塑料制品设计原则.docx
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1、塑料制品设计原则一、 尺寸,精度及外表精粗糙度一尺寸尺寸主要满足使用要求及安装要求,同时要考虑模具的加工制造,设备的性能,还要考虑塑料的流淌性。二精度影响因素很多,有模具制造精度,塑料的成份和工艺条件等。三外表粗糙度由模具外表的粗糙度打算,故一般模具外表粗糙比制品要低一级,模具外表要进引研磨抛光,透过制品要求模具型腔与型芯的外表光滑度要全都 Ra 0.2 um塑件圈上无公差要求的仍由尺寸,一般承受标准中的 8 级,对孔类尺寸可以标正公差,而轴类各件尺寸可以标负出差。中心距尺寸可以棕正负公差,协作局部尺寸要高于非协作局部尺寸。二、 脱模斜度由于塑件在模腔内产生冷却收缩现象,使塑件紧抱模腔中的型芯
2、和型腔中的凸出局部,使塑件取出困难,强行取出会导至塑件外表擦分,拉毛,为了便利脱模,塑件设计时必需考虑与脱模及轴芯方向平行的内、外外表,设计足够的脱模斜度,一般 1130。一般型芯斜度要比型腔大,型芯长度及型腔深度越大,则斜度不减小。三、 壁厚依据塑件使用要求强度,刚度和制品构造特点及模具成型工艺的要求而定:壁厚太小,强度及刚度缺乏,塑料填充困难;壁厚太大,增加冷却时间,降低生产率,产生气泡,缩孔等 。要求壁厚尽可能均匀全都,否则由于冷却和固化速度不一样易产生内应力, 引起塑件的变形及开裂。四、加强筋设计原则:一中间加强筋要低于外壁 0.5 mm 以上,使支承面易于平直。二应避开或减小塑料的局
3、部聚积。三筋的排例要顺着在型腔内的流淌方向。五、支承面塑件一般不以整个平面作为支承面,而取而代之以边框,底脚作支承面。六、圆角要求塑件防有转角处都要以圆角圆弧过渡,因尖角简洁应力集中。塑件有圆角,有利于塑料的流淌充模及塑件的顶出,塑件的外观好,有利于模具的强度及寿命。七、孔槽塑件的孔三种成型加工方法:(1) 模型直接模塑出来。(2) 模塑成盲孔再钻孔通。(3) 塑件成型后再钻孔。先模塑出浅孔好。1、 模塑通孔要求孔径比长度与孔径比要小些,当孔径1.5MM,由于模芯易弯曲折断,不适于模塑 模塑型芯的三种方式。2、 肓孔的深度:h 35d d 1.5 时, h 3d3、 异形孔槽设计塑件如有侧孔或
4、凹槽,则需要活动块或抽芯机构“平行射成原则“确定塑件侧孔槽是否适合于脱模。热塑性塑料中软而有弹性的,如聚乙烯,聚丙烯,聚甲醛导制品,内孔与外像浅的可强制脱模。八、螺纹塑件中的螺纹可用模塑成型出来,或切削方法获得通常折装或受力大的,要承受金属螺纹嵌件来成型。九、嵌件为了增加塑料制品整体或某一部位的强度与刚度,满足使用的要求,常在塑件体内设置金属嵌件。由于装潢或某些特别需要,塑料制品的外表常有文字图案。1、 标志2、 凹凸纹:如把手,旋钮,手轮制品的固边,以增加摩擦力,凹凸纹要做成直纹,以便于脱模。3、 花纹:凹凸纹,皮革纹,桔皮纹,纹浪纹,点格纹,菱形纹。加工花纹方法:电火花加工,照像化学磨蚀,
5、雕刻冷挤压。塑料的根本概念塑料的根本概念:一、塑料的定义及组成,塑料是指以高分子合成树脂为主要成份、在肯定温度和压力下具有 塑性和流淌性,可被塑制成肯定外形,且在肯定条件下保持外形不变的材料。组成:聚合物合成树脂40 100%关心材料:增塑剂、填充剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、发泡剂、增加材料。关心材料作用:改善材料的使用性能与加工性能,节约树脂材料贵二塑料的分类:300 余品种,常用的是 40 余种名称是以所使有的合成树脂作为名称来称呼:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、氧树脂,俗称:电木酚醛树脂,有机玻璃聚甲基丙烯酸甲脂, 玻璃钢热固性树脂用玻璃纤维增加;英文名称:尼龙聚酰胺PA 聚乙烯
6、PE 分类:热固性塑料与热塑性塑料按塑料的分子构造1、 热塑性塑料具有线型分子链成支架型构造加热变软,泠却固化不行逆的2、 热固性塑料:具有网状分子链构造加热软化,固化后不行逆.通用塑料:指产量大,用途广。价格低廉的一类塑料。如:聚乙烯,聚丙烯,聚氯乙烯,聚苯乙烯,醛酚塑料,氨基塑料占塑料产量的 60%工程塑料:指机械性能高,可替代金属而作工程材料的一类,尼龙,聚磷酸脂,聚甲醛,ABS特种塑料:氧树脂三塑料的性能1、 质量轻,密度 0.90.23g /cm 泡沫塑料 0.189g/cm2、 比强度高:是金属材料强度的 1/10 。 玻璃钢强度更高3、 化学稳定性好4、 电气绝缘性能优良5、 绝
7、热性好6、 易成型加工性,比金属易7、 缺乏:强度,刚度不如金属,不耐热。 100C 以下热膨胀系数大,易蠕变,易老化热塑料的成型加工性能热塑性塑料成型加工性能:一 吸湿性:吸水的ABS.尼龙,有机中玻璃懦水的聚乙烯含水量大,易起泡,需枯燥。二 塑料物态:1、 玻璃态:一般的塑料状态 TG 高于室温。2、 高弹态:温度商于 TG ,高聚物变得像橡胶那样松软,有弹性。3、 粘流态:沾流化温度以上,高聚物相继消灭塑料流淌性与粘性液体流淌区移,塑料成型加工就在材料的粘流态进引。三 流淌性:塑料在肯定温度压力作用下,能够充分满模具型腔各局部的性能,称作流淌性。流淌性差,注射成型时需较大的压力;流淌性太
8、好,简洁发生流涎及造成制件溢边。四 流变性:高聚物在外加作用下产生流淌性与变形的性质叫流变性。牛顿型流体与非牛顿型流体。牛顿流体 :主要取决于流变形为剪切应力,剪切速率和确定粘度,低分子化合物的液体或溶液流体属于牛顿流体。大多数高聚物熔体在成型过程中表现为非牛顿流体。五 结晶性:冷凝时能否结晶。无定型塑料与结晶型塑料。结晶型:尼龙,聚丙烯,聚乙烯,无定型塑料:ABS六热敏性与水敏性。七相熔性:熔融状态下,两种塑料能否相熔到一起,不能则会分层,脱皮。八应力开裂及熔体裂开。九热性能及冷却速度。十分子定向取向。十一收缩性。十二性,刺激性,腐蚀性。注射成型概述一、 注射成型原理与过程:是热塑性塑料成型
9、的一种主要加工方法1、 合模,加料,加热,塑化,挤压2、 注射,保压,冷却,固化,定型3、 螺杆注塑,脱模顶出二、 注射成型设备一注射成型机的分类:1 按用途:热塑性塑料注射成型机,热固性塑料注射成型机2 按外形:立式,卧式,角式3 按力量:小型50cm 注射量,中型501000cm大型1000cm4 按塑化分:有塑扮装置,有塑扮装置5 按操作:手动,半回动,自动6 按绕动:机械绕动,液压绕动,机械液压绕动二注射成型的构造组成1、 注射紧绕:料斗,塑化部件料筒,螺杆,电热圈喷嘴。2、 锁模紧绕:实现模具的启闭,锁紧,塑件顶出。3、 传动操作把握紧绕。三注射机的型号,规格,根本参数1、 一般以注
10、射量表示注射机的容量,Xs - ZY ,25 表示:一次最大注射量为 1- 25CM的倒式螺杆注射成型机.2、 根本参数:公称注射量,合模压力,注射压力,注射速度,注射功率,塑化力量,合模与开模速率,机器盾隙次数,最大成型面积,模板尺寸,模板间距离,模板过程。四注射成型机的工作过程注射成型模具根本构造及分类一、 根本构造,依据局部起作用不同分类:一 浇注系统将塑料由注射机喷嘴引向型腔的通道称浇注系统,其由主流道,分流道,内浇口,冷料穴等构造组成,由零件的浇注套,拉料杆等组成。二 成型零件是直接构成塑料件外形及尺寸的各种零件,由型芯成型塑件内部外形,型腔成型塑料外部外形,成型杆,镶块等构成。三
11、构造零件构成零件构造的各种零件,在模具中起安装,导向,机构动作及调温等作用。导向零件:导柱,导套 。装配零件:定位隙,定模底板,定模板,动模板,动模垫板,模脚冷却加热系统注射模浇注系统主流道内浇口分流道泠料穴成型零件型芯型腔成型杆镶块构造零件导向零件导柱导套装配固定零件定位隙, 定模底板,定模板,动模板,动模垫板,模脚冷却加热系统依据其运动特点均可分为两大局部:定模局部:一部份留于模具机座的定模板上, 动模局部:随注射机动模板运动的局部定模局部与动模局部闭合则可形成型腔与浇注系统二、 模具的分类一 按注射机类型分:立式注射机,卧式注射机,直角式注射机上用的模具二 按注射模具的总体构造特征分:1
12、、 单分型面模 分流道位于分型面上,需切除流道凝料。模拟动画2、 点浇口脱出模具三板式模具模拟动画3、 带横向轴芯的分型模具模拟动画4、 自动卸螺纹注射成型模具型腔分型面及浇注系统一、 分型面:分开模具能取出塑件的面,称作分型面,其它的面称作分别面或称分模面, 注射模只有一个分型面。分型面的方向尽量承受与注塑机开模是垂直方向,外形有平面,斜面,曲面。选择分型面的位置时,1 分型面一般不取在装饰外外表或带圆弧的转角处2 使塑件留在动模一边,利于脱模3 将同心度要求高的同心局部放于分型面的同一侧,以保征同心度4 轴芯机构要考虑轴芯距离5 分型面作为主要排气面时,分型面设于料流的末端。一般在分型面凹
13、模一侧开设一条深 0.025 0.1mm 宽 1.56 mm 的排气槽。亦可以利用顶杆,型腔,型芯镶块排气二、 浇注系统浇注系统是指模具中从注射机喷嘴接触处到型腔为止的塑料熔体的流淌通道。作用:1输送流体 2传递压力一浇注系统的组成及设计原则1、 组成:由主流道,分流道,内浇口,冷料穴等构造组成。2、 浇注系统的设计原则:1 考虑塑料的流淌性,保征流体流淌顺当,快,不紊乱。2 避开熔体正面冲出小直径型芯或脆弱的金属镶件。3 一模多腔时,防止大小相差悬殊的制件放一模内。4 进料口的位置和外形要结合塑件的外形和技术要求确定。5 流道的进程要短,以削减成型周期及削减废料。二主流道设计指喷嘴口起折分流
14、道入口处止的一段,与喷嘴在一轴线上,料流方向不改变。(1) 便于流道凝料从主流道衬套中拔出,主流道设计成圆锥形 。7-15 锥角 =2 4粗糙度 Ra0.63 与喷嘴对接处设计成半球形凹坑, 球半径略大于喷嘴头半经。(2) 主流道要求耐高温存摩擦,要求设计成可拆卸的衬套,以便选 用优质材料单独加工和热处理。(3) 衬套大端高出定模端面 510mm ,并与注射机定模板的定位孔成间隙协作,起定位隙作用。(4) 主流道衬套与塑料接触面较大时,由于腔体内反压力的作用使衬套易从模具中退出,可设计定住。(5) 直角式注射机中,主流道设计在分型面上,不需沿轴线上拔出凝料可设计成粗的圆柱形。三分流道设计指塑料
15、熔体从主流道进入多腔模各个型腔的通道,对熔体流淌起分流转向作用,要求熔体压力和热量在分流道中损失小。(1) 分流道的截面形式:a、 图形断面:比外表积小流道外表积与其体积之比,热损失小,但加工制造难,直径 510mmb、 梯形:加工较便利,其中 h/D = 2/3 4/5 边斜度 515c、 u 形:加工便利,h/R=5/4 d、 半圆形:h/R=0.9(2) 分流道的断面尺寸要视塑件的大小,品种注射速度及分流道的长度而定。一般分流道直经在 56mm 以下时,对流淌性影响较大,当直经大于8mm 时, 对流淌性影响较小。(3) 多腔模中,分流道的排布:a、 平衡式和非平衡式:平衡式:分流道的外形
16、尺寸全都。非平衡式:a、靠近主流道浇口尺寸设计得大于远离主流道的浇口尺寸。b、分流道不能太瘦长,太瘦长,温度,压加体大会使离主流道较远的型腔难以布满。c、一般需要屡次修复,调理到达平衡。d、即使到达料流和填充平衡,但材料时间不一样,制品出来的尺寸和性能有差异,对要求高的制品不宜承受。e、非平衡式分布,分流道长度短 。f、假设分流道较长,可将分流道的尺寸头沿熔体前进方向稍征长作冷料穴,使冷料不致于进入型腔。g、分流道和型腔布置时,要使用塑件投影面积总重心与注塑机锁模力的作用线重合。四 浇口的类型和设计浇口指流道末端与型腔之间的细小通道。1 作用:a、使熔体快速进入型腔,按挨次填充。b、冷却材料作
17、用2 浇口参数:a、外形一般为圆形或矩形。b、面积与分流道比为 0.030.09。c、长度一般:0.52.0mm。3 小浇口的优点:a、转变塑料非牛顿流体的表观粘度,增剪切速率。b、小浇口转变流体流速,产生热量,温度上升。c、易冻结,防止型腔内熔体的倒流。d、便于塑件与浇注系统的分高。浇口的常见形式: 1、针点式浇口 构造形式 圆弧尺的作用:增大浇口入料口处截面积,截小熔体的冷却速度,有利于补料。 多腔模中用C形式的针点式浇口。 当塑件较大时,用多点进料。 当熔体流径浇口时,受剪切速率的影响,造成分子的高度定向,增加局部应力,开裂,可将浇口对面壁厚增加并呈圆弧过渡。 模具承受三板式双分模面2,
18、埋伏式浇口又名隧道式浇口进料部位选在制品较隐蔽的地方,以免影响制品的外观,顶出时,流道与塑件自动分开,故需大的顶出力, 以对于过分强韧的塑料,不适合于埋伏式浇口。3. 侧浇口又称边像浇口。一般开于分型面上,从塑料边像进料,外形长短形或接近短形。4. 直接式浇口又称中心浇口或称主流道型浇口。特点:尺寸较大,冷凝时间较长。 压力直接作用于制件上,易产生线余应力。 浇口凝料的除去较困难。 流淌的阻力小,进料的速度快,用于大型长流程式的单腔制品,可以较好地补缩。5. 圆隙形浇口用于圆向形或中间带有孔的塑件。冷料穴与拉料杆的设计1、 带 Z 型头拉料杆的冷料穴2、 带球形头拉料杆的冷料穴3、 无拉料杆的
19、冷料穴注射成型模具零部件的设计一、成型零件的构造设计1. 型腔构造形式a. 整体式构造,适用于外形简洁加工简洁的型腔。b. 整体嵌入式,可节约模具材料,降低本钱。c. 局部苒镶式,用于局部加工较难时的状况。d. 四壁合拼式,用于尺寸较大,易热处理变形的模具。2. 型芯的构造形式a. 整体式,外形简洁时,型芯与模板做成一体。b. 组合式,从节约材料动身,即利用轴盾和底板连接c. 小型芯单独性加工后再嵌入模板中。d. 非圆形小型芯,把安装局部做成圆形,易于加工,而成形局部做成异形,用轴盾连接。e. 简单型芯的组合方式。二、 成型零件的作尺寸计算1. 工作尺寸指成型零件上直接用来成型塑件的尺寸。型芯
20、型腔的径向尺寸 型芯的高度尺寸 型腔的深度尺寸 中心距尺寸2. 影响塑件尺寸的因素:a. 成型零件本身制造公差b. 使用过程中的磨损c. 收缩率的波动3. 具体的尺寸计算:1径向尺寸计算a. 型腔 L 型腔:H 型腔:b. 型芯 L 型芯=H 型芯=c. 中心腔其中:制件的尺寸标注形式肯定要转化成上图的形式以上计算是按平均收缩率计算公式进料的对于精度要求到达 6 级以上的制品,模具尺寸计算结果需保存两位小数,6 级精度以下,只保存一位即可。三、成型零部件的刚度,强度较核: 当型腔全被布满的瞬间,内压力达极大值。 大尺寸型腔,刚度缺乏是主要问题,以刚度较核为主。 小尺寸型腔以强度缺乏为主要冲突,
21、以强度较核为主。 凹模强度较核公式。四、其它关心构件指起安装,导向,装配,冷却,加热及机构动作等作用的零件一导向零件作用:定位,导向及承受测压的作用 。类型:导柱导向,锥面导向及斜面导向等。1. 导柱导向机构的设计:导柱:由导柱导套或导向孔构造组成。要求导柱比凸模高出 6-8cm。导柱端问好成锥形或半球形。导柱外表具有较好的耐磨性,芯部坚韧而不易折断。与模板装配 过渡协作。导柱与模板的连接方式。导套: 导套前端侧角尺。导套硬度比导柱低。导套与模板协作面的粗糙度。导套与模板的连接固定方式。导孔:适于小批量生产的模具,要求的精度不高。2. 锥面,斜面导向定位机构。对于大型,深腔,精度要求不高,特别
22、是薄壁容器,偏芯塑件 。由于压力大,引起型芯腔的偏芯,导柱难以承受,可承受锥面定位。二装配固定零件:1. 固定板,用以固定型芯,型腔,导柱,导套,拉料杆等固定安装用的, 要求有肯定的强度和厚度。型芯与固定板的连接方法有三种:a. 台阶孔固定法,适用于中小型凸模的安装固定。b. 汽孔固定法,适用于中型凸模的安装固定。c. 平面固定法,适用于大型凸模。2. 垫板。作用:防止型芯,导柱,拉料杆等从固定板上脱出,并承受压力。要求:具有较高的平引度和硬度。3. 支承件:模脚之类零件作用:构成顶出机构的运动空间,调整模具总厚度,安装固定的作用。三冷却,加热零件:模具的温度直接影响到塑件的成型质量及生产率,
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