塑料模設計與製造指導手冊

2022-09-22 04:12:02 字數 4244 閱讀 9809

(內部講義)

編著:李兆飛

審核:模具教研室

廣州鐵路職業技術學院

機械與電子工程學院

模具教研室

這裡的尺寸是指製件的總體尺寸,而不是壁厚、孔徑等結構尺寸。

由於塑料流動性的限制,對於流動性差的塑料(如玻璃纖維增強塑料等)或薄壁製件進行注射成型和傳遞成型時,應特別注意製件尺寸,避免熔體不能充滿型腔或形成熔接痕,從而影響製件外觀和強度。此外,壓縮成型製件尺寸受到壓力機最大壓力及檯面尺寸的限制;注射成型製件的尺寸受到注射機的公稱注射量、合模力和模板尺寸的限制。

尺寸主要滿足使用要求及安裝要求,同時要考慮模具的加工製造,裝置的效能,還要考慮塑料的流動性。

影響因素很多,有模具製造精度,塑料的成份和工藝條件等。

影響塑料製件公差的因素主要有:模具型別、結構與製造誤差及磨損,尤其是成型零件的製造和裝配誤差以及使用中的磨損,塑料收縮率的波動,成型工藝條件的變化,塑料製件的形狀及成型工藝性,飛邊厚度的波動,脫模斜度及成型後製件的尺寸變化等。

目前我國已頒布了工程塑料、模塑塑料機件尺寸公差的國家標準(gb / t14486 – 93 ),見表6.2。

模塑件尺寸公差的代號為mt,公差等級分為7級,每一級又可分為a、b兩部分,其中a為不受模具活動部分影響尺寸的公差,b為受模具活動部分影響尺寸的公差(例如由於受水平分型面溢邊厚薄的影響,壓縮件高度方向的尺寸);該標準只規定編制公差值,上下偏差可根據製件的配合性質來分配。

製件公差等級的選用與塑料品種有關,見表6.3。

由模具表面的粗糙度決定,故一般模具表面粗糙度比製品要低一級,模具表面要進引研磨拋光,透過製品要求模具型腔與型芯的表面光潔度要一致ra<0.2 um塑件圈上無公差要求的仍由尺寸,一般採用標準中的8 級,對孔類尺寸可以標正公差,而軸類各件尺寸可以標負出差。中心距尺寸可以標正負公差,配合部分尺寸要高於非配合部分尺寸。

為了在開模時容易取出塑料製件,製件應盡量避免側壁凹槽或與製件脫模方向垂直的孔,以免採用瓣合分型或側抽芯等複雜的模具結構和在製件分型面位置上留下飛邊。某些製件只要適當地改變其形狀,即可避免使用側抽芯或瓣合分型凹模(或凸模)結構,使模具結構簡化。表6.

4所示為製件形狀有利於塑件成型的典型例項。

當塑料製件側壁的凹槽(或外凸)深度(或高度)較小並允許帶有圓角時,則可採用整體式凸模或凹模結構(圖6.2),利用塑料在脫模溫度下具有足夠彈性的特性,以強行脫模的方式脫模。聚乙烯、聚丙烯等塑料製件可採取類似的方法,但多數情況下,帶側凹的塑料製件不宜採用強行脫模,以免損壞製件。

塑料製件的形狀還要有利於提高製件的強度和剛度。為此薄殼狀塑料製件可設計成球面或拱形曲面。例如在容器底或蓋設計成圖6.3所示的形狀,可大大增強其剛度。

緊固用的凸耳或台階應有足夠的強度和剛度,以承受緊固時的作用力。為此,應避免台階突然變化,而應逐步過渡,在容器的邊緣設計成圖6.4所示形狀以增強剛度,減少變形。

塑料製件的形狀還應考慮成型時分型麵位置,脫模後不易變形等。

綜上所述,塑料製件的形狀必須便於成型以簡化模具結構、降低成本、提高生產率和保證製件的質量。

由於塑件在模腔內產生冷卻收縮現象,使塑件緊抱模腔中的型芯和型腔中的凸出部分,使塑件取出困難,強行取出會導至塑件表面擦傷,拉毛,為了方便脫模,塑件設計時必須考慮與脫模(及軸芯)方向平行的內、外表面,設計足夠的脫模斜度,一般30'~1030'。

一般型芯斜度要比型腔大,型芯長度及型腔深度越大,則斜度要減小。

為了便於塑料製件脫模,以防脫模時擦傷製件表面,與脫模方向平行的製件表面一般應具有合理的脫模斜度。其大小主要取決於塑料的收縮率、塑料製件的形狀和壁厚以及製件的部位。收縮率大的塑料取較大的脫模斜度。

常用塑料製件脫模斜度可參考手冊。

在一般情況下,脫模斜度為30'~ 1°30',但應注意根據具體情況而定。當製件有特殊要求或精度要求較高時,應選用較小的斜度,外表面斜度可小至5',內表面斜度小至10'~ 20'。高度不大的製件,還可以不要脫模斜度;尺寸較高、較大的製件選用較小的斜度;形狀複雜、不易脫模的製件,應取較大的斜度;製件上的凸起或加強肋中邊應有4°~ 5°的斜度;側壁帶皮革花紋應有4° ~ 6°的斜度;塑料製件壁厚大的應選較大的斜度。

在開模時,為了讓製件留在凸模上,內表面斜度比外表面斜度小。相反,為了讓製件留在凹模一邊,則外表面斜度比內表面斜度小。

斜度的取向原則是:內孔以小端為準,符合圖樣要求,斜度由擴大方向得到;外形以大端為準,符合圖樣要求,斜度由縮小方向得到(圖6.6)。

一般脫模斜度值不包括在塑料製件尺寸的公差範圍內。但製件精度要求高的,脫模斜度應包括在公差範圍內。

根據塑件使用要求(強度,剛度)和製品結構特點及模具成型工藝的要求而定壁厚太小,強度及剛度不足,塑料填充困難。

壁厚太大,增加冷卻時間,降低生產率,產生氣泡,縮孔等。

要求壁厚盡可能均勻一致,否則由於冷卻和固化速度不一樣易產生內應力,引起塑件的變形及開裂。

塑料製件壁厚大小主要取決於:塑料品種、製件大小以及成型工藝條件。

壁厚不宜過小,這是因為在使用上必須有足夠的強度和剛度;在裝配時能夠承受緊固力;在成型時熔體能夠充滿型腔;在脫模時能夠承受脫模機構的衝擊和振動。壁厚也不宜過大,否則用料太多,不但增加成本,而且增加成型時間和冷卻時間,延長成型週期。對於熱固性塑料還可能造成固化不足。

另外也容易產生氣泡、縮孔、凹痕、翹曲等缺陷。

熱固性塑料的小型件,壁厚取1.0 ~ 2 mm;大型件取3 ~ 8 mm。熱塑性塑料的壁塑料製件中的壁厚一般應力求均勻,否則會因為固化或冷卻速度不同引起收縮不均勻,從而在製件內部產生內應力,導致製件產生翹曲,縮孔甚至開裂等缺陷。

熱塑性塑料易於成型薄壁製件,壁厚可達0.25 mm,但—般不宜小於0.6 ~ 0.

9 mm,常選取2 ~ 4 mm。

表6.5為改善塑件壁厚的典型例項。

設計原則:

(一)中間加強筋要低於外壁 0.5 mm 以上,使支承面易於平直。

(二)應避免或減小塑料的區域性聚積。

(三)筋的排例要順著在型腔內的流動方向。

為了確保塑料製件的強度和剛度而又不致於使製件的壁厚過大,可在製件適當的位置上設定加強肋。加強肋的厚度比壁厚小。有的加強肋還能改善成型時熔體的流動狀況。

塑料製件中設定加強肋有以下要求:布置加強肋時,應儘量減少塑料的區域性集中,以免產生縮孔和氣泡。加強肋的尺寸不宜過大,以矮一些、多一些為好,加強肋之間中心距應大於兩倍壁厚,這樣既可以避免縮孔產生,又可以提高製件的強度和剛度。

加強肋布置的方向應盡量與熔體流動的方向一致,以利於熔體充滿型腔,避免熔體流動受到攪亂。加強肋的端麵不應與製件支承面平齊,應有一定間隙。

表6.6為加強肋設計的典型例項。

塑件一般不以整個平面作為支承面,而取而代之以邊框,底腳作支承面。

當塑料製件需要由乙個面為支承(或基準面)時,以整個底面作為支承面是不合理的(圖6.7 a),因為塑料製件稍有變形就會造成底面不平。為了更好地起支承作用,常採用邊框或底腳(三點或四點)為支承面(圖6.

7 b或圖6.7 c)。

塑料製件上所有轉角應盡可能採用圓弧過渡。採用圓弧過渡的好處在於避免應力集中,提高強度,改善熔體在型腔中的流動狀況,有利於充滿型腔,便於脫模。在製件結構上無特殊要求時,製件的各連線處的圓角半徑應不小於0.

5 ~ 1 mm。

塑件的孔三種成型加工方法:

(1)模型直接模塑出來。

(2)模塑成盲孔再鑽孔通。

(3)塑件成型後再鑽孔。先模塑出淺孔好。

1、模塑通孔要求孔徑比(長度與孔徑比)要小些,當孔徑<1.5mm,由於模芯易彎曲折斷,不適於模塑型芯的三種方式。

2、肓孔的深度: h< (3~5)d

d<1.5時, h<3d

3、異形孔(槽)設計

塑件如有側孔或凹槽,則需要活動塊或抽芯機構「平行射成原則」確定塑件側孔(槽)是否適合於脫模。

熱塑性塑料中軟而有彈性的,如聚乙烯,聚丙烯,聚甲醛等製品,內孔與外形淺的可強制脫模。

塑料製件上的孔有通孔、不通孔、形狀複雜的孔、螺紋孔、對於這些孔的設定有以下要求:

孔的形狀宜簡單,複雜形狀的孔,模具製造較閒難。孔與孔之間,孔與壁之間均應有足夠的距離。孔徑與孔的深度也應有一定的關係,例如擠出或注射成型時,孔的深度不能大於10 d。

塑料製件上緊固用的孔和其它受力的孔,應設計出凸邊予以加強,如圖6.8所示,,固定孔建議採用圖6.8 a所示沉頭螺釘孔形式,—般不採用圖6.

8 b所示沉頭螺釘孔形式。如果必須採用圖6.8 b形式時,則應改進為圖6.

8 c的形式,以便設定型芯。

圖6.8 固定孔的形式

互相垂直的孔或斜交的孔,在壓縮成型製件中不宜採用;在注射成型和傳遞成型中可以採用,但兩個孔的型芯不能互相嵌合(圖6.9 a),而應採用圖6.9 b的結構形式。

成型時,小孔型芯從凹邊抽芯後,再抽大孔型芯。需要設定側壁孔時,應盡可能避免側抽芯裝置,使模具結構簡化,如表6.4所示。

孔的設計應便於成型成型。

塑料模設計與製造試題庫

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