塑料成型工艺与模具设计实验指南.docx

模具装拆、测绘》实验指导书

一、装析模具、模具测绘的目的
装析模具、模具测绘是模具课程设计的一种形式，模具课程设计要求学生完成比较简单、具有典型结构的中小型模具为主，因此，我们给学生的测绘模具应与之相互适应，但测绘模具与设计模具还是有区别的。
学生在测绘模具时．已学完基础理论课，技术基础课和专业课的基础上，所设置的一个重要实践性教学环节，其目的是
l、要求学生能掌握模具装拆顺序（注意已装好模具与新装模具的区别）。
2、通过装拆模具了解模具结构、动作原理，为绘制模具作好准备。构、动作原理。为绘制模具
3、学会使用工具、量具，以便顺利进行装拆和测绘。
4、学会数据处理。
5、通过装拆模具，从中学会模具设计的方法与步骤。
6、掌握模具设计基本技能，如计算机绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范。
－、装拆模具、测绘模具的内容及步骤
（一）装拆模具、测绘模具的内容
要求学生独立使用工具，对模具进行拆卸和组装，测绘模具的零件图，绘制模具的零件图（全部）和装配图，绘制产品零件图和装配模具实验报告。时间为4周。
（二）模具装拆、测绘步骤
1、学生根据老师指定的产品零件图，分析产品零件的工艺性及模具结构，仔细阅读模具（冷冲、塑料）装配与调整，冷冲见附录一，塑料见附录二（由于模具的多样性，以一典型模具为例用文字说明），拆模与装模顺序相反，并要注意新装模具与已装好模具重装之间的区别．
2、具体拆开模具，将组装的模具按顺序逐一拆开成单个零件，要注意人身和模具安全，不要发生事故。
3、进行模具测绘，测绘零件时，先画草图，标注尺寸，要求零件的视图完整，投影正确，学会处理测绘数据。
有配合的地方应根据该处配合要求，确定基本尺寸及公差；模具的刃口尺寸、型胜尺寸，应根据模具刃口尺寸型腔尺寸计算公式进行核算（此处是对学生作基本训练），对于一般尺寸和外形尺寸要进行完整，根据要求标注公差或自由公差（不标）。
4、画正规产品零件图，模具零件图，装配图，对于画标准件，学生要查阅手册，按标准画出的图幅，其他要求应按国家标准。
5、将拆开模具按装配顺序组装。
6、对使用工具量具要爱护，保持清洁干净，用完后归还原处。
7、写出模具装配实验报告一份。
一、冷冲模的装配和调整
要制造出一副合格的冷冲模。除了保证模具零件的加工精度外，还必须做好装配工作。装配就是按照规定的技术要求把所有零件连接起来，使之成为合格的模具。装配是模具制作过程的一个重要环节，装配质量的好坏将直接影响冲件的质量和模具的使用寿命、例如，在加工时凸模和凹模的尺寸已达到要求，但是，如果装配时调整不好，将造成间隙很不均匀，甚至冲制出不合格的冲件。
（一）冷冲模的装配
现以图1－1所示的冲孔模为例，说明冷冲模的装配方法。

图1—1 冲孔模
在装配之前，必须仔细研究图样，根据模具结构的特点和技术要求，确定合理的装配次序和装配方法、此外，还应检查模具零件的加工质量，如凸、凹模刃口尺寸等，然后按照规定的技术要求进行装配。装配的次序和方法如下；
1、主要组件的装配
1）模柄的装配 因为这副模具的模柄12是从上模座6的下面向上压人的，所以，在安装凸模固定板7和垫板8之前，应先把模柄装好。
模柄与上模座的配合要求是H7/m6。装配时，先在压力机上将模柄压人。见图1--2a，再加工定位销钉孔或螺纹孔、然后，把模柄端面突出部分锉平或磨平，见图1-2b。安装好棋柄后，用角尺检查摸柄与上模座上平面的垂直度。

图1-2 模柄的装配

图1-3 凸模的装配
（2）凸模的装配 凸模与固定板的配合要求为H7/m6、装配时，先在压力机上将凸棋压入固定板内，检查凸模的垂直度，然后将固定板的上平面与凸模尾部一齐磨平，见图1-2a。为了保持凸模刃口锋利还应将凸模的端面磨平，见图1-2b。
（3）弹压卸料板的装配 弹压卸料板起压料和卸料作用、装配时，应保证它与凸模之间具有适当的间隙，其装配方法是，将弹压卸料板套在已装入固定板的凸模内，在固定板与卸料板之间垫上平行垫块，并用平行夹板将它们夹紧，然后，按照卸料板上的螺孔在固定板上投窝，拆开后钻固定板上的螺钉穿过孔。
2、总装配
模具的主要组件装配完毕后开始进行总装配。为了使凸模和四模易于对中，总装时必须考虑上、下模的装配次序，否则，可能出现无法装配的情况、上、下模的装配次序与模具结构有关通常是看上、下模中哪一个位置所受的限制大就先装，用另一个去调整位置。根据这个道理，一般冲裁模的上、下模装配次序可按下面的原则来选择；
I）对于无导柱模具，凸、凹模的间隙是在模具安装到机床上时进行调整的，上、下模的装配次序没有严格的要求，可以分别进行装配。
2）对于凹模装在下模座上的导柱模，一般先装下模。
3）对于导柱复合模，一般先装上模，然后扶正下楼的位置。按照冲孔凹模型孔加工出漏料孔、这样，可以保证上模中的卸料装置与模柄中心对正，并避免漏料孔错位，否则，将会出现无法装配的困难。
图1-1所示的冲孔漠的凹模是装在下模的，为了便于操作一般先装了模、其装配步骤如下：
1）把凹模2装入固定板18中，磨平底面。
2）在凹模上安装定位板3。
3）把固定板18安装在下棋痤1上。找正固定板位置后，先在下模应上投窝，加工螺纹孔，然后加工销钉孔，装入销钉，拧紧螺钉。
4）把已装入固定板7的凸模10插入凹模内。固定板与凹模之间垫上适当高度的平行垫铁，再把上模盛放在固定板上，将上模座和固定板夹紧，并在上模座投卸料螺孔窝和紧固螺钉过孔窝，拆开后钻孔。然后，放入垫板，拧上紧固螺钉。
5）调整凸、凹模的间隙。
调整间隙可用透光法，即将模具翻过来，把模柄夹在虎钳上，用手灯照射，从下模座的漏料孔中观察间隙大小和是否均匀。
调整间隙也可用切纸法进行，即以纸当作零件，用千锤敲击模柄，在纸上切出冲件的形状来、根据纸样有无毛利和毛刺是否均匀，可以判别间隙大小和均匀性、如果纸样的轮廓上没有毛刺或毛刺均匀说明间隙是均匀的、如果局部有毛利，说明间隙不均匀。
当凸、凹模的形状复杂时，用上述两种方法调整间隙比较困难，可采用凸模镀铜等方法获得所需的间隙。
调整间隙时，用手锤轻轻敲击固定板7的侧面，使凸模的位置改变，以得到均匀的间隙。
6）调好间隙后加工销钉孔，装人销钉9。
7）将弹压卸料板4装在凸模上，并检查它是否能灵活地移动。检查凸模端面是否缩在卸料板孔内（0。5mm左右），最后安装弹簧。
8）安装其他零件、试冲合格后。淬硬定位板。
9）试冲与调整。
10）打标记交付生产使用。
二、塑料模的装配
（一）塑料模的装配
1、装配顺序和主要内容
塑料模的装配顺序可有两种，一种是当动、定模在合模后有正确配合要求，互相间易于对中时，以其主要工作零件如型芯、型腔和锻件等作为装配基准，在动、定模之间对中后才加工导柱、导套。例如，图1-4a为卸料板与型腔有配合要求，图1-4b为小型芯穿入定模镶块孔中，故可以其主要工作零件作为装配基准；另一种是当塑料件结构形状使型芯、型腔在合模后很难找正相对位置，或者是模具设有斜滑块机构时，通常要先装好导柱、导套、作为模具的装配基准。

图1-4 动、定模间有正确配合要求的结构
塑料模装配的主要内容如下；
（l）型芯（凸模）的装配 将型芯装入固定板的方法与其连接方式有关。型芯与固定板通常采用过渡配舍，或采用埋入式，对于大面积的型芯一般是用螺钉．销钉直接与固定板连接，此外，在热固性塑料压模中，型芯与固定板常用螺纹连接方式。型芯与固定板的组装工艺要点见表1－1。

表1-1 型芯（凸模）与固定板的组装工艺要点

（2）型腔（凹模）的装配 除了形状简单的塑料模外，为了便于加工和保证加工精度，塑料模的型腔部分均使用镶嵌或拼块形式。由于镶拼形式甚多下面仅介绍单件整体和多件型腔（凹模）的装入法以及型腔拼块的镶入法见表1-2
表1-2 型芯（凹模）与动、定模板的组装工艺要点

（3）导柱、导套的装配 为了保证导向作用，动、定模的导柱、导套孔的孔距精度应控制在0。01mm以内，因此，必须使用坐标镗床对动、定模镗孔、在缺少坐标镗床的情况下，较普遍采用的方法是将动、定模合在一起（用工艺定位销钉），在车床、铣床或镗床上进行镗孔。
对干淬硬模板上的导柱、导套孔，可用坐标磨床磨孔。
将导柱、导套压入动、定模板后，要求保持导柱的垂直度，并使启模和合模时导柱、导套间滑动自如。
2、塑料模装配实例
图1-4所示为热塑性注射模，其装配的主要要求如下：
1）模具上下平面的平行度偏差不大于0。05mm，分模面处需密合。
2）推件时推杆和卸料板动作要保持同步。
3）上、下模型芯必须紧密接触。
装配时以分型面密合作为该模具的装配基准，装配顺序如下；
I）装配前按图检验主要工作零件及其他零件的尺寸。
2）镗导住、导套孔。将定模17．卸料板18和支承板6合在一起，使分模面紧密接触并夹紧，镗导柱、导套孔，在孔内压人工艺定位销后。加工侧面的垂直基准。
3）加工定模。用定模侧面的垂直基准确定定模上型腔中心的实际位置L和L1（图1-4），并以此作为加工基准，分别镗小型孔¢7。1mm和线切割用的穿线孔¢10mm，台肩
¢10rnm×6mm。，铣矩形台肩57.5mm和30mm,以两个¢10mm孔为基准，线切割矩形孔50.5mm×87.4mm和23mm×87.4mm。
4）加工卸料板。按定模实际中心L与L1的尺寸在卸料板18上镗线切割用的穿线孔¢10mm，并以穿线孔为基准，切割型孔。
5）压人导柱、导套。在定模、卸料板和支承板上分别压入导柱、导套，使导向可靠。滑动灵活。
6）装配型芯。先将支承板6与卸料板18合拢。把型芯放入卸料板型孔内，用螺孔复印法和压销钉套法使型芯9紧固在支承板6上。
7）通过型芯9引钻支承板6上的推杆孔。
8）通过支承板6引钻推杆固定板23上的孔。
9）在推杆固定板23和支承板6上加工限位螺钉孔和复位杆孔。
10）组装模脚3和支承板．
11）将镶块11、16装入定模。先将型芯9装入镶块16内然后才将镶块16装入定模内。
12）加工定模座板、加工螺孔、销钉孔和导桩孔。并将浇口套压入定模座板。
13）定模和定模座板的装配。用平行夹头把它们夹紧（浇口套的浇道孔应与镶块上的浇道口对中）、通过定模座板的孔引钻在定模上，拆开后在定模上钻、攻螺孔，然后用螺钉和销钉将定模和定模座板紧固。
14）装配动模部分，修正根杆和复位杆长度。
15）完成装配后进行试模，并交验入库。

塑料成型工艺与模具设计实验指导书
余冬玲 高维新编

景 德 镇 陶 瓷 学 院
2007年10月

实验一 塑料模具拆装

一、实验目的
1．熟悉塑料模结构、各零部件的作用和装配关系。
2．掌握成型零件、结构零件的装配和检测方法，及模具总装顺序。
二、实验设备、模具及工具
1．注射模十一副。
2．扳手、内六角扳手、锤子每实验组一套。
4．钳工工作台若干台。
三、实验内容及步骤
1．拆装前准备 对已准备好的模具仔细观察分析，了解各零部件的功用及相互装配关系。
2．拆卸步骤 拟定拆卸顺序和方法，再按顺序将模具分解成单个零件，并进行清洗。拆卸过程中，要记住各零件在模具中的位置及连接方法，并把各零件按一定位置放置，以免丢失。
3．确定装配步骤及方法
（1）确定装配基准
（2）装配各组件，如导向系统、型芯、浇口套、加热和冷却系统、顶出系统等。
（3）拟定装配顺序，按顺序将动模和定模装配起来。
注：拆装过程中注意模具零件的维护与保养。
四、实验报告要求
1、写出实验目的
2、写出实验设备、模具及工具
3．画出模具装配图，并注明各零件的名称。
4．简述模具拆卸和装配的工艺过程。

实验二 注射成型实验

一、实验目的
（1）分析制品成型工艺条件之间的关系，
（2）明确制品工艺分配关系和拟定合理的工艺条件
（3）查找导致废品的成型工艺因素，学会调整成型参数；
二、实验内容
1、实验内容
（1）观察典型塑料零件注射加工过程，弄清注射周期各步骤状况，包括，预塑、注射、保压、冷却、开模、推出、取件、合模。在此周期中，冷却时间与预塑时间的一段重合。
（2）观察模具与注射机的关系。
（3）认识注射工艺参数
温度：注射过程控温部分及原理，温度的设定方法及调节方法、温度与注射产品质量的影响。
压力：注射过程压力控制部位及原理，压力的设定方法及调节方法、压力对注射产品质量的影响。
时间：注射过程时间控制部位及原理，时间控制的设定方法及调节方法、时间对注射产品质量的影响。
2、实验程序
（一）开机与调试
打开电源，预热注塑机。同时设定料温，让模具试运行，在升温过程中，通过开、闭模具空顶出模具观察模具是否安装、调试停当，同时观察模具与注塑机关系。
（二）闭模
动模快速进行闭合，与定模将要接触时，合模动力系统自动切换成低压（即试合模压力）以低速靠拢后，再切换成高压将模具合紧。
（三）注射装置前移动和注射
确认模具合紧后，注射装置前移，使喷嘴与模具贴合。液压油进入注射油缸，推动与油缸活塞杆相连接的螺杆，将螺杆头部均匀塑化的物料以规定的压力和速度注入模具型腔，熔料充满模腔的时间极短。
熔体能否充满模腔与注射压力、注射速度、料温密切相关。注射压力使熔体克服料筒、喷嘴、浇注系统流道，模腔等处流动阻力，以一定的充模速度注射模腔，一经注满，模腔等处的压力即会迅速增大到最大值，而充模速率迅速下降，熔料受到压实。在其它工艺条件不变时，注射压力过高，则熔料在模腔内充填充过量；注射压力过低，则熔料充模不足，在制品外观质量和内在性能上都有相应影响。
确定注射压力、注射速度大小时，需考虑原料、制品、模具、注射机、以及其它工艺条件等情况，参考经验数据，分析成型过程及制品外观，通过实际成型检验，最终确定。
（四）保压
注射模腔的熔料，由于冷却作用，物料产生收缩，出现空隙，为此须对熔料保持一定的压力使之继续流入进行补缩、增密。这时，螺杆作用面的压力为保压压力。保压时螺杆位置将会少许前移。
保压程序中主要控制的工艺条件是保压压力和保压时间。它们对于提高制品密度，稳定制品形状，改善制品质量均有关系。
保压压力可以等于或低于注射压力，大小以施行压实、补缩作用为量度。
保压时间以保持到浇口刚封闭为好。过早卸压会引起物料倒流，产生制品不足的毛病；而保压时间过长或保压压力过大，过量的填充会使浇口周围形成内应力，易引起开列，还会造成脱模困难。
（五）冷却和预料
完成保压过程，卸除保压压力之后，模腔内的塑料还需要一段时间来与模具进行热交换冷却定型。该段冷却时间的长短与塑料的结晶性能、状态转变温度、制品厚度、刚性、模具冷却效率、模温等有关。最短冷却时间应以制品在脱模时，具有抗拒腿顶变形的足够刚性为限。在保证制品质量的前提下，为获得良好的设备效率和劳动效率，要尽量减少冷却时间和其它程序的时间，以求缩短成型周期。
影响冷却过程的重要因素，除了冷却时间外，还有模温度控制。提高模温度不仅有助于保持熔体温度，便于溶体流动，对充模有益，而且可以调整塑料的冷却速度，使之均匀一致。模具温度还利于松弛分子取向，减少壁厚或流程长、形状复杂的制品因补缩不足、收缩不均、内应力高引起的弊病。但是，模温高与缩短冷却时间又是相矛盾的。对于结晶性塑料，模温直接影响其结晶度和晶体构型。塑料在模腔内冷却定型的温度上限处成型塑料的玻璃化温度或热变形温度确定。
制品在模内冷却定型的同时，注射机的螺杆在液压马达驱动下带动塑料流动，由于螺杆头部熔料压力作用，使螺杆在转动的同时又向后腿（螺杆后移距离反映出螺杆头部所积存的熔料体积），当达到成型制品所需的计量值时，螺杆即停止转动和后移，完成预塑程序，准备再次注射。
预塑过程中，螺杆头部熔料压力及注射油缸内液压油回泄阻力分别称为塑化压力及背压。提高背压，物料受剪切增强，熔料温度上升，熔料的均化程度改善。但是，螺杆输送能力减小，和螺杆转速低时一样，会延长预塑时间；低背压与低螺杆转速下预塑时，因为转动惯量降低，利于提高螺杆计量和精确度。背压一般为注射压力。对于热稳定性差或者熔体粘度低的材料应该选择较低的背压。对于热稳定性差或熔体粘度高的材料不适宜选择过高的螺杆转速。
料筒温度可以分为二至五段控制，由后段至前段逐渐增加温度，分布差通常在60摄氏度以内。应避免喷嘴温度过低，发生物料凝结阻塞喷嘴现象，或喷嘴温度过高，出现“流涎”现象。
（六）注射装置后退和开模推出制品
预塑过程完成时，为避免喷嘴与模具长时间接触散热而形成冷料，可将注射装置后退，让喷嘴脱开模具。模腔内物料冷却定型后，合模装置即行开模，由推出机构实现制品脱模动作。并准备再次闭模。
三、原材料
PP
四、主要仪器设备
注射成型机HTF90W1
注射模（一模一腔）  
游标卡尺（精确度0.001mm）
五、实验方法和方案的制定
方法：在原料、注射机、模具不变条件下，仅改变若干成型工艺条件制取制品。
方案指导思想：
要求改变三大工艺参数之一，观察对制品质量的影响。
同学们也可有目的地制定其它方案，如改变二个或三个工艺参数，观其综合效应（和要求方案比较）。
（一）   准备工作
1、阅读使用注射机的资料，了解设备的工作原理、安全要求和使用程序。
2、了解原料的成型性能和制品质量要求。参考有关资料、初步拟定实验条件：
原料的干燥条件（根据学校情况可选择做）
料筒温度：前段180~200℃
中段200~220℃
后段160~170℃
喷嘴温度170~190℃
螺杆转速0~205r/min
保压时间20~60S
模具温度40~80℃
冷却时间15~50S
制品的后处理条件（可选择做）
3、按实验设备使用说明书和操作规程要求，做好注射机的检查、维护工作。
4、动作/低压开、合模操作、安装好实验模具。
（二）   成型制品
1、用手动操作方式，在注射机温度仪器指示值达到实验条件时，再恒温10～20分钟，加入塑料施行预塑。
用慢速度进行对空注射，观察喷嘴流出的料条的离模膨胀和不均匀收缩现象。料条若光滑明亮，无变色，银丝、气泡，说明原料质量及预塑条件基本适用，可以制取制品。
2、用手动操作方式，依次进行闭模------注射装置前移------注射（充模）------保压------预塑/冷却------注射装置后退------开模------推出制品------推出装置复位等操作。
读出注射压力（表值）、螺杆前进的距离及时间、保压（表值）、缓冲垫厚度、背压及驱动螺杆的液压力（表值）等数值，并记录料筒温度、喷嘴加热值、注射时间、冷却时间和成型周期。
用温度计分别测量熔料温度、动模和定模型腔面上3个不同位置的温度。
3、用半自动操作方式，在确定的实验条件下，连接稳定地制取5模以上作为第一组制品。然后依次变化下列工艺条件：
    注射速度   注射压力   保压时间    冷却时间   料筒温度   （调节料筒温度后有适当的恒温时间）
制取第二、三、四、五、六组制品。
5、观察各组制品成型过程，记录发生情况和制品外观质量、尺寸变化。
五、实验报告
1、实验内容记录
（1）注射制品名称、塑料材料、颜色等。
（2）实验过程记录，实验过程分几步，每一步做什么工作。
（3）实验设备等，注射机、模具规格、型号。
（4）制品质量测量记录。
2、实验过程分析
分析温度、压力、时间三要素对塑料产品质量的影响。