两种,开模行程和顶出机构的校核,注射机的开模行程是有限制的，制品从模具中取出时所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，否
20、则制品无法从模具中取出开模距离的校核一般可分为如下两种情况注射机最大开模行程与模具厚度无关当注射机采用液压机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程所决定，并不受模具厚度的影响注射机最大开模行程与模具厚度无关对于全液压式锁模机构的注射机，其最大开模行程受模具厚度的影响,单分型面注射模开模行程,制品从模具中取出时所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，否则制品无法从模具中取出,1-定模 2-动模,双分型面注射模开模行程,开模后既能取出制品又能取出流道内的凝料，需要在开模距离中增加定模板与中间板之间的分开距离a,1-定模 2-中间板 3-动模,与模具厚度有关的注射机最大开模行程
21、校核,最大开模行程等于注射机动模板与定模板之间的最大距离s减去模具厚度Hm。对于单分型面注射模具，校核公式为对于双分型面注射模具，校核公式为,斜导柱侧抽芯开模行程,需根据侧向分型或抽芯的抽拨距离来决定开模行程，保证足够的侧向抽芯距离,注射模具标准件,注射模具在结构上存在相似性，不仅结构相似，装配关系都有着一致性图示为典型但分型面注射模装配总成除型芯和凹模取决于塑料制品外，其余零件极其相似，连各个模具零件的钻杆配关系都有着一致性,选用标准件有如下优点：简单方便、买来即用、不必库存能使模具价格下降简化了模具的设计和制造缩短了模具生产周期，促进了塑料制品的更新换代模架的精度和动作可靠性得到保证提高了
22、模具中易损零件的互换性，便于模具的维修采用标准件时的缺点：模板尺寸的局限性，可能无标准模架可选标准模架中螺钉及复位杆的位置已确定，可能会妨碍水路的开设垫块之间的跨距无法调整，往往需要增加支承柱,注射模具标准件,国内外标准件简介,模架导向件(导柱、导套、导板、斜导柱等)定位零件(销钉、圆锥定位销、楔型定位块)推杆、推管(圆形、异形、直推、阶梯推)弹性元件(弹簧、橡胶弹簧等)小型标准件(浇口套、定位圈、螺钉、限位柱等)热流道装置(内热式、外热式、针阀式、管式、温控式)其他一些标准件,注射模国家标准,注射模国家标准,注射模国家标准,注塑模CAD/CAM/CAE,注射模CAD/CAM从上世纪60年代基
23、于线框模型的CAD系统开始,到70年代以曲面造型为核心的CAD/CAM系统，80年代实体造型技术的成功应用，90年代基于特征的参数化实体/曲面造型技术的完善，为塑料注射模采用 CAD/CAM技术提供了可靠的保证。目前在国内外巿场已涌现出一批成功应用于塑料注射模的CAD/CAM系统注射模CAE注射模CAE技术借助于有限元法、有限差分法和边界元法等数值计算方法，分析型腔中塑料的流动、保压和冷却过程，计算制品和模具的应力分布，预测制品的翘曲变形，并由此分析工艺条件、材料参数及模具结构对制品质量的影响，达到优化制品和模具结构、优选成形工艺参数的目的,注射模CAD/CAM/CAE工作流程,注射模CAD/CAM/CAE工作流程,制品的几何模型及注射成形工艺性检验,模具部件装配图的生成,冷却系统设计,型腔布置及标准模架的选择,凹模与型芯的生成,浇注系统方案的确定,总装配图生成,
