第四章
注塑模具课程讲义
(编定者:徐彦君)
一、 注塑模具简介
1、注塑成形适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料, 模具制造业存在成本高、要求制造周期短、技术性强等特点.
2、注塑模具生产过程大至为:塑料制品工艺分析→模具结构设计→模具加工工艺确定→模具零件加工与模具组装→试模 3、注塑模具基本结构.
1> 一模多腔普通侧浇口模具
2> 直接浇口侧抽芯模具
3> 点浇口三板式模具
4> 侧浇口三板式模具
5> 典型侧抽芯模具
二、 浇注系统
1、浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔为止的塑料溶体的流动通道.
2、浇注系统的构成及分类:
1> 浇注系统包括主流道、分流道及浇口三部分. 从注射机喷嘴开始至分浇道为止的通道为主流道; 从主浇道末端开始到浇口为止的通道为分流道; 从分流道到型腔
的最后一道通道为浇口
.
2> 目前模具制造中使用较多的几种浇口型式有:
a> 直接浇口
b> 侧浇口(惯称大水口
)
c> 潜伏式浇口(有潜公模、潜母模、潜顶针等)
d> 点浇口(惯称细水口
)
3、浇口平衡问题是当有两个以上型腔的模具为保持各个型腔塑料填充时间相等而必须面对的问题. 一般有以下两种方法解决. 1> 改变浇口尺寸以达平衡;
2> 使各个型腔距主流道距离均等以达到平衡
.
三、 顶出系统
1、定义:判品在模具中经过冷却固化之后, 将其从模具的一侧中推顶出来的装置即是顶出系统.
2、顶出装置的分类: a>按顶出形式分有: 1> 一次顶出
2> 两次顶出
3> 定模顶出
b>按顶出组件分有:
1> 圆顶针顶出
2> 扁顶针顶出
3> 司筒(顶管) 顶出
4> 顶块顶出
5> 推板顶出 6> 气体顶出
四、 冷却系统
1、定义:模具中帮助制品冷却固化, 及保持模具一定温度的结构装置即为冷却系统.. 2、冷却系统的设置应考虑以下几点原则:
1> 在保证模具足够强度的前提下, 冷却水道尽可能设在靠近型腔(型芯) 表面(15-20mm);
2> 冷却水道应安排得尽量均匀一致; 3> 对于中、大型模具, 可将冷却水道分成几个独立的回路, 减少压力损失, 提高传热效率; (采用并列式水路而非串联水路) 4> 制品较厚的部位应特别加强冷却;
5> 在模具中, 除型腔四周要设置冷却水道外, 型腔中凸起的部分(只要足够大) 也需要设置冷却水道;
6> 侧抽芯中的滑块, 只要足够大, 且与制品直接接触, 也必须设置冷却水道.
五、 侧面分型与抽芯机构
1、由于制品的特殊要求, 而无法避免侧壁内、外表面出现凹凸形状时, 模具则需采用侧面抽芯的手段进行处理.
2、侧面分型与抽芯机构的组成
1> 滑块本体 2> 导向装置
3> 锁紧装置
4> 限位装置
5> 驱动装置(又分机械驱动、电机驱动、液压驱动等)
3、侧面分型及抽芯机构种类繁多, 常用的有以下几种.
1> 动模滑块 2> 内侧抽芯 3> 定模弹块 4> 动模弹块 5> 斜顶(斜销)
6> 定模滑块(三板式) 7> 动模缩块
4、当侧向分型与抽芯机构中侧滑块与顶针出现干涉时, 模具结构必须设置先复位机构. 5、先回位机构的作用是保证在合模前顶针退回到避空位置，避免滑块舆顶针相撞。
六、 三板式模具
定义:模具开启时, 不仅动、定模在分型面处进行分离(取出制品), 而且定模部分也必须
出现一次分离, 以达到取出流道中废料的目的. 这种结构的模具简称三板式模具.
6、三板式模主要用于以下几种情况
1> 一模一腔要求侧浇口进料的中、大型制品 2> 一模多腔点浇口进料的制品 3> 一模一腔多点浇口进料的制品 7、三板式模具的缺点
1> 模具的结构较两板式模具复杂
2> 三板式模具结构的流道较长, 会造成制品废料比例增高 3> 在成型过程中, 压力损失相对较高
七、模具制造
1. 铣床加工
铣床加工是利用坚硬刀具的高速旋转, 达到切除硬度相对较低的工件表面材料, 直到工件符合要求尺寸为止. 模具制造加工中常用的铣床加工设备主要有立式铣床和立式加工中心.
1>立式普通铣床
主要用于以下几种用途
a> 模具零件材料的开粗;
b> 模具的开框粗加工, 或小型模具的开框精加工; c> 外形规则, 且精度要求较低的电极加工; d> 镗孔;
e> 要求定位尺寸较高的钻孔或中心孔;
2>立式加工中心
通过计算器辅助加工软件(CAM) 处理被加工图形, 编写刀具切削所经过的路径程序(NC),再转化为机床代码, 通过计算器在刀具旋转的同时控制刀具行走路径, 完成工件切削.
适用于所有铣床加工的工序, 因加工成本高, 故一般用于外形较复杂、精度要求高的工件. 习惯上又有高速加工中心与普通加工中心之分, 高速加工中心与普通加工中心相比, 基加工速度及质量都大大好于普通加工中心, 但其机床价格也远高于后者. 3>常用刀具之性能及用途 以材料分:
a> 白钢刀:韧性好, 硬度较低, 主要用于钢材精加工及电极加工;
b> 乌钢刀:韧性好, 表面硬度较高, 主要用于钢材精加工, 加工速度及切削量相
对白钢刀都较大;
c> 合金刀:硬度高, 但韧性相对较差, 主要用于高速加工, 大切削量开粗及已热
处理或局部烧焊部位的加工;
以刀具外形分有:
a> 平底刀:刃口在底部, 用于平面加工及开粗加工或局部清角加工; b> 球头刀:刀具刃口部呈球状, 用于曲面加工;
c> 螺纹刀:刃口在底部及侧面, 用于槽形加工及侧面加工;
拆卸式铣刀:主要是指合金刀, 刃口由若干片可拆换的合金刀片构成, 用于高速, 大切削量及高硬度材料的加工.
2. 车床加工
车床加工是利用工件的高速旋转, 与刀具产生相对运动, 从而被刀具切除表面材料, 达
到被加工的目的. 主要用途:
1>圆形零件、镶件、电极等(例:圆柱、圆锥); 2>工件上的圆孔; 3>螺纹;
车床加工的刀具一般有白钢刀及合金刀两种.
常用铣刀转速、进给率及加工深度
3. 磨床加工(加工精度最高)
磨床加工是利用砂轮的高速旋转, 与工件表面产生磨擦, 从而切除工件表面材料, 达到
加工目的. 模具加工中常用的磨床有平面磨床及内外圆磨床. 1>平面磨床
常用的有手摇平面磨床及平面水磨床. 手摇平面磨床主要用于:
a> 零件的平面精加工; b> 直角加工;
c> 圆形工件的外径加工; d> 局部的规则曲面加工;
平面水磨床主要用于大型工件的平面精加工, 其备有冷却液系统, 并可机床自动进刀. 2>内外圆磨床
主要用于尺寸精度及表面光洁度要求较高的外径或内径圆形工件部位. 现有模具
制造中大部分内外圆磨床加工的工件都已有标准件可购买, 比如导柱、导套、司筒、顶针等.
4. 钻床加工
利用钻咀的旋转, 并施加压力, 依靠其端部的刃口, 切除工件材料, 并由钻咀排料槽
中排出废料, 实现钻孔的目的.
钻床通常有普通钻床和大力摇臂钻床两种. 普通钻床主要用于小型工件上的小孔
(一般直径Φ≦20mm, 深度H ≦100mm), 大力摇臂钻床可机器自动进刀, 主要用于加工
大孔及深孔.
当被加工孔的定位尺寸要求较高时, 一般要先由铣床等设备用中心钻预加工中心
定位孔, 之后再用钻床加工至要求深度. 钻咀常用有普通钻咀及合金钻咀两种. 普通钻咀主要用于一般工件的加工, 加工速
度快; 合金钻咀用于普通钻咀加工不了的工件(如已淬火后达到较高硬度的工件), 加工速度慢.
5. 火花机加工
利用电极放电, 电腐蚀作用于工件上, 从而加工出与电极形状相似的穴腔.
火花机加工之前, 必须制作电极. 电极的制作方法可采取各种机械加工方法. 电极主
要制作材料采用红铜, 其导电性好, 加工性能好, 被广泛采用. 也有的大型模具的电极因考虑到材料成本而采用石墨, 其价格低廉, 加工速度快, 但其机械加工性能较差.
因放电产生于电极与工件之间, 电腐蚀作用于工件同时, 电极易会产生腐蚀损耗, 从而影响加工精度. 故通常火花机加工过程会先采用电流较大的粗公, 然后采用精公(有时还会用中公), 分阶段加工, 保证精度.
火花机加工中, 最重要的一个参数就是电极的放电间隙. 被加工型腔的尺寸等于电
极尺寸加上(或减去) 放电间隙. 一般大型型腔电极其粗公采用放电间隙为0.5~1mm/S.精公采用0.2~0.3mm/S;小型电极采用放电间隙为粗公0.3~0.5mm/S,精公采用0.05~0.15mm/S.放电间隙趋大, 加工电流也趋快, 而电极损耗也会增大, 工件被加工表面也趋粗糙.
火花机加工中, 电极与工件之间有火花油作为中间介质, 并不停冲洗, 其作用为绝缘、
灭火及排渣.
6. 线切割加工
线切割亦属于电火花加工的一种, 它是以一根沿本身轴线运动的细金属丝作为电极,
由计算机控制, 沿着给定的轨迹, 电腐蚀作用于工件上, 加工出相应几何图形的工件. 线切割机床, 按电极丝运动的速度分为快走丝机床(电极丝运动速度7~11m/S)和慢
走丝机床(10~15m/min).快走丝机床加工表面粗糙, 精度较差. 慢走丝机床加工表面光洁, 精度较好. 但其电极丝为一次性使用, 加工成本高.
线切割电极丝用的最多的是钼丝, 也有用铜丝的. 电极丝直径一般在0.1~0.18mm,
线切割加工具有间隙补偿与锤度补偿(≦15°) 功能. 7. 雕刻
雕刻是一种仿形铣加工. 利用靠模(样), 通过机器的缩放联杆伟递装置, 加工出与靠
模一样的形状, 一定比例的工件或部位.
雕刻加工主要有制样与加工两大过程. 玩具模的制作中广泛采用雕刻加工, 其靠样
多采用环氧树脂制作. 模具上的刻字也多采用雕刻加工.
8. 抛光
抛光是利用研磨等工具, 对模腔内由其它加工方法完成后留下的较粗糙表面进行
处理, 使其达到较高的光洁度, 以满足顺利脱模或外观要求.
抛光的工艺步聚, 大致可按使用工具来划分:
打磨机、锉刀等→油石→砂纸→(#200,#300,#400,#600,#800,#1000….)→钻石膏→抛光
布轮(抛光油) 一般电器制品要求咬花的表面, 抛光程度在#400~#600砂纸; 要求光面的表面在
#800~#1000砂纸; 一些较深而难脱模的骨位一般要用钻石膏抛光; 要求镜面或透明零件的表面要用抛光油及布轮加工.
9. 合模(钳工)
合模是使模具两个或两个以上不同零件相接触的平面或曲面, 充分接触达到吻合,
实现密封型腔的目的.
合模使用的工具主要有打磨机、挫刀、红丹等. 实际制作过程中, 先以一个工件的
表面为基准, 均匀涂上红丹, 再使另一工件与其碰撞, 然后观察红丹印痕的分布情况, 用打磨机、挫刀等修整, 反复若干次, 直至红丹印痕分布均匀即可.
10. 补焊
补焊是在模具维修中常用的方法, 最常用的补焊设备是氩弧焊机..
补焊只适合于小范围, 厚度薄, 焊枪容易到达的部位. 因烧焊过程中容易在材料内部
形成气孔, 故补焊厚度不宜太厚. 另外, 烧焊由于在高温下进行, 会使模具材料补焊时产生局部回火而导致应力集中, 局部硬度变硬, 材料化学物理性质不平均及变形等缺憾, 故不宜大面积烧焊, 且外观面型腔一般不允许烧焊.
11. 咬花(蚀纹)
咬花是利用化学腐蚀作用于模具型腔表面, 产生出符合要求的纹理或字体等. 咬花加工有以下几点值得注意:
1> 咬花加工的深度, 字体一般不超过0.4mm, 大面积咬花, 深度不超过0.15mm.
2> 在型腔侧面需要咬花时, 一定要有足够的脱模斜度(可向咬花厂商查询所需脱模斜
度数值, 一般在1°~3°).
3> 模具表面纹理由粗纹改为细纹时, 一定要重新抛光; 由细纹改为粗纹时, 只要差别
足够大, 则不必重新抛光.
4> 模具表面有过局部烧焊的部位, 因材料化学腐蚀性能不均匀, 会导致咬花后纹理光
泽不一致.
八、附表