塑料模设计教程 1

johnson-xu

塑料的基本概念:
〈一〉、塑料的定义及组成，
塑料是指以高分子合成树脂为主要成份、在一定温度和压力下具有 塑性和流动性，可被塑制成一定形状，且在一定条件下保持形状不变的材料。
组成：聚合物合成树脂（40 ~ 100%）
8 C2 x6 O, Q! L3 {9 y0 }8 z辅助材料：增塑剂、填充剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、发泡剂、增强材料。
辅助材料作用：改善材料的使用性能与加工性能，节约树脂材料（贵）
〈二〉塑料的分类：
300余品种，常用的是40余种
名称是以所使有的合成树脂作为名称来称呼：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、氧树脂,俗称：电木（酚醛树脂）,有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲脂）,玻璃钢（热固性树脂用玻璃纤维增强）;英文名称：尼龙（聚酰胺）PA 聚乙烯 PE
分类：热固性塑料与热塑性塑料（按塑料的分子结构）
) p5 t# A  Y$ U- X1、 热塑性塑料
具有线型分子链成支架型结构加热变软，泠却固化不可逆的
2、 热固性塑料：
. d1 q* E: c8 W8 [9 M4 l) \具有网状分子链结构加热软化，固化后不可逆.
9 E% C% y: D4 q% K" W/ w通用塑料：指产量大，用途广。价格低廉的一类塑料。如：聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，醛酚塑料，氨基塑料占塑料产量的60%
, E+ I0 ^5 J" D  T; u: P9 Z工程塑料：指机械性能高，可替代金属而作工程材料的一类，尼龙，聚磷酸脂，聚甲醛，ABS
特种塑料：隙氧树脂
/ ~7 y9 i7 H0 X6 k, S/ O. P/ ?〈三〉塑料的性能
1、 质量轻，密度 0.9~0.23g /cm^ 泡沫塑料 0.189g/cm
2、 比强度高：是金属材料强度的1/10 。 玻璃钢强度更高
3、 化学稳定性好
5 t0 V# Y' `+ n0 ]7 W3 Z1 J7 s. O4、 电气绝缘性能优良
  U9 u) j; r- ?. U5、 绝热性好
! ]6 u8 M& M0 |: }% k4 m& }; k3 J6、 易成型加工性，比金属易
( q& [; E4 b% V$ O2 Q6 V/ ]7、 不足：强度，刚度不如金属，不耐热。 100C以下热膨胀系数大，易蠕变，易老化。
热塑性塑料成型加工性能：
+ \* N0 T4 Q0 \* C〈一〉 吸湿性：吸水的（ABS.尼龙，有机中玻璃）懦水的（聚乙烯）含水量大，易起泡，需干燥。
〈二〉 塑料物态：
; I7 X, v0 T4 n, K% a- C) j8 F4 |1、 玻璃态：一般的塑料状态 TG 高于室温。
. ~3 ^, E% O/ y# s2、 高弹态：温度商于 TG ，高聚物变得像橡胶那样柔软，有弹性。
3、 粘流态：沾流化温度以上，高聚物相继出现塑料流动性与粘性液体流动区移，塑料成型加工就在材料的粘流态进引。
5 ^+ p& |: \' F6 n' N- o/ O〈三〉 流动性：
  `  }5 O3 x2 L" n" E塑料在一定温度压力作用下，能够充分满模具型腔各部分的性能，称作流动性。
流动性差，注射成型时需较大的压力；流动性太好，容易发生流涎及造成制件溢边。
1 r& f' h$ ]+ Y- [* N〈四〉 流变性：高聚物在外加作用下产生流动性与变形的性质叫流变性。
) l' v3 E$ n/ z1 L3 P4 O' [8 N牛顿型流体与非牛顿型流体。
牛顿流体 ：主要取决于（流变形为）剪切应力，剪切速率和绝对粘度，低分子化合物的液体或溶液流体属于牛顿流体。
8 M- h, ^# a, }, x& }! L. K( Q; g. C# }& g大多数高聚物熔体在成型过程中表现为非牛顿流体。
& M, g# B0 _# \: ^0 Z〈五〉 结晶性：冷凝时能否结晶。
4 F0 @) O% O) k3 c% s5 G, F无定型塑料与结晶型塑料。
结晶型：尼龙，聚丙烯，聚乙烯，无定型塑料：ABS
〈六〉 热敏性与水敏性。
〈七〉 相熔性：熔融状态下，两种塑料能否相熔到一起，不能则会分层，脱皮。
: r3 c- F/ u" o$ {〈八〉 应力开裂及熔体破裂。
〈九〉 热性能及冷却速度。
" R+ R( W7 s# a  p4 k( x( T% j〈十〉 分子定向（取向）。
1 ]  T$ w. J4 H7 W〈十一〉收缩性。
: }# ?4 D& M2 H5 |$ Z" W〈十二〉毒性，刺激性，腐蚀性。
8 Q1 _% @1 K/ Q! n2 `, i- r: ^热塑料制品设计原则
一、 尺寸，精度及表面精粗糙度
- S7 ~9 Q: y8 w( a6 n〈一〉尺寸
" i' W# r7 V6 a3 ~$ t, y  {% \- g尺寸主要满足使用要求及安装要求，同时要考虑模具的加工制造，设备的性能，还要考虑塑料的流动性。
  F' N& V3 _( r8 {) X〈二〉精度
2 X0 P3 Y) Z* B; f  E影响因素很多，有模具制造精度，塑料的成份和工艺条件等。
〈三〉表面粗糙度
1 J2 T/ z$ R' b/ L) v* q4 \! m, U由模具表面的粗糙度决定，故一般模具表面粗糙比制品要低一级，模具表面要进引研磨抛光，透过制品要求模具型腔与型芯的表面光洁度要一致 Ra 〈 0.2 um
" \9 N% I# P8 E8 X, \) y塑件圈上无公差要求的仍由尺寸，一般采用标准中的8 级，对孔类尺寸可以标正公差，而轴类各件尺寸可以标负出差。中心距尺寸可以棕正负公差，配合部分尺寸要高于非配合部分尺寸。
二、 脱模斜度
) |5 z& S; z& r+ x) ]0 W% T由于塑件在模腔内产生冷却收缩现象，使塑件紧抱模腔中的型芯和型腔中的凸出部分，使塑件取出困难，强行取出会导至塑件表面擦分，拉毛，为了方便脱模，塑件设计时必须考虑与脱模（及轴芯）方向平行的内、外表面，设计足够的脱模斜度，一般1°——1°30`。
一般型芯斜度要比型腔大，型芯长度及型腔深度越大，则斜度不减小。
三、 壁厚
根据塑件使用要求（强度，刚度）和制品结构特点及模具成型工艺的要求而定
壁厚太小，强度及刚度不足，塑料填充困难
0 w/ C9 X- e. [壁厚太大，增加冷却时间，降低生产率，产生气泡，缩孔等 。
要求壁厚尽可能均匀一致，否则由于冷却和固化速度不一样易产生内应力，引起塑件的变形及开裂。
四、加强筋
. C) Y6 Z8 v% I* v6 M, L: L5 g5 s设计原则：
〈一〉中间加强筋要低于外壁 0.5 mm 以上，使支承面易于平直。
〈二〉应避免或减小塑料的局部聚积。
- k7 Y9 G2 R  ~- F; `0 {$ ~6 U〈三〉筋的排例要顺着在型腔内的流动方向。
$ E. n& {+ l. r2 s五、支承面
4 f4 j2 O+ h8 Y/ n# s2 E5 V$ s塑件一般不以整个平面作为支承面，而取而代之以边框，底脚作支承面。
, a) t! f4 Y7 Q! Q; t六、圆角
要求塑件防有转角处都要以圆角（圆弧）过渡，因尖角容易应力集中。
塑件有圆角，有利于塑料的流动充模及塑件的顶出，塑件的外观好，有利于模具的强度及寿命。
# |3 p2 c1 I- A' P" g七、孔（槽）
塑件的孔三种成型加工方法：
6 Q& x4 W& Y0 V; L$ V1 ^4 Y& R（1）模型直接模塑出来。
* A% G* M9 O3 n: Y$ L5 n（2）模塑成盲孔再钻孔通。
$ o- @; Z5 [  w; K. v& X9 m（3）塑件成型后再钻孔。先模塑出浅孔好。
1、 模塑通孔要求孔径比（长度与孔径比）要小些，当孔径〈1.5MM，由于模芯易弯曲折断，不适于模塑 模塑型芯的三种方式。
2、 肓孔的深度：h 〈 （3—5）d
/ l) |1 _2 z$ _d〈 1.5时， h 〈 3d
& R: H) m1 n: J3 i+ u; s# `3、 异形孔（槽）设计
; t2 z. j+ t; t塑件如有侧孔或凹槽，则需要活动块或抽芯机构"平行射成原则"确定塑件侧孔（槽）是否适合于脱模。
热塑性塑料中软而有弹性的，如聚乙烯，聚丙烯，聚甲醛导制品，内孔与外像浅的可强制脱模。
; k0 U1 ?; Y! H' l' e八、螺纹
塑件中的螺纹可用模塑成型出来，或切削方法获得通常折装或受力大的，要采用
金属螺纹嵌件来成型。
九、嵌件
为了增加塑料制品整体或某一部位的强度与刚度，满足使用的要求，常在塑件体内设置金属嵌件。
7 @* l0 h; B9 W0 L5 h6 \" V+ R" k由于装潢或某些特殊需要，塑料制品的表面常有文字图案。
& Y) a9 j- }% y* W! o" a. y% n* n1、 标志
2、 凹凸纹：如把手，旋钮，手轮制品的固边，以增加摩擦力，凹凸纹要做成直纹，以便于脱模。
3、 花纹：凹凸纹，皮革纹，桔皮纹，纹浪纹，点格纹，菱形纹。
4 O9 U, `6 O) u/ c; D, W加工花纹方法：电火花加工，照像化学磨蚀，雕刻冷挤压。
注射成型概述
一、 注射成型原理与过程：
是热塑性塑料成型的一种主要加工方法
1、 合模，加料，加热，塑化，挤压
2、 注射，保压，冷却，固化，定型
/ y6 S3 V* t2 ?; ^) S3、 螺杆嵌塑，脱模顶出
二、 注射成型设备
〈一〉注射成型机的分类：
1 w. o5 D0 z0 L: g. o2 U4 e〈1〉 按用途：热塑性塑料注射成型机，热固性塑料注射成型机
4 `7 w3 y( B. e5 r9 z, }6 U〈2〉 按外形：立式，卧式，角式
〈3〉 按能力：小型（〈50cm注射量，中型（50~1000cm^）大型〉1000cm^
7 y0 o. h, V2 h% W〈4〉 按塑化分：有塑化装置，有塑化装置
〈5〉 按操作：手动，半回动，自动
& |# o" o& b- [+ ~〈6〉 按绕动：机械绕动，液压绕动，机械液压绕动
〈二〉 注射成型的结构组成
. K, D# x7 ]8 s5 K- k) T1、 注射紧绕：料斗，塑化部件（料筒，螺杆，电热圈）喷嘴。
7 w  e+ G3 j4 T" t4 y2、 锁模紧绕：实现模具的启闭，锁紧，塑件顶出。
& ~5 e2 X2 _+ E5 |! K0 h3、 传动操作控制紧绕。
8 D, d' e$ ?; B〈三〉 注射机的型号，规格，基本参数
! O2 S( V- `- b3 }5 V1、 一般以注射量表示注射机的容量，Xs - ZY ,25表示：一次最大注射量为 1- 25CM^的倒式螺杆注射成型机.
2、 基本参数：公称注射量，合模压力，注射压力，注射速度，注射功率，塑化能力，合模与开模速率，机器盾隙次数，最大成型面积，模板尺寸，模板间距离，模板过程。
〈四〉 注射成型机的工作过程
* L0 t8 {9 R* e. J/ }  K8 t, T  p
) s4 `/ U. D$ ]2 a( u8 w
" A8 p& H3 d+ D1 b- P5 S注射成型模具基本结构及分类
一、 基本结构,根据部分起作用不同分类:
〈一〉 浇注系统
9 o& F( X( E5 S9 p& o7 \! z) S将塑料由注射机喷嘴引向型腔的通道称浇注系统，其由主流道，分流道，内浇口，冷料穴等结构组成，由零件的浇注套，拉料杆等组成。
〈二〉 成型零件
( ?( x) ?0 F3 \! [- t是直接构成塑料件形状及尺寸的各种零件，由型芯（成型塑件内部形状），型腔（成型塑料外部形状），成型杆，镶块等构成。
; X' y. j3 z0 ~" g8 J: q〈三〉 结构零件
构成零件结构的各种零件，在模具中起安装，导向，机构动作及调温等作用。
! e  ]6 H6 J$ X: `导向零件：导柱，导套 。
) D, n; w: ]; {  o; G) B% q装配零件：定位隙，定模底板，定模板，动模板，动模垫板，模脚
  J3 h7 N  j6 A2 G0 l( ^8 V冷却加热系统
2 M& z9 n  [; A) E8 V+ b9 J5 o
. ~$ _- @* `; c根据其运动特点均可分为两大部分：
定模部分：一部份留于模具机座的定模板上，
$ r# m0 t: W. E+ E- A& [: O动模部分：随注射机动模板运动的部分
定模部分与动模部分闭合则可形成型腔与浇注系统
二、 模具的分类
〈一〉 按注射机类型分：
. v2 w" p" e/ M! E: h立式注射机，卧式注射机，直角式注射机上用的模具
〈二〉 按注射模具的总体结构特征分：
1、 单分型面模 分流道位于分型面上，需切除流道凝料。（模拟动画）
, w, j0 {% I9 g. w+ _& C/ s2、 点浇口脱出模具（三板式模具）（模拟动画）
% _% \+ C8 k( F3 u! W% d& e7 K  h3、 带横向轴芯的分型模具（模拟动画）
4、 自动卸螺纹注射成型模具

James789

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梧桐羽

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