制品與模具設計課程總結第二章塑料制件設計一、熱塑性塑料的工藝性能(重點前兩個性質)1.收縮性塑件從塑模中取出冷卻到室溫后，塑件的各部分尺寸都比原來在塑模中的尺寸有所縮小，這種性能稱為收縮性。影響收縮的基本因素：(1)影響收縮的基本因素：(1)塑料品種(2)塑件特性(3)進料口的形式、尺寸、分布(4)成型條件成型收縮的形式：(1)塑件的線尺寸收縮(2)收縮方向性(3)后收縮(4)后處理收縮2.流動性塑料在一定溫度與壓力下填充型腔的能力稱為流動性。熔體流動速率(MFR)，也指熔融指數（MI，meltindex），是在標準化熔融指數儀中于一定的溫度和壓力下，樹脂熔料通過標準毛細管在一定時間內（一般10min）內流出的熔料克數，單位為g/10min。分子量小，分子量分布寬，分子結構規整性差，熔融指數高、螺流動長度長、表現粘度小，流動比大的塑料流動性就好。影響流動性的主要因素：影響流動性的主要因素：溫度——料溫高則流動性增大，但不同塑料也各有差異。壓力——注塑壓力增大則熔融料受剪切作用大，流動性也增大。模具結構——凡促使熔融料降低溫度，增加流動性阻力的則流動性就降低。3.結晶性一般結晶性塑料為不透明或半透明，無定形料為透明（如有機玻璃等）。例外：聚(4)甲基戊烯為結晶型塑料卻有高透明性，ABS為無定形塑料但卻并不透明。4.熱敏性及水敏性熱敏性：對熱較為敏感，在高溫下受熱時間較長或進料口截面過小，剪切作用大時，料溫增高易出現變色、降解、分解的傾向。這種性能稱為熱敏性。水敏性：有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有少量水分，在高溫、高壓下也會發生分解，這種性能稱為水敏性。5.吸濕性吸濕性：塑料對水分的親疏程度塑料大致可分為以下兩種：塑料大致可分為以下兩種：吸濕、粘附水分，如，聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚砜不吸水也不易粘附水分，如，聚乙烯、聚丙烯6.應力開裂及熔體破裂應力開裂：是指有些塑料對應力比較敏感，成型時容易產生內應力，質脆易裂，當塑件在外力作用下或在溶劑作用下即發生開裂的現象，被稱為應力開裂。熔體破裂：是指當一定熔融指數的聚合物熔體，在恒溫下通過噴嘴孔時當流速超過某一數值時，熔體表面即發生橫向裂紋，這種現象被稱為熔體破裂。7.相容性(共混性)8.塑料狀態與加工性二、熱固性塑料的工藝性能1.收縮性同上2.流動性以拉西格流動性（以毫米計）來表示，數值大則流動性好。影響流動性的因素：影響流動性的因素：(1)塑料品種，一般樹脂分子量小,填料顆粒細且呈球狀,水、增塑劑、潤滑劑含量高的，流動性大。(2)模具結構，模具成型表面光滑、型腔形狀簡單，有利于改善流動性。(3)成型工藝，采用預壓錠及先預熱，提高成型壓力，提高成型溫度（在低于塑料硬化溫度的條件下）等都能提高塑料的流動性。流動性對成型的影響：流動性對成型的影響：流動性過大，溢料過多，填充不密實，塑件組織疏松，樹脂與填料混合不均，易粘模，脫模和清理困難及早硬化等缺陷；流動性過小，則填充不足，不易成型，成型壓力增大。3.比容和壓縮率比容：每一克塑料所占有的體積（以cm3/g計）壓縮率：塑粉與塑件兩者體積或比容之比值（其值恒大于1）4.固化特性在熱固性塑料的成型過程中，樹脂發生交聯反應，分子結構由線型變為體型，塑料由既可熔又可溶變為既不熔又不溶的狀態，在成型工藝中把這一過程稱為固化（熟化）。5.水分及揮發物含量產生的影響：流動、收縮、氣泡、腐蝕、氣味等處理方法：預熱干燥，開排氣槽，加排氣工步6.熱固性塑料受熱時的物理狀態加熱時很快由固態變成粘流態，這種狀態存在的時間很短；化學作用使分子結構由線性變為網狀，分子停止運動，塑料硬化成堅硬的固體。三、塑件工藝性設計塑件的工藝性：是塑件對成型加工的適應性。塑件工藝性設計包括：塑料材料選擇、尺寸精度和表面粗糙度、塑件結構。塑件工藝性設計的特點：應當滿足使用性能和成形工藝的要求，力求做到結構合理、造型美觀、便于制造。1.塑件的尺寸影響因素①塑料的流動性（大而薄的塑件充模困難）②設備的工作能力（注射量、鎖模力、工作臺面）2.塑件的精度影響因素①模具的制造精度、磨損程度和安裝誤差②塑料收縮率的波動以及成型時工藝條件的變化③塑件成型后的時效變化四、塑件的形狀與結構設計1.表面形狀①塑件的內外表面形狀應盡可能保證有利于成型②應易于模塑，避免側向分型抽芯③塑件的形狀設計還應有利于提高強度和剛度。如薄殼制件可設計成球面和拱形曲面。2.脫模斜度為了便于塑件脫模，防止脫模時擦傷塑件，必須在塑件內外表面脫模方向上留有足夠的斜度α，在模具上稱為脫模斜度。脫模斜度取決于塑件的形狀、壁厚及塑料的收縮率，一般取30～130。脫模斜度方向：外形以大端為基準，斜度由縮小方向取得；內形以小端為基準，斜度由擴大方向取得。脫模斜度設計要點：脫模斜度設計要點：①塑件精度高，采用較小脫模斜度②尺寸高的塑件，采用較小脫模斜度③塑件形狀復雜不易脫模，選用較大斜度④增強塑料采用較大的脫模斜度⑤收縮率大，斜度加大⑥含潤滑劑的塑料采用較小脫模斜度⑦從留模方位考慮：留在型芯，內表面脫模斜度﹤外表面；留在型腔，外表面脫模斜度﹤內表面3.塑件的壁厚壁厚過小——強度及剛度不足，塑料流動困難壁厚過大——原料浪費，冷卻時間長，易產生缺陷塑件壁厚設計原則：塑件壁厚設計原則：①滿足塑件結構和使用性能要求下取小壁厚②能承受推出機構等的沖擊和振動③制品連接緊固處、嵌件埋入處等具有足夠的厚度④保證貯存、搬運過程中強度所需的壁厚⑤滿足成型時熔體充模所需的壁厚厚薄適中厚薄適中均勻壁厚4.塑件的加強筋作用：它能提高制件的強度、防止和避免塑料的變形和翹曲。5.圓角在滿足使用要求的前提下,制件的所有的轉角盡可能設計成圓角，或者用圓弧過渡。圓角的作用：①圓角可避免應力集中，提高制件強度②圓角可有利于充模和脫模③圓角有利于模具制造，提高模具強度6.塑件的支承面7.塑件的凸臺與角撐8.塑件上的孔(槽)9.塑件上的螺紋10.塑件上的花紋、文字及符號11.嵌件第三章注射模具設計一、注射模具典型結構組成型腔、澆注系統、導向機構、推出機構、冷卻與加熱裝置、排氣系統、支承與緊固零件、分型與抽芯機構二、總體特征分類(1)單分型面注射模具(2)雙分型面注射模具(3)帶有活動鑲件的注射模具(4)橫向分型抽芯注射模具(5)自動卸螺紋注射模具(6)定模設頂出裝置的注射模具(7)多層注射模具(8)無流道注射模具三、澆注系統設計澆注系統設計原則：1.要能保證塑件的質量(避免常見的充填問題)①盡量減少停滯現象②盡量避免出現熔接痕③盡量避免過度保壓和保壓不足④盡量減少流向雜亂2.盡量減小及縮短澆注系統的斷面及長度3.盡可能做到同步填充澆注系統組成：主流道、分流道、澆口、冷料井澆注系統作用：使塑料熔體平穩有序地填充型腔，并在填充和凝固過程中把注射壓力充分傳遞到各個部分，以獲得組織緊密的塑件。主流道主流道的作用：是連接注射機噴嘴和模具的橋梁，是熔料進入型腔最先經過的部位。設計要點：截面形狀、錐度、孔徑、長度、球面R、圓角r；主流道的截面尺寸直接影響塑料的流動速度和填充時間；主澆道穿過兩塊模板時應呈階梯狀，或采用澆口套。分流道分流道的作用：使塑料熔體的流向得到平穩的轉換并盡快地充滿型腔。類型：圓形截面、矩形截面、梯形截面、U形截面、六角形截面設計要點：①制品的體積和壁厚，分流道的截面厚度要大于制品的壁厚。②成型樹脂的流動性，對于含有玻璃纖維等流動性較差的樹脂,流道截面要大一些。③流道方向改變的拐角處,應適當設置冷料穴。④使塑件和澆道在分型面上的投影面積的幾何中心與鎖模力的中心重合。⑤保證熔體迅速而均勻地充滿型腔⑥分流道的尺寸盡可能短，容積盡可能小⑦要便于加工及刀具的選擇⑧每一節流道要比下一節流道大10～20％（D＝d×10～20％）澆口澆口：連接分流道和型腔的橋梁,是澆注系統中最薄弱最關鍵的環節。澆口的作用：①熔料經狹小的澆口增速、增溫，利于填充型腔。②注射保壓補縮后澆口處首先凝固封閉型腔，減小塑件的變形和破裂。③狹小澆口便于澆道凝料與塑件分離，修整方便。類型：非限制澆口（又稱直接澆口）按特征分限制澆口（是指在型腔與分流道之間設置長度為0.5-2mm截面突然縮小的阻尼孔形式的澆口）按形狀分：點澆口、扇形澆口、環形澆口、盤形澆口、輪輻式澆口、薄片式澆口按特殊性分：潛伏式澆口、護耳式澆口按所在位置可分：中心澆口和側澆口等。設計要點(1)避免引起熔體破裂現象，防止澆口處產生噴射現象而在充填過程中產生波紋狀痕跡。克服上述缺陷的辦法通常有兩種：一是加大澆口尺寸，以降低流速。二是采用沖擊型澆口，即將澆口設置在正對型腔壁或粗大型芯的方位，使高速料流直接沖擊在型腔或型芯壁上，從而改變方向，降低流速，平穩地填充型腔。(2)有利于型腔內氣體的排出(3)澆口的位置要有利于熔體的流動和補縮。(4)防止熔體直接沖擊細長型芯或嵌件。(5)減少熔接痕和增加熔接強度。(6)流動比不夠時，考慮多個澆口。四、分型面分型面：模具上用以取出塑件和澆注系統凝料的可分離的接觸表面稱為分型面，也叫合模面。分型面的形狀：平面、斜面、階梯面、曲面選擇原則：1.有利于脫模①在開模時塑件應可能留于下模或動模內②應有利于側面分型和抽芯③應合理安排塑件在型腔中的方位2.有利于保證塑件質量3.有利于簡化模具結構4.有利于模具成型零件的加工五、凹、凸模的設計凹模凹模：成型塑件外表面的零件。又稱陰模凹模的結構形式：整體式凹模、整體嵌入式凹模、局部鑲嵌式凹模、大面積相拼凹模凸模型芯（凸模）：又叫陽模，成型塑件的內表面。型芯：成型塑件中較大的主要內型的成型零件成型桿：成型塑件上較小孔的成型零件六、成型零件尺寸的計算塑件的尺寸和精度主要取決于成型零件的尺寸和精度；而成型零件的尺寸和公差必須以塑件的尺寸和精度及塑料的收縮率為依據。影響塑件尺寸公差的因素：1.成型零件的制造誤差δz2.成型零件的磨損δc3.塑件的成型收縮δs4.模具的安裝配合誤差δj5.水平飛邊的波動δf七、導向與推出機構推出機構推出部件：推桿、拉料桿、復位桿、推桿固定板、推桿墊板、限位釘推出機構的組成推出導向部件：推桿導柱、推桿導套復位部件：復位桿作用：把塑件及澆注系統從從型腔中或型芯上脫出來的機構。設計原則設計原則1.結構可靠2.推出位置盡量選在塑件內側,保證塑件外觀良好3.保證塑件推出時不變形不損壞4.盡量使塑件留于動模一側5.盡量選在垂直壁厚的下方，可以獲得較大的頂出力6.每一副模具的頂桿直徑最好是加工成直徑相同的，使加工容易7.圓推桿的頂部不是平面時要防轉8.把塑件推出模具10mm左右；如果脫模斜度較大時可以頂出塑件深度的2/3就可以了推出機構的類型：按驅動方式分：手動推出機構推出動作平穩，對塑件無撞擊，但勞動強度大，效率低，多設在不設頂出裝置的定模一邊機動推出機構利用注射機的開模動作推出塑件。生產中廣泛采用。液壓推出機構在注射機上設專用推出液壓油缸。氣動推出機構按模具結構分：簡單推出機構二級推出機構雙推出機構帶螺紋塑件的推出機構澆注系統自動切斷推出機構側抽芯機構斜導柱分型抽芯機構的結構與組成：楔緊塊斜導柱楔緊塊斜導柱側型芯螺釘彈簧限位塊滑塊不發生干涉的臨界條件：hc=Sc·cotα=Sc/tanα不發生干涉的條件：hc>Sc·ctanα避免的干涉現象發生的方法1.Sc<02.推出距離<hc3.hc>Sc·ctanα=Sc/tanα4.采用先行復位機構定距分型拉緊機構定距分型與拉緊機構，也稱順序分型機構：保證模具各分型面按一定順序打開的機構。分為：彈簧螺釘式定距拉緊機構、擺鉤式定距分型拉緊機構、滑塊式定距分型拉緊機構、導柱式定距分型拉緊機構、其它定距分型拉緊機構八、冷卻系統冷卻水道的基本形式：溝道式冷卻直接在模具或模板上鉆孔或銑槽，通入冷水冷卻，這種冷卻方式用得最多。管道式冷卻模具或模板上鉆孔或銑槽，在孔或槽內嵌入銅管。導熱桿式冷卻在型芯內插入金屬桿導熱，一般適用細長型芯的冷卻。直通式冷卻通道多級式冷卻通道圓周式冷卻通道螺旋式冷卻通道循環式冷卻通道噴流式冷卻通道噴流式循環冷卻通道設計原則(1)冷卻水孔相對位置尺寸(2)模具結構允許，冷卻孔盡量大、多，使冷卻更均勻。(3)冷卻孔要避開塑件的熔接痕部位。(4)水孔排列與型腔形狀吻合(5)定模與動模要分別冷卻，保證冷卻平衡。(6)澆口附近與壁厚處加強冷卻(7)冷卻通道應密封且不應通過鑲塊接縫，以免漏水。(8)進出水溫差不宜過大第四章擠出機頭設計3.典型擠出機頭的類型（管材機頭）①直通式擠管機頭②直角式擠管機頭③旁側式擠管機頭第五章一、壓縮成型的特點壓縮模塑的缺點：(1)塑化作用不強，成型過程中無物料補充，須對原料進行予塑化，計量要求準確、壓縮比要小(2)間歇操作，生產效率低，難以連續化、自動化(3)生產周期長(4)成型產品的形狀、尺寸等受到一定的限制壓縮模塑存在的原因(優點)：1、熱塑性塑料(1)投影面積大的制品(2)大分子定向（制品翹曲）(3)流動性特別差的塑料原料的成型2、熱固性塑料(1)注射等成型工藝會產生大量的澆注系統廢料（流道贅物），對于熱固性塑料而言，是不可再利用的(2)注射制品的收縮率一般較大，而壓制制品的收縮率一般很小S壓制<S傳遞<S注射(3)壓制可以生產“布基”增強的制品(4)壓制成型的設備投入等費用較低二、壓縮成型的工藝過程1.嵌件的安放(1)放好，避免損害制品和模具(2)放好，避免損害你自己2.加料根據不同情況，使用不同的加料方式3.閉模快——慢原則：避免在合模的過程中形成瞬時高壓，以保護嵌件、模具，并有利于排氣4.排氣作用：縮短固化時間（空氣傳熱不好），提高制品的性能和表觀質操作：壓實后（達到預定壓力時），松開，再加壓，再松開……5.固化(1)熱塑性：熔融、融合、冷卻，使制品獲得相當強度，不至于在脫模時變形(2)熱固性：固化（交聯反應）6.脫模一般使用脫模架或脫模板，壓力要小，否則會損壞制品和模具7.清模必須使用銅刀、銅棍等三、壓縮模的類型、特點和適用范圍1.溢式壓縮模缺點：①合模太快時，塑料易溢出，浪費原料；合模太慢時，易造成非邊增厚缺點：①合模太快時，塑料易溢出，浪費原料；合模太慢時，易造成非邊增厚②水平狀的飛邊難于去除，且影響塑件外觀；③凸、凹模配合精度較低；④不適用于壓制帶狀、片狀或纖維填料的塑料和薄壁或壁厚均勻性要求高的塑件。優點：①結構簡單，成本低②塑件易取出，易排氣③安放嵌件方便④加料量無嚴格要求⑤模具壽命長結構特點：無加料腔凸