模具设计从入门到精通Word文档格式.docx
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2.热固性塑料﹕这类塑料的合成树脂是体型高聚物﹐因而在加热之初﹐因分子呈线型构具有可熔性和可塑性﹐可塑制成一定形状的塑件﹐当继续加热时﹐分子呈现风状结构﹐当温度达到一定程度后﹐树脂变成不溶和不熔的体型结构﹐使形状固定下来﹐不再变化。
如有加热也不软化﹐不再具有可。
在一定变化过程中﹐既有物理变化﹐又有化学变化﹐因此﹐变化过程中不可逆的。
（一次成型）
种类﹕A.酚酸塑料PF
B.氨基塑料
C.环氧树脂EP
D.酚醛塑料（PF）又称电木﹐用于电气开关﹐热固性材料。
第二章通用注射成型系统及工作循环
一﹑通用注射线型系统﹐是指热塑料的通用注射成形系统﹐其包括用来成型的和最后成型好的塑件﹐以及用来保证塑件成型的注射机和注射模待组成。
常用注射成型系统﹕1.机身2.电同及油泵3.注射油缸4.齿轮箱5.齿轮传动电同6.料斗7.螺杆8.加热器9.料筒10.喷嘴11.定模固定板12.模具13.导柱14.动模固定板15.合模机构16.合模油缸17.螺杆传动齿轮18.螺杆花键19.油箱
重点﹕1.料斗干燥﹑储料作用（一般在成型之前要对塑料作干燥）
2.螺杆核心部位﹐起混料﹑碾料﹑产生压力﹑推料等作用
3.喷嘴与模具上的主胶道相连接
二﹑塑料成型种类﹕射出成型﹑压铸成型﹑吸塑成型﹑吹塑成型﹑发泡成型﹑挤压成型等。
三﹑工作循环﹕计量塑化注射充模保压增密制品冷却
开模顶件取件闭模后加料
四﹑1.单色模具注射机分立式﹑卧式﹑角式等。
2.单色多模注射机。
3.多色单模注射机。
4.多色多模的注射机。
立式注射机﹕料斗在上面﹐母模在上﹐公模在下﹐开模时母模上开﹐公模不动。
四﹑注射机装置部分技朮参数﹕
1.公称注射量（g或m3）2.注射压力（Pa）
3.注射速度4.线型时间
5.指压6.螺杆转速
7.注射行程8.喷嘴接力
9.加热功率10.喷嘴温度
11.料筒温度12.喷嘴球半径
13.喷嘴孔直径14.螺杆直径
15.螺杆有效长度16.螺杆长径比
17.螺杆的压缩比
五﹑合模装置部分技朮参数﹕
1.锁模力（合模力）﹐是指注射机的合模机构对模具所能施加的夹紧力
（KN）。
2.合模速度（m/s）动模转动最高速度。
3.开模力（KN）为取出制品﹐模具开启最大力。
4.开模速度（M/S）开模时﹐动模移动速度。
5.顶出力（KN）顶出装置的最大推力。
6.模温控制参数（℃）﹐模具要求恒定的温度值。
7.合模装置的基本尺寸。
第三章塑件
一﹑塑件的基本内容
1.立体空间内容﹐几何结构﹐尺寸及精度。
2.塑件表面的内容﹑标记﹑符号﹑文字﹑表面图案﹑图形﹑粗糙度。
3.静态﹑动态性能﹐机械﹑物理﹑化学等性能。
4.环境﹑人机工程。
5.塑料的选择。
6.成本﹑价格。
7.成型模具及成型方法实现的可行性﹐经济性等。
二﹑几何结构及尺寸精度
1.结构包括内部结构和外部结构的设计。
1-1.形状﹕塑件的形状应尽可能保证有利于成型原则。
1-2.脱模斜度﹕由于塑件冷却后产生收缩﹐会使塑件紧紧包住模具型芯和型腔中的凸起部分（主要包模仁）﹐为了便于取出塑件﹐防止脱模时撞伤或擦伤塑件﹐设计塑件时﹐其内外表面沿脱模方向均应具有足够的脱模斜度。
在设计时﹐应注意以下几个方面﹕
a.压缩成型较大的塑件时﹐要求内表面的脱模斜度大于外表面的脱模斜度。
b.常用脱模斜度值为1°
~1.5°
﹐也可小到0.5°
。
c.对于高度不大的塑件﹐可不取脱模斜度。
1-3.壁厚﹕塑件的壁厚与使用要求及工艺要求有关。
a.在塑模成型上﹐壁厚过小﹐熔融塑料在模具型腔中的流动阴力较大。
b.壁厚过大﹐会造成用料过多﹐增加成本﹐且会给成型工艺带来困难。
在塑件上还会产生气泡﹐缩孔﹑凹痕﹑翘曲等﹐影响产品外观。
c.在成型工艺上还要求塑件各部位的壁厚尽可能均匀。
1-4.加强筋﹕它是塑件中经常会用到的增加塑件强度的办法﹐其优点﹕
a.使塑件壁厚均匀﹐即节约了材料﹐又提高了强度﹐还可避免塑
件中外观缺陷。
b.增加塑件的刚性。
c.沿料流方向的加强筋还能降低塑料的充模阴力。
加强筋的设计要求﹕
a.为了增强塑件的强度及刚性﹐加强筋应设计得矮一些﹐多一些
为好。
b.加强筋之间的中心距应大于两倍的壁厚。
c.对于薄壁塑件﹐也可将其设计成球面或拱曲面形状。
1-5.支承面﹕以塑件的整个底面作为支承面是不合理的。
通常利用的是边框支承或底脚支承。
1-6.圆角﹕塑件上除了使用上要求必须采用尖角之外﹐其余所有转角处均应采用圆弧过渡﹐因为尖角处易产生应力集中﹐影响塑件强度。
采用圆角的优点主要有两方面﹕
a.避免应力集中﹐提高了塑件强度及美观。
b.模具在淬火和使用时不致因应力集中而开裂。
1-7.孔﹕塑件上的孔是用模具的型芯来成型的﹐在设计上应注意以下几点﹕
a.孔应设置在不易削弱塑件强度的地方。
b.在孔之间及孔与边缘之间均应有足够的距离（一般应大于孔径）。
c.对于盲孔﹐在挤塑或注射成型时﹐其孔深不得大于孔径的4倍。
1-8.合页的设计﹕合页的设计主要有以下几点﹕
a.对于塑件本身壁厚小的中间薄膜处应相薄﹐壁厚大的﹐薄膜处应厚一些﹐但不得超过0.5mm。
b.合页部分的厚度应均匀一致。
c.成型时﹐塑料必须从塑件本身的边通过中间薄膜流向另一边﹐脱模后立即折曲几次。
1-9.止转凸凹﹕塑件上设计的止转凸凹一般是为了便用握持和塑件成型后易于拧出﹐在设计时应当注意﹕凸凹纹方向与脱模方向一致性及模具便于加工性。
1-10.螺纹﹕
a.塑件上的螺纹可以模塑时直接成型﹐也可在模塑后机械加工成型。
b.模塑的螺纹其外螺纹直径不宜小于4mm﹐内螺纹直径不宜小于2mm﹐精度不高于3级。
c.为防止塑件上螺孔的最外围螺纹崩裂或变形﹐应使孔始端有一深度0.2~0.8mm的台阶孔﹐螺纹末端也不宜延伸到与底面相接。
1-11.齿轮﹕
a.齿轮各部分的尺寸有如下的规定﹕
a-1.轮缘宽度最小为齿高的3倍。
a-2.辐板的厚度应等于或小于轮缘厚度。
a-3.轮壳厚度应等于或大于轮缘厚度。
a-4.轮壳外径最小应为轴孔径的1.5~3倍。
a-5.轮壳长度应相当于轴径。
b.在设计齿轮时﹐还应注意﹕
b-1.尽量避免截面的突然变化。
b-2.尽可能加大圆角及圆弧过渡的半径。
b-3.轴与孔尽可能不采用过盈配合﹐可采用过渡配合。
1-12.嵌件﹕
嵌件的用途﹕
a.增加塑件局部的强度﹑硬度﹑耐磨性﹑导电性﹑导磁性。
b.增塑件的尺寸和形状的稳定性﹐提高精度。
c.降低塑料的消耗及满足其它多种要求。
2.嵌件表面形式﹕菱形滚花﹑直纹滚花﹑六边形﹑切口﹑打孔﹑折弯﹑压偏等。
3.嵌件的设计要`求﹕
3-1.为了防塑件应力开裂﹐嵌件周围的塑料层应有足够的厚度﹐同时嵌件本身结构不应带有尖角。
3-2.单侧带有嵌件的塑件﹐因两侧收缩不均匀﹐造成很大的内应力﹐会使塑件产生弯曲或断裂。
3-3.为了防止嵌件受到塑料流动压力产生位移或变形﹐嵌件应牢固固定在模具内。
3-4.嵌件设计应尽量用不通孔或不通螺孔。
3-5.为了避免鼓胀﹐套筒嵌件不应设置在塑件的表面或边缘附近。
3-6.为了提高嵌件装在模具里的稳定性﹐在条件许可时﹐嵌件上应有凸缘﹐并便其凹入或凸起1.5~2mm。
3-7.当嵌件自由伸出长度超过嵌件支承的直径2倍时﹐垂直于压塑方向的嵌件应有支承柱。
3-8.当嵌件为螺杆时﹐光杆部分与模具的配合部分应具有IT9级精度的间隙配合。
3-9.为了使嵌件与塑件牢固地连接在一起﹐嵌件的表面应具有止动的部分﹐以防嵌件移动。
第四章塑膠模具的基本結構
塑膠模具依總體功能結構可分為﹕成型系統﹐澆注系統﹐排氣系統﹐冷卻系統﹐頂出系統等
一.澆注系統﹕
定義﹕模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道。
其由主流道﹑分流道﹑澆口及泠料穴組成。
相關的一些中英文對照
CAV.NO第几號模窩RUNNER澆道
GATE澆口CAVITY型腔
（一）.主流道﹕
1.定義﹕主流道是指從注射機噴嘴與模具接觸的部位起﹐到分流道為止的這一段。
2.設計上的注意事項﹕
（1）.主流道的端面形狀通常為圓形。
（2）.為便于脫模﹐主流道一般制作都帶有斜度﹐但如果主流道同時穿過多塊板子時﹐一定要注意每一塊塊子上孔的斜度及孔的大小。
（3）.主流道大小的設計要根據塑膠材料的流動特性來定
（4）.主流道在設計上大多采用圓錐形.（如圖示）制作時要注意﹕
A.小端直徑D2=D1+（0.5~1mm）
B.小端球半徑R2=R1+（1~2mm）
（其中D1﹑R1分別為注射機射出口的直徑及注射頭的球半徑）
3.澆口套
由于主流道要與高溫塑料及噴嘴接觸和碰撞﹐所以模具的主流道部分通常設計成可拆卸更換的襯套﹐簡稱澆注套或澆口套
（1）.其作用主要為﹕
A.使模具安裝時進入定位孔方便而在注塑機上很好地定位與注塑機噴嘴孔吻合﹐并能經受塑料的反壓力﹐不致被推出模具
B.作為澆注系統的主流道﹐將料筒內的塑料過渡到模具內﹐保証料流有力暢通地到達型腔﹐在注射過程中不應有塑料溢出﹐同時保証主流道凝料脫出方便。
（2）結構形式有整體式和分體式
整體式﹕即台肩與構成主流道部份做成一體
分體式﹕即台肩與構成主流道部份分開制作
日本的工業標准﹕JIS
中國的工業標准﹕SJB
（二）。
分流道﹕
定義﹕主流道與澆口之間的一段﹐它是熔融塑料由主流道流入型腔的過渡段也是澆注系統中通過斷面面積變化及塑料轉向的過渡段﹐能使塑料得到平穩的轉換。
1.截面設計
A.一般設計截面為圓形
B.從加工方便性來看一般設計為U形﹐V形﹐梯形﹐正六邊形
C.分流道的斷面形狀及尺寸大小﹐應根據塑件的成型體積﹐塑件壁厚﹐塑件形狀﹐所用塑料工藝特性﹐注射速率﹐分流道長度等因素來確定。
2.分流道的布置形式有平衡式進料和非平衡式進料兩種形式。
平衡式進料就是保証各個進料口同時均衡地進料﹐非平衡式進料就是各個進料口不能同時均衡地進料﹐一般要做模流分析來進行評估。
（三）.澆口
1.定義﹕澆口又稱進料口或內流道。
它是分流道與塑件之間狹窄的部份﹐也稱澆注系統最短小的部份﹔
2.作用﹕能使分流道輸送過來的熔融塑料的流速產生加速度﹐形成理想的流態﹐順序﹐并速速地充滿型腔﹐同時還起著封閉型腔防止熔料倒流的作用﹐并在成型后便于使澆口與塑件分離。
3.澆口的形式﹕
1>
.側向澆口﹕
內側澆口
普通側澆口（邊緣澆口）﹕
外側澆口
扇形澆口﹕常用來成型寬度較大的薄片狀塑件
平縫式澆口
護耳式澆口
隙式澆口
一般點澆口
2>
.點澆口﹕
潛伏式澆口（我公司大多采用此種方式）
盤環型澆口
輪輻式澆口
爪形澆口
園環形澆口
3>
.澆口位置的選擇
（1）澆口選擇有阻擋物最近的距離。
（2）澆口的尺寸及位置選擇應避免產生噴射和蠕動。
（3）澆口應開設在塑件斷面最厚處。
（4）澆口位置的選擇應使塑料流程最短﹐料流變向最少。
（5）澆口位置選擇應有利于型腔內氣體的排出。
（6）澆口位置的選擇應減少或避免塑件的熔接痕增加熔接牢度。
（7）澆口位置的選擇應防止料流將型腔﹐型蕊﹐嵌件擠壓變形。
（四）.冷料穴
1.結構﹕冷料穴是用來儲臧注射間隔期間產生的冷料頭的﹐防止冷料進入型腔而影響塑件質量﹐并使熔料能順利地充滿型腔﹐冷料穴又稱冷料井。
2.拉料形式﹕
（1）鉤形（工形）拉料杆
（2）球形拉料杆
3.圓錐形拉料杆
4.拉料穴﹕A.帶頂杆﹔B.不帶頂杆
第五章成型部分设计
一、分模面的确定
为了将塑件和浇注系统凝料等从密闭的模具内取出，以及为了安放嵌件，将模具适当地分成两个或若干个主要部分，这些可以分离的接触表面，通称为分模面。
分模面的表示方法：
1.模具分开时，分模面两边的模板都作移动；
2.模具分开时，其中一方模板不动，另一方模板作移动
A.分模面的数目有：
单分模面、双分模面、多分模面
B.分模面的形状有：
平面、斜面、阶梯面、曲面
C.分模面与开模方向关系有：
平行于开模方向、垂直于开模方向、与开模方向成一斜角
选择分模面考虑原则：
1.塑件质量考虑，
确保塑件尺寸精度
A．同轴度要求的部份应在公模内成型，若放在公母模内成型，会因合模不准确而难于保证同轴度
B．选择分模面时，应考虑减小由于脱模斜度造成塑件大小端尺寸差异，若模窝设在公模，会因脱模斜度造成塑件大小端尺寸差异太大，当塑件不允许有较大的脱模斜度时，采用这种结构使脱模困难，若塑件外观无严格要求，可将分模选在塑件中部，它可采用较小的脱模斜度有利于脱模
确保塑件表面要求：
分模面尽可能选择在不影响塑件外观的部位以及塑件外观的要求
2.注射机技术规格考虑：
A．锁模力考虑：
尽可能减少塑件在分模面上的投影面积。
当塑件在分型面上的投影面积接近接近于注射机的最大注射面积时，有产生溢料的可能，模具的分模面尺寸在保证不溢料的情况下，应尽可能减少分模面接触面积，以增加分模面的接触压力，防止溢料，并简化分模面的加工
B．模板间距考虑：
分模面的确定要保证公母模开模行程最短
3.模具结构考虑
A．尽量简化脱模部件
a.为便于塑件脱模，应使塑件在开模时尽可能留在公模，只要使塑件与公模的结合力大于塑件与母模的结合力即可，尽可能使塑难看与母模之间有一定的结合力，而不要把塑件与模具的结合力都放在公模
b.当塑件的外形简单，但内形有较多的孔或复杂孔时，塑件成型后必然留在模仁上，此时模窝可设在母模上，开模后可用推板顶出塑件，若模窝设在公模上，使脱模困难
c.当带有金属嵌件时，因为嵌件不会收缩包紧模仁，所以模窝应设在公模，否则开模后塑件留在母模，使脱模困难
d.若塑件的模仁对称分布时，应迫使塑件留在公模上，采用顶管脱模
e.若塑件有侧孔时，应尽可能将模仁设在公模部份，避免母模抽芯，否则造成脱模困难
B．侧抽芯机械考虑
a.应尽量避免侧抽芯机构，若无法避免侧抽芯，应使抽芯尽量短
b.由于斜滑块合模时锁紧力较小，对于投影面积较大的大型塑件，可将塑件投影面积大的分模面放在公母模合模的主平面上，而将投影面积较小的分模面作为侧向分模面，否则斜滑块的锁紧机构必须做得很庞大，或由于锁不紧而溢边
C．量方便浇注系统的布置：
分模面的确定不妨碍浇注系统的正常开设
D．便于排气：
为了有利于气体的排出，分模面尽可能与料流的末端重合
E．便于嵌件的安放：
当分模面开启后，要有一定的空间安放嵌件
F．模具总体结构简化，尽量减少分模面的数目，尽量采用平直分型面。
还应考虑模具是否便于加工，便于成品取出，还有分模面应尽量选择在产品的棱线上面
4.模具制造难易性考虑：
能确保模具机械加工容易
第六章一般凹模结构设计
一．首先复习一下上节课所讲的内容﹕
1.分模面的确定
从分模面与开模的方向来看﹐有平行于开模方向﹐垂直于开模方向﹐与开模方向成斜角。
2.分模线﹕分模线不要影响产品外观,尽量选择在产品棱边上。
产品的外表面是由母模制作﹐产品的内表面是由公模仁成型制成。
3.cavity数量的确定﹕
3-1.是根据所用注射机的最大注射量确定型腔数量。
（切记算出之数值不能四舍五入,只能取小）。
3-2.根据注射机的最大锁模力确定型腔数量。
3-3.根据塑件精度确定型腔数量。
3-4.根据经济性确定型腔数。
备注﹕注射机的规格主要是用机器吨位或锁模力﹐另一种是用注射量确定。
二．一般母模的设计﹕
凹模是成型产品外形的主要部件。
其结构特点﹕随产品的结构和模具的加工方法而变化。
镶拼的组合方式的优点﹕
对于形状复杂的型腔﹐若采用整体式结构﹐比较难加工。
所以采用组合式的凹模结构。
同时可以使母模边缘的材料的性能低于母模的材料﹐避免了整体式凹模采用一样的材料不经济﹐由于凹模的镶拼结构可以通过间隙利于排气﹐减少母模热变形。
对于母模中易磨损的部位采用镶拼式﹐可以方便模具的维修﹐避免整体的母模报废。
镶拼的组合方式的缺点﹕
组合式凹模的刚性不及整体式的易在塑件表面留下痕迹﹐模具结构比较复杂。
（镶拼式的结构可以平衡变形量）。
1.整体式凹模
a.完全整体式母模﹕
它是由整块材料制作而成﹐这种结构比较简单﹐不易变形产品的质量好﹐如果产品塑件比较复杂﹐采用一般的加工方法制造母模型腔就较困难。
所以完全整体式的适合简单的塑件。
b.整体嵌入式母模块﹕
它属于一种完全整体式凹模的演变﹐即将完全整体式凹模变为整体式凹模块直接嵌入到固定板中﹐或先嵌在模框中
模框在嵌到固定板中的形式。
完全整体式凹模整体嵌入式母模块
2.完全整体式凹模块+局部镶拼嵌入﹐是在守全整体式凹模块或整体
嵌入式凹模块的易损坏的部位及难加工的部位﹐如图所示﹕
A.图所示的结构比较简单﹐但结合面要平整﹐否则会有塑料流入使
毛边加厚。
B.图所示的结构﹐采用圆柱形配合﹐塑料不易流入。
3.完全镶拼嵌入式母模块。
上图是一种侧壁和底部大面积的母模结构﹐镶拼凹模块可直接嵌入到固定板中﹐或嵌入到模框﹐模框再嵌入到固定板中。
上图所表示的是底部大面积镶嵌组合式凹模。
第7章模具一般顶出机构设计
一.推块顶出机构
平板状带凸缘的塑件﹐如用推板顶出会粘附模具时﹐则应使用推顶出机构。
因推块是形腔的组成部分﹐所以它应具有较高的硬度和较低的表面粗糙度。
它的复位形式有两种:
一种是依靠塑料压力﹐一种是采用复位杆。
二．利用成型零件顶出机构
有些塑件由于结构形状和所用塑料关系﹐不宜采用顶杆﹐顶管﹐推板﹐推块等顶出机构﹐此时可采用成型镶件或凹模带出塑件。
前面讲的推块出属于成型镶块顶出机构。
三．多组件综合顶出机构
它是指将前面所讲的几种顶出机构综合起来实现顶出的目的。
常用的有顶杆加顶板﹐顶管加顶板
四．气压脱出机构
使用气压脱模要设置压缩空气通路和气门﹐加工较简单﹐适用于轻的﹐薄的软性塑料脱模。
五．斜滑块脱出机构
当塑件上具有与开模方向不同的内外侧孔或侧凹等阻碍塑件直接脱模时﹐必须采用斜滑块脱模机构。
即将成型侧孔或侧凹的零件做成活动的型芯。
在塑件脱模时先将活动型芯抽出﹐再从模中顶出塑件﹐完成活动型芯抽出和复位的机构叫做抽芯机构。
斜滑块抽芯机构的三种基本形式﹕
1.抽芯方向与开模方向垂直
2.抽芯方向与定模偏一定的角度
3.抽芯方向与动模偏一定的角度
斜滑块抽芯机构零件设计
1.斜导柱（斜销）的设计
1.1斜导柱长度和所需最小开模行程计算
1.2斜导柱所受的弯曲力计算
1.3斜导柱截面尺寸设计
1.4斜导柱的斜角设计
1.5斜导柱的安装固定形式及表面要求
2.滑块的设计
2.1型芯与滑块的连接形式
2.2滑块的导滑形式
2.3滑块的定位装置设计
3.压紧楔块的设计
3.1压楔块的形式
3.2压楔块的楔角
抽芯时的干涉现象及先复位机构设计
常用的先复位机构有以下几种形式:
1.楔形滑块先复位机构
2.摆杆先复位机构
3.杠杆先复位机构
4.偏转杆先复位机构
5.连杆先复位机构
6.弹簧先复位机构
斜导柱分型与抽芯机构的结构形式
1.斜导柱在定模,滑块在动模的形式
2.斜导柱在动模,滑块在定模的形式
3.斜导柱与滑块同在定模的结构
4.斜导柱同在动模的结构
定距分型拉紧机构
1弹簧螺钉式2摆钩式
3滑板式4导柱式
六.弯销分型与抽芯机构
其原理和斜导柱抽芯机构一样,所不同的是在结构上以矩形断面的弯销代替了斜导柱.它的优点是斜角可以做大一些.
七.斜导槽分型与抽芯机构
第八章温度调节系统与排气、引气系统设计
《一》
模具的温度直接影响到塑件的成型质量和生产效率。
所以模具上需要添加温度调节系统以达到理想的温度要求。
温度调节系统根据不同的情况可以分为冷却系统和加热系统两种。
一﹕冷却系统
一般注射到模具内的塑料温度为200摄氏度左右﹐而塑件固化后从模具型腔中取出时的温度在60摄氏度以下。
热塑性塑料在注射成型后﹐必需对模具进行有效的冷却﹐使熔融塑料的热量尽快传给模具﹐以便使塑件可靠冷却定型并可迅速脱模﹐提高塑件定型质量和生产效率。
对于熔融粘度较底﹐流动性较好的塑料﹐如聚乙烯’﹐尼龙﹐聚苯乙烯等﹐若塑件是薄壁而小型的﹐则模具可利用自然冷却﹔若塑件是厚壁而大型的﹐则需要对模具进行人工冷却﹐以便塑件很快在模腔内冷凝定型﹐缩短成型周期﹐提高生产效率。
小知识﹕热传递的三种形式1﹕传导2﹕对流3
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