塑胶结构设计与模具简介(公司培训资料).ppt

塑胶模具(Plastic Mold)2010-12-081.塑胶模具的分类模具被称为现代工业之母，分类众多，单是塑胶模具就有：注塑模具(Ejection Mold-电视机外壳）吹塑模具（Blowing Mold-纯净水瓶）吸塑模具（Suction Mold-包装塑壳）挤出模具（Extrusion Mold-塑胶水管）发泡模具（Foam Mold-保利龙）硅胶模具（Silica gel Mold-软按键）注塑模具细分：注塑模具细分：以流道系统的不同分为：热浇道模具和冷浇道模具以流道分离方式不同分为：两板模和三板模以顶出形式的不同分为：正置模和倒置模以注塑塑料的种类数量分为：单色模和双色模两板、热浇道注塑模两板、热浇道注塑模(Hot Runner)1.1 两板模和三板模三板模三板模：制品和流道在两个不同的分模面，同两板模的主要区别在于多一个拨料板。点浇口（Pin Gate),一点或多点进胶，浇口多处在前模、制品正面区域。两板模两板模：制品和流道(Runner)处在同一分型面，模具结构简单，浇口（Gate)的方式多为边侧、潜伏式、顶针进胶等，浇口位置居于后模或侧边。两板模和三板模两板模开模动作模拟三板模开模动作模拟热浇道模具热浇道成形模拟热浇道成形模拟热流板热流板 2.模具基本结构以分形面（P/L)为界分为：公模和母模，或称前模和后模，动模和定模(Core&Cavity)以完成的功能分为以下7大系统：成形系统冷却系统顶出系统定位系统浇注系统排气系统模架2.1 模架(Mold Base)模架是整个模具的保护、固定、支撑、定位装置。并实现模具与机台的装配。通常因浇注系统的不同分为两板模模架或三板模模架。模架有标准或特制。材料通常为黄牌钢S55C主要的供应商有LKM，FutabaTop-PlateA-PlateB-PlateSpace-BlockEjection-Return-PlateEjection-PlateBottom-Plate2.2 定位系统(Locating System)在模具中起定位导向作用的主要部件是定位环、导柱、导套、定位块、定位柱等。不同的定位件的作用及定位精度不同，定位的主要作用是减少错位，保证产品的符合度及保护合模。定位的设计要有分级定位，避免累积加工误差。导柱导套：前后模定位，定位精度大概0.03定位柱和定位块：前后模或模仁定位，定位精度大概0.01定位环：模具和机台间定位，定位精度大概是0.1mm2.3 成形系统（Cavity&Core)成形部件是模具的核心，是真正完成产品制造的部分。产品和型腔成镜象关系，为了能够取出产品而分为前模和后模两个部分。这里主要介绍收缩率、模具表面处理、及结构设计中的模具工艺要求。2.3.1 缩水率1、缩水率(Shrinkage)制品从模腔内脱离后，因温度、应力释放、结晶，吸水的关系会继续收缩，如果想得到尺寸精度高的制品，必须将对应的成型部件的尺寸预先放大一定的系数（1+S），其中“S”即为缩水率系数。比如：ABS原料一般情况下缩水率为0.40.6%，如果想精确取得产品中某尺寸100mm,那么相应的模具尺寸M=100*(1+0.5%)=100.5MM收缩率是除掉模具加工以外对产品精度主要影响的因素，不同的成形条件会得不同的收缩率，当然，不同的原料收率就会有不同的收缩率。如果原料添加有玻纤，那流动方向和其垂直方向也不同2.3.2 分型面(Parting Line)选取分模面的原则 （1）分模面应选取在产品的最大投影面，避免产生倒钩。（2）分模面的选取应保证开模后产品能留在后模侧，以利于顶出。（3）分模面的应尽量选在产品的棱线、圆弧切线处，以利于外观。（4）分模面的选取应尽量使模仁加工简单。（5）分模面的选取要考虑模仁的强度。2.3.4 结构设计中的模具检讨1.因为止口设计等造成局部料厚突减=问题描述：止口配合产生肉厚突减，因厚肉突变造成收缩不均，进而在外表面产生应力裂纹和脱花对策：将断差直面做成过度斜面(0.8mm6.局部料厚呈尖角截面图问题描述：设计不良产生尖角，成型中尖角部分易出现锯齿形不饱模。对策分析：1、平面下移加胶，H0.4mm2、增大夹角至B45。3、以上两者结合使用7.Rib和Boss的料厚控制肉厚比例：S=T/H,S取值0.40.6R取值范围：0.0mm0.25H当L10T时模具以镶件方式处理抛光及排气问题脱模角取值范围：0.252.0度且保证保证Rib小端壁厚1.0mm肉厚比例：S=(D-d)/2H,取值范围0.40.6mm拔模角A、B取值范围0.250.5度，内孔开口端保证规格，以防止螺丝滑牙或爆裂。8.产品外表面四周无拔模问题描述：产品周边无拔模，开模后产品脱花对策分析：周边加与表面处理相对应的拔模后重新生成档案。9.外表面槽内无拔模问题描述：外表面部分Rib、Slot未做拔模.对策分析：原则上槽内应保持与整个外面一致大小的拔模，如影响外观或生成困难，可适当减小，并修改侧壁的表面处理规格.外表面拔模外表面拔模建议由设计建议由设计者完成者完成10.曲面造形局部拔模不够问题描述：两侧面局部拔模角不足，接近P/L面部分拔模为0o。对策分析：修改原始曲面重新生成11.内表面无拔模问题描述：图示产品内部结构无拔模。产品顶出困难，增加成型费用。对策分析：内表面拔模以0.25度起，如果Rib太深则以大小端尺寸来拔，比如小端1.1mm,大端1.3mm内表面的简内表面的简单拔模可交单拔模可交由厂商完成由厂商完成12.字体周边拔模不够问题描述：字体周边无拔模或拔模不够对策分析：字体周边易脱花，通常建议拔模角5o13.铁料产生尖解问题描述：圆周面与弧面相切设计，开模后形成尖角铁料，模具强度薄弱且加工困难。对策分析：切点倒R角，避免尖角R0.5R角处理14.铁料太薄问题描述：加强筋与出风口间隙过小，造成铁料过薄，且处于插破位，易损伤产生毛边。对策分析：Rib移位，使间隙大于3.0mm。增强插破面强度插破面加斜度1o,改善模具配合。15.圆弧插破问题描述：出风口为圆弧面插破，加工精度难以保证，模具易损坏产生毛边。断面图示断面图示对策分析：取消圆弧面，采用直面插破。即保证加工精度且模具钳工容易。16.斜顶无行程问题描述：图示凸台需要斜顶出模，斜顶滑行方向与制品内部凸台干涉，无法完成出模。扣位凸台扣位凸台对策分析：凸台移位或缩小尺寸，给出斜顶设计空间。斜顶出模空间需要考虑：斜顶行程、斜顶强度、顶出行程、斜顶成型段深度，一般预留1530mm.17.斜顶出模问题问题描述：斜顶的横向滑块方向存在0.1mm凹槽(图示绿色部分），制品顶出过程中斜顶无法滑动。对策分析：填平凹槽，消除斜顶滑块干涉。18.按键孔倒扣问题描述：出现口部分由公模成型，因拔模角关系出现倒扣无法出模。对策分析：一种方式是模具做行位出模另外一种，修改设计，产品接受外观面断差处理。19.咬花和抛光规格光洁度代号所使用的表面处理材料粗糙度平均Ra inA-1第3级鑽石膏0-1A-2第6级鑽石膏1-2A-3第15级鑽石膏2-3B-1600号砂纸2-3B-2400号砂纸4-5B-3320号砂纸9-10C-1600号油石10-12C-2400号油石25-28C-3320号油石38-42D-1喷11号玻璃珠10-12D-2喷240号氧化砂26-32D-3喷24号氧化砂190-230美国SPI标准Mold-Tech标准20.模具钢材选用附件是常用塑胶模具钢材的简介，仅供参考2.4 浇注系统（Runner System)浇注系统是融熔的塑胶原料由机台注入型腔的通道，主要由引料结头(Sprue)流道（Runner)和浇口（Gate）组成，其设计原则如下：浇口一般不选在外观面，避免产生客户不可接受的外观影响。浇口的位置要有利于充填平衡。尽量采用平衡流道。浇口的位置要选在产品肉厚较厚的区域，以利于保压和充填。尽量避免浇口直充，以免产生喷痕。浇口尽可能选在不易产生应力痕的区域。浇口的形式要尽量避免后加工。水口料尽可能小和短，以免成本浪费。SprueRunnerGate2.4.1 常见的浇口形式(1)优点：充填平衡，压力损失小，便于保压，避免缩水，减少应力，水品料小，成型质量高，缺点：只能做一模一穴生产，浇口残痕太大，不便于剪切，严重影响外观。(2)优点：充填平衡，压力损失较小，浇口残痕小，无需人工剪切，可做一模多穴生产。缺点：有浇口残痕，对外观有影响，充填速度不快，如多点进浇会产生结合线。(3)优点：避免在外观面产生浇口痕迹，压力损失不太大。缺点：充填不平衡，进浇侧容易产生喷痕和脱花。适用于要求外观无浇口留痕且产品面积相对不大的壳体。适用于有饰片掩盖浇口的大壳体或是允许有浇口痕迹的底盖。适用于一模多穴，且有结构可以掩饰浇口痕迹的外壳。(4)优点：避免产生外观面上的浇口留痕。缺点：压力损失太大，不利于保压，容易产生缩水和应力，有不可避免的顶面喷痕，不适用于太大或太深的壳体件。适用于面盖类的外壳。2.4.1 常见的浇口形式边侧直浇口：充填方便，压力损耗小，易于加工分模，浇口残痕在边侧好隐藏。缺点是容易产生浇口喷痕，需要二次加工。边侧潜伏式浇口：浇口残痕小，无需后加要。缺点是压力损耗较大。适合于允许侧面有浇点的小件产品牛角式浇口：浇口位于公模侧，外表面无浇口残痕。缺点是压力损大，加工和设计稍显复杂。适用于外表面不允许有浇点的小件产品。2.4.2 充填平衡平衡流道：理论上熔融的塑胶在相同的时间，以相同的压力、速度到达每一个模穴。优点是有利于速度、压力的成形调节，得到品质一致的产品。缺点是流程较长，料头较大。非平衡流道非平衡流道改进型近似平衡流道改进型近似平衡流道非平衡充填非平衡充填近似平衡充填近似平衡充填平衡充填：是指浇口位置设计于产品的中央或多点时胶，使熔融塑胶近似同时到达各充填末端。此点同样有利于成型条件的控制，从而使产品的不同区域品质一致。2.5 冷却系统（Temperature Control System)1、定义：冷却系统，严格来说应该称之为温度控制系统，是指利用流动的液体或加热装置来保证模具成型所需的温度，一方面是带走高温塑胶带给出模具的热量；或者是补充因热传导所导致的模温不足。2、作用：（1），带走多余的热量，缩短成型周期，降低成型成本。（2）保证稳定的模温，避免温度过低产生流纹，喷痕，结合线，和充填不足等；或温度过高产生缩水，粘模顶针卡死，产品烧焦等。（3）提供合适的温度，保证结晶速度不致过快或过慢，有利于塑件质量稳定。（4）减小应力，避免温度不均产生的变形，有利于产品强度。2.5.1 冷却系统的设计要点(1)、冷却水路的直径应采用整数6mm,8mm,10mm,12mm，以便于加工并尽量避免采用冷却效果不佳的6mm水路。(2)、水路应分布均匀，避免产生局部过冷或过热。(3)、水路与模仁壁之间的最小距离5MM.(4)、要保证水的流动速度，避免产生同流层，从面导致效果不佳。(5)、当水路与顶出系统干涉时应优先保证水路的设计。(6)当产品的深度过大时，需采用喷泉水路或铍铜冷却以增加效果。喷泉水路设计喷泉水路设计2.5 排气系统（Venting System)排气系统：是指型腔内的气体受到塑胶的挤压会通过模具合模后存在的缝隙排出，而专门为排出气体所设计的结构称为排气排气系统。经常会用到的有排气槽、排气销、排气镶件等。广义来讲，任何有分型的模具结构都会有排气作用。排气结构的设计相对简单。分模面排气：绿色部分接着型腔，深度设计0.010.04mm,蓝色部分为排气通道，距型腔24mm,深度0.20.3mm.排气丝筒：排气间隙0.020.04mm2.6 顶出系统（Ejector System)顶出系统：是指模具打开后，将已经冷却定形的制品顶出的装置。主要的部件是顶针、丝筒、斜顶、拔块等。顶出系统的设计比较简单，稍微特别点的有二次顶出和倒置模顶出（前模顶出）2.6.1 斜顶斜顶程不够是机构设计中经常遇到的问题，主要是斜顶在顶出运动中与水平运动方向上突起的结构相撞。以下示例说明斜顶所需空间的计算：S1=倒扣的横向深度S3=S1+25mm，是斜顶脱模安全距离H=顶出高度，产品深度+520mmA=arctan S/HH1=是卡钩部分的垂直高度H2=H1+25mm，是斜顶的直身封胶位L=1220mm,斜顶的厚度，视斜顶的大小而定那么，卡钩与突起之间的空间距离为SS=S3+S2=S3+（L/cos A）+(H2*tan A)3.塑胶成型工艺3.1.成形循环过程成形循环过程：(1).合模-模具闭合并产生高压(2).注射-熔融的塑胶以一定的速度、压力和计量注入型腔.(3).保压-紧接射出段，仍旧以一定的压力注入塑胶补缩。(4).冷却-制品冷却定形的过程(5).储料-螺杆旋转回退并塑化一定量原料为下次射出准备。(6).开模-模具打开(7).顶出-产品冷却定形后被推出。(8).合模开始下一循环3.2.成形参数成形五大参数：（1）压力：包含射出压力、保压、合模力、背压、顶出压力、水压等（2）速度：包含射出速度、开合模速度、储料速度、顶出速度等（3）温度：料管温度、模具温度、冷却介质温度、原半干燥温度等（4）时间：射出时间、保压时间、冷却时间、成形周基等（5）位置：储料计量位置、松退、射出段切换位置、保压切换点、开模位置、顶出位置。3.3.成形不良解析（1）结合线（）结合线（Weld Line)原因原因：多点进胶或融胶绕过破孔在塑胶表面 形成的线痕对策对策：提高模具温度，尤其是前模温度 增加射出速度 增大保压压力 提高料管温度 升高背压 加大浇口 增加排气 加大冷料井 (2)缩水（Sinkage)定义：塑胶局部过收缩形成的凹痕对策：增大保压压力 提高注胶量 降低料管温度 降低模温 增大浇口 改变浇口位置 多点进胶 修改产品结构 (3)喷痕（Jetting Mark)定义：塑胶制品在浇口周围呈散射状 的痕迹对策：升高模具温度 降低射出速度 调节射出位置 改善浇口设计 增加冷料井 加大流道(4)流痕（Flow Mark)定义：制品成形中在表面形成的条状白色痕迹对策：升高模具温度 降低射出速度 提高料管温度 升高背压 原料充分干燥 加大浇口 多点进胶 加大流道和增加冷料井 (5)唱片纹（Record Line)定义：浇口附近呈环形状纹路对策：升高模具温度 增大射出速度 提高料管温度 升高背压 加大浇口 多点进胶 (6)不饱模（Short Shot)定义：制品因充填不足形成的缺胶对策：提高射出压力 提高射出速度 提高模具温度 升高料管温度 增大料量 加大浇口 加大流道 增加排气 增加产品料厚 增加原料流动性(7)披锋（Flash)定义：制品成形中延分模线长成的多余薄片。对策：减小射出压力 降低射出速度 降低模具温度 调整谢出切换点 减少料量 降低料管温度 减小模具缝隙 平衡进胶 (8)Z形喷痕（Z Jetting Mark)定义：塑胶在直充中形成的喷射痕迹对策：升高模具温度 降低射出速度 提高料管温度 变更浇口位置 加大浇口截面 (9)应力痕（Stress Mark)定义：制品因料厚突变在外表面形成的痕迹对策：降低保压 调整射出切换点 平衡进胶 改变浇口位置 增大浇口 增加排气 更改产品结构 二次加工淡化 (10)其他其他外观不良：包风烧焦变色气泡黑点刮伤变形亮斑雾状外观不良的改善从成本和服务的角度依次是：调机改善=变更模具=二次加工=变更产品