注射模具设计课件.ppt

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1、第第4 4章章 注射模设计注射模设计l注射模具的基本结构与分类注射模具的基本结构与分类l注射模与注射机的技术规范和参数注射模与注射机的技术规范和参数l分型面的选择，型腔数目的确定与排列形式，分型面的选择，型腔数目的确定与排列形式，注射注射模各组成部分（模各组成部分（浇注系统、排气系统、成型零部件、浇注系统、排气系统、成型零部件、导向机构、脱模机构、调温系统、侧向抽芯机构、导向机构、脱模机构、调温系统、侧向抽芯机构、模架等模架等）的设计）的设计l注射模材料的选用注射模材料的选用l注射模设计实例注射模设计实例一、注射模的结构组成一、注射模的结构组成 注射模是安装在注射机上，完成注射成形工艺所使用的

2、模具。注射模是安装在注射机上，完成注射成形工艺所使用的模具。注射模的结构注射模的结构(动模和定模）动模和定模）l成型零部件成型零部件l浇注系统浇注系统l导向与定位机构导向与定位机构l脱模机构脱模机构l调温系统调温系统l排气系统排气系统l支承零部件支承零部件l侧向分型抽芯机构侧向分型抽芯机构4.1 注射模具的基本结构与分类注射模具的基本结构与分类1.成型零部件成型零部件 成型零部件是构成模具的型腔、直接与塑料熔体相接成型零部件是构成模具的型腔、直接与塑料熔体相接触并成型制品的模具零件和部件。通常有凸模、凹模、型触并成型制品的模具零件和部件。通常有凸模、凹模、型芯、成型杆、镶件等零件或部件。芯、成

3、型杆、镶件等零件或部件。2.浇注系统浇注系统 浇注系统是将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的一组浇注系统是将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的一组进料通道，通常由进料通道，通常由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。它对熔体充模时的流动特性以及塑件的质量等有着重要的它对熔体充模时的流动特性以及塑件的质量等有着重要的影响影响.4.脱模机构脱模机构(推出机构）推出机构）在开模过程中，将塑件及浇注系统凝料推出或拉出的装置。在开模过程中，将塑件及浇注系统凝料推出或拉出的装置。脱模机构由脱模机构由推杆推杆18、推板、推板13、推杆固定板、推杆固定板14、拉料杆、拉料杆15和动模垫和动

4、模垫板板11组成组成。在脱模机构中一般还包含。在脱模机构中一般还包含复位杆复位杆19，使动模和定模合，使动模和定模合模时使推出机构回到初始位置。模时使推出机构回到初始位置。5.侧向分型抽芯机构侧向分型抽芯机构 带有侧孔或侧凹的制品，在被脱出模具之前，必须先进带有侧孔或侧凹的制品，在被脱出模具之前，必须先进性侧向分型将型芯侧向抽出。该机构包括性侧向分型将型芯侧向抽出。该机构包括斜导柱、滑块、楔斜导柱、滑块、楔紧块、滑块定位装置、侧型芯和抽芯液压缸紧块、滑块定位装置、侧型芯和抽芯液压缸等。等。各种塑料成型均有适宜的模具温度，模具温度是指和制件接各种塑料成型均有适宜的模具温度，模具温度是指和制件接触

5、的模腔表壁温度，它影响着熔体的充模流动，制件的冷却速触的模腔表壁温度，它影响着熔体的充模流动，制件的冷却速度和制件性能。模具应设有冷却或加热的温度调节系统。度和制件性能。模具应设有冷却或加热的温度调节系统。冷却方式：冷却方式：循环水冷却循环水冷却加热方式：通入热水、蒸汽、热油和置入加热元件等。加热方式：通入热水、蒸汽、热油和置入加热元件等。6.温度调节系统温度调节系统二、注射模具的分类二、注射模具的分类分型面：模具上用于取出塑件和浇注系统凝料的可分离接触表面。分型面：模具上用于取出塑件和浇注系统凝料的可分离接触表面。单分型面注射模只有一个分型面，也叫两板式注射模。约占全部单分型面注射模只有一个

6、分型面，也叫两板式注射模。约占全部注射模具的注射模具的70%.型腔的浇口位置只能选择在制品的侧面。型腔的浇口位置只能选择在制品的侧面。主流道主流道设在定模一侧，分流道设在分型面上。设在定模一侧，分流道设在分型面上。1.单分型面注射模单分型面注射模 双分型面注射模（三板式注射模）以两个不同的分型面分别取出双分型面注射模（三板式注射模）以两个不同的分型面分别取出流道凝料和塑件。与单分型面注射模相比，在动、定模之间增加了一流道凝料和塑件。与单分型面注射模相比，在动、定模之间增加了一个可移动的浇口板个可移动的浇口板(中间板）。中间板）。主要用于点浇口的注射模以及塑件结构特殊需要的顺序分型注射主要用于点

7、浇口的注射模以及塑件结构特殊需要的顺序分型注射模中，制造成本高，结构较复杂，需要较大的开模行程。模中，制造成本高，结构较复杂，需要较大的开模行程。2.双分型面注射模双分型面注射模 当塑件上带有侧孔或侧凹时，在模具中要设置由斜导柱当塑件上带有侧孔或侧凹时，在模具中要设置由斜导柱滑块等组成的侧向分型抽芯机构，使侧型芯作横向运动，从滑块等组成的侧向分型抽芯机构，使侧型芯作横向运动，从而在开模时使侧型芯与制件分离。而在开模时使侧型芯与制件分离。4.带带侧向分型抽芯的注射模侧向分型抽芯的注射模 通常模具开模后，要求通常模具开模后，要求塑件留在有推出机构的动模塑件留在有推出机构的动模一侧，但有时由于某些塑

8、件一侧，但有时由于某些塑件的特殊要求或受形状限制，的特殊要求或受形状限制，开模后塑件将留在定模一侧，开模后塑件将留在定模一侧，为此应在定模一侧设置推出为此应在定模一侧设置推出机构。定模一侧的推出机构机构。定模一侧的推出机构一般由动模通过拉板或链条一般由动模通过拉板或链条来驱动。来驱动。6.推出机构设在定模一侧推出机构设在定模一侧的注射模的注射模 热热流流道道注注射射模模在在成成型型过过程程中中，模模具具浇浇注注系系统统中中的的熔熔料料始始终终保保持持熔熔融融状状态态。由由于于在在每每次次注注射射成成型型后后流流道道内内没没有有塑塑料料凝凝料料，不不仅仅提提高高了了生生产产率率，节节约约了了塑塑

9、料料，而而且且保保证证了了注注射射压压力力在在流流道道中中的的传传递递，有有利利于于改改善善制制件件质质量量，更更容容易易实实现现自自动动化化生生产产。但但热热流流道道注注射射模模结结构复杂，温度控制要求严格，模具成本高，故适应大批量生产。构复杂，温度控制要求严格，模具成本高，故适应大批量生产。7.热流道注射模具热流道注射模具1.公称注射量公称注射量 （1）公称注射容量）公称注射容量：注射机对空注射时，螺杆一次最大：注射机对空注射时，螺杆一次最大 行程所注射的塑料体积（行程所注射的塑料体积（cm3）。）。（2）公称注射质量：）公称注射质量：注射机对空注射时，螺杆作一次最注射机对空注射时，螺杆作

10、一次最大注射行程所能注射的聚苯乙烯塑料质量（大注射行程所能注射的聚苯乙烯塑料质量（g）。聚苯）。聚苯乙烯的密度为乙烯的密度为1.041.06g/cm3.一、注射机的公称注射量一、注射机的公称注射量由于各种塑料的密度和压缩比不同，在成型其它塑料时，实由于各种塑料的密度和压缩比不同，在成型其它塑料时，实际最大注射量与聚苯乙烯的公称注射量可按如下换算：际最大注射量与聚苯乙烯的公称注射量可按如下换算：1:实际用塑料在常温下的密度实际用塑料在常温下的密度2:聚苯乙烯在常温下的密度（聚苯乙烯在常温下的密度（1.06g/cm3）f1:实际用塑料的压缩比实际用塑料的压缩比f2：聚苯乙烯的压缩比（：聚苯乙烯的压

11、缩比（2.0）2.2.注射量的校核注射量的校核注射量的校核注射量的校核 选用注射机时，通常是以某塑件（或模具）实际需选用注射机时，通常是以某塑件（或模具）实际需要的注射量来初选某一公称注射量的注射机型号要的注射量来初选某一公称注射量的注射机型号,然后然后一次对注射机的公称注射压力、锁模力、开模行程及一次对注射机的公称注射压力、锁模力、开模行程及模具安装部分尺寸一一进行校核。为了保证正常的注模具安装部分尺寸一一进行校核。为了保证正常的注射成型，射成型，模具每次需要的实际注射量应该小于或等于模具每次需要的实际注射量应该小于或等于某注射机的公称注射量的某注射机的公称注射量的80%。nV塑塑+V浇浇

12、0.8V公公nm塑塑+m浇浇 0.8m公公二、注射压力的校核二、注射压力的校核一般制品的成型注射压力为一般制品的成型注射压力为70150MPa。其中，螺杆式注。其中，螺杆式注射机传递压力的能力比柱塞式注射机强，注射压力可相应射机传递压力的能力比柱塞式注射机强，注射压力可相应取小些；流动性差的塑料或细薄塑件的注射压力可取大些。取小些；流动性差的塑料或细薄塑件的注射压力可取大些。注射压力校核的目的是校验注射压力校核的目的是校验注射机的公称注射压力能否满足注射机的公称注射压力能否满足塑件成型的需要。塑件成型的需要。为此注射机的为此注射机的公称注射压力应大于或等于塑件公称注射压力应大于或等于塑件成型时

13、所需的注射压力，即：成型时所需的注射压力，即：P公公P0 可以借助注射模模拟计算机软件，如可以借助注射模模拟计算机软件，如CFLOWCFLOW、MOLDFLOWMOLDFLOW、H-FLOWH-FLOW等预测注射压力值。等预测注射压力值。三、锁模力的校核三、锁模力的校核锁模力：注射机锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。锁模力：注射机锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。当高压塑料熔体充满模具型腔时，会沿锁模方向产生很大的当高压塑料熔体充满模具型腔时，会沿锁模方向产生很大的胀型力，迫使模具沿分型面涨开。胀型力，迫使模具沿分型面涨开。因此，注射机锁模力的校核关系式应为：因此，注射机锁模力的校核关系式应为

14、：F锁锁 F胀胀=p腔腔A分分型腔内熔体平均压力，型腔内熔体平均压力，一般为注射压力的一般为注射压力的0.30.5倍倍,通常为通常为2040MPa。塑件及浇注系统在塑件及浇注系统在分型面上的投影面分型面上的投影面积之和积之和四、安装部分相关尺寸的校核四、安装部分相关尺寸的校核四、安装部分相关尺寸的校核四、安装部分相关尺寸的校核1.模板规格与拉杆间距的关系模板规格与拉杆间距的关系 安装模具的外形尺寸应小于注射机的拉杆间距，否则安装模具的外形尺寸应小于注射机的拉杆间距，否则模具无法安装。同时，模具的座板尺寸不应超过注射机的模具无法安装。同时，模具的座板尺寸不应超过注射机的模板尺寸。模板尺寸。2.定

15、位圈与注射机固定板的关系定位圈与注射机固定板的关系 为保证模具主流道中心线与注射机喷嘴中心线相重合，模为保证模具主流道中心线与注射机喷嘴中心线相重合，模具定模板上设有凸起的定位圈与注射机固定模板上的定位孔具定模板上设有凸起的定位圈与注射机固定模板上的定位孔应形成配合。定位圈的高度，小型模具为应形成配合。定位圈的高度，小型模具为810mm，大型模，大型模具为具为1015mm。3.注射机的喷嘴与模具的浇口套（主流道衬套）关系注射机的喷嘴与模具的浇口套（主流道衬套）关系 注射机喷嘴前端球面半径注射机喷嘴前端球面半径r r和小端直径和小端直径d d 应与主流道始应与主流道始端的球面半径端的球面半径R

16、R及小端直径及小端直径D D相吻合，以防止高压塑料熔体相吻合，以防止高压塑料熔体从缝隙中溢出。从缝隙中溢出。4.4.模具总厚度与注射机模板闭合厚度的关系模具总厚度与注射机模板闭合厚度的关系模具总厚度与注射机模板闭合厚度的关系模具总厚度与注射机模板闭合厚度的关系l模具闭合后总厚度与注射机允许的模具厚度模具闭合后总厚度与注射机允许的模具厚度之关系应满足如下：之关系应满足如下：Hm：闭合后的总厚度闭合后的总厚度Hmax：注射机允许的最大模具厚度：注射机允许的最大模具厚度 Hmin：注射机允许的最小模具厚度：注射机允许的最小模具厚度H：注射机在模具厚度方面的调：注射机在模具厚度方面的调 节量节量l当当

17、HmHmax时，则模具无法闭合。时，则模具无法闭合。尤其是机械尤其是机械-液压式锁模的注射机，液压式锁模的注射机，因其肘杆无法撑直，此时应更换注因其肘杆无法撑直，此时应更换注射机。射机。六、开模行程的校核六、开模行程的校核 对于对于液压液压机械联合作用机械联合作用的锁模机构的注射机，其开模行的锁模机构的注射机，其开模行程是由连杆机构的最大冲程或其它机构的冲程所决定，不受模程是由连杆机构的最大冲程或其它机构的冲程所决定，不受模具厚度的影响，当模具厚度变化时可由其调模装置调整。具厚度的影响，当模具厚度变化时可由其调模装置调整。开模行程：开模行程：从模具中取出塑件所需要的最小开模距离从模具中取出塑件

18、所需要的最小开模距离.它必须小于注射机移动模板的最大行程它必须小于注射机移动模板的最大行程Smax，即，即HSmax1.开模行程与模具厚度无关时的校核开模行程与模具厚度无关时的校核2.开模行程与模具厚度有关开模行程与模具厚度有关 对对于于合合模模系系统统为为全全液液压压式式的的注注射射机机以以及及带带有有丝丝杆杆传传动动合合模模系系统统的的直直角角式式注注射射机机，其其模模具具最最大大开开模模行行程程 Smax 等等于于注注射射机机的的移移动动模模板板与与定定模模固固定定板板之之间间的的最最大大开开距距SK减去模具闭合厚度减去模具闭合厚度Hm。Smax=Sk-Hm1)对单分型面注射模对单分型面

19、注射模Sk-HmH1+H2+(510)mm即，即，SkHm+H1+H2+(510)mm2)对双分型面注射模对双分型面注射模SkHm+H1+H2+a+(510)mm 当模具的侧向分型抽芯或脱螺纹的当模具的侧向分型抽芯或脱螺纹的动作是通过斜导柱等分型抽芯机构来完动作是通过斜导柱等分型抽芯机构来完成的，在这种情况下，分开模具不只是成的，在这种情况下，分开模具不只是为了取塑件，还要满足完成侧向抽芯距为了取塑件，还要满足完成侧向抽芯距离离l所需的开模距离所需的开模距离Hc的要求。的要求。3.模具有侧向抽芯时的开模行程校核模具有侧向抽芯时的开模行程校核当当HcH1+H2时：时：SmaxHc+(510)mm

20、当当Hc F胀胀=p腔腔A分分型腔内熔体平均压力，型腔内熔体平均压力，一般为注射压力的一般为注射压力的0.30.5倍倍,通常为通常为2040MPa。塑件及浇注系统在塑件及浇注系统在分型面上的投影面分型面上的投影面积之和积之和分型面的选择1.分型面的表示方法：分型面的表示方法：在分型面的延长面上画出一小段在分型面的延长面上画出一小段直线表示分型面的位置，并用箭头表示开模方向或模直线表示分型面的位置，并用箭头表示开模方向或模板可移动的方向。对于多分型面，用罗马数字板可移动的方向。对于多分型面，用罗马数字(大写字大写字母母)表示开模顺序。表示开模顺序。2、分型面的选择原则、分型面的选择原则1)尽可能

21、使塑件开模时留在动模一次，便于塑件的推出且尽可能使塑件开模时留在动模一次，便于塑件的推出且推杆痕迹不显露于外观面。推杆痕迹不显露于外观面。基本原则：基本原则：能使塑件从模具中脱出，分型面位置应设在能使塑件从模具中脱出，分型面位置应设在塑件脱模方向最大的投影边缘处。塑件脱模方向最大的投影边缘处。2）对于带侧凹或侧孔的塑件，选择分型面应尽可能将侧）对于带侧凹或侧孔的塑件，选择分型面应尽可能将侧 型芯置于动模部分，以避免在定模内抽芯。型芯置于动模部分，以避免在定模内抽芯。当有多组抽芯时，应尽量避免长端侧向抽芯。当有多组抽芯时，应尽量避免长端侧向抽芯。3）分型面应尽可能选择在不影响外观的部位，不要设在

22、塑件）分型面应尽可能选择在不影响外观的部位，不要设在塑件光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处。光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处。4）有利于模具加工）有利于模具加工8）满足模具的锁模要求，）满足模具的锁模要求，选择塑件在合模方向上选择塑件在合模方向上面积较小的表面，以减面积较小的表面，以减少锁模力少锁模力4.4 型腔数目的确定与排列形式型腔数目的确定与排列形式一、型腔数目的确定一、型腔数目的确定1.按技术参数确定型腔数目按技术参数确定型腔数目(1)根据注射机的额定锁模力确定型腔数目根据注射机的额定锁模力确定型腔数目(2)根据注射机的最大注射量确定型腔数目根据注射机的最大注射量确定型腔数目A1、A2：

23、单个制品、浇注系统在：单个制品、浇注系统在 分型面上的投影面积分型面上的投影面积F：注射机的额定锁模力：注射机的额定锁模力pm：型腔内塑料熔体的平均压力：型腔内塑料熔体的平均压力W1、W2：单个制品、浇注系统：单个制品、浇注系统 的质量的质量G：注射机的最大注射量：注射机的最大注射量(3(3）根据制品精度要求确定型腔数）根据制品精度要求确定型腔数 根据经验，在模具中每增加一个型腔，制品尺寸精度要降低根据经验，在模具中每增加一个型腔，制品尺寸精度要降低4%。2.根据经济性确定型腔数根据经济性确定型腔数 根据总成型加工费最小的原则，并忽略准备时间和试生产原材根据总成型加工费最小的原则，并忽略准备时

24、间和试生产原材料费用，仅考虑模具加工费和塑件成型加工费。料费用，仅考虑模具加工费和塑件成型加工费。L：制品的基本尺寸：制品的基本尺寸：塑件的尺寸公差：塑件的尺寸公差S：单型腔模具注射时可能：单型腔模具注射时可能 产生的尺寸误差产生的尺寸误差N：制品总件数：制品总件数C1:每个型腔所需的模具费用每个型腔所需的模具费用y：每小时注射成型的加工费用：每小时注射成型的加工费用t：成型周期：成型周期对于高精度制品，通常推荐型腔数目不超过四个。对于高精度制品，通常推荐型腔数目不超过四个。二、多型腔的排列二、多型腔的排列二、多型腔的排列二、多型腔的排列1.多型腔排列的一般原则多型腔排列的一般原则（1）从注射

25、工艺角度需要考虑的几点：）从注射工艺角度需要考虑的几点：1）流动长度）流动长度 流动长度若超出工艺要求，塑件就不会充满。流动长度若超出工艺要求，塑件就不会充满。2）流道废料）流道废料 在满足各型腔充满前提下，流道长度和横截面尺寸应尽量小，在满足各型腔充满前提下，流道长度和横截面尺寸应尽量小，以减少流道废料。以减少流道废料。3）浇口位置）浇口位置 当浇口位置影响塑件排位时，需先确定浇口位置再排位。当浇口位置影响塑件排位时，需先确定浇口位置再排位。4 4）型腔压力平衡）型腔压力平衡）型腔压力平衡）型腔压力平衡 排位应力求轴向压力、侧向压力相对于模具中心平衡。排位应力求轴向压力、侧向压力相对于模具中

26、心平衡。排位应力求轴向压力、侧向压力相对于模具中心平衡。排位应力求轴向压力、侧向压力相对于模具中心平衡。5）进料平衡）进料平衡按平衡式排位按平衡式排位。适用于塑件体积大小基本一致的情况。在此基础上再适用于塑件体积大小基本一致的情况。在此基础上再 考虑塑件和浇注系统都平衡，并力求做到结构紧凑。考虑塑件和浇注系统都平衡，并力求做到结构紧凑。按大塑件靠近主流道，按大塑件靠近主流道，小塑件远离主流道的方式排位，再调整流道、小塑件远离主流道的方式排位，再调整流道、浇口尺寸满足进浇口尺寸满足进 料平衡。料平衡。（2）从模具结构角度需考虑以下几点）从模具结构角度需考虑以下几点 1）排位应保证流道、浇口套距定模型腔边缘有一定的）排位应保证流道、浇口套距定模型腔边缘有一定的距离，以满足封胶要求。距离，以满足封胶要求。2）排位时应满足模具结构件，如楔紧块、滑块、斜推）排位时应满足模具结构件，如楔紧块、滑块、斜推杆等的空间要求，同时保证：杆等的空间要求，同时保证：模具结构件有足够的强度。模具结构件有足够的强度。与其他模架零件无干涉。与其他模架零件无干涉。有运动件时，行程须满足脱模要求；有多个运动件时，有运动件时，行程须满足脱模要求；有多个运动件时，要注意相互之间不能产生干涉。要注意相互之间不能产生干涉。3）排位时，要尽可能紧凑，且长宽比例要适当。）排位时，要尽可能紧凑，且长宽比例要适当。