注塑模具基础知识2.pptx
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1、学习的目的和要求掌握塑料制件设计的基本原则掌握塑件成形工艺特性与模具结构关系掌握塑件形状结构与模具结构的关系熟悉螺纹塑件、齿轮塑件的结构设计理解塑件的尺寸精度和表面粗糙度的含义能够正确选择塑件的尺寸精度和表面粗糙第1页/共67页第一节 塑料制件设计的基本原则注射制品的形状结构、尺寸大小、精度和表面质量要求,与注射成形工艺和模具结构的适应性,称为制品的工艺性。如果制品的形状结构简单、尺寸适中、精度低、表面质量要求不高,则制品成形起来就比较容易,所需的注射工艺条件比较宽松,模具结构比较简单,这时可以认为制品的工艺性比较好;反之,则可以认为制品的工艺性较差。为制得理想的塑料制品,除选用合适的塑料品种
2、以外,还必须考虑塑料制品的工艺性。塑料制品的工艺性与模具设计有着密切的关系,然而模具是根据制品设计的,因此,制品设计能适应模塑工艺要求,才能设计出合理的模具结构。由于塑料的物理性能、化学性能与其他材料不同,因此注射塑料制品的设计与成形加工以及模具设计亦有它独特的一面,要设计出结构合理、造型优美、经济耐用的塑料制品不但要考虑塑料本身的特性,而且要考虑到塑料成形的工艺、模具结构、制品使用环境以及制品的经济效益。第2页/共67页为设计出工艺性良好且满足使用要求的的塑料制件,必须遵守以下基本原则:1在设计塑件时,应考虑原材料的成形工艺特性,如流动性、收缩率等。2在保证制品使用要求(如使用性能、物理性能
3、与力学性能、电性能、耐化学腐蚀性能和耐热性能等)的前提下,应力求制件形状、结构简单和壁厚均匀。3设计制品形状和结构时,应尽量如何使它们容易成形,考虑其模具的总体结构,使模具结构简单、易于制造。4设计出的制品形状应有利于模具分型、排气、补缩和冷却。5制品成形前后的辅助工作量应尽量减小,技术要求应尽量放低,同时在成形后最好不再进行机械加工。6设计制品时还应注意成形时的取向问题,除非特殊要求,应尽量避免制品出现明显的各向异性。否则,除影响制品实用性能外,各个方向的收缩差异很容易导致制品翘曲变形。第3页/共67页第二节 塑件的形状和结构设计塑件形状和结构设计的主要内容包括:塑件形状、壁厚、斜度、加强肋
4、、支承面、圆角、孔、嵌件、文字、符号及标记等内容。2.2.1 塑件形状塑件的形状,在不影响使用要求的情况下,都应力求简单,避免侧表面凹凸不平和带有侧孔,这样就容易从模腔中直接顶出,避免了模具结构的复杂性。对于某些因使用要求必须带侧凹、凸或侧孔的塑件,常常可以通过合理的设计,避免侧向抽芯,如图2-1所示。图2-1(a)所示的是侧面带凹凸纹的塑件,使用中主要是为了旋转时增加与人手的摩擦力(如家用电器、仪器仪表的旋扭),可以采用方案(b)直纹避免方案(a)菱形纹;图2-1(c)所示的塑件侧面下端带有孔,主要是为了排放液体用,可采用设计方案(d),避免方案(c);图2-1(e)、(f)所示的是一个茶杯
5、,手把部分如采用方案(e),成形后手把部分需要侧向分型与抽芯才能脱模,若改用方案(f),则可避免侧向分型与抽芯;图2-1(g)所示的筒形塑件,侧壁带有孔,在允许的情况下,可将塑件侧壁改为倾斜并使侧孔变为(h)所示的形状,就可以避免侧孔的抽芯,因为侧孔可以由上、下两个主型芯对接成形出来。第4页/共67页第5页/共67页第6页/共67页 想一想如果塑件必须带有侧凹或侧凸,但侧凹或侧凸尺寸比较小,能否不采用侧向分型与抽芯的方法而直接将塑件直接从模具中顶出呢?如果可以,那么侧凹或侧凸的尺寸小到什么程度才可以呢?在此,引进一个重要的概念与方法-强制脱模。强制脱模:采用脱件板脱模机构强制将带有侧凹或侧凸的
6、塑件从模具中顶出的方法称为强制脱模,强制脱模必须符合以下条件:侧凹凸较浅塑件所用材料较软、较韧或富有弹性模具结构上有弹性变形空间第7页/共67页对于如图2-2所示需要进行强制脱模的塑件,其内侧凹槽相对深度、外侧凹槽相对深度的计算公式为:内侧凹槽相对深度2-1外侧凹槽相对深度2-2第8页/共67页第9页/共67页2.2.2 脱模斜度为便于塑件从模腔中脱出,在平行于脱模方向的塑件表面上,必须设有一定的斜度,此斜度称为脱模斜度。斜度留取方向,对于塑件内表面是以小端为基准(即保证径向基本尺寸),斜度向扩大方向取,塑件外表面则应以大端为基准(保证径向基本尺寸),斜度向缩小方向取,如图2-3所示。脱模斜度
7、随制件形状、塑料种类、模具结构、表面精加工程度、精加工方向等而异。一般情况下,脱模斜度取130160(21)较适宜。如果在允许范围内取较大值,可使顶出更加容易,所以应尽可能采取较大的脱模斜度。塑件尺寸精度要求越高,则其脱模斜度越取小值。当塑件为轴时,应保证其大端尺寸,斜度向小的方向取;塑件为孔时,应保证其小端尺寸,斜度向大的方向取。其目的是,使模具成形零件有修理的余地,留有足够的修模余量。第10页/共67页设计塑件时如果未注明斜度,模具设计时必须考虑脱模斜度。模具上脱模斜度留取方向是:型芯是以小端为基准,向扩大方向取。型腔是以大端为基准,向缩小方向取。这样规定斜度方向有利于型芯和型腔径向尺寸修
8、整。斜度大小应在塑件径向尺寸公差范围内选取。当塑件尺寸精度与脱模斜度无关时,应尽量地选取较大的脱模斜度。当塑件尺寸精度要求严格时,可以在其尺寸公差范围内确定较为适当的脱模斜度。第11页/共67页第12页/共67页开模脱出塑件时,希望塑件留在有脱模装置的模具一侧。要求塑件留在型芯上,则该塑件内表面脱模斜度应比其外表面小。反之,若要求塑件留在型腔内,则其外表面的脱模斜度应小于其内表面的脱模斜度。如果希望塑件留于型腔内,但塑件内腔形状复杂,有留于型芯的可能性,此时若沿脱模方向塑件外表面长度不大于1015mm,就可不给该表面设置脱模斜度。如果该塑件外表面的长度小于34mm时,则可取与其脱模方向相反的脱
9、模斜度。塑件上脱模斜度可以用线性尺寸、角度、比例等三种方式来标注。第13页/共67页用线性尺寸标注脱模斜度的图例如图2-4(a)所示,用角度表示脱模斜度如图2-4(b)所示,用比例标注法如图2-4(c)所示。采用线性尺寸标注法可以直接地给出一个具体的斜度值,斜度值与塑件该部分表面的高度或长度有关。采用角度表示法对模具零件的加工极为方便,勿须换算,因而应用颇普遍。采用用比例标注法,例如用比例1:50、1:100等来表示脱模斜度、非常直观,勿须计算就能判断出脱模斜度的大小,同时不必在塑件图上夸大斜度而使其失真,比例法表示脱模斜度的缺点是只能选取严格的一定的比例值。第14页/共67页 表2-2表2-
10、4是常用塑料的脱模斜度推荐值,可供设计塑件时参考。第15页/共67页第16页/共67页2.2.3 防止塑件变形的措施 1 在转角处加圆角R因为塑件容易产生内应力,绝对强度又比较低,为了使熔料易于流动和避免应力集中,应在转角处加设圆角R且圆角R的值应比金属件的圆角大。应力集中系数与R/A之间的关系如图2-5所示。在给塑件内外表面的拐角处设计圆角时,应象如图2-6所示的那样确定内外圆角半径,以保证塑件壁厚均匀一致。第17页/共67页第18页/共67页 2 设置加强筋塑件上增设加强筋的目的是在不增加塑件壁厚的情况下增加塑件的刚性,防止塑件变形。对加强筋设计的基本要求是筋条方向应不妨碍脱模,筋的设置不
11、应使塑件壁厚不均匀性明显增加,筋本身应带有大于塑件主体部分的脱模斜度等。图2-7所示的是加强筋设计的两个典型方案比较,其中图(a)所示的设计方案较好,而图(b)所示的方案会使筋底与塑件主体连接部位壁厚增加过多,同时使A处容易产生凹陷等缺陷,因而不可取。第19页/共67页 塑件上加强筋的筋条方向应不妨碍塑料充模时的流动和塑料收缩,否则会造成塑件内应力并引起塑件翘曲。图2-8所示的是对同一塑件端部筋条方向设计的两种方案比较,其中方案(a)较好,方案(b)不可取,因为方案(b)中的筋条妨碍了塑料收缩(图中箭头所示方向为塑料收缩方向)。第20页/共67页 加强筋在塑料件上的应用非常广泛和普遍,如图2-
12、9所示就是在周转箱上设置加强筋的具体实例。第21页/共67页 3 其他措施 针对塑件结构持点,还可以采取其他增加塑件刚度的方法,如图2-10、2-11、2-12所示。图2-10所示为采用拱形增加刚度的方法,适用于盒盖、罩壳、容器等塑件;图2-11所示为采用拱形、弯折形或波纹形壁面增加刚度的方法,适用于表面较大的塑件;对于薄壁容器上口边缘可采用各种弯边,不仅使边缘刚度增加,也增加了塑件的美感,如图2-12所示。第22页/共67页第23页/共67页2.2.4 壁厚及壁厚均匀性塑件壁厚设计的基本依据是塑件的使用要求,例如强度、刚度、绝缘性、重量、尺寸稳定性和与其他零件的装配关系。壁厚设计也需考虑到塑
13、件成形时的工艺性要求,如对熔体的流动阻力,顶出时的强度和刚度等。在满足工作要求和工艺要求的前提下,塑件壁厚设计应遵循如下两项基本原则。1 尽量减小壁厚减小壁厚不仅可以节约材料,节约能源,也可以缩短成形周期,因为塑料是导热系数很小的材料,壁厚的少量增加,会使塑件在模腔内冷却凝固时间明显增长。塑件壁厚减小,也有利于获得质量较优的塑件,因为厚壁塑件容易产生表面凹陷和内部缩孔。热塑性塑件的壁厚一般在14mm之间,表2-5列出了热塑性塑件最小壁厚及推荐壁厚。热固性塑件的壁厚一般在16mm之间,表2-6为根据外形尺寸推荐的热固性塑件壁厚值。第24页/共67页第25页/共67页第26页/共67页 2 尽可能
14、保持壁厚均匀 塑件壁厚不均匀时,成形中各部分所需冷却时间不同,收缩率也不同,容易造成塑件的内应力和翘曲变形,因此设计塑件时应尽可能减小各部分的壁厚差别,一般情况下应使壁厚差别保持在30以内。如图2-13所示就是因壁厚不均导致塑件变形的实例。第27页/共67页 对于由于塑件结构所造成的壁厚差别过大情况,可采取如下两种方法减小壁厚差:(1)可将塑件过厚部分控空,如图2-14(b)、(d)、(f)所示。(2)可将塑件分解,即将一个塑件设计为两个塑件,在不得已时采用这种方法。第28页/共67页此外,必须指出壁厚与流程有着密切关系。所谓流程是指熔体从浇口流向型腔各部分的距离。实验证明,在一定条件下,流程
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