对塑料模具设计与制造的认识

对塑料模具设计与制造的认识

一、塑料工业

塑料工业是制造合成树脂和塑料制品的高分子化工部门，也有把塑料加工机械和模具的制造工业包括在内的。塑料工业的生产量和品种，主要依赖于合成树脂的生产和开发，因此与石油化工关系密切；塑料又以其质轻、比强度高、耐腐蚀、生产效率高、能耗低等特点，在机械制造，建筑等部门的某些领域，可取代金属和木材；在电子、电器等部门，塑料已成为必需材料之一；塑料制品广泛用于农业生产和人民生活之中；在包装方面，可以说当今没有塑料，几乎就没有现代化的包装工业。

是制造合成树脂和塑料制品的高分子化工部门，也有把塑料加工机

械和模具的制造工业包括在内的。塑料工业的生产量和品种，主要依赖于合成树脂的生产和开发，因此与石油化工关系密切；塑料又以其质轻、比强度高、耐腐蚀、生产效率高、能耗低等特点，在机械制造，建筑等部门的某些领域，可取代金属和木材；在电子、电器等部门，塑料已成为必需材料之一；塑料制品广泛用于农业生产和人民生活之中；在包装方面，可以说当今没有塑料，几乎就没有现代化的包装工业。世界上塑料的人均年消费量1970年8kg，1980年13.4kg,预计1995年可达到22.5kg，工业发达国家多超过50kg。

2、 塑料模具的简介及分类

塑料模具，是塑料加工工业中和塑料成型机配套，赋予塑料制品以完整构型和精确尺寸的工具。塑料模具是一种生产塑料制品的工具.它由几组零件部分构成，这个组合内有成型模腔。注塑时，模具装夹在注塑机上，熔融塑料被注入成型模腔内，并在腔内冷却定型，然后上下模分开，经由顶出系统将制品从模腔顶出离开模具，最后模具再闭合进行下一次注塑，整个注塑过程是循环进行的。一般塑料模具由动模和定模两部分组成，动模安装在注射成型机的移动模板上，定模安装在注射成型机的固定模板上。在注射成型时动模与定模闭合构成浇注系统和型腔，开模时动模和定模分离以便取出塑料制品。

模具的结构虽然由于塑料品种和性能、塑料制品的形状和结构以及注射机倾诚模具的类型等不同而可能千变万化，但是基本结构是一致的。模具主要由浇注系统、调温系统、成型零件和结构零件组成。其中浇注系统和成型零件是与塑料直接接触部分，并随塑料和制品而变化，是塑模中最复杂，变化最大，要求加工光洁度和精度最高的部分。

浇注系统是指塑料从射嘴进入型腔前的流道部分，包括主流道、冷料穴、分流道和浇口等。成型零件是指构成制品形状的各种零件，包括动模、定模和型腔、型芯、成型杆以及排气口等。

由于塑料品种和加工方法繁多，塑料成型机和塑料制品的结构又繁简不一，所以，塑料模具的种类和结构也是多种多样的。按照成型方法的不同，可以划分出对应不同工艺要求的塑料加工模塑料模具具类型，主要有注射成型模具、挤出成型模具、吸塑成型模具、高发泡聚苯乙烯成型模具等。

3、塑料模具的设计要素

塑料模具设计的目的就是为了能够更好的确保塑件进行批量生产，所以为了确保模具能够在生产中更好的发挥其作用，所需要在设计时对多种因素进行充分的考虑。不仅需要对模具本身进行考虑，而且还需要对塑料用料、成型设计和成型工艺进行充分的考虑，这些因素之间还存在着许多关联性，在设计时任何一项因素考虑不到，都会对设计的质量产生较大的影响。因此，在设计塑料模具时，用工程综合性思维拟定模具设计方案，并重点突出关键结构或系统的设计。

3.1 成型体的尺寸和公差

塑料成型的方法有很多种，各种模具的结构和形状千差万别，直接成形塑料制品的零件叫成型体。由于成型体直接成形塑件，其工作尺寸与公差直接影响塑件的形状和精度，因此在模具设计中成为至关重要的设计对象。成型体的工作尺寸与公差必须按塑件的名义尺寸与公差，在考虑了塑料收缩率及其波动#模具磨损量和制造公差后进行设计计算。同时还要考虑塑件的大小，在设计大件时，以考虑收缩率为主，在设计小件时，以提高模具制造精度和减少磨损量为主，在精密成型中，更要考虑因工艺因素引起的波动。为了便于修模，合理设计模具的凸凹部位的尺寸与公差也是一个很重要的方面。

3.2 模具的导向与定位装置

模具的导向与定位装置是为了保证模具正确工作，使动定模在工作过程中有一个确定的位置，保持模具的精度，使模具顺利实现脱模与合模，同时承受适当的侧向压力。它包括动模与定模上的导柱#导套#锥形销和楔形块等。模具的导向与定位装置的设计必须考虑其在模具上的分布位置与数量结构形式，其轴线必须保证相互平行，严防出现咬死现象。

3.3 抽芯机构

塑件上有侧向孔槽结构时，在模具脱模过程中必须抽芯。抽芯机构的设计很重要，关系到能否顺利脱模、制品质量、模具寿命和生产效率。在设计抽芯机构时，首先要计算抽拔力，其次要设计合理的抽芯机构，保证抽拔方便，机构运动高效、自如。抽芯方式有直抽和斜抽两种，抽芯机构应尽量简单、可靠，直接利用脱模力通过斜导柱或斜滑块抽芯，必要时也可设计气动或液压直抽芯。

3.4 顶出机构

塑件在成型时往往紧紧包裹在型芯上或内嵌在型腔内，脱模时必须借助顶出机构才能从型芯上或型腔内顺利脱出。设计顶出机构必须要计算顶出力的中心，顶杆的布局应均衡，其合力的中心必须与顶出力的中心

重合，以避免顶出板因受力不均匀而倾斜，甚至造成顶出导向装置因受力不均而咬死。此外，顶出位置应选择在塑件比较隐秘的部位，防止顶出痕迹影响塑件美观。

3.5 浇注系统

浇注系统的设计主要包括浇口的形式#位置及其分布。在设计浇注系统时，首先要熟悉塑料的工艺性能，明确浇注系统可能对熔体流动产生的影响$其次要分析浇口的位置及其分布可能对塑件变形所带来的影响$最后还要考虑浇注系统尽量以最短的流程充满型腔，保证压力损失小，并便于排气。如果条件允许，应采用专用软件进行流动模拟和保压模拟分析，以确定合理的浇注系统，优化工艺参数。

3.6 塑料模具的热处理

热处理作为塑料模具设计中极为关键的一环，其对模具的使用性能和使用寿命都会产生较大的影响。塑料模具只有经过良好的热处理后才能确保模具材料的性能得以更好的发挥出来。在生产过程中，很大一部分模具失效往往都是缘于热处理不当。所以在塑料模具设计过程中，需要根据塑料模具的具体情况来对使其能够更好的满足热处理要求，在确保模具使用寿命和性能的前提下，需要充分的降低力学性能指标、尺寸和公差精度等级，这样不仅可以简化热处理工艺，而且能够确保成本的降低。

四、材料要求

塑料模具的工作条件与冷冲模不同，一般须在150°C-200°C下进行工作，除了受到一定压力作用外，还要承受温度影响。现根据塑料成型模具使用条件、加工方法的不同将塑料模具用钢的基本性能要求大致归纳如下：

1、足够的表面硬度和耐磨性

塑料模的硬度通常在50-60HRC以下，经过热处理的模具应有足够的表面硬度，以保证模具有足够的刚度。模具在工作中由于塑料的填充和流动要承受较大的压应力和摩擦力，要求模具保持形状的精度和尺寸精度的稳定性，保证模具有足够的使用寿命。模具的耐磨性取决于钢材的化学成分和热处理硬度，因此提高模具的硬度有利于提高其耐磨性。

2、优良的切削加工性

大多数塑料成型模具，除EMD加工外还需进行一定的切削加工和钳