Transcript 热流道模具
注塑模具基础知识 郭玉海 注塑模具基础知识 模具的分类 注塑原理介绍 注塑模具介绍 常见注塑模具类型 模具设计过程 模具加工工艺 模具修改方式 注塑模具基础知识 模具的分类 注塑原理介绍 注塑模具介绍 常见注塑模具类型 模具设计过程 模具加工工艺 模具修改方式 模具的分类 按成型工艺分：热作模具和冷作模具 按成型材料分：金属模具和非金属模具 按生产量来分：样件模（简易模）和量产 模 按模具材料分：软模和硬模 模具的分类 这里介绍以下按成型材料来分的模具类型 金属材料模分为：铸造模，压铸模，冲压模（折 弯，冲孔，落料，拉伸，整形，翻边等），锻造 模（热锻，冷镦，滚轧，拉丝，挤压等），粉末 冶金模(等静压成型粉末冶金 、金属喷射成型粉 末冶金 、粉末锻造粉末冶金 、压力烧结粉末冶 金 )等 非金属材料模分为：塑料成型模（挤塑，吹塑， 注塑，压塑，气辅，真空吸塑等），橡胶模，玻 璃模，陶瓷模，粉末冶金模(聚四氟乙烯)等 注塑模具基础知识 模具的分类 注塑原理介绍 注塑模具介绍 常见注塑模具类型 模具设计过程 模具加工工艺 模具修改方式 注塑原理介绍 成型机示意图 注塑原理介绍 注塑模成型原理： 烘干的塑料颗粒通过成型机料斗进入成型机料筒 在加热片加热和螺杆旋转产生的剪切热的共同作用下塑料 颗粒成为熔融状态 熔融塑胶在成型机机头部分聚集，计量 螺杆停止转动，改为向前平动，挤压塑料熔体 塑胶进入模具浇注系统，然后流到模具成型型腔 通过模具本身热传导以及模具外加的冷却系统使塑胶冷却 凝固 冷却完全后，打开模具，成型机的顶出系统将产品顶出， 同时成型机螺杆后退开始下一次塑胶熔融计量。 注塑模具基础知识 模具的分类 注塑原理介绍 注塑模具介绍 常见注塑模具类型 模具设计过程 模具加工工艺 模具修改方式 注塑模具介绍 1 2 4 3 6 7 5 注塑模具介绍 注塑模七大系统：浇注系统，导向系统，成型系统，抽 芯系统，顶出系统，冷却系统，排气系统。 1.浇注系统：主流道，分流道，浇口，冷料井。如上页1 2.导向系统：导柱，导套，定位块等。如上页2 3.成型系统：模仁，镶块等。如上页3 4.抽芯系统：滑块，斜销等。如上页4 5.顶出系统：顶针，顶块等。如上页5 6.冷却系统：模具本身的散热，水路冷却。如上页6 7.排气系统：模具各镶件的配合间隙，顶针配合间隙，外加 的排气槽。如上页7 注塑模具介绍－浇注系统 主流道 分流道 浇口 冷料井 主流道：塑料从成型机 最开始进入到模具流经 的地方。 分流道：塑料分别向不 同型腔流动所经过的地 方。 浇口：塑料在流到型腔 前最后流经的地方。 冷料井：塑料在流经主 流道，分流道时会和模 具传热凝固，在进入型 腔前将凝固料储存的地 方。 注塑模具介绍－导向系统 导套 母模板 导柱 公模板 导向系统：在模具开、 合模过程，由于模具制 造的公差，安装的公差， 将会使模具有一定的位 移，合模时，需要模具 能够运行到最原始的位 置，就需要导向，定位， 也就是模具的导向系统 注塑模具介绍－成型系统 母模仁 产品 公模仁 镶块 成型系统：通过公母模 仁，入子等形成的封闭 的空间。 注塑模具介绍－抽芯系统 滑块抽芯机构 斜销抽芯机构 注塑模具介绍－抽芯系统 斜销运动 注塑模具介绍－抽芯系统 滑 块 运 动 注塑模具介绍－顶出系统 母模仁 产品 公模仁 顶针 上顶出板 顶出系统：成型机顶棍 顶在模具的顶出板上， 顶出版带动顶针，顶块， 斜销等将产品从公模或 者是母模模仁上推开， 使产品脱离模具。 注塑模具介绍－冷却系统 水路 产品 冷却系统：模具本身就是一个大的冷却系统。 为了更好的冷却，通常在模具上加工出一组或 者几组水路。冷却水路距离产品一般两倍的水 路直径。冷却水不一定都是冷水，看模温来定， 也可以是100度的水，有的时候需要用热油冷却。 注塑模具介绍－排气系统 排气槽 排气系统：各个零件之间的配合间隙就是模具的排气系统， 当这些间隙不能满足要求时，就需要额外加排气槽排气，如 上图所示排气槽。有时，需要在模具的特殊位置用烧结金属 （蜂窝煤式金属合金）制作排气入子。 注塑模具介绍－其他辅助系统 运输板：在模具的运输、吊装过程中连接 公母模，不至于公母模分开的一个小板。 运输板 (锁模板) 注塑模具介绍－其他辅助系统 铭牌：标识模 具所有权，模 具成型零件， 模具制造时间， 模具厂信息等。 铭牌位置图 注塑模具介绍－其他辅助系统 吊模孔：架模时需要起重设备将模具吊起， 为此在模板上加工的螺丝孔。单个模板都 必须有吊模孔。 吊模孔位置图 注塑模具介绍－其他辅助系统 撬模坑：一般在模板的四个角的断差，主要为方便模具拆 装，尤其是公模板一定要有，因为在模具从成形机上下来 时，型腔压力会小于外接大气压，加上塑胶粘结，就必须 将模具撬开 注塑模具介绍－其他辅助系统 挡尘板：顶出板的运动，需要一定的空间， 在模具上这部分是开放的，很容易掉进其 他东西，如扳手，料头等，加工模具卡死。 这时在模具的上表面安装一块板遮挡以下， 就是挡尘板 注塑模具介绍－其他辅助系统 计数器：显示模具完成多少次开合模 注塑模具介绍－其他辅助系统 微动开关：确认开模后，顶针板回复到位 的确认开关。也可以用在油压缸行程开关。 注塑模具介绍－其他辅助系统 顺序开模结构: 有尼龙开辟器，电磁开辟器， 机械开辟器等，主要应用与三板模，控制 开模顺序，保证公母模不在拨料板弹开的 时候打开 尼龙开辟器 电磁开辟器 机械开辟器 注塑模具介绍－其他辅助系统 先复位机构：当模 具滑块下排布顶针、 斜销等机构时，为 防止合模过程中滑 块和顶针、斜销相 撞，需要先复位机 构，既确保合模的 时候顶针、斜销先 回到合模位置，然 后滑块再回到合模 位置。 注塑模具介绍－其他辅助系统 精定位：为更好的使模具闭合到位，模具 上额外加的定位机构。 方形定位 圆形定位 注塑模具介绍－其他辅助系统 分压机构：一般情况下，模具的公母模板 是不完全闭合的（为了给模仁修改留出余 量），锁模力完全靠模仁的分型面承受， 当分型面比较小时，需要在模板上安装几 个金属片，分担分型面上的压力。 注塑模具介绍－其他辅助系统 局部加热：模具中需要局部加热的时候， 需要在模具上安装加热棒。 注塑模具介绍－其他辅助系统 模具的局部加热，还可以是，电磁脉冲加 热，热蒸汽加热，冷却水路加热等。其中 电磁脉冲加热，热蒸汽加热需要在合模前 加热完成。冷却水路加热，需要模具有很 好的热疲劳特性，加热速度比较慢。 气路：嵌件模中，嵌件在模具中的固定有 时需要真空吸附，此时模具上需要开设气 路，必要是使用吸盘。 注塑模具基础知识 模具的分类 注塑原理介绍 注塑模具介绍 常见注塑模具类型 模具设计过程 模具加工工艺 模具修改方式 两板模 两板模装配图 两板模 两板模 两板模一般是指在开模的过程中只分成了 动模侧和定模侧两半的模具。 两板模的变形，如加弹跳板，控制开模顺 序，实现滑块等抽芯机构的延迟开模等。 如上一页图片中的5和6之间增加弹簧，在 开模过程中，5和6先分开。 两板模的变形，产品需要脱料板从模芯上 推出。如上一页图片中，4和5之间增加一 块脱料板，将产品从型芯上推出。 两板模 两板模的优点： 两板模最为常见，其结构简单，形式多样，维护 方便。 两板模浇口形式有直接进胶，边缘浇口，潜伏式 浇口，牛角式浇口，搭接浇口，圆盘浇口，扇形 浇口，辐式浇口等 两板模的缺点： 两板模除潜伏式和牛角式浇口外都需要后续加工 去除浇口。 两板模 浇口形式： 牛角浇口 三板模 三板模装配图 三板模 三板模 三板模就是在开模的过程中公母模先不分 开，而是拨料板（上图2）先和母模板分开， 拨料板将料头从产品上脱开，然后公母模 分开，顶出产品的模具 两板模的一些变形，在三板模中也能够应 用，不过模具相对比较复杂。 三板模的一个变形就是和两板模的流道结 合起来应用。 三板模 三板模的优点： 三板模浇口形式只有点浇口。 三板模在产品上留的浇口痕迹小。可以是无痕迹 成型。 三板模浇口不用额外去除。 三板模的缺点： 三板模流道比较长，需要更长的冷却时间，也就 是需要更长的成型周期。 三板模消耗物料多。 三板模相对来说结构复杂 热流道 热流道模具 热流道 热流道模具，不看流道系统和两板模基本 一样，但是从流道系统来说，热流道算是 另一类注塑模具。 热流道分为绝热热流道系统，和加热热流 道系统。 绝热热流道，是在流道的周围使用热传导率很低 的材料制作，周围用熔融的塑胶保温。 加热热流道，在流道总体上通过感温片，加热片 控制流道的温度。 热流道 热流道模具的变形：可以将热嘴进到冷流道上，转换成热 转冷模式，热流道可以将顶出系统设置在母模侧，也就是 倒装模具（双色模中比较常用）。 热流道可以实现模具的叠层，既叠模。也就是两套模具头 对头的叠放在一起，共用一个流道从成型机供料，开模时 不同的顶出系统顶出产品。 热流道 热流道的优点： 热流道集合了，两板模和三板模的优点，并拥有 很多不可比拟的优点。 热流道模具可以做到没有流道，节省流道消耗物 料，不需要冷却流道，不需要等待塑料计量，大 大节省成型周期。 热流道的缺点： 热流道结构复杂，维修困难；需要成型机外接设 备（如：温控箱；外接气管）；成本高（单只嘴 价钱大概6000元左右）；只适用于大批量生产。 嵌件模 嵌件模只是在成型前在模具中放置金属件或已成型塑料件 等外部零件，通过成型机将塑胶全部或部分裹覆在原零件 外，生产出新零件的成型工艺。 嵌件模的优点： 嵌件模是将后续的安装工序在成型过程中完成，从而节省 后续组装工序，且提高了零件之间的连接紧密性。。 嵌件模的缺点： 嵌件需要精确的模内定位，嵌件与模具配合，易压伤模具 本身，易跑飞边，易引起塑胶件的变形，甚至开裂。需要 更为精确的模温控制，成型工艺控制。 双色模 双色产品 双色模具 双色模 双色模是在一台成型机上通过旋转，平移 公模部分，与不同的母模部分合模成型， 成型机分别注射同一材质不同颜色或者不 同材质的塑料，从而成型出多样性的产品。 双色模具也可以看成是一套普通模具外加 一套嵌件模。 两种颜色模具一般都是两套母模仁，一套 公模仁。 双色模 双色模的优点： 双色模可以成型不只两种不同的塑料，可以为多 色。 双色成型产品比组装件更美观，没有装配间隙。 双色模的缺点： 双色成型需要专门的成型机。 双色模需要更高的模具加工、定位精度。 双色模需要更高的模具安装精度，以及更精准的 成型工艺。 IML/IMD IML/IMD IMD（In-Mold Decoration）是把印刷好的 Film薄膜制作成循环滚筒卷状带,安装到注 塑机和注塑模具内,标签Label贴到前模面上 全自动地循环带移动式的生产;即人称之为 IMD(在模具内转印注塑）。 IML（In-Mold Label）是把Film薄膜印刷好 经过成型机Forming成型，再经过剪切后放 置到注塑模具内生产出来的;即称之为IML （在模具内贴膜注塑）。 模压成型 模压成型(又称压制成型或压缩成型)是先将 粉状,粒状或纤维状的塑料放入成型温度下 的模具型腔中,然后闭模加压而使其成型并 固化的作业. 模压成型可兼用于热固性塑料,热塑性塑料 和橡胶材料. 模压成型 模压成型一般分为溢料式和半溢料式，不溢料式。 溢料式不需要进行精确的计量，只需要大概，成 型产品密度低，不溢料式需要精确计算用料，成 型密度高。半溢料式需要大致计量，一开始溢料， 到一定阶段时不再溢料，产品密度较好把握。 模压成型 模压成型的优点： 生产效率高，便于实现专业化和自动化生产； 产品尺寸精度高，重复性好； 表面光洁，无需二次修饰； 能一次成型结构复杂的制品； 因为批量生产，价格相对低廉。 模压成型的缺点： 模具制造复杂，投资较大 受压机限制 橡胶模 橡胶成型一般有两种形式：注塑和模压成 型。 注塑和一般塑料模具相似。 模压成型，多用粉料（直接使用橡胶粉） 或块料（预先压制成橡胶垫）。 注塑模具基础知识 模具的分类 注塑原理介绍 注塑模具介绍 常见注塑模具类型 模具设计过程 模具加工工艺 模具修改方式 模具设计流程 NG OK 客户产品 产品评估 模仁拆分 模仁装配 模座调用 模具排位 顶针调用 模具报价 斜销座调用 2D出图 细节处理 开水路 模板裁切 滑块座调用 标准件调用 产品评估 产品评估是对产品结构，肉厚，拔模，分型线， 顶针排布，风险等的预先评估，是和客户沟通的 书面形式。 对产品结构来说： 可以提供第三方检查图纸的机会， 可以给结构设计一个很好的学习机会。 确认模具结构信息，模具设计人员可能不了解产品功能， 需要确认那些地方不能有分型线，不能有顶针。 减少模具样件认证时间 会增加开模前准备时间 模具排位 模具排位 模具排位是根据客户产量、成型机等要求 迅速地将模具结构，模具大小等在2D图纸 上画出来而形成的图纸。 模具排位图是模具设计的大纲 模具排位图是模具报价的依据 产品结构的变更可以很快的在模具排位图上进行 修改 产品结构确定后，模具厂可以依次进行模具的前 期准备 对结构设计人员来说，如果能够排布出模 具排位图对把握模具报价将会很有帮助。 模具排位 宁波华塑机械制造有限公司 HS-1250注塑机，成型机参数。 模具排位，需要考虑的是成型机合 模力，格林柱间距（上图红色线标 识的尺寸），注射量，注射压力， 最大模厚，最小模厚，顶出行程。 模具排位 模具排位步骤： 1.了解产品信息，分型面是否为台阶的，有没有 侧抽芯等。 2.分型面的位置确定。考虑分型线痕迹，产品粘 模等。 3.斜销滑块位置和大小的确定。 4.顶针位置的排布，到后来可以大致修改。 5.水路的确定，锁模螺丝的确定 6.以上确定了即可确定模仁大小 7.模仁大小确定后，模座大小就可以确定出来。 模具设计 模具设计，这里推荐一本 书——《模具工程》 （[加]H.瑞斯 著 朱元吉等译 化学工业出版社），非常细 致的说明了整个模具设计， 生产的过程。以下是该书的 大纲： 第一篇 模具工程 第一部分 有关模具、注塑机、 塑料原料及其制品的基础知识 第二部分 模具设计的一般指导 原则 第三部分 模具设计者要考虑的 特殊问题 第二篇 模具性能 模具设计 产品壁厚：产品壁厚尽可能均匀，但不追求绝对均匀。只要壁厚不 是急剧变化，一般情况都不会出现成型缺陷。 拔模：拔模角度的大小是跟产品的表面要求直接相关的。抛光部分， 拔模角度可以为0，有花纹要求，就需要依据最小拔模角给出拔模。 下表是原公司（手机模）推荐放电花纹和拔模角度对应表。（VDI 德 国工程师协会标准） 放电花 纹 VDI15 VDI18 VDI21 VDI24 VDI27 VDI30 拔模角 度 1 1.5 2 2.5 3 3.5 模具设计 分型面选择原则： 1.长筒件分型面尽量放置在产品中，可以减小拔 模角度。 2.尽量将产品留动模 3.保证产品外观质量 4.有利于排气 5.保证同轴度 6.有侧孔时尽量避免侧抽芯 7.保证产品精度 8.壁厚均匀的薄壁件一般采用阶梯式分型面。 模具设计 滑块斜销：滑块斜销同属于侧抽芯机构， 滑块很好理解，大部分滑块都是在产品外 侧，对产品结构影响不是很大。斜销大部 分情况在产品内部运动，对产品结构有很 大的影响。 在结构设计过程中，一般都会将斜销拆出 来计算行程空间。 模具设计 滑块：滑块可分为公模滑块，母模普通滑 块，母模隧道式滑块。 滑块大部分成型面在公模，且随公模运动的滑块 为公模滑块 滑块随母模运动的为母模滑块。 当产品的侧壁存在侧抽芯孔且外表面不允许有分 型线时，滑块分型线只能沿孔的外缘分型，需要 在母模仁从侧面挖出一个孔来跑滑块，为隧道式 滑块。 母模滑块都必须在公母模分开前开模。 模具设计 斜销 A=斜销行程＋安全距离 斜销行程＝倒扣尺寸*缩 水率＋安全距离 安全距离＝1～1.5mm 安全距离为一般生产必 须，若模具加工精度满 足要求，斜销运行平稳， 此安全距离可以放到 0.5mm 斜销角度＝tan(斜销行程 /开模行程），圆整为整 数。 肋位 A 模具设计 模具设计 产品的表面的分类； 消费者直接看到的面为一级面，不能有成型缺陷， 如:缩痕、烧焦、浮纤等；尽量不要有分型线；若 无法避免，则不允许有飞边。 消费者偶尔（拆开）能够看到的面为二级面，不 能有明显的成型缺陷；允许分型线存在，允许有 较小的飞边。 消费者看不到的面为三级面，不能有影响功能的 成型缺陷。 结构设计人员尽量提供一份详细的表面要 求文件。 模具设计 模具刻字： NOKIA的一般产品上尺寸允许的情况下都要求刻 年月章，材料（>PC/ABS<），产品图号 (810200041)，环保标识，模穴号(T1-1)，版本 号(V1.0)。 我们为了追踪产品，是否也需要这些标 识？？ 年月章 环保标识 模具公差 模具公差一般都是比塑料产品公差高一个等级。 模具设计时间 右表是精英 模具厂的标 准时间，实 际需要根据 产品复杂情 况再评估的。 注塑模具基础知识 模具的分类 注塑原理介绍 注塑模具介绍 常见注塑模具类型 模具设计过程 模具加工工艺 模具修改方式 模具加工工艺 塑胶模具常用加工及处理方法:车，镗，铣， 磨，钻，锯，仿形加工， CNC，电火花， 线切割，热处理，表面处理，抛光等 模具加工工艺 车床：加工精度一般0.02mm。加工模具上 的导柱，销钉，圆型芯，冲子等。 传统车床 车床原理图 模具加工工艺 镗床：和车床工 作原理相同，车 床转动的是工件， 镗床转动的是刀 具。 镗床加工精度： 0.02mm 加工模具上的导 柱导套孔等大型 通孔。 模具加工工艺 铣床：加工精度一般 0.02mm 模具上的抓正角，粗 加工，倒角等，也可 用于小零件的下料。 模具加工工艺 磨床：有圆磨床和平面 磨床。 一般加工精度在0.01～ 0.02mm。 圆磨床加工导柱，销钉， 顶针，圆型芯等，也可 用于下料。 平面磨床，模板的平面 度，模仁的平面度。 模具加工工艺 钻床：钻床加工 精度，一般都只 要求在0.1mm。 主要加工水路， 顶针过孔，螺丝 过孔，螺丝底孔 等。 模具加工工艺 锯床：主要用于 大零件的下料。 模具加工工艺 在产品表面有非常 细致的修饰花纹时， 需要仿形雕刻等仿 形加工。 有些模具会先制作 蜡模或木模等简易 模具，然后加工成 批量模时也有可能 用到仿形加工。 模具加工工艺 CNC：计算机控制机床（Computer numerical control）。通常说的CNC是数 控铣床和数控车床。严格的说电火花机也 算是CNC。现在常用的都是加工中心（带 刀库和自动换刀装置的数控机床）。 模具加工工艺 CNC加工精 度： 0.005mm。 CNC加工范 围：形状复 杂的零件的 加工，高阶 曲面的加工， 定位盲孔的 加工等。 模具加工工艺 电火花：电火花加工 是利用浸在工作液中 的两极间脉冲放电时 产生的电蚀作用蚀除 导电材料的特种加工 方法，又称放电加工 或电蚀加工，英文简 称EDM 电火花加工精度：可 控制在0.005mm 主要加工范围：表面 花纹，CNC无法加工 的立角，异型盲孔等 模具加工工艺 线切割：原理和电火 花加工相同。 线切割一般分慢走丝 和快走丝两种机床。 慢走丝主要使用铜线 加工，铜线加工一次 之后既报废不再使用， 走丝速度慢，加工速 度慢，精度高。 快走丝主要是钼丝， 是我国自主产品。钼 丝的耐蚀性好，可重 复利用，走丝速度快， 加工速度快，精度低。 模具加工工艺 线切割加工精度：慢走丝可达0.002mm。 线切割加工范围：异型零件的下料。异型 通孔，锥形通孔，定位要求高的通孔等。 模具上的镶块孔一般都要线切割加工。 模具加工工艺 热处理：模具中常用的热处理方式有：调 质，淬火，回火，表面渗碳，表面渗氮等 表面处理：主要是对应与产品表面的花纹 处理 抛光：模具上的抛光主要应用与产品表面 要求的抛光位置；深肋位，产品脱模不顺 的地方等 此外，模具的处理还有喷砂，喷丸等。 模具加工工艺 以模仁为例,加工方法： 锯床下料 铣床抓正角 钻床加工水路， 螺丝孔，顶针过孔 线切割 CNC粗加工 磨床磨平面度 CNC精加工 电火花 抛光 铣床粗加工 热处理 注塑模具基础知识 模具的分类 注塑原理介绍 注塑模具介绍 常见注塑模具类型 模具设计过程 模具加工工艺 模具修改方式 模具修改方式 在以下情况下需要修模 正常生产中模具零件的磨损 生产异常造成的撞机 塑料碎屑压溃模具零件 在以下情况下需要设计变更 模具厂的设计错误或者是加工错误 产品的设计变更 在以下情况下模具需要报废 模具主要零件损坏严重，维修费用超出了实际产出 模具到了设计生命周期 产品不再生产 模具修改方式 主要的修模方式：修补焊，线割入子（镶块）， 局部放电减铁料，整体减铁料，更换零件。 修补焊：零件需要加铁料，用激光补焊，或者是氩弧焊焊 接铁料上去。 线割入子：通过线切割机，从模仁上割掉一块铁料，重新 制作一个镶块装配到模具上。 局部放电减铁料：模具上只需要减少铁料就可以满足产品 要求的地方。 整体减铁料：将模仁，入子，斜销，滑块，顶针等全部加 工去除一部分铁料。 更换零件：原来就是入子的地方，更换新的入子 模具修改方式 主要的修模方式的应用范围： 修补焊：补焊机头能够伸进去，或者焊条能够伸 进去，不会碰到模具其他地方的地方，修补焊面 积不能太大，经常受力的地方建议不用修补焊。 线割入子：产品表面允许有分型线，模具上没有 水路、气路的地方 局部放电减铁料：几乎可以在任何情况下使用。 整体减铁料：在产品整体尺寸超差，模具表面花 纹有更改时需要整体减铁料，同时模板上需要留 有减铁料的间隙，否则模板也同样需要减铁料。 注塑模具基础知识