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工修配。

为延长切削刀具的使用寿命，提高切削性能，减少表面粗糙度，塑料模具用钢的硬度必须适当。

3、良好的抛光性能高品质的塑料制品，要求型腔表面的粗糙度值小。

例如，注塑模型腔表面粗糙度值要求小于Ra0.1～0.25的水平，光学面则要求Ra<0.01nm，型腔须进行抛光，减小表面粗糙度值。

为此选用的钢材要求材料杂质少、组织微细均一、无纤维方向性、抛光时不应出现麻点或桔皮状缺陷。

4、良好的热稳定性塑料注射模的零件形状往往比较复杂，淬火后难以加工，因此应尽量选用具有良好的热稳定性的，当模具成型加工经热处理后因线膨胀系数小，热处理变形小，温度差异引起的尺寸变化率小，金相组织和模具尺寸稳定，可减少或不再进行加工，即可保证模具尺寸精度和表面粗糙度要求。

45、50牌号的碳素钢具有一定的强度与耐磨性，经调质处理后多用于模架材料。

高碳工具钢、低合金工具钢经过热处理后具有较高的强度和耐磨性，多用于成型零件。

但高碳工具钢因其热处理变形大，仅适用于制造尺寸小、形状简单的成型零件。

随着塑料工业的发展，塑料制品的复杂性、精度等要求愈来愈高，对模具材料也提出更高要求。

对于制造复杂、精密和耐腐蚀性的塑料模，可采用预硬钢（如PMS）、耐蚀钢（如PCR）和低碳马氏体时效钢（如18Ni-250），均具有较好的切削加工、热处理和抛光性能及较高强度。

此外，在选择材料时还须考虑防止擦伤与胶合，如两表面存在相对运动的情况，则尽量避免选择组织结构相同的材料，特殊状况下可将一面施镀或氮化，使两面具有不同的表面结构。

材料选择1、塑料模的工作条件由于塑料及塑料成型工业的发展，对塑料的模具的质量要求也越来越高，因而塑料模具的失效问题及其影响因素已成为重要的研究课题。

塑料模的主要工作零件是成型零件，如凸模、凹模等，它们构成塑料模的型腔，以成型塑料制件的各种表面并直接与塑料接触，经受压力、温度、摩擦和腐蚀等作用。

2 、塑料模材料失效原因分析一般模具制造中包括模具设计、选用材料、热处理、机械加工、调试与安装等过程。

根据调查表明：模具失效的因素中，模具所使用的材料与热处理是影响使用寿命的主要因素。

从全面质量管理的角度出发，不能把影响模具使用寿命的诸因素作为多项式之和来衡量，而应该是多因素的乘积，这样，模具材料与热处理的优劣在整个模具制造过程中就显得特别重要。

从模具失效的普遍现象分析，塑料模具在服役过程中，可产生磨损失效、局部性变形失效和断裂失效。

塑料模具的重要失效形式可分为磨损失效、局部塑性变形失效和断裂失效。

3、 塑料模具钢性能要求 随着制造业快速发展，塑料模具是塑料成型加工中不可缺少的工具，在总的模具产量中所占的比例逐年增加，随着高性能塑料的发展和不断生产，塑料制品的种类日益增多，用途不断扩大，制品向精密化、大型化、复杂化发展。

成型生产向高速化发展，模具的工作条件也越趋复杂。

(1）型腔表面的磨损和腐蚀塑料熔体以一定的压力在模腔内流动，凝固的塑件从模具中脱出，都对模具成型表面造成摩擦，引起磨损。

造成塑料模具磨损失效的根本原因就是模具与物料间的摩擦。

但磨损的具体形式和磨损过程则与许多因素有关，如模具在工作过程中的压力、温度、物料变形速度和润滑状况等。

当塑料模具使用的材料与热处理不合理时，塑料模具的型腔表面硬度低，耐磨性差，其表现为：型腔面因磨损及变形引起的尺寸超差；粗糙度值因拉毛而变高，表面质量恶化。

尤其是当使用固态物料进入塑模型腔时，它会加剧型腔面的磨损。

加之塑料加工时含有氯、氟等成分受热分解出腐蚀性气体HC1、HF，使塑料模具型腔面产生腐蚀磨损，导致失效。

如果在磨损的同时又有磨损损伤，使型腔表面的镀层或其他防护层遭到破坏，则将促进腐蚀过程。