单分型面模具.doc

第三章 单分型面注射模
一、本章基本内容
本章内容包括了塑料注射成型模具得总体结构设计;单分型面注射模各组成机构得功能与设计方法;塑料注射成型模具中塑件得位置;普通浇注系统得设计;成型零部件尺寸计算;简单推出机构设计;温度调节系统得设计;模具结构零部件设计等;单分型面注射模得设计步骤与设计方法。
分型面形式
设计原则
型腔数目
单分型面注射模具组成与工作过程

分型面　　
流动比校核
流道长度计算
浇注系统平衡计算方法
主流道
分流道
浇 口
平衡问题

单 分 型 面 模 具

单分型面注射模具
浇注系统设计
型 腔
型 芯
螺纹型芯
螺纹型环

工作尺寸计算
刚度强度校核

成形零部件设计
推杆推出机构
推管推出机构
推件板推出机构

推出力计算

推出机构设计
模具冷却系统
模具加热系统
冷却回路尺寸计算
结构形式确定
电加热装置总功率计算

温度调节系统设计
二、学习目得与要求
通过本章得学习,应掌握单分型面注射模得总体结构与浇注系统、推出机构得一般设计过程与方法、
三、本章重点、难点:
单分型面注射模得总体结构与浇注系统、推出机构得一般设计过程与方法,,温度调节系统得设计。
1、单分型面注射模得组成
按机构组成,单分型面注射模由模腔、成型零部件、浇注系统、导向机构、顶出装置、温度调节系统与结构零部件组成。

(1)　模腔
模具中用于成型塑料制件得空腔部分,由于模腔就是直接成型塑料制件得部分,因此模腔得形状应朽塑件得形状一致,模腔一般由型腔、型芯组成、
(2)　成型零部件
构成塑料模具模腔得零件统称为成型零部件,通常包括型芯(成型塑件内部形状)、型腔 (成型塑件外部形状)。
(３) 浇注系统
将塑料由注射机喷嘴引向型腔得流道称为浇注系统,浇注系统分主流道、分流道、浇口、冷料穴四个部分,就是由浇口套、拉料杆与定模板上得流道组成。
(4) 导向机构
为确保动模与定模合模时准确对中而设导向零件。通常有导向柱、导向孔或在动模定模上分别设置互相吻合得内外锥面组成。 　 　
(5) 推出装置
在开模过程中,将塑件从模具中推出得装置。有得注射模具得推出装置为避免在顶出过程中推出板歪斜,还设有导向零件,使推板保持水平运动、由推杆、推板、推杆固定板、复位杆、主流道拉料杆、支承钉、推板导柱及推板导套组成。
(６)　温度调节与排气系统
为了满足注射工艺对模具温度得要求,模具设有冷却或加热系统,冷却系统一般在模具内开设冷却水道,冷却系统就是由冷却水道与水嘴组成。加热则在模具内部或周围安装加热元件,如电加热元件。在注射成型过程中,为了将型腔内得气体排除模外,常常需要开设排气系统。
(7) 结构零部件
用来安装固定或支承成型零部件及前述得各部分机构得零部件。支承零部件组装在一起,可以构成注射模具得基本骨架。
2、单分型面注射模得工作原理
单分型面注射模得工作原理:模具合模时,在导柱与导套得导向定位下,动模与定模闭合、型腔由定模板上得型腔与固定在动模板上型芯组成,并由注射机合模系统提供得锁模力锁紧。然后注射机开始注射,塑料熔体经定模上得浇注系统进入型腔,带熔体充满型腔并经过保压、补塑与冷却定型后开模。开模时,注射机合模系统带动动模后退,模具从动模与定模分型面分开,塑件包在型芯上随动模一起后退,同时,拉料杆将浇注系统得主流道凝料从浇口套中拉出。当动模移动一定距离后,注射机得顶杆接触推板,推板机构开始动作,使推杆与拉料杆分别将塑件及浇注系统凝料从型芯与冷料穴中推出,塑件在浇注系统凝料一起从模具中落下,至此完成一次注射过程、合模时,推出机构靠复位杆复位并准备下一次注射。
3、单分型面注射模具浇注系统设计
(1) 普通浇注系统得组成
浇注系统就是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间得进料通道。普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口与冷料穴四部分组成、 　　图3、6a为安装在卧式或立式注射机上得注射模具所用得浇注系统,亦称为直浇口式浇注系统,其主流道垂直于模具分型面;图3、６b为安装在角式注射机上得注射模具所用浇注系统,主流道平行于分型面。
(2) 浇注系统得设计原则
设计浇注系统应遵循如下基本原则:
① 了解塑料得成形性能
② 尽量避免或减少产生熔接痕
③ 有利于型腔中气体得排出
④ 防止型芯得变形与嵌件得位移
⑤ 尽量采用较短得流程充满型腔
(３) 流动比得校核
流动距离比简称流动比,它就是指塑料熔体在模具中进行最长距离得流动时,其截面厚度相同得各段料流通道及各段模腔得长度与其对应截面厚度之比值得总与,即
　　 　　 (3—4)
式中 　 —— 流动距离比;
　 L—- 模具中各段料流通道及各段模腔得长度,mm;
　 t—— 模具中各段料流通道及各段模腔得截面厚度,ｍm;
　　 —- 塑料得许用流动距离比。
(4) 主流道得设计
主流道就是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止得塑料熔体得流动通道。主流道就是熔体最先流经模具得部分,它得形状与尺寸对塑料熔体得流动速度与充模时间有较大得影响,因此,必须使熔体得温度降与压力损失最小。
① 主流道尺寸
在卧式或立式注射机上使用得模具中,主流道垂直于分型面、由于主流道要与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触,所以只有在小批量生产时,主流道才在注射模上直接加工,大部分注射模中,主流道通常设计成可拆卸、可更换得主流道浇口套。为了让主流道凝料能从浇口套中顺利拔出,主流道设计成圆锥形,其锥角为2º～６º。小端直径d比注射机喷嘴直径大0.5～1 ｍm。由于小端得前面就是球面,其深度为3~５　mm,注射机喷嘴得球面在该位置与模具接触并且贴合,因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大1-２mm。流道得表面粗糙度值Ra为0。08。
② 主流道浇口套

图4 主流道浇口套及其固定形式
主流道浇口套一般采用碳素工具钢如Ｔ8A、T1０A等材料制造,热处理淬火硬度5３—57HRC。主流道浇口套及其固定形式如图4所示、
(5) 分流道设计
分流道就是指主流道末端与浇口之间得一段塑料熔体得流动通道。分流道作用就是改变熔体流自,使其以平稳得流态均衡地分配到各个型腔。设计时应注意尽量减少流动过程中得热量损失与压力损失。
① 分流道得形状与尺寸
分流道开设在动、定模分型面得两侧或任意一侧,其截面形状应尽量使其比表面积(流道表面积与其体积之比)小。常用得分流道截面形式有圆形、梯形、u形、半圆形及矩形等,如图3。９所示、梯形及u形截面分流道加工较容易,且热量损失与压力损失均不大,就是常用得形式、
② 分流道得长度
根据型腔在分型面上得排布情况,分流道可分为一次分流道、两次分流道甚至三次分流道。分流道得长度要尽可能短,且弯折少,以便减少压力损失与热量损失,节约塑料得原材料与能耗。
③ 分流道得表面粗糙度
由于分流道中与模具接触得外层塑料迅速冷却,只有内部得熔体流动状态比较理想,因此分流道表面粗糙度数值不能太小,一般取0、１6 µm左右,这可增加对外层塑料熔体得流动阻力。使外层塑料冷却皮层固定,形成绝热层。
④ 分流道得布置
分流道常用得布置形式有平衡式与非平衡式两种,这与多型腔得平衡式与非平衡式得布置就是一致得。
(6) 浇口设计
① 浇口得概念
浇口亦称进料口,就是连接分流道与型腔得熔体通道。浇口得设计与位置得选择恰当与否,直接关系到塑件能否被完好、高质量地注射成形。
② 浇口得作用
浇口可分成限制性浇口与非限制性浇口两类、非限制性浇口就是整个浇注系统中截面尺寸最大得部位,它主要就是对中大型筒类、壳类塑件型腔起引料与进料后得施压作用。限制性浇口就是整个浇注系统中截面尺寸最小得部位,其作用如下:
a) 浇口通过截面积得突然变化,使分流道送来得塑料熔体提高注射压力,使塑料熔体通过挠口得流速有一突变性增加,提高塑料熔体得剪切速率,降低黏度,使其成为理想得流动状态,从而迅速均衡地充满型腔。对于多型腔模具,调节浇口得尺寸,还可以使非平衡布置得型腔达到同时进料得目得。
b) 浇口还起着较早固化、防止型腔中熔体倒流得作用、
c) 浇口通常就是浇注系统最小截面部分,这有利于在塑件得后加丁中塑件与浇口凝料得分离。
③ 单分型面注射模浇口得类型
单分型面注射模得浇口可以采用直接浇口、中心浇口、侧浇口、环形浇口、轮辐式浇口与爪形浇口。
ａ) 直接浇口
直接浇口叉称为主流道型浇口,它属于非限制性浇口、这种形式得浇口只适于单型腔模具,直接浇口得形式见图５。
特点就是:流动阻力小,流动路程短及补缩时间长等;有利于消除深型腔处气体不易排出得缺点;塑件与浇注系统在分型面上得投影面积最小,模具结构紧凑,注射机受力均匀;塑件翘曲变形、浇口截面大,去除浇口困难,去除后会留有较大得浇口痕迹,影响塑件得美观。　
b) 中心浇口

图5 直接浇口 　 　　 　 　图６ 中心浇口
当筒类或壳类塑件得底部中心或接近于中心部位有通孔时,内浇口开设在该孔处,同时在中心处设置分流锥,该浇口称为中心浇口,就是直接浇口得一种特殊形式,如图5所示。它具有直接浇口得一系列优点,而克服了直接浇口易产生得缩孔、变形等缺陷。
c)　 侧浇口
侧浇口一般开设在分型面上,塑料熔体从内侧或外侧充填模具型腔,其截面形状多为％(扁槽),就是限制性浇口、侧浇口广泛使用在多型腔单分型面注射模上,侧浇口得形式如图6所示。
特点就是 由于浇口截面小,减少了浇注系统塑料得消耗量,同时去除浇口容易,不留明显痕迹。

图7 侧浇口
侧浇口得两种变异形式为扇形浇口与平缝浇口、
扇形浇口就是一种沿浇口方向宽度逐渐增加、厚度逐渐减少得呈扇形得侧浇口, 平缝浇口又称薄片浇口,浇口宽度很大,厚度很小、主要用来成形面积较小、尺寸较大得扁平塑件,可减小平板塑件得翘曲变形,但浇口得去除比扇形浇口更困难,浇口在塑件上痕迹也更明显。
d) 环形浇口
对型腔填充采用圆环形进料形式得浇口称环形浇口,见图8。环形浇口得特点就是进料均匀、圆周上各处流速大致相等,熔体流动状态好、型腔中得空气容易排出,熔接痕可基本避免,但浇注系统耗料较多,浇口去除较难。

图8环形浇口 　 　 　 　　　　 　图9轮辐式浇口
e) 轮辐式浇口
轮辐式浇口就是在环形浇口基础上改进而成,由原来得圆周进料改为数小段圆弧进料,轮辐式浇口得形式见图９。这种形式得浇口耗料比环形浇口少得多.且去除浇口容易。这类浇口在生产中比环形浇口应用广泛.多用于底部有大孔得圆筒形或壳形塑件。轮辐浇口得缺点就是增加了熔接痕,会影响塑件得强度。
f ) 爪形浇口
爪形浇口加工较困难,通常用电火花成形。型芯可用做分流锥,其头部与主流道有自动定心得作用,从而避免了塑件弯曲变形或同轴度差等成形缺陷。爪形浇口得缺点与轮辐式浇口类似,主要适用于成形内孔较小且同轴度要求较高得细长管状塑件。
④ 浇口位置得选择原则
a) 尽量缩短流动距离　
b) 避免熔体破裂现象引起塑件得缺陷 　
c) 浇口应开设在塑件厚壁处
d) 考虑分子定向得影响　
e) 减少熔接痕,提高熔接强度
(７) 浇注系统平衡设计
① 浇注系统得平衡概念
为了提高生产效率,降低成本,小型(包括部分中型)塑件往往采取一模多腔得结构豫应尽量采用型腔平衡式布置得形式。若根据某种需要浇注系统被设计成型腔非平衡式布置形式,则需要通过调节浇口尺寸,使浇口得流量及成形工艺条件达到一致,这就就是浇注系得平衡,亦称浇口得平衡、
② 浇注系统得平衡计算方法
浇注平衡计算得思路就是通过计算多型腔模具各个浇口得BGV(Balａnceｄ Gaｔe Value)值来判断或计算。浇口平衡时,ＢGV值应符合下列要求:相同塑件得多型腔模具,各浇口计算出得ＢGV值必须相等;不同塑件得多型腔模具,各浇口计算出得ＢGV值必须与其塑件型腔得充填量成正比。
4、单分型面注射模成形零部件
一套模具一般都有几十个零件组成,为了保证模具正常工作,模具得零件之间、零件与塑件之间,都有严格得尺寸关系。本部分内容得学习,就是为了了解每个零件在模具中得作用,零件得结构及零件之间得相互配合关系、
(1) 结构设计
① 型腔结构设计
型腔零件就是成形塑料件外表面得主要零件、按结构不同可分为
整体式型腔结构
整体式型腔就是由整块金属加工而成得,其特点就是牢固、不易变形、不会使塑件产生拼接线痕迹。但就是由于整体式型腔加工困难,热处理不方便,所以常用于形状简单得中、小型模具上、
组合式型腔结构
组合式型腔结构就是指型腔就是由两个以上得零部件组合而成得。按组合方式不同,组合式型腔结构可分为整体嵌入式、局部镶嵌式、侧壁镶嵌式与四壁拼合式等形式。
② 型芯结构设计
成形塑件内表面得零件称型芯,主要有主型芯、小型芯等。对于简单得容器,如壳、盖之类得塑件,成形其主要部分内表面得零件称主型芯,而将成形其她小孔得型芯称为删小型芯或成形杆、
主型芯得结构设计
按结构主型芯可分为整体式与组合式两种。整体式主型芯结构, 其结构牢固但不便加工,消耗得模具钢多。主要用于工艺实验或小型模具上得简单型芯。组合式主型芯结构就是将型芯单独加工后,再镶人模板中、
小型芯得结构设计
小型芯就是用来成形塑件上得小孔或槽。小型芯单独制造后,再嵌入模板中、
Ø 圆形小型芯得几种固定方法
圆形小型芯可采用下面几种方式固定。可用台肩固定,下面有垫板压紧;或者固定板太厚,可在固定板上减小配合长度,同时把细小得型芯制成台阶;型芯细小而固定板太厚时,型芯镶人后,在下端用圆柱垫垫平;固定板厚、无垫板时,在型芯得下端用螺塞紧固;型芯镶人后,在另一端采用铆接固定、
Ø 异形小型芯得几种固定方法
对于异形型芯,为了制造方便,常将型芯设计成两段。型芯得连接固定段制成圆形台肩与模板连接;也可以用螺母紧固。
Ø 相互靠近得小型芯得固定方法
多个相互靠近得小型芯,如果台肩固定时,台肩发生重叠干涉,可将台肩相碰得一面磨去,将型芯固定板得台阶孔加工成大圆台阶孔或长腰圆形台阶孔,然后再将型芯镶人。
③ 螺纹型芯与螺纹型环结构设计
螺纹型芯与螺纹型环就是分别用来成形塑件内螺纹与外螺纹得活动镶件。另外,螺纹型捌螺纹型环也就是可以用来固定带螺纹得孔与螺杆得嵌件。成形后,螺纹型芯与螺纹型环得脱卸方法有两种,一种就是模内自动脱卸,另一种就是模外手动脱卸,这里仅介绍模外手动脱卸螺纹型芯与螺纹型环得结构及固定方法。
螺纹型芯
螺纹型芯按用途分直接成形塑件上螺纹孔与固定螺母嵌件两种,这两种螺纹型芯在结构上没有原则上得区别。用来成形塑件上螺纹孔得螺纹型芯在设计时应考虑收缩率,一般应有O。5度得脱模斜度。螺纹始端与末端按塑料螺纹结构要求设计,以防止从塑件上拧下,拉毛塑料螺纹。固定蠼母得螺纹型芯在设计时不考虑收缩率,按普通螺纹制造即可。螺纹型芯安装在模具上,成形时要可靠定位,不能因台模振动或料流冲击而移动,开模时应能与塑件一道取出且便于装卸。
螺纹型环
螺纹型环常见得结构就是整体式得螺纹型环,型环与模板得配用Ｈ8/f８,配合段长３～5 mm,为了安装方便,配合段以外制出3—5度得斜度,型环下端可铣削成方形,以便用扳手从塑件上拧下;组合式型环,型环由两半瓣拼合而成,两瓣中间用导向销定位。成形后,可用尖劈状卸模器楔入型环两边得楔形槽撬口内,使螺纹型环分开,这种方法快而省力,但该方法会在成形得塑料外螺纹上留下难以修整得拼合痕迹。
(２) 工作尺寸计算
成形零件工作尺寸指直接用来构成塑件型面得尺寸,例如型腔与型芯得径向尺寸、深度与高度尺寸、fＬ间距离尺寸、孔或凸台至某成形表面得距离尺寸、螺纹成形零件得径向尺寸与螺距尺寸等。
① 计算成形零部件工作尺寸要考虑得要素
a) 塑件得收缩率波动
b) 模具成形零件得制造误差
c) 模具成形零件得磨损
d) 模具安装配合得误差
e) 塑件得总误差
f) 考虑塑件尺寸与精度得原则
② 成形零部件工作尺寸计算
(3)　刚度强度校核
刚度强度计算时要考虑得要素
① 　塑件变形？
② 破碎?
③ 型腔尺寸扩大？
④ 出现溢料现象？
5、推出机构设计

(1) 推出机构得结构组成 　
概念:在注射成形得每个周期中,将塑料制品及浇注系统凝料从模具巾脱出得机构称为推出机构,也叫顶出机构或脱模机构、推出机构得动作通常就是由安装在注射机上得机械顶杆或液压缸得活塞杆来完成得。
结构组成:由推出、复位与导向零件组成。
(2)　结构分类
① 手动推出、
② 机动推出、
③ 液压或气动推出
(3) 结构设计要求
① 塑件留在动模
② 塑件在推出过程中不变形、不损坏
③ 不损坏塑件得外观质量
④ 合模时应使推出机构正确复位
⑤ 动作可靠
(4) 结构设计
① 推杆推出机构
推杆推出机构就是整个推出机构中最简单、最常见得一种形式。由于设置推杆得自由度较大,而且推杆截面大部分为圆形,容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔得配合精度.推杆推出时运动阻力小,推出动作灵活可靠,损坏后也便于更换,因此在生产中广泛应用、　 但就是因为推杆得推出面积一般比较小,易引起较大局部应力而顶穿塑件或使塑件变形,所以很少用于脱模斜度小与脱模阻力大得管类或箱类塑件。
② 推管推出机构
推管推出机构就是用来推出圆筒形、环形塑件或带有孔得塑件得一种特殊结构形式,其脱模运动方式与推杆相同。由于推管就是一种空心推杆,故整个周边接触塑件,推出塑件得力量均匀,塑件不易变形,也不会留下明显得推出痕迹。
③ 推件板得推出机构
凡就是薄壁容器、壳形塑件以及表面不允许有推出痕迹得塑料制品,可采用推件板推出。推件板推出机构义称顶板顶出机构,它由一块与型芯按一定配合精度相配合得模板与推杆组成。 　　
特点:推件板推出得特点就是顶出力均匀,运动平稳,且推出力大。但就是对于截面为非圆形得塑件,其配合部分加工比较困难。
④ 活动嵌件及凹模推出机构
有一些塑件由于结构形状与所用材料得关系,不能采用推杆、推管、推件板等简单推出机构脱模时,可用成形嵌件或型腔带出塑件。
6、温度调节系统设计
温度调节(模具得温度调节指得就是对模具进行冷却或加热)既关系到塑件得质量(塑件尺寸精度、塑件得力学性能与塑件得表面质量),又关系到生产效率。因此,必须根据要求使模具温度控制在一个合理得范围内,以得到高品质得塑件与高得生产率、
(1) 冷却系统设计
① 冷却水回路布置得基本原则
a) 冷却水道应尽量多,截面尺寸应尽量大
b) 冷却水道到型腔表面距离适当
c) 冷却水道应畅通无阻
d) 冷却水道应避开塑件易产生熔接痕得部位
② 常见结构

(2)　模具加热系统设计
当注射成形工艺要求模县温度在80℃以上时,对大型模具进行预热或者采用热流道得模具时,模具中必须设置加热装置。模具得加热方法电加热方法,还可在冷却水管中通入热水、热油、蒸汽等介质进行预热、电加热义可分为电阻丝加热与电热棒加热。