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      【資料】塑膠模具設計

      目錄

      1. 塑料的基本概念

      2、熱塑料的成型加工性能

      3、熱塑料制品設計原則

      4、注射成型概述

      5、注射成型模具基本結構及分類

      6、型腔分型面及澆注系統

      7、注射成型模具零部件的設計

      8、注射成型模具的設計

      9、塑料模具設計步驟

      10、塑料模具課外資料

       

      第一章 塑料的基本概念 

      一.塑料的定義及組成

      塑料是指以高分子合成樹脂為主要成份、在一定溫度和壓力下具有 塑性和流動性,可被塑制成一定形狀,且在一定條件下保持形狀不變的材料。

      組成:聚合物合成樹脂(40 ~ 100%)

      輔助材料:增塑劑、填充劑、穩定劑、潤滑劑、著色劑、發泡劑、增強材料。

      輔助材料作用:改善材料的使用性能與加工性能,節約樹脂材料(貴)

      二.塑料的分類:300余品種,常用的是40余種

      名稱是以所使有的合成樹脂作為名稱來稱呼:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛樹脂、氧樹脂,俗稱:電木(酚醛樹脂),有機玻璃(聚甲基丙烯酸甲脂),玻璃鋼(熱固性樹脂用玻璃纖維增強);英文名稱:尼龍(聚酰胺)PA 聚乙烯 PE

      分類:熱固性塑料與熱塑性塑料(按塑料的分子結構)

      1、 熱塑性塑料

      具有線型分子鏈成支架型結構加熱變軟,泠卻固化不可逆的

      2、 熱固性塑料:

      具有網狀分子鏈結構加熱軟化,固化后不可逆.

      通用塑料:指產量大,用途廣。價格低廉的一類塑料。如:聚乙烯,聚丙烯,聚氯乙烯,聚苯乙烯,醛酚塑料,氨基塑料占塑料產量的60%

      工程塑料:指機械性能高,可替代金屬而作工程材料的一類,尼龍,聚磷酸脂,聚甲醛,ABS 特種塑料:隙氧樹脂

      三.塑料的性能

      1、 質量輕,密度 0.9~0.23g /cm^ 泡沫塑料 0.189g/cm

      2、 比強度高:是金屬材料強度的1/10 。 玻璃鋼強度更高

      3、 化學穩定性好

      4、 電氣絕緣性能優良

      5、 絕熱性好

      6、 易成型加工性,比金屬易

      7、 不足:強度,剛度不如金屬,不耐熱。 100C以下熱膨脹系數大,易蠕變,易老化。

       

      第二章 熱塑性塑料成型加工性能

      一.吸濕性:吸水的(ABS.尼龍,有機中玻璃)懦水的(聚乙烯)含水量大,易起泡,需干燥。

      二.塑料物態:

      1、 玻璃態:一般的塑料狀態 TG 高于室溫。

      2、 高彈態:溫度商于 TG ,高聚物變得像橡膠那樣柔軟,有彈性。

      3、 粘流態:沾流化溫度以上,高聚物相繼出現塑料流動性與粘性液體流動區移,塑料成型加工就在材料的粘流態進引。

      三.流動性:

      塑料在一定溫度壓力作用下,能夠充分滿模具型腔各部分的性能,稱作流動性。流動性差,注射成型時需較大的壓力;流動性太好,容易發生流涎及造成制件溢邊。

      四.流變性:高聚物在外加作用下產生流動性與變形的性質叫流變性。牛頓型流體與非牛頓型流體。

      牛頓流體 :主要取決于(流變形為)剪切應力,剪切速率和絕對粘度,低分子化合物的液體或溶液流體屬于牛頓流體。

      大多數高聚物熔體在成型過程中表現為非牛頓流體。

      五.結晶性:冷凝時能否結晶。 無定型塑料與結晶型塑料。

      結晶型:尼龍,聚丙烯,聚乙烯,無定型塑料:ABS

      六.熱敏性與水敏性。

      七.相熔性:熔融狀態下,兩種塑料能否相熔到一起,不能則會分層,脫皮。

      八.應力開裂及熔體破裂。

      九.熱性能及冷卻速度。

      十.分子定向(取向)。

      十一.收縮性。

      十二.毒性,刺激性,腐蝕性。

       

      第三章 熱塑料制品設計原則

      一、 尺寸,精度及表面精粗糙度

      〈一〉尺寸

      尺寸主要滿足使用要求及安裝要求,同時要考慮模具的加工制造,設備的性能,還要考慮塑料的流動性。

      〈二〉精度

      影響因素很多,有模具制造精度,塑料的成份和工藝條件等。

      〈三〉表面粗糙度

      由模具表面的粗糙度決定,故一般模具表面粗糙比制品要低一級,模具表面要進引研磨拋光,透過制品要求模具型腔與型芯的表面光潔度要一致 Ra 〈 0.2 um 塑件圈上無公差要求的仍由尺寸,一般采用標準中的8 級,對孔類尺寸可以標正公差,而軸類各件尺寸可以標負出差。中心距尺寸可以棕正負公差,配合部分尺寸要高于非配合部分尺寸。

      二、 脫模斜度

      由于塑件在模腔內產生冷卻收縮現象,使塑件緊抱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,塑件設計時必須考慮與脫模(及軸芯)方向平行的內、外表面,設計足夠的脫模斜度,一般1&deg;——1&deg;30`。 一般型芯斜度要比型腔大,型芯長度及型腔深度越大,則斜度不減小。

      三、 壁厚

      根據塑件使用要求(強度,剛度)和制品結構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,降低生產率,產生氣泡,縮孔等 。

      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生內應力,引起塑件的變形及開裂。

      四、加強筋 設計原則:

      〈一〉中間加強筋要低于外壁 0.5 mm 以上,使支承面易于平直。

      〈二〉應避免或減小塑料的局部聚積。

      〈三〉筋的排例要順著在型腔內的流動方向。

      五、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,底腳作支承面。

      六、圓角

      要求塑件防有轉角處都要以圓角(圓。┻^渡,因尖角容易應力集中。

      塑件有圓角,有利于塑料的流動充模及塑件的頂出,塑件的外觀好,有利于模具的強度及壽命。

      七、孔(槽)

      塑件的孔三種成型加工方法:

      (1)模型直接模塑出來。

      (2)模塑成盲孔再鉆孔通。

      (3)塑件成型后再鉆孔。先模塑出淺孔好。

      1、 模塑通孔要求孔徑比(長度與孔徑比)要小些,當孔徑〈1.5MM,由于模芯易彎曲折斷,不適于模塑 模塑型芯的三種方式。

      2、 肓孔的深度:h 〈 (3—5)d d〈 1.5時, h 〈 3d

      3、 異形孔(槽)設計

      塑件如有側孔或凹槽,則需要活動塊或抽芯機構"平行射成原則"確定塑件側孔(槽)是否適合于脫模。 熱塑性塑料中軟而有彈性的,如聚乙烯,聚丙烯,聚甲醛導制品,內孔與外像淺的可強制脫模。

      八、螺紋

      塑件中的螺紋可用模塑成型出來,或切削方法獲得通常折裝或受力大的,要采用 金屬螺紋嵌件來成型。

      九、嵌件

      為了增加塑料制品整體或某一部位的強度與剛度,滿足使用的要求,常在塑件體內設置金屬嵌件。由于裝潢或某些特殊需要,塑料制品的表面常有文字圖案。

      1、 標志

      2、 凹凸紋:如把手,旋鈕,手輪制品的固邊,以增加摩擦力,凹凸紋要做成直紋,以便于脫模。

      3、 花紋:凹凸紋,皮革紋,桔皮紋,紋浪紋,點格紋,菱形紋。 加工花紋方法:電火花加工,照像化學磨蝕,雕刻冷擠壓。

       

      第四章 注射成型概述

      一、 注射成型原理與過程:

      是熱塑性塑料成型的一種主要加工方法

      1、 合模,加料,加熱,塑化,擠壓

      2、 注射,保壓,冷卻,固化,定型

      3、 螺桿嵌塑,脫模頂出

      二、 注射成型設備 〈一〉注射成型機的分類:

      〈1〉 按用途:熱塑性塑料注射成型機,熱固性塑料注射成型機

      〈2〉 按外形:立式,臥式,角式

      〈3〉 按能力:小型(〈50cm注射量,中型(50~1000cm^)大型〉1000cm^

      〈4〉 按塑化分:有塑化裝置,有塑化裝置

      〈5〉 按操作:手動,半回動,自動

      〈6〉 按繞動:機械繞動,液壓繞動,機械液壓繞動

      〈二〉 注射成型的結構組成

      1、 注射緊繞:料斗,塑化部件(料筒,螺桿,電熱圈)噴嘴。

      2、 鎖模緊繞:實現模具的啟閉,鎖緊,塑件頂出。

      3、 傳動操作控制緊繞。

      〈三〉 注射機的型號,規格,基本參數

      1、 一般以注射量表示注射機的容量,Xs - ZY ,25表示:一次最大注射量為 1- 25CM^的倒式螺桿注射成型機.

      2、 基本參數:公稱注射量,合模壓力,注射壓力,注射速度,注射功率,塑化能力,合模與開模速率,機器盾隙次數,最大成型面積,模板尺寸,模板間距離,模板過程。 〈四〉 注射成型機的工作過程

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