塑料注射成型模具

塑料成型模具：轮幅式浇口是在环形浇口基础上改进而成，由原来的圆周进料改为数小段圆弧进料，浇口尺寸与侧浇口类似。 特点：这种形式的浇口耗料比环形浇口少得多，且去除浇口容易。 应用：多用于底部有大孔的圆筒形或壳型塑件。 缺点：增加了熔接痕，这会影响塑件的强度。

塑料注射成型模具

• 注射模塑
  • 注射模塑-又称注射成型(Injection Molding )，主要用于热塑性塑料的成型，也可用于热固性塑料的成型。
  • 注射机的主要作用
    • 塑化—— 指塑料在料筒内经加热达到流动状态并具有良好的可塑性的过程。
    • 在一定压力和速度下将塑料注入型腔
    • 注射结束，进行保压与补缩
    • 开模与合模动作
    • 顶件
  • 注射机的分类
    • 外形可分为：卧式、立式和角式注射机
    • 成型材料分：热固性塑料模，热塑性塑料模
    • 按成型工艺分：压塑模，注射模，挤出模，传递模，中空吹塑模
    • 按模具装卸方式分：移动式模具,固定式模具
    • 型腔数目分：单型腔模具，多型腔模具
      • 按型腔数目分
        • 单型腔模具：成型大型、嵌件较多、批量不大或试制品塑件。
        • 多型腔模具：成型较小、批量较大的塑件
    • 按分型面特征分：水平分型面模具，垂直分型面模具，水平、垂直分型面模具
• 模具基本结构
  • 成型零件：直接与塑料接触的决定塑件形状和尺寸精度的零件,凸模、凹模、型芯、镶块等
  • 结构零件：在模具中起安装、定位、导向、装配等作用的零件
  • 各零件所起作用细分
    • 型腔 浇注系统 导向机构 推出机构 分型与抽芯机构 冷却与加热装置 排气系统 支承与紧固零件
• 确 定 型 腔 数 目
  • 塑件的精度要求确定型腔的数目
    • 对于高精度塑件，通常最多采用一模四腔
  • 最大注射量
  • 塑化能力
  • 经济性
  • 额定锁模力
• 工艺参数的校核
  • 注塑压力的校核
    • P注受浇注系统、型腔内阻力、模具温度等因素影响 P注太大：毛边大、脱模困难、塑件表面质量差、内应力大 P注太小：不能顺利充满型腔、无法成型
  • 锁模力的校核
    • 锁模力指的是锁模装置对模具施加的最大加紧力
  • 喷嘴尺寸
    • 浇口套球面R和喷嘴前端球面半径R0 浇口套小端孔径d和喷嘴孔径d0 正确关系为： d=d0+(0.5～1)mm R=R0+(1～2)mm
  • 定位孔尺寸
    • 小型模具取(8～10)mm 大型模具取(10～15)mm
  • 拉杆间距
    • 模具的外形尺寸应小于注射机的拉杆间距，以保证模具能安装到注射机工作台面上。
  • 模具闭合厚度
    • Hmax≥Hm≥Hmin
  • 安装螺孔尺寸
    • 模具重量较轻用压板固定 模具重量较重的用螺钉固定
  • 开模行程和塑件推出距离的校核
    • 单分型面模具：S≥H1+H2+(5～10)mm
    • 双分型面模具：S≥H1+H2+a+(5～10)mm
    • 注射机最大开模行程（S）与模具厚度（Hm）无关
  • 顶出装置分类：
    • 中心顶杆机械顶出 两侧双顶杆机械顶出 中心顶杆液压顶出与两侧双顶杆机械顶出
  • 注塑机
    • XS-ZY-500：表示最大注射量为500cm3 的注射机 XS：塑料成型机 Z：注射机 Y：螺杆式 XS-ZY-190/90：注射量为190cm3 、锁模力为90t SYS-30：表示最大注射量为30g的立式注射
• 注塑模普通浇注系统设计
  • 浇注系统
    • 指由注射机喷嘴中喷出的塑料进入型腔的流动通道。
  • 作用
    • 使塑料熔体平稳有序地填充型腔，并在填充和凝固过程中把注射压力充分传递到各个部分，以获得组织紧密的塑件。 分类：
  • 分类： 普通浇注系统：冷流道 无流道凝料浇注系统：热流道、绝热流道
  • 主流道和冷料井的设计
    • 作用：是连接注射机喷嘴和模具的桥梁，是熔料进入型腔最先经过的部位
    • 主流道及其衬套
      • 主浇道穿过两块模板时应呈阶梯状，或采用浇口套
    • 冷料井类型和结构
      • 作用：贮存冷料，拉出凝料
      • 位置和形状：主流道末端，直径略大于主流道
  • 分流道系统设计
    • 分流道：是浇注系统中从主流道末端开始到 浇口为止的塑料熔体的流动通道
    • 分流道作用：改变熔体流向，使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔。
  • 分流道设计原则
    • ⑴尽量保证各型腔同时充满，并均衡地填料；
    • ⑵各型腔之间距离恰当，有足够空间排布冷却水道、螺钉等，并有足够截面积承受注塑压力
    • ⑶满足以上条件下尽量缩短流道长度、降低浇注系统凝料重量；
    • ⑷型腔和浇注系统投影面积重心接近锁模力中心
  • 多腔模中型腔和分流道的布置
    • 平衡式：从主流道到各型腔的分流道和浇口其长度、形状、断面尺寸都是对应相等的,适宜生产高精度塑件。
    • 非平衡式：从主流道到各浇口的分流道位置和长度不是全部对称相等的布置形式
    • 流道总长度较短，减少回头料的重量；适用于型腔数较多以及性能和精度要求不高的塑件
    • 措施
      • 浇口设计成不同尺寸； 不完全注塑法通过反复试模和注塑
    • 分流道表面粗糙度
      • 有的不抛光，使流道壁处冻结的冷皮贴在壁上，不易进入型腔；
      • 另一些为避免表面瑕疵，需仔细抛光，甚至镀铬；
    • 分流道截面设计要点
      • 1、分流道的截面厚度一般要大于制品的壁厚。
      • 2、成型树脂的流动性，对于含有玻璃纤维等流动性较差的树脂, 流道截面要大一些
      • 3、流道方向改变的拐角处, 应适当设置冷料穴
      • 4、使塑件和浇道在分型面上的投影面积的几何中心与锁模力的中心重合
      • 5、保证熔体迅速而均匀地充满型腔
      • 6、分流道的尺寸尽可能短，尽可能小
      • 7、要便于加工及刀具的选择
      • 8、每一节流道要比下一节流道大10～20％（D＝d×（1+10～20％））
    • 浇口设计
      • 亦称进料口，是连接分流道和型腔的桥梁,是浇注系统中最薄弱最关键的环节。
      • 类型
        • 非限制性浇口 ：浇注系统中截面尺寸最大的部位。主要是对大型筒类、壳类塑件引料和进料后施压
        • 限制性浇口：浇注系统中截面尺寸最小的部位。
      • 浇口尺寸设计
        • 浇口过小：易造成充填不足(短射)、收缩凹陷、熔接痕等外观上的缺陷,且成型收缩会增大。
        • 浇口过大：浇口周围产生过剩的残余应力,导致产品变形或或破裂,且浇口的去除加工困难等
      • 小浇口尺寸优点：
        • ⑴增加物料通过的流速；
        • ⑵使部分塑料熔体的温度上升，增加流动性；
        • ⑶冻结快，可以控制并缩短补料时间；
        • ⑷降低模塑周期；
        • ⑸多型腔中，易平衡各型腔的进料速度；
        • ⑹便于制件修整。
      • 采用较大浇口场合：
        • ⑴成型大型塑件（多浇口除外）
        • ⑵成型厚壁和特厚制品
        • ⑶接近牛顿型的高粘度的塑料熔体
        • ⑷热敏性塑料
      • 浇口的类型及特点
        • (1)侧 浇 口
          • 边缘浇口也称为侧浇口。 侧浇口开设在分型面上，塑料熔体从内侧或外侧充填模具型腔，截面形状为矩形，改变浇口的宽度与厚度可以调节熔体的剪切速率及浇口的冻结时间。 特 点：可根据塑件的形状特征选择其位置，加工方便，去除浇口容易，且不留明显痕迹。浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量。 缺点：这种浇口成型的塑件往往有熔接痕存在，且注射压力损失较大，对深型腔塑件排气不利。 应 用：应 用最广泛的一种浇口形式，用于中小型塑件的多型腔模具，对各种塑料的成型适应性均较强
        • (2)扇形浇口
          • 扇形浇口是一种沿浇口方向宽度逐渐增加厚度逐渐减小的呈扇形的侧浇口。 用于扁平而较薄的塑件，如盖板、标卡和托盘类等。 采用扇形浇口，使塑料熔体在宽度方向上的流动得到更均匀的分配，塑件的内应力因之较小，还可避免流纹及定向效应所带来的不良影响，减少带入空气的可能性。 缺 点：浇口痕迹较明显，去除浇口的后加工量大。
        • (3)平缝浇口
          • 平缝浇口又称薄片浇口。 浇口宽度很大，厚度很小，几何上成为一条窄缝，与特别开设的平行流道相连。通过平行流道与窄缝浇口熔体得到均匀分配，以较低的线速度平稳均匀地流入型腔，降低了塑件的内应力，减少了因取向而造成的翘曲变形。 用于成型面积较少尺寸较大的扁平塑件，但浇口的去除比扇形浇口更困难，后续加工量大，成本高。浇口在塑件上的痕迹也更明显
        • (4)环形浇口
          • 圆盘形浇口是沿塑件内圆周进料，经常用于成型內侧有开口的圆柱体或圆形制品。 此类型浇口适用同心﹑且尺寸的要求严格及不容许有熔接痕生成的塑料制品。
        • (5)轮幅式浇口
          • 轮幅式浇口是在环形浇口基础上改进而成，由原来的圆周进料改为数小段圆弧进料，浇口尺寸与侧浇口类似。 特点：这种形式的浇口耗料比环形浇口少得多，且去除浇口容易。 应用：多用于底部有大孔的圆筒形或壳型塑件。 缺点：增加了熔接痕，这会影响塑件的强度。
        • (6)爪形浇口
          • 轮辐浇口的一种变异形式，仅分流道与浇口不在一个平面内，适用于管状制件，尤其是适于内孔较小的管状制件和同心度要求高的制件
        • (7)点 浇 口
          • 点浇口又称针点浇口或菱形浇口，是一种截面尺寸很小的浇口。 这种浇口由于前后两端存在较大的压力差，可较大程度地增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热，从而导致熔体的表观粘度下降，流动性增加，有利于型腔的充填，因而对于薄壁塑件以及诸如聚乙烯、聚丙烯等表观粘度随剪切速率变化敏感的塑料成型有利。但不利于成型流动性差及热敏性塑料，也不利于成型平薄易变形及形状非常复杂的塑件
        • (8)潜伏浇口
          • 潜伏浇口又称剪切浇口，由点浇口变异而来。这种浇口的分流道位于模具的分形面上，而浇口却斜向开设在模具的隐蔽处。 塑料熔体通过型腔的侧面或推杆的端部注入型腔，因而塑件外表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。 优点：1）塑件美观; 2)可以自动切断浇口，能实现自动化生产。
        • (9)护耳浇 口
          • 通常应用于平板状且薄的成型品﹐以降低型腔內的剪应力。浇口周围产生的高剪切应力使熔体冲击在凸出块上，而凸片将在射出成型后去除。 凸片浇口广泛应用于PC﹑SAN和ABS等树脂的成型，特别适用于成型要求高的透明制品。
        • (10)直接浇口
          • 又叫中心浇口、主流道型浇口，属于非限制性型浇口。 特 点：流动阻力小、流动路程短及补缩时间长；浇口截面大，去除浇口较困难，去除后会留有较大的浇口痕迹，影响塑件的美观。 缺点：容易在进料处产生较大的残余应力而导致塑件翘曲变形。 应 用：注射成型大、中型长流程、深型腔筒形或壳形塑件，尤其适合于如聚碳酸脂、聚砜等高粘度塑料。只适于单型腔模具
      • 喷射充模及熔体破碎对制品质量的影响：
        • 喷射充模会因开始喷入的物料冷却后与后续入模的物料不能良好融合而形成流痕。
        • 喷射充模物料易裹入气体造成制品内气泡
        • 喷射充模易堵塞排气通道而影响后续充模过程，导致熔接不良甚至局部烧焦。
        • 熔体破碎则会导致搓痕、皱纹、桔皮纹等制品表面缺陷
        • 浇口位置选择时应尽可能避免小浇口直对大型腔。
      • 避免喷射充模的方法
        • 增大浇口尺寸：流率一定，流通面积加大，流速降低
        • 改变浇口位置：变非冲击型浇口为冲击型浇口。如图a→b，c→d，e→f ，使入模料在短距离内直接冲击腔壁或型芯，以改变料流方向、降低料流速度，避免喷射充模。 采用
        • 采用护耳式浇口
      • 流动比：由流动通道的最大流动长度与流动通道厚度之比；
      • 排气不良对制品性能的影响
        • 充模时模腔内气体不能顺利排出可能导致光泽不良、银丝纹、气泡、缺料、熔接不良、局部烧焦等多种缺陷。
        • 型腔最后充满处设置排气槽，或利用顶杆配合间隙、活动型芯安装间隙来排气。
      • 减少熔接痕，增加熔接牢度
• 定义：模具上用以取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面，也叫合模面。
• 基本原则：必须选择塑件断面轮廓最大的地方作为分型面，这是确保塑件能够脱出模具的基本原则。
• 一般原则
  • 尽量使塑件在开模之后留在动、下模边
  • 尽量保证塑件外观质量要求
  • 确保塑件位置及尺寸精度
  • 便于实现侧向分型抽芯动作
  • 有利于排气
  • 利于模具制造
  • 有利于塑件脱模
  • 考虑溢边对塑件的影响
  • 考虑对设备合模力的要求
  • 考虑脱模斜度的影响
• 尽量避免与开模方向相垂直或倾斜的侧向分型和抽芯
• 凹模：成型塑件外表面的零件。
• 整体式凹模
  • 凹模由整块材料构成 结构特点：牢固、不易变形、塑件质量好。 适用范围：形状简单或形状复杂但凹模可用电火花和数控加工的中小型塑件。
  • 大型模具不易采用整体式结构： ※不便于加工，维修困难 ※切削量太大，浪费钢材 ※大件不易热处理（淬不透） 搬运不便 ※模具生产周期长，成本高
• 整体嵌入式凹模
  • 整体嵌入式凹模是整体式凹模的演变，将整体式凹模块直接嵌入到固定板中，或先嵌入到模框，模框再嵌入到固定板中的形式。
• 局部镶嵌式凹模
  • 为了便于加工或对易损部位，应采取局部镶嵌式结构。
• 大面积镶拼组合式
• 四壁拼合的组合式
• 型芯：成型塑件中较大的主要内表面的成型零件 成型杆：成型塑件上较小孔的成型零件
• 整体式型芯
  • 整个型芯和模板为一个整体 适用范围：形状简单的型芯
• 组合式型芯
• 小型芯（成型杆）
  • 成型杆的形状有圆形、矩形、锥形等等，成型杆的形式和装配固定方法直接影响着塑件的内型及精度。