塑料成型工艺与模具设计.ppt

塑料成型工艺与模具设计塑料成型工艺与模具设计沈阳理工大学应用技术学院机械系模具教研室 教学内容1精品第一章绪论第一章绪论l第一节塑料成型在工业生产中的重要性l第二节塑料模具的分类 l第三节学习本课程应达到的目的 2精品第二章塑料成型基础第二章塑料成型基础 l第一节聚合物的分子结构与热力学性能l第二节聚合物流变方程与分析l 第三节聚合物在成型过程中的流动状态 l第四节聚合物在成型过程中的物理和化学变化 l第五节塑料的组成及工艺特性l 第六节常用塑料3精品第三章塑料成型工艺与塑料第三章塑料成型工艺与塑料成型制件的工艺性成型制件的工艺性l第一节塑料成型原理与型工艺特性 l 第二节塑料制件的结构工艺性4精品第四章注射成型模具结构及注射机第四章注射成型模具结构及注射机l第一节注射模具的分类及结构组成 l注射模具的分类l注射模具的结构组成l（一）成型零部件l（二）合模导向机构l（三）浇注系统l（四）侧向分型与抽芯机构l（五）推出机构l（六）加热冷却系统l（七）排气系统l（八）支承零部件5精品第二节注射模具的典型结构第二节注射模具的典型结构 一、单分型面注射模具（1）工作原理（2）设计注意事项l分流道的位置l推出机构的设计l拉料杆的设计l复位机构的设计二、双分型面注射模具（1）工作原理（2）设计注意事项l第一次分型距离的确定 S=S/+35mml材料特性的选择l导柱的长度的确定 LS+H+810mml分型弹簧的设计6精品第四章注射成型模具结构及注射机第四章注射成型模具结构及注射机三、斜导柱侧向分型与抽芯注射模具（1）工作原理（2）设计注意事项l斜导柱侧向分型与抽芯机构的定位l楔紧装置l基本形式四、斜滑块侧向分型与抽芯注射模具五、带有活动镶件的注射模六、定模带有推出装置的注射模七、角式注射机用注射模7精品第三节注射模与注射机的关系第三节注射模与注射机的关系一、注射机有关工艺参数的校核（一）型腔数量的校核1、由注射机料筒的塑化速率确定型腔数量 n(KMt/3600-m2)/m1 2、由注射机的最大注射量确定型腔数量 n(K m1-m2)/m13、由注射机的额定锁模力确定型腔数量 n(F-pA2)/pA1（二）注射量的校核 nm1+m2 80%m（三）塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核 n A1 +A2 A（四）注射压力的校核 (n A1 +A2 )pF（五）模具与注射机安装模具部分相关尺寸的校核1、喷嘴尺寸2、定位圈尺寸3、模具厚度4、安装螺孔尺寸（六）开模行程的校核 1、注射机最大开模行程与模厚无关的校核 2、注射机最大开模行程与模厚有关的校核（七）顶出装置的校核 1、中心顶出杆机械顶出 2、两侧双顶出杆机械顶出 3、中心顶出杆液压顶出与两侧双顶出杆机械顶出联合作用二、国产注射机的主要技术规格1、卧式注射机2、立式注射机3、角式注射机8精品第五章注射模设计第五章注射模设计l第一节塑料制件在模具中的位置l型腔数量的确定方法l型腔的布局9精品第五章注射模设计第五章注射模设计l二、分型面的设计l分型面的形式平直分型面倾斜分型面的阶梯分型面的曲面分型面的瓣合分型面的l分型面的选择原则分型面应选择在塑件外形轮廓最大处确定有利的留模方式保证塑件的精度要求满足塑件的外观要求便于模具的加工对成型面积的影响对排气效果的影响对侧向抽芯的影响10精品第二节浇注系统与排溢系统的设计第二节浇注系统与排溢系统的设计l一普通流道浇注系统的组成及作用l浇注系统的组成l浇注系统的作用l二、普通流道浇注系统的设计l基本原则：l1、了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动性能l2、采用尽量短的流程以减少热量和压力损失l3、浇注系统设计应有利于良好的排气l4、防止型芯变形和嵌件位移l5、便于修整浇口以保证塑件的外观质量l6、浇注系统应结合型腔布局同时考虑l7、流动距离比和流动面积比的较核11精品第二节浇注系统与排溢系统的设计第二节浇注系统与排溢系统的设计 1主流道的设计11、主流道的尺寸22、主流道衬套的形式33、主流道衬套的固定2分流道的设计11、分流道的形状及尺寸22、圆形33、梯形44、U形55、半圆形66、矩形 3尺寸的确定：1.1、分流道的长度2.2、分流道的表面粗糙度3.3、分流道在分型面上的布置形式12精品浇口的设计浇口的设计1浇口的形式：限制式浇口，非限制式浇口1.1、常用浇口的形式1.（1）直接浇口2.（2）侧浇口3.（3）扇形浇口4.（4）平缝浇口5.（5）环形浇口6.（6）盘形浇口7.（7）轮辐浇口8.（8）爪形浇口9.（9）点浇口10.（10）潜伏浇口11.（11）护耳浇口1浇口形式与塑料品种的相互适应性2浇口位置的选择原则1.1、尽量缩短流动距离2.2、浇口应开设在塑件壁厚最后处3.3、必须尽量减少或避免熔接痕迹4.4、应有利于型腔气体的排除5.5、考虑分子的定向作用6.6、避免产生蠕射和喷射7.7、不能在承受弯曲和冲击载荷的部位设置浇口2浇口位置的选择应注意塑件的外观质量 13精品浇注系统的平衡浇注系统的平衡1、型腔的布局与分流道的平衡 2、平衡式与非平衡式浇口平衡的计算思路（1）相同塑件多型腔成型的BGV值计算（2）不相同塑件多型腔成型的BGV值计算14精品冷料穴的设计冷料穴的设计l作用：容纳冷料及脱模的作用l位置：1）主流道的对面 2）分流道的延伸端l尺寸：主流道的对面冷料穴直径与主流道的直径相同，长度为直径的11.5倍。l 形式：1）Z字形冷料穴l 2）倒锥形冷料穴l 3）环形槽形冷料穴l 4）球形冷料穴l 5）菌形冷料穴l 6）分流锥形冷料穴 15精品排溢系统的设计排溢系统的设计l作用：排除型腔中的气体l方式：l 1）利用配合间隙排气2）分型面上开设排气槽排气3）用排气塞排气4）强制排气16精品热流道浇注系统热流道浇注系统l定义：在注射成型过程中，浇注系统中的塑料一直保持熔融状态，并不冷却和固化。一、对塑料品种的要求：1、热稳定性好2、对压力敏感3、固化温度和热变形温度高4、比热容小二、绝热流道1、井式喷嘴（绝热主流道）2、多型腔绝热流道（绝热分流道）：点浇口形式与直接浇口形式三、加热流道1、延伸喷嘴2、半绝热流道3、多型腔热流道 4、外加热流道 四、内加热流道1、二级喷嘴533、342、阀式浇口热流道53517精品 第三节成型零件的设计第三节成型零件的设计l一、成型零件的结构设计l（一）凹模1整体式凹模l（二）凸模和型芯1、凸模的结构：整体式，组合式2、小型芯的结构l（三）螺纹型芯和螺纹型环的结构设计18精品二、成型零件的工作尺寸计算模具二、成型零件的工作尺寸计算模具l影响塑件尺寸精度的主要因素：l1、塑件收缩率的影响Sl2、模具成型零件的制造公差Z3、模具成型零件的磨损C4、模具安装配合的误差al=Z+C+S+j+a 19精品型腔和型芯工作尺寸的计算型腔和型芯工作尺寸的计算l 1、螺纹型环工作尺寸的计算1、螺纹型环大径2、螺纹型环中径3、螺纹型环小径l 2、螺纹型芯工作尺寸的计算1、螺纹型芯大径2、螺纹型芯中径3、螺纹型芯小径l 3、螺纹型芯和螺纹型环螺距尺寸l 4、牙尖角20精品三、型腔侧壁和底板厚度的计算三、型腔侧壁和底板厚度的计算l模具型腔侧壁厚度：以最大压应力为准l 模具型腔侧壁强度计算条件：不超过材料的许用应力l三方面的条件：l1、材料成型过程中不发生溢料l 2、保证塑件的尺寸精度l 3、保证塑件顺利脱模21精品第四节合模导向机构设计第四节合模导向机构设计 l一、导向机构的作用l 1、定位作用l 2、导向作用l 3、承受一定的侧向力l二、导柱导向机构l三、锥面定位机构l适用于大型、深腔、薄壁塑件，角度为520度，配合高度为15毫米。22精品 第五节推出机构设计第五节推出机构设计 l一、推出机构的结构组成l（一）、推出机构的组成l（二）、推出机构的分类l（三）、推出机构的设计原则l推出机构应尽量设计在动模一侧l保证塑件不因推出而变形损坏l机构简单、动作可靠l良好的塑件外观l合模时正确复位l二、脱模力的计算l三、简单推出机构23精品l四、推出机构的导向与复位l导向零件l复位零件复位杆复位弹簧复位l五、动定模双向推出机构l六、顺序推出机构l（一）、弹簧分型顺序推出机构l（二）、摆钩分型螺钉定距顺序推出机构l（三）滑块分型导柱定距顺序推出机构 24精品七、二级推出机构七、二级推出机构l（一）、单推板二级推出机构弹簧式二级推出机构拉钩式二级推出机构斜楔滑块式二级推出机构摆块拉杆式二级推出机构U形限制架式二级推出机构l（二）双推板二级推出机构l八字摆杆式二级推出机构l斜楔拉钩式二级推出机构25精品九、带螺纹塑件的脱模机构九、带螺纹塑件的脱模机构强制脱模手动脱模机动脱模利用开合模动作使螺纹型芯脱模与复位直角式注射模的自动脱螺纹机构第六节侧向分型与抽芯机构设计第七节温度调节系统第八节热固性塑料注射成型工艺及模具设计简介26精品第六章第六章 压缩模设计压缩模设计l第一节压缩模结构及分类l压缩模的结构l压缩模的分类l第二节压缩模与压机的关系l一、压机有关工艺参数的校核l成型总压力的校核l开模力脱模力的校核l压缩模合模高度和开模行程的校核l压机有关工作台面尺寸的校核l模具推出结构与压机的关系 国产压机的主要技术规范l第三节、压缩模主要成型零部件设计l塑件在模具内主要加压方向的选择l凸模与加料室的配合形式 27精品加料腔尺寸的计算加料腔尺寸的计算l计算步骤：l（一）、计算塑件的体积V1l（二）、计算塑件所需原材料的体积 V=(1+K)*kV1l体积计算法l重量计算法 （三）、计算加料腔的高度H28精品l导向机构l脱模机构脱模机构与压机的连接方式l不连接，连接固定式压缩模脱模机构半固定式压缩模脱模机构移动式压缩模脱模机构l撞击架脱模l卸模架卸模单分型面卸模架卸模双分型面卸模架卸模垂直分型面卸模架卸模压缩模的手柄l压缩模侧向分型抽芯机构机动侧向分型抽芯机构手动模外侧向分型抽芯机构l第 29精品八、浇注系统凝料的脱模机构八、浇注系统凝料的脱模机构l点浇口浇注系统的脱模l潜伏浇口浇注系统的脱模30精品第七章压注模设计第七章压注模设计 l传递模浇注系统、加料腔l特点：l1、效率高l2、质量好l3、适于成型带有细小嵌件、较深的孔、及较复杂的塑件31精品第七章压注模设计第七章压注模设计l压注模的分类l移动式、固定式l压注模的结构组成成型零部件加料装置浇注系统加热系统32精品第二节第二节 压注模零部件设计压注模零部件设计1、加料腔的结构2、压柱的结构3、加料腔与压柱的配合4、加料腔尺寸计算l塑件的体积vl塑料的体积Vs=(1+k1)kv 压缩比l加料腔的截面积2A=1.4m l从传热方面考虑 A=0.7m A=A3+2A4 l从锁模方面考虑 A=(1.11.25)A1加料腔的高度 H=Vs/A1+815(mm)A1=A腔+A浇 33精品第三节第三节 浇注系统与排气槽设计浇注系统与排气槽设计 l主流道l分流道l浇口l浇口位置的选择l排气槽 34精品第八章第八章 挤出模设计挤出模设计l二、成型模具的结构组成l口模和芯棒l过滤网和过滤板l分流器和分流器支架l机头体l温度调节系统l调节螺钉l定径套35精品挤出成型机头的设计原则挤出成型机头的设计原则l正确选择机头的形式l改变料流的运动状态，产生适当的压力l机头内的流道应呈光滑的流线型l机头内应有分馏装置和适当的压缩区l机头成型区内应有正确的截面形状l机头内最好设有适当的调节装置l应有足够的压缩比l机头结构紧凑、利于操作l合理选择材料36精品挤出成型模具与挤出机挤出成型模具与挤出机l机头与挤出机的关系l国产挤出机的技术参数l机头与挤出机的联结37精品第二节第二节 管材挤出成型机头管材挤出成型机头l常用结构l直通式挤管机头l直角式挤管机头l旁侧式挤管机头l微孔流道式挤管机头l机头内主要零件的尺寸及其工艺参数l定径套的设计外径定径l内压法定径l真空吸附法定径l内径定径 38精品第三节第三节 棒材挤出成型机头棒材挤出成型机头l机头结构及设计要点1、机头结构2、棒机头设计要点l流道的设计应具有阻流阀的作用l棒材的定型区要比管材的定型区大一些l进口处的扩张角为3060左右，收缩部分的长度约为50100mml机头出口处为喇叭型、喇叭扩张角为45l主要的工作零件应进行调质处理。l定径套的设计l定径套的长度设计l定径套的内径设计 39精品第四节第四节 吹塑薄膜机头吹塑薄膜机头 l成型方式：平挤上吹方法、平挤下吹方法、平挤平吹方法。l机头的形式：1、芯棒式机头l中心进料式机头（十字形机头）l螺旋式机头l旋转式机头l多层复合式机头l吹塑薄膜机头的特点l机头设计要点：l1、口模与芯棒的单边间隙l2、口模定型段长度l3、缓冲槽尺寸l4、芯棒扩张角与分流线斜角40精品第五节第五节 板材、片材挤出成型机头板材、片材挤出成型机头l支管式机头l（一）、一端供料的直支管型机头l（二）、中间供料的直支管型机头l（三）、中间供料的弯支管型机头l（四）、带有阻流棒的双支管型机头l鱼尾式机头l螺杆式机头41精品第六节第六节 异型材挤出成型机头异型材挤出成型机头 l板式机头l流线式机头l异型材挤出成型机头的设计要点必须对口模成型区的截面形状进行一定修正机头结构参数机头口模的尺寸42精品第七节第七节 电线电缆挤出成型机头电线电缆挤出成型机头l挤压式包覆式机头l套管式包覆式机头43精品第九章第九章 气动成型工艺与模具设计气动成型工艺与模具设计l第一节、中空吹塑成型工艺与模具设计l中空吹塑成型模具的分类、特点及成型工艺l挤出吹塑成型l注射吹塑成型l注射拉伸吹塑成型l多层吹塑l片材吹塑成型44精品第一节、中空吹塑成型工艺与模具设计第一节、中空吹塑成型工艺与模具设计l吹塑成型的工艺参数l型胚温度l模具温度l中空塑件的设计l（一）、吹胀比：塑件的最大直径与型胚直径之比。24l（二）、延伸比l（三）、罗纹l（四）、圆角l（五）、塑件的支撑面l（六）、脱模斜度和分型面l中空吹塑设备l（一）、挤出装置l（二）、注射装置l（三）、机头l（四）、模具设计45精品第二节、真空成型工艺与模具设计第二节、真空成型工艺与模具设计l真空成型的特点及成型工艺l（一）、凹模真空成型l（二）、凸模真空成型l（三）、凸、凹模先后抽真空成型l（四）、吹泡真空成型l（五）、柱塞推下真空成型l（六）带有气体缓冲装置的真空成型 46精品塑件设计塑件设计塑件的几何形状和尺寸精度塑件深度与宽度之比圆角斜度加强筋47精品模具设计模具设计 l（一）、模具的结构设计抽气孔的设计型腔尺寸型腔表面粗糙度边缘密封结构加热、冷却装置l（二）、模具材料非金属材料金属材料48精品第三节第三节 压缩空气成型工艺与模具设计压缩空气成型工艺与模具设计l压缩空气成型特点及成型工艺l压缩空气成型模具l（一）、压缩空气成型模具结构l（二）、模具设计要点49精品第十章第十章 其他成型工艺与模具设计其他成型工艺与模具设计l第一节共注射成型l定义：使用两个或两个以上注射系统的注射机，将不同品种或不同色泽的塑料同时或先后注射入模具内的成型方法。l应用：双色（国内）l八色（国外）双色注射成型l特点：1、两个注射系统两副模具共用一个合模系统l2注射系统共用一个喷嘴双层注射l原理：两个注射系统交叉分配的喷嘴l特点：外部为新料l内部为旧料或其他改性材料50精品泡沫塑料成型工艺与模具设计泡沫塑料成型工艺与模具设计l泡沫塑料的定义：l材料：热固性塑料，热塑性塑料l聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、脲甲醛、聚氨基甲酸脂等l成型方法：注射发泡成型l 挤出发泡成型l 压制成型l产品：软质泡沫塑料l硬质泡沫塑料l半硬质泡沫塑料l应用：建筑业l家电包装业l制冷业51精品泡沫塑料成型工艺与模具设计泡沫塑料成型工艺与模具设计一、可发性聚苯乙烯的制备l1、预发泡：发泡剂（石油醚等）含量6%+聚苯乙烯l发泡剂+聚苯乙烯加热90105C 形成蒸汽珠粒膨胀4080倍l2、熟化二、泡沫聚苯乙烯的成型工艺l蒸箱发泡l液压机直接通蒸汽发泡 三、泡沫塑料成型模具l手工操做模具l压机直接通蒸汽发泡l模具材料l模具设计要求l型腔壁厚尽量均匀l型腔应考虑脱模斜度l型腔应均匀冷却l考虑密封问题52精品第三节聚四氟乙烯塑料成型工艺与冷压成第三节聚四氟乙烯塑料成型工艺与冷压成型模型模l冷压成型粒度加料压制排气脱模l烧结l成型过程l烧结方法烧结温度加热保温冷却l三、聚四氟乙烯冷压成型模l采用移动式压模l采用不溢式压模结构l凹模入口处设计倒角l凹凸模间不设承压面或承压板l准确计算加料室的高度53精品第八章第八章 挤出模设计挤出模设计一、挤出成型模具的分类及作用l机头的作用l定型模的作用l机头的分类l按挤出成型的塑件分类l按挤出塑件的出口方向分类l按塑料熔体在机头内所受压力分类l二、成型模具的结构组成54精品