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1、-塑胶模具设计-第 8 页一. 总体结构设计分模面(Parting surface)为使产品从模具中取出模具必须分成公母模侧两部分此分界面称之为分模面它有分糢和排气的作用但因模具精度和成型之差异易产生毛边结线有碍产品外观及精度选择分模面时注意： 不可位于明显位置而影响产品外观 开模时应使产品留在有脱模机构的一侧 位于模具加工和产品后加工容易处 对于同轴度要求高的产品尽可能将型腔设计在同一侧 避免长抽芯考虑将其放在公模开模方向如一定要有应将抽芯机构尽量设在公模侧 般不采用圆弧部分分模这样会影响产品外观 对于流动性好易溢边之塑料应采用插破方式分型可防治毛边产生 对于高度高脱模斜度小之产品可取中间分
2、模型腔分两边以有利于脱模一套模具的分模面可能有一个或多个在确定分模面时还应考虑如下因素： 产品的形状尺寸壁厚详加研究分析找最佳方向来分模俗称“拆模” 了解塑料性能和成型性以及浇注系统的布局 注意排气和脱模简化模具结构操作方便加工容易它的形式有多种：水平阶梯斜面垂直曲面脱模斜度(Draft)为使产品容易从模具中脱出模具上必须设置脱模斜度其大小视产品形状塑料模具结构表面精度和加工方式不同而异一般为目前尚无确切数值和公式大多是依经验值在不影响产品外观和性能之情形下脱模斜度愈大愈好箱盒和盖类型小于50mm50100mm大于100mm浅薄件杯状S/H1/301/351/301/601/60以下1/51/
3、10母模侧大于公模侧栅格：栅格形状尺寸及肉厚不同应有不同的脱模斜度经验公式如下0.5(A-B)/H =1/121/14A=大端尺寸B=小端尺寸H=高度栅格节距在4mm以下之场合,脱模斜度为1/10左右, 栅格肉厚超过mm斜度不可过份加大可在母模侧多留胶位处分模如栅格段胶位加大可考虑加大斜度 加强筋：可改善料流防止应力变形并起补强作用纵肋：0.5(A-B)/H=1/5001/200底肋：0.5(A-B)/H=1/1501/100凸柱：0.5(大端直径 小端直径)/1/301/20(内外孔在模具同一侧)母模侧：0.5(大端直径 小端直径)/1/501/30公模侧：0.5(大端直径 小端直径)/1/
4、1001/50 (内外孔在模具两侧)注: 母模侧脱模斜度可较公模侧大些以利于脱模肉厚（Thickness）产品的肉厚会直接影响到成型周期和生产效率并会因肉厚不均引起缩收下陷和应力产生设计模具时决定肉厚应注意:1. 产品机械强度是否充分2. 能否均匀分散冲击力和脱模力不发生破裂3. 有埋入件时须防止破裂是否会因肉薄产生结合线而影响强度4. 尽可能肉厚一致以防缩收下陷5. 肉太薄是否会引起充填不足或阻碍料流以下为常见塑料标准肉厚参考:塑料PEPPPAPOMPSPBTABSPMMAPVCPCAS肉厚凸柱（Boss）一般为产品上凸出之圆柱它可增强孔的周边强度装配孔及局部增高之用必须防止因肉厚增加造成缩
5、水和因聚集空气造成充填不满或烧焦现象设计时注意点:1. 其高度以不超过本身直径之两倍为宜否则须增设加强筋2. 其位置不宜太接近转角或侧壁以利于加工孔(Hole)在多数产品上都有孔的存在其主要有三种方法来取得:1. 在产品上直接成型2. 在产品上先成型预留孔再机加工完成3. 成型后完全由机加工钻孔设计时须注意以下几点:1. 孔与孔之间距离须孔径2倍以上2. 孔与产品边缘之距离应为孔径之3倍以上3. 孔之周边宜增加肉厚4. 分模面在中间之通孔为防止偏心可将不重要一侧之孔径加大螺纹(scrow)为装配之用产品上有时会有螺纹设计它可以直接成型也可以在成型后再机械加工对于经常拆卸或受力大之螺纹则采用金属
6、螺纹镶件设计时注意如下原则:1. 因塑料收缩原因避免直接成型长螺纹以防螺距失真2. 螺纹公差小于塑料收缩量时避免使用3. 螺纹部分应有1-3脱模斜度镶嵌件(Insert)为了防止产品破裂增加机械强度或作为传导电流之媒体及装饰之用在产品成型时常埋入镶嵌件注意要点:1. 保证镶件牢靠性镶件周围胶层不能太薄2. 镶件和镶件孔配合时须松紧合适不影响取放3. 为使镶件与塑胶结合紧密埋入部分常设计成粗糙或凹凸之形状(压花钻孔冲弯切槽倒扣等) 其他要点(Other)1. 加强筋不可太厚一般不超过肉厚的一半以防缩水2. 只要不影响外关和功能光面尽量改为咬花面这样可减少模具加工难度增加美感防止缩水产生3. 在凸
7、柱周边可除去部分肉厚以防止收缩下陷4. 肉厚较薄之孔应将孔边及高度增加以便补强5. 心芯梢受收缩力影响产品顶出时易造成破裂可设置凸边承受顶出力6. 转角设可改善强度防止应力集中有利于料流7. 避免锐角薄肉部份易使材料充填不足8. 外边有波纹之产品为方便后加工可改为加强边缘9. 分模面有阶段形时模具加工不易考虑改为斜线或曲线分模10. 贯穿之抽芯易发生故障改为两侧抽芯为佳11. 因圆形比其他形状加工更易可降低成本优先选用12. 在产品上加蚀文字或图案时如无特殊要求尽量设计凹字便于模具加工二. 浇注系统设计浇注系统是塑模设计中一重要环节常分为普通和无流道浇注系统它跟所用塑料产品形状尺寸机台分模面有
8、密切关系设计时注意以下原则:1. 考虑模具穴数按模具型腔布局设计尽量与模具中心线对称2. 当产品投影面积较大时避免单面开设浇口以防注射受力不均3. 浇口位置应去除方便在产品上不留明显痕迹不影响产品外观4. 主流道设计时避免塑料直接冲击小型芯或小镶件以免产生弯曲或折断5. 主流道先预留加工或修正余量以便保证产品精度1. 主流道设计主流道是连接机台喷嘴至分流道入口处之间的一段通道是塑料进入模具型腔时最先经过的地方其尺寸大小与塑料流速和充模时间长短有密切关系太大造成回收冷料过多冷却时间增长包藏空气增多易造成气泡和组织松散极易产生涡流和冷却不足如流径太小热量损失增大流动性降低注射压力增大造成成型困难一
9、般情况下主流道会制造成单独的浇口套镶在母模板上但一些小型模具会直接在母模板上开设主流道而不使用浇口套主流道设计要点:1. 浇口套内孔为圆锥形(2-62. 浇口套口径应比机台喷嘴孔径大12mm以免积存残料造成压力下降浇道易断3. 一般在浇口套大端设置倒圆角(R=13mm)以利于料流4. 主流道与机台喷嘴接触处设计成半球形凹坑深度常取35mm特别注意浇口套半径比注嘴半径大12mm一般取R=1922mm之间以防溢胶5. 主流道尽量短以减少冷料回收料减少压力和热量损失6. 主流道尽量避免拼块结构以防塑胶进入接缝造成脱模困难7. 为避免主流道与高温塑胶和射嘴反复接触和碰撞一般浇口套选用优质钢材加工并热处
10、理8. 其形式有多种可视不同模具结构来选择一般会将其固定在模板上以防生产中浇口套转动或被带出2. 分流道设计分流道是主流道的连接部分介于主流道和浇口之间起分流和转向作用分流道必须在压力损失最小的情况下将熔融塑胶以较快速度送到浇口处充模其截在截面积相等的条件下正方形之周长最长圆形最短面积如太小会降低塑料流速延长充模时间易造成产品缺料烧焦银线缩水如太大易积存过多气体增加冷料延长生产周期降低生产效率对于不同塑胶材质分流道会有所不同但有一个设计原则:必须保证分流道的表面积与其体积之比值最小即在分流道长度一定的情况下要求分流道的表面积或侧面积与其截面积之比值最小分流道型式有多种它因塑胶和模具结构不同而异
11、常用型式有圆形半圆形矩形梯形形正六边形如图：设计时基本原则：. 在条件允许下分流道截面积尽量小长度尽量短. 分流道较长时应在末端设置冷料穴以容纳冷料和防止空气进入而冷料穴上一般会设置拉料杆以便于胶道脱模. 在多型腔模具中各分流道尽量保持一致长度尽量短主流道截面积应大于各分流道截面积之和. 其表面不要求过份光滑(Ra=1.6左右)有利于保温. 如分流道较多时应考虑加设分流锥可避免熔融塑胶直接冲击型腔也可避免塑料急转弯使塑胶平稳过渡. 分流道一般采用平衡式方式分布特殊情况可采用非平衡方式要求各型腔同时均衡进胶排列紧凑流程短以减少模具尺寸. 流道设计时应先取较小尺寸以便于试模后有修正余量一般的流道直
12、径（尺寸）树脂流道径mm)ACETAL(P.O.M)压克力耐冲击用压克力酢酸塞璐珞IONOMER耐龙PCPBPEPPOPSPVC3. 浇口设计浇口是指流道末端与型腔之间的连接部分是浇注系统的最后部分其作用是使塑料以较快速度进入并充满型腔它能很快冷却封闭防止型腔内还未冷却的热胶倒流设计时须考虑产品尺寸截面积尺寸模具结构成型条件及塑胶性能有关浇口尽量短小与产品分离容易不造成明显痕迹其类型多种多样主要有:浇口的种类及其特微浇口的种类浇口的断面积成形性后精修加工其他特点直接浇口大应力。膜浇口扁形浇口良好困难1.成形性良好，后加工困难2.流痕或定向佳，具防止变形之效果环形浇口圆形浇口1成形性容易，后加工
13、困难。2主要适于圆筒部品，有孔成品，可得无结合线之凸片浇口稍良好稍良好1为侧面浇口之一种，可解决浇口部的残锱应力问题侧面浇口容易针点浇口隧道浇口小易生浇口，堵塞情形不必要1. 浇口在成形自动切数断，故有利于自动成形。2. 浇口的痕迹不明显，通常不必后加工。3. 浇口之压力损失大，必须高之射出压力。4. 浇口部份易被固化之残锱树脂堵隹。 盘形浇口: 沿产品外圆周而扩展进料其进料点对称充模均匀能消除结合线有利于排气水口常用冲切方式去除设计时注意冲切工艺 扇形浇口: 从分流道到模腔方向逐渐放大呈扇形适用于长条或扁平而薄之产品可减少流纹和定向应力扇形角度由产品形状决定浇口横面积不可大于流道断面积 环形
14、浇口:延产品整个外圆周扩展进胶它能使塑胶绕型芯均匀充模排气良好减少结合线但浇口切除困难它适用于薄壁长管状产品 点浇口: 是一种截面积小如针状之浇口一般用于流动较好之塑胶其浇口长度一般不超过其直径所以脱模后浇口自动切断不须再修正而浇口残痕不明显在箱罩盒壳体及大面积产品中应用相当广泛它可以使模具增加一个分模面便于水口脱模其缺点是因进浇口较小易造成压力损耗成型时产生一些不良(流痕烧焦黑点)其形状有菱形单点形双点形多点形 侧浇口: 一般开设在模具一边分模面上由内侧或外侧进胶截面多为矩形适用于一模多穴 直接浇口: 直接由主流道进入模腔适用于单穴深腔壳形箱形模具其流道流程短压力损失少有利于排气但浇口去除不
15、便会留明显痕迹 潜伏浇口: 其浇口呈倾斜状潜伏在分模面一方在产品侧面或里面进胶脱模时可自动切断针点浇口适用自动化生产设计要点: . 进胶口应开设在产品肉厚部分保证充模顺利和完全. 其位置应选在使塑胶充模流程最短处以减少压力损失有利于模具排气. 可通过模流分析或经验判断产品因浇口位置而产生之结合线处是否影响产品外观和功能可加设冷料穴加以解决. 在细长型芯附近避免开设浇口以免料流直接冲击型芯产生变形错位或弯曲. 大型或扁平产品建议采用多点进浇可防止产品翘曲变形和缺料. 尽量开设在不影响产品外观和功能处可在边缘或底部处. 浇口尺寸由产品大小几何形状结构和塑胶种类决定可先取小尺寸再根据试模状况进行修正
16、. 一模多穴时相同的产品采用对称进浇方式对于不同产品在同一模具中成型时优先将最大产品放在靠近主流道的位置. 在浇口附近之冷料穴尽端常设置拉料杆以利于浇道脱模4. 热流道目前浇注系统发展和改进的一个重要方向就是开发热流道模具它与一般注射模具的主要区别就是注射成型过程中浇注系统内之塑胶不会冷却拟固也不会形成浇道与产品一起脱模因此也称无流道模具在大型和精密模具设计中应用已越来越广泛它有以下优点:. 缩短成型周期省去剪浇口修整产品破碎回收等工序节约人力物力提高生产效率. 因无冷胶可减少材料消耗. 因生产中温度严格控制显著提高产品质量降低次品产生. 因浇注系统中塑胶始终处于融熔状态有利于压力传递可降低注
17、射压力利于成型. 因无浇道产生所以可缩短开模行程有利于模具和机台寿命但热流道模具结构复杂温度控制要求严格需要精密的温控系统制造成本较高不适合小批量生产根据不同塑胶特性对热流道模具有不同要求见下表:PEPPPSABSPOMPVCPC井式喷嘴可可稍困难稍困难不可不可不可延长喷嘴可可可可可不可不可绝热流道可可稍困难稍困难不可不可不可半绝热流道可可稍困难稍困难不可不可不可加热流道可可可可可可可三. 顶出系统设计产品完成一个成形周期后开模产品会包裹在模具的一边必须将其从模具上取下来此工作必须由顶出系统来完成它是整套模具结构中重要组成部分一般由顶出复位和顶出导向等三部分组成一. 按动力来分. 手动顶出:
18、当模具开模后由人工操纵顶出系统顶出产品它可使模具结构简化脱模平稳产品不易变形但工人劳动强度大生产率低适用范围不广一般在手动旋出螺纹型芯时使用. 机动顶出: 通过注射机动力或加设之马达来推动脱模机构顶出产品它可通机台上的顶杆推顶针板来达到脱模目的也可在公母模板上安装定距拉杆或链条靠开模力拖动顶出机构顶出产品调模时必须注意控制开模行程适用于顶出系统在母模侧之模具. 液压顶出: 在模具上安装专用油缸由注射机控制油缸动作其顶出力速度和时间都可通过液压系统来调节可在合模之前顶出系统先回位. 气动顶出: 利用压缩空气在模具上设置气道和细小的顶出气孔直接将产品吹出产品上不留顶出痕迹适用于薄件或长筒形产品二.
19、 按模具结构分一次顶出机构二次顶出机构母模顶出机构浇注系统顶出机构螺纹顶出机构等设计原则:. 选择分模面时尽量使产品留在有脱模机构的一边. 顶出力和位置平衡确保产品不变形不顶破. 顶针须设在不影响产品外观和功能处. 尽量使用标准件安全可靠有利于制造和更换顶出系统形式多种多样它与产品之形状结构和塑胶性能有关一般有顶杆顶管推板顶出块气压复合式顶出等一. 顶杆它是顶出机构中最简单最常见的一种形式其截面积形式主要有如下 . 圆形 因圆形制造加工和修配方便顶出效果好在生产中应用最广泛但圆形顶出面积相对较小易产生应力集中顶穿产品顶变形等不良在脱模斜度小阻力大等管形箱形产品中尽量避免使用当顶杆较细长时一般设
20、置成台阶形的有托顶针以加强刚度避免弯曲和折断设计要点:. 顶出位置应设置在阻力大处不可离镶件或型芯太近对于箱形类等深腔模具侧面阻力最大应采用顶面和侧面同时顶出方式以免产品变形顶破. 产品阻力均衡时顶杆应对称设置使受力平衡. 当有细而深之加强筋时一般在其底部设置顶杆. 若模具上有镶件顶针设在其上效果更佳. 在产品进胶口处避免设置顶针以免破裂. 当产品表面不允许有顶出痕迹时可设置顶出耳再剪除. 对于薄肉产品在分流道上设置顶针即可将产品带出. 顶针与顶针孔配合一般为间隙配合如太松易产生毛边太紧易造成卡死为利于加工和装配减少摩擦面一般在模仁上预留10. 为防止顶针在生产时转动须将其固定在顶针板上其形式多种多样须根据顶针大小形状位置来具体确定在此不一一列举. 顶出系统托模以后在进行下一周期生产时必须退回原处其形式主要有强制回位拉杆回位弹簧回位油缸二. 顶管又叫司筒或套筒顶针它适用于环形筒形或带中心孔之产品顶出由于它是全周接触受力均匀不会使产品变形也不易留下明显顶出痕迹可提高产品同心度但对于周边肉厚较薄之产品避免使用以免加工困难和强度减弱造成损坏三. 推板此形式适用于各种容器箱形筒形和细长带中心孔之薄件产品它顶出平稳均匀顶出力大不留顶出痕一般会有固定连接以免生产中或托模时将推板推落但只要导柱足够长严格控制托模行程推板也可不固定.