模具设计指南 - 图文

模具设计指南

2.6.1 主要优点 2.6.2 主要缺点 2.6.3 ABS的改性 2.6.4 模具设计 2.7 聚碳酸酯

2.7.1 PC优良的综合性能 2.7.2 PC的主要缺点 2.7.3 模具设计 2.8 聚甲醛

序

第一章 前言

1.1工模部简介 1.2 产品介绍 1.2.1教育玩具产品 1.2.2电话产品

1.3 模具设计与制造流程图

第二章 常用塑料的性能和注射机 有关参数、功能的介绍

2.1 塑料分类

2.2 塑性塑料的分类及相关基本概念 2.2.1 热塑性材料的分类 2.2.2 相关的基本概念 2.3 聚乙烯 2.3.1 基本性能 2.3.2 模具设计时应注意 2.4 聚丙烯

2.4.1 PP性能上的主要优点 2.4.2 PP性能的主要缺点 2.4.3 模具设计 2.5 聚苯乙烯

2.5.1 PS性能的主要优点 2.5.2 PS性能的主要缺点 2.5.3 PS的改性 2.5.4 模具设计 2.6 ABS

2.8.1 主要优点 2.8.2 主要缺点 2.8.3 模具设计

2.9常用注塑机有关参数和电动注塑机预顶功能介绍

2.9.1 模具和注塑机的关系 2.9.2 FANUC机型的预顶出功能

第三章 胶件结构

3.1 注塑工艺对胶件结构的要求 3.1.1 壁厚 3.1.2 (筋)骨位 3.1.3 浇口

3.2 模具对胶件结构的要求 3.2.1 脱模斜度 3.2.2 擦、碰面 3.2.3 行位、斜顶 3.2.4 分模面 3.2.5 尖、薄钢位

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5.3.1 强度校核 5.3.2 提高整体强度 5.3.3 加强组件强度 5.4 成型零件设计

5.4.1 胶料的成形收缩率 5.4.2 脱模斜度 5.4.3 成形零件的工艺性 5.5 常用结构件设计 5.5.1 定位圈 5.5.2 唧咀 5.5.3 紧固螺钉 5.5.4 顶针 5.5.5 司筒 5.5.6 密封圈 5.5.7 拉料杆 5.5.8 垃圾钉 5.5.9 弹簧 5.5.10 定距拉板 5.6模具图纸规范 5.6.1 视图格式 5.6.2 图纸编号 5.6.3 基准角标识 5.6.4 图纸输出要求

3.2.6 胶件出模

3.3 产品装配对胶件的结构要求 3.3.1 装配干涉分析 3.3.2 装配间隙 3.3.3 柱位、扣位连接 3.4 表面要求

3.4.1 文字、图案和浮雕 3.4.2 胶件外形 3.4.3 表面纹理

附录1 客户资料的转换与处理 1.1 资料处理 1.2 文件转换 1.3 IGS文件的处理

第四章 模具报价

4.1 模具类型

4.1.1 二板模(大水口模) 4.1.2 三板模(细水口模) 4.2 报价图的绘制及订料 4.2.1 绘制报价图 4.2.2 订料

4.2.3 模具材料选用

第五章 模具结构设计

5.1 胶件排位 5.2 分模面的确定 5.2.1 分模面选择原则 5.2.2 分模面注意事项及要求 5.3 模具强度

第六章 物料清单“BOM”及文 件管理

6.1 物料清单―BOM‖的编制

6.1.1 物料清单―BOM‖的基本格式

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第九章 浇注系统、流道脱落机 构及排气

9.1 浇注系统设计原则 9.2 流道设计 9.3 浇口设计 9.4 流动平衡分析

应用Moldflow软件分析浇注平衡(另见CAE应用章节) 9.5 流道脱落机构 9.6 排气

6.1.2 物料清单―BOM‖的要求 6.1.3 物料清单―BOM‖的流程 6.2 文件管理

第七章 行位设计

7.1 常用行位机构类型 7.2 行位设计要求 7.3 前模行位机构 7.4 后模行位机构 7.5 内行位机构 7.6 哈呋模

7.7 斜顶、摆杆机构 7.8 液压(气压)行位机构

第十章 模温控制

10.1模具温度控制的原则和方式 10.1.1模具温度控制的原则 10.1.2模具温度的控制方式 10.1.3常用胶料的注射温度与模具温度

10.2冷却系统设计

10.2.1冷却系统设计原则 10.2.2“O”型密封圈的密封结构 10.2.3冷却实例

第八章 脱模机构

8.1 顶针、扁顶针脱模

8.1.1 顶针、扁顶针配合间隙 8.1.2 顶针固定 8.2 司筒脱模

8.2.1 司筒配合要求 8.2.2 大司筒针固定 8.3 推板脱模 8.3.1 机构要点 8.3.2 推板机构示例 8.4 推块脱模 8.4.1 机构要点 8.4.2 推块机构示例 8.5 二次脱模 8.6 先复位机构

第十一章 雕刻模具

11.1 制作流程 11.2 雕刻模具设计 11.3 雕刻模加工

放样雕刻、模具雕刻、电极雕刻及PL面Fit模方法

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15.1.3 扁顶针 15.1.4 司筒 15.2 紧固件类标准

第十二章 双色模具

12.1 ARBURG 520C注射机 12.1.1 设备技术规格 12.1.2 回转板尺寸 12.1.3 设备顶出结构 12.2 模具结构 12.2.1 一般结构 12.2.2 注意要点 12.2.3 后模冷却方式 12.3 模具示例

丝)

15.2.1内六角螺钉(杯头螺丝) 15.2.2外六角螺钉(垃圾钉) 15.2.3内六角紧定螺钉(无头螺

15.2.4内六角圆柱头轴肩螺钉(内六角起模顶杆脱模螺丝) 15.3 弹簧、弹弓胶

15.3.1 具用蓝色(轻荷重)弹簧 15.3.2 圆线(黑色)弹簧 15.3.3 弹弓胶

15.4 浇口套(唧咀)、定位圈 15.4.1 浇口套(唧咀) 15.4.2 定位圈 15.5 密封胶圈 15.6 导柱、导套 15.6.1 导柱(边钉) 15.6.2 导套(边司) 15.7 银钢枝选择

第十三章 无流道凝料模具

13.1 无流道凝料模具的基本形式 13.1.1 热唧咀模具结构示例 13.1.2 热流道模具结构示例 13.2 唧咀、热流道模具的注意事项 13.3 热唧咀的选用 13.4 其它配件的选用

第十四章 模具CAE应用

14.1 CAE分析简介 14.2 流动平衡 14.3 冷却控制 14.4 收缩

第十五章 常用模具零件选用

15.1 顶针类标准 15.1.1 圆顶针 15.1.2 有托圆顶针

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序

《工模部模具設計指引》是我們多年來在模具設計与制造中的心得体會。該指引也可作為模具設計新同事的培訓教材，使他們能在最短時間內熟悉業務而達到我們的要求.

希望工模部的全体員工繼續把自己在工作中的成功經驗不斷地充實到此指引中，讓我們共享成功的經驗，避免重犯過去的錯誤。

在此對編寫指引以及為編寫此指引給予幫助的同事表達衷心的感謝。

工模部模具設計指引編寫小組

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模具设计指南 第一章 前言

1.1. 工模部简介

VT-PL工模部建于1988年，以生产塑胶硅胶模为主。在模具制造与设计中, 采用 了CAD/CAM/CAE的技术，并装备了一批先进的数控设备。其中有高速切削加工中心、石墨电极加工中心、慢走丝线切割、NC火花机、三坐标测量仪等。应用了PRO/E、SPACE-E、MOLDFLOW等软件。

工模部目前有四个模具生产组，其功能包括了模具CAD/CAM、EDM与装配，除此还有模具工程组与技术支援组、模具维修组，共有员工140余人。其中工程师近30人，年产约400套模具。工模部以教育玩具与电话二大产品的塑胶模为主。 1.2.

产品介绍

1.2.1. 教育玩具产品

塑胶件以安全性为特点,能触摸部分都为圆角，要经受一定的摔机试验，在强度上也有较高的要求，雕刻件占了一定比例，外表面多为抛光面。 1.2.2. 电话产品

外观以电火花纹为主，注塑条件为高温、高压，故对模具有较高强度要求。

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第二章 常用塑料的性能和注塑机有关参数、功能的介绍 2.1 塑料的分类

2.2 热塑性塑料的分类和相关概念 2.3 聚乙烯 2.4 聚丙烯 2.5 聚苯乙烯 2.6 ABS 2.7 聚碳酸酯 2.8 聚甲醛

2.9 常用注塑机有关参数和电动注塑机预顶功能介绍

在注塑模具的设计过程中，模具材料的选择、流道系统的布置、冷却方案和顶出方案的设计，都和塑料本身的性质密切相关。尽管塑料的内部结构比较复杂，系统地掌握其性能也比较困难，然而，对于一般的模具设计工程师来说，对塑料特性作一些基本的了解和认识，比如：流动性、机械性能、物理性能、化学性能及成型工艺等等，将有很大的帮助。 2.1 塑料的分类

我们常说的塑料，是对所有塑料品种的统称，它的应用很广泛，因此，分类方法也各有不同。按用途大体可以分为通用塑料和工程塑料两大类。通用塑料如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、改性聚苯乙烯(例如：SAN、HIPS)、聚氯乙烯(PVC)等，这些是日常使用最广泛的材料，性能要求不高，成本低。工程塑料指一些具有机械零件或工程结构材料等工业品质的塑料。其机械性能、电气性能、对化学环境的耐受性、对高温、低温的耐受性等方面都具有较优越的特点，在工程技术上甚至能取代某些金属或其它材料。常见的有ABS、聚酰胺(简称PA，俗称尼龙)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、有机玻璃(PMMA)、聚酯树脂(如PET、PBT)等等，前四种发展最快，为国际上公认的四大工程塑料。

按加热时的工艺性能，塑料又可以分为热固性塑料和热塑性塑料两大类。热固性塑料在受热后分子结构转化成网状或体型而固化成型，变硬后即使加热也不能使它再软化。这种材料的特点是质地坚硬，耐热性好，尺寸比较稳定，不溶于溶剂。常见的有酚醛树脂(PF)、环氧树脂(EP)、不饱和聚酯(UP)等等。热塑性塑料在受热条件下软化熔融，冷却后定型，并可多次反复而始终具有可塑性，加工时所起的是物理变化。常见的

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有聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)及其改性品种、ABS、尼龙(PA)、聚甲醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、有机玻璃(PMMA)等等。这类塑料在一定塑化温度及适当压力下成型过程比较简单，其塑料制品具有不同的物理性能和机械性能。 2.2 热塑性塑料的分类及相关基本概念

2.2.1.热塑性材料的分类

我们现在接触的都是热塑性塑料，热塑性塑料可分为两大类：结晶形塑料和无定形塑料。所谓结晶，就是聚合物由熔融态分子的无次序状态到凝固态有规则地进行重排的性质。具有这种性质的塑料就叫结晶形塑料。反之，就叫无定形塑料，或叫非结晶形塑料。结晶形材料具有比较明显的熔点，当加工温度进入熔点后即出现粘流态，聚合物粘度迅速下降，发生不可逆的塑性形变。而无定形塑料，由常温下的固态加温直至软化最后到粘流态，中间没有明显的熔点。作为判别结晶形塑料和无定形塑料方法，一般来说，不透明的或半透明的是结晶形塑料，例如聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚酰胺、聚酯等，透明的是无定形塑料，例如聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)、聚砜等。当然，也有例外情况，比如ABS属于无定形塑料，却不透明。

2.2.2 相关的基本概念 a. 流动性

不同形态的热塑性塑料具有不同的工艺性能、收缩性能及物理、机械性能等。 一般来说，对于结晶形塑料，当加工温度高于其熔点时，其流动性较好，能很快的充满型腔，它所需要的注射压力也可以较小。而无定形塑料的流动性较差，因此，注入型腔的速度较慢，它所需要的注射压力也要较大。所以，

在模具设计时，可以根据塑料的流动性来设计合理的流道系统尺寸，一方面可避免流道系统尺寸太大而浪费材料，同时也延长注塑成型周期，另一方面避免流道系统尺寸太小而导致充填、保压困难。当然，也有例外，比如，聚苯乙烯虽然是无定形塑料，但它的流动性却很好。反映流动性的指标通常有熔融指数(MFR)和表观粘度。MFR是指在熔体流动速率仪中，在一定的温度和负载下，熔体每10min从标准毛细管中流出的质量，它的单位是g/10min。对于高分子聚合物来讲，在通常的注塑成型条件下，它们的流动行为大都不服从牛顿流动定律，属于非牛顿流体，它们流动剪切应力与剪切速率的比值称为表观粘度。表观粘度在一定温度下并不是一个常数，可随剪切应力、剪切速率而变化，甚至有些还随时间而变化。 b. 收缩性

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热塑性塑料由熔融态到凝固态，都要发生不同程度的体积收缩。而结晶形塑料一般比无定形塑料表现出更大的收缩率和收缩范围，且更容易受成型工艺的影响。结晶形塑料的收缩率一般在1.0%~3.0%，而无定形塑料的收缩率在0.4%?0.8%。对于结晶形塑料，还应考虑其后收缩，因为它们脱模以后在室温下还可以后结晶而继续收缩，后收缩量随制品厚度和环境温度而定，越厚后收缩越大。

附表 2-1 :常见塑料的成型收缩率

塑料名称 收缩率(%) 1.5~3.5(2.0)* 1.5~3.0(1.5)* 1.0~3.0(1.5)* 0.4~0.8(0.5)* 0.4~0.6(0.5)* 0.4~0.7(0.5)* 0.5~0.7(0.5)* 塑料名称 收缩率(%) 1.8~2.6(2.0)* 0.7~1.5 1.0~2.5 1.5~2.5(2.0)* 1.2~2.0(1.6)* 0.5~0.7(0.5)* 1.3~2.2(1.6)* HDPE LDPE PP GPPS HIPS ABS PC c. 流变性

POM PA6 PA66 SPVC TPU PMMA PBT 注：带 “ * ” 的参数为本公司推荐值。 高聚物的流变性是指加工过程中，应力、形变、形变速率与粘度之间的关系。这就涉及到温度、压力、时间及分子结构、分子量大小及其分布对这些要素的影响。根据塑料的流变性，塑料又可分为剪敏性材料和热敏性材料。粘度对剪切速率的依赖性越强，粘度随剪切速率的提高而迅速降低，这种塑料属于剪敏性塑料。常见的剪敏性塑料有ABS、PS、PE、PP、POM等等。如果熔体粘度对温度的依赖性越强，粘度随温度的上升而下降得越快，这种塑料属于热敏性塑料。常见的热敏性塑料PC、PA、PMMA等等。对于高分子聚合物来讲，剪切速率对以上两种材料的粘度都有影响，剪切速率的提高都可以在不同程度上降低熔体的粘度，可以使熔体产生“剪切变稀”现象。所以，在设计流道系统时，并不是流道尺寸越大，压力降就越小，适当小的流道尺寸可以提高熔体的剪切速率来降低粘度，进一步减少压力降，这种效果对剪敏性材料来得明显些。较小的浇口尺寸可以使增加熔体的剪切速率，产生大量的摩擦热，熔体温度明显上升，熔体粘度跟着下降，增加流动

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性。所以，小浇口的采用对于剪敏性塑料往往是成功的。但制品的壁厚较厚时，应该考虑到保压而适当加大浇口尺寸以延长浇口的凝固时间。 d. 取向效应

影响制品性能的因素还有塑料熔体在流动过程中的取向效应。塑料熔体的大分子在外力的作用下被拉伸而顺着流动方向互相平行排列，这种排列在塑料冷却凝固之前来不及消除而冻结在固态制品中，便形成了取向效应。取向效应会使制品的整体性受到削弱，表现为各个的方向的物理机械性能的不一致，也可能导致各个方向收缩不均匀，从而可能导致制品翘曲变形。按熔体中大分子受力的形式和作用的性质可分为剪切应力作用下的“流动取向”和受拉伸作用下的“拉伸取向”下。控制取向的条件有以下因素：

(1) 熔体温度和模具温度的下降会加强取向效应；

(2) 注射压力增加可提高剪切速率和剪切应力而加强取向效应； (3) 制品厚度越薄，取向效应越强； (4) 较大的浇口尺寸将加强取向效应。

有时采取某些特别的措施增强取向效应，使取向方向的拉伸强度和弯曲强度得 到提高。如拉伸薄膜、铰链等。 2.3 聚乙烯

聚乙烯(Polyethylene,简称PE)是塑料中产量最大的、日常生活中使用最普通的一种，特点是质软、无毒、价廉、加工方便。 注射用料为乳白色颗粒。分子式为：

[CH2 CH2] n 由于主链为C-C键结构，无侧基，柔顺性好，分子呈规整的对称性排列，所以是一种 典型的结晶高聚物。

聚乙烯比较容易燃烧，燃烧时散发出石蜡燃烧味道，火焰上端黄色、下端蓝色，熔融滴落，离火后能继续燃烧。

目前大量使用的PE料主要有两种，即HDPE和LDPE。 2.3.1 HDPE和LDPE的基本性能

HDPE(低压高密度聚乙烯，俗称硬性软胶)分子结构中支链较少，相对密度0.94g/cm~0.965g/cm，结晶度80%~90%。其最突出的性能是电绝缘性优良，耐磨性、不透水性、抗化学药品性都较好，在60℃下几乎不溶于任何溶剂；耐低温性良好，在-70℃时

仍有柔软性。缺点主要有：耐骤冷骤热性较差，机械强度不高，热变形温度低。

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HDPE主要用来制作吹塑瓶子等中空制品，其次用作注塑成型，制作周转箱、旋塞、小载荷齿轮、轴承、电气元件支架等。

LDPE(高压低密度聚乙烯，俗称软胶)分子结构之间有较多的支链，密度

0.910g/cm3~0.925g/cm3,结晶度55%~65%。易于透气透湿，有优良的电绝缘性能和耐化学性能，柔软性、伸长率、耐冲击性、透光率比HDPE好，机械强度稍差，耐热性能较差，不耐光和热老化。

大量用作挤塑包装薄膜、薄片、包装容器、电线电缆包皮和软性注塑、挤塑件。 HDPE、LDPE在性能上的相同点：

1. 吸水率较低，成型加工前可以不进行干燥处理。 2. 聚乙烯为剪敏性材料，粘度受剪切速率的影响更明显。 3. 收缩率较大且方向性明显，制品容易翘曲变形。

4. 由於聚乙烯是結晶型聚合物，它的結晶均勻程度直接影響到製品密度的分布。所以，要求模具的冷卻水佈置儘可能均勻，使密度均勻，保證製品尺寸和形狀精度。

2.3.2 模具设计时应注意：

1).聚乙烯分子有取向现象，这将导致取向方向的收缩率大于垂直方向的收缩率而引起的翘曲、扭曲变形，以及对制品性能产生的影响。为了避免这种现象，模具设计时应注意浇口位置的确定和收缩率的选择。

2).聚乙烯质地柔软光滑，易脱模，对于侧壁带浅凹槽的制品，可采取强行脱模的方式进行脱模。

3). 由于聚乙烯流动性较好，排气槽的深度应控制在0.03mm以下。 2.4 聚丙烯

[ CH2 CH ] n

聚丙烯(Polypropylene,简称PP，俗称百折软胶)

由丙烯聚合而成，分子式为： CH

3

属于结晶形高聚物，有着质轻、无毒、无味的特点，而且还具有耐腐蚀、耐高温、机械强度高的特点。注射用的聚丙烯树脂为白色、有蜡状感的颗粒。

聚丙烯容易燃烧，火焰上端呈黄色，下端蓝色，冒少量黑烟并熔融滴落，离火后 能继续燃烧，散发出石油味。

聚丙烯大致分为单一的聚丙烯均聚体和改进冲击性能的乙烯—丙烯共聚体两种。共 聚的聚丙烯制品其耐冲击性比均聚聚丙烯有所改善。

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2.4.1 PP性能上的主要优点：

1).由于在熔融温度下流动性好，成型工艺较宽，且各向异性比PE小，故特别适于制作各种形状简单的制品，制品的表面光泽、染色效果、外伤痕留等方面优于PE料.

2).通用塑料中，PP的耐热性最好。其制品可在100℃下煮沸消毒，适于制成餐具、水壶等及需要进行高温灭菌处理的医疗器械。热变形溫度为100℃~105℃,可在100℃以上長期使用。

3).屈服强度高，有很高的弯曲疲劳寿命。用PP制作的活动铰链，在厚度适当的情况下(如0.25~0.5mm),能承受7000万次的折叠弯曲而未有大的损坏。

4).密度较小，为目前已知的塑料中密度最小的品种之一。常见塑料的密度范围见附表 2-2 。

表 2-2：常见塑料密度范围

塑料名称 HDPE LDPE PP GPPS HIPS ABS PC 2.4.2 PP 性能的主要缺点：

1.由于是结晶聚合物，成型收缩率比无定形聚合物如PS、ABS、PC等大。成型时尺寸又易受温度、压力、冷却速度的影响，会出现不同程度的翘曲、变形，厚薄转折处易产生凸陷，因而不适于制造尺寸精度要求高或易出现变形缺陷的产品。

2.刚性不足，不宜作受力机械构件。特别是制品上的缺口对应力十分敏感，因而 设计时要避免尖角缺口的存在。

3.耐候性较差。在阳光下易受紫外线辐射而加速塑料老化，使制品变硬开裂、染 色消退或发生迁移。 2.4.3 模具设计：

密度范围 0.941~0.965 0.91~0.925 0.90~0.91 1.04~1.06 1.04~1.05 1.04~1.06 1.2 塑料名称 POM PA6 PA66 SPVC TPU PMMA PBT 密度范围 1.41~1.43 1.12~1.15 1.15 1.16~1.35 1.2 1.17~1.20 1.26~1.30 09/30/16 page 12of184

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1).成型收缩率大，选择浇口位置时应满足熔体以较平衡的流动秩序充填型腔，确保制品各个方向的收缩一致。

2).带铰链的制品应注意浇口位置的选择，要求熔体的流动方向垂直于铰链的轴心线。

3).由于PP的流动性较好，排气槽深度不可超过0.03mm。 2.5 聚苯乙烯

聚苯乙烯(Polystyrene，简称PS、GPS，俗称通用级PS或硬胶)是一种无定形透明的热塑性塑料，先由苯与乙烯加成得乙苯，再由乙苯制得苯乙烯，最后由苯乙烯加聚反应得聚苯乙烯。化学结构式为：

聚苯乙烯容易燃烧，火焰为橙黄色，浓黑烟炭束，软化、起泡，散发出苯乙烯单体味。

2.5.1 PS性能的主要优点：

1). 光学性能好。其透光率达88%~92%,可用作一般透明或滤光材料器件，如仪表 、收录机上的刻度 盘、电盘指示灯、自行车尾灯的透光外罩等。

2).易于成型加工。因其比热低、熔融粘度低、塑化能力强、加热成型快，故模塑周期短。而且，成型温度和分解温度相距较远，可供选择范围广，加之结晶度低、尺寸稳定性好，被认为是一种标准的工艺塑料。

3).着色性能好。PS表面容易上色、印刷和金属化处理，染色范围广，注射成型温度可以调低，能适应多种耐温性差的有机颜料的着色，制出色彩鲜艳明快的制品。 2.5.2 PS性能的主要缺点：

1.其最大的缺点是性脆易裂。因其抗冲击强度低，在外力作用下易于产生银纹屈服而使材料表现为性脆易裂，制件仅能在较低的负载使用；耐磨性也较差，在稍大的磨擦碰刮作用下很易拉毛。

2.耐热温度较低。其制品的最高连续使用温度仅为60~80℃，不宜制作盛载开水和高热食品的容器。

[ CH2 CH ] n

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1. 此外，PS的热胀系数大，热承载力较差，嵌入螺母、螺钉、导柱、垫块之类金属元件的塑料制品，往往在嵌接处出现裂纹。

4. 成型加工工艺要求较高。虽然PS透明、易于成型，但如果加工工艺不善，将带 来不少问题，例如：

a). PS制品老化现象较明显，长时间光照或存放后，会出现混浊和发黄。 b). PS对热的敏感性很大，很易在不良的受热受压加工环境中发生降解。 2.5.3 PS的改性

为了改善PS强度较低、不耐热、性脆易裂的缺点，以PS为基质，与不同单体共聚或与共聚体、均聚体共混，可制得多种改性体。例如：高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、苯烯腈-苯乙烯共聚体(SAN)等等。HIPS它除了具有聚苯乙烯易于着色、易于加工的优点外 ，还具有较强的韧性和冲击强度、较大的弹性。SAN具有较高的耐应力开裂性以及耐油性、耐热性和耐化学腐蚀性。 2.5.4 模具设计：

1.PS的热胀系数与金属相差较大，在PS制品中不宜有金属嵌件，否则当环境温度变化时，制品极易出现应力开裂现象。

2.因PS性脆易裂，故制品的壁厚应尽可能均匀，不允许有缺口、尖角存在，厚薄相连处要用较大的圆弧过渡，以避免应力集中。

3.为防止制品因脱模不良而开裂或增加内应力，除了选择合理的脱模斜度外，还要有较大的有效顶出面积、有良好的顶出同步性。

4.PS对浇口形式无特殊要求，仅要求在浇口和制品连接处用较大的圆弧过度，以免在去浇口时损伤制品。 2.6 ABS

ABS( Acrylonitrile - Butadiene - Styrene)俗称超不碎胶，是一种高强度改性 PS，由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种组元以一定的比例共聚而成，化学结构式为：

[ ( CH2 CH )x ( C2H3 C2H3 )y ( CH2 CH )z ]n CN

三元结构的ABS兼具各组分的多种固有特性：丙烯腈能使制品有较高的强度和表面硬度，提高耐化学腐蚀性和耐热性；丁二烯使聚合物有一定的柔顺性，使制件在低温下

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具有一定的韧性和弹性、较高的冲击强度而不易脆折；苯乙烯使分子链保持刚性，使材质坚硬、带光泽，保留了良好的电性能和热流动性，易于加工成型和染色。

ABS本色为浅象牙色，不透明，无毒无味，属于无定形塑料。粘度适中，它的熔体流动性和温度、压力都有关系，其中压力的影响要大一些。

ABS树脂是一种缓慢燃烧的材料，燃烧时火焰呈黄色，冒黑烟，气味特殊，在继续燃烧时不会熔融滴落。 2.6.1 主要优点：

1.综合性能比较好：机械强度高；抗冲击能力强，低温时也不会迅速下降；缺口敏感性较好；抗蠕变性好，温度升高时也不会迅速下降；有一定的表面硬度，抗抓伤；耐磨性好，摩擦系数低；

2.电气性能好，受温度、湿度、频率变化影响小； 3.耐低温达-40℃； 4.耐酸、碱、盐、油、水；

5.可以用涂漆、印刷、电镀等方法对制品进行表面装饰； 6.较小的收缩率，较宽的成型工艺范围。 2.6.2 主要缺点：

1. 不耐有机溶剂，会被溶胀，也会被极性溶剂所溶解; 2. 耐候性较差，特别是耐紫外线性能不好；

3. 耐热性不够好。 普通ABS的热变形温度仅为95℃~98℃。 2.6.3 ABS的改性

ABS能与其他许多热塑性或热塑性塑料共混，改进这些塑料的加工和使用性能。 如将ABS加入PVC中，可提高其冲击韧性、耐燃性、抗老化和抗寒能力，并改善其加工性能；将ABS与PC共混，可提高抗冲击强度和耐热性；以甲基丙烯酸甲酯替代ABS中丙烯腈组分，可制得MBS塑料，即通常所说的透明ABS。综上所述，ABS是一类较理想的工程塑料，为各行业所广为采用。航空、造船、机械、电气、纺织、汽车、建筑等制造业都将ABS作为首选非金属材料。 2.6.4 模具设计 1. 排气

为防止在充模过程中出现排气不良、灼伤、熔接缝等缺陷，要求开设深度不大于0.04mm的排气槽。

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2.7 聚碳酸酯

聚碳酸酯(Polycarbonate,简称PC，俗称防弹玻璃胶)常指双酚A型聚碳酸酯，它性能优越，不仅透明度高，冲击韧性极好，而且耐蠕变，使用温度范围宽，电绝缘性、耐候性优良，无毒。是一种有优异工程性能的较理想的塑料，外观透明微黄，刚硬而带韧性。其分子式为：

聚碳酸酯的结晶倾向较小，没有准确的熔点，一般认为属于无定形塑料。流动性较差，冷却速度较快，制品易产生应力集中。它的流变性很接近牛顿型流体，它的粘度主要受温度影响。

聚碳酸酯可缓慢燃烧，火焰呈黄色，黑烟炭束，熔融起泡，散发出特殊花果臭，离火后慢慢熄灭。

2.7.1 PC优良的综合性能 主要表现在以下几个方面：

1.机械强度高。其冲击强度是热塑性塑料中最高的一种，比铝、锌还高，号称“塑料金属”；弹性模量高，受温度影响极小；抗蠕变性能突出，即使在较高温度、较长时间下蠕变量也十分小，优于POM；其他如韧性、抗弯强度、拉伸强度等亦优于PA及其他一般塑料。PC的低温机械强度是十分可贵的。所以在较宽的温度范围内，低温抗冲击能力较强，耐寒性好，脆化温度低达-100℃；

2. 热性耐气候性优良。PC的耐热性比一般塑料都高，热变形温度为135~143℃， 长期工作温度达120~130℃，是一种耐热环境的常选塑料。其耐候性也很好，有人做过实验，将PC制件置于气温变化大的室外，任由日晒雨淋，三年后仅仅是色泽稍黄，性能仍保持不变；

3.成型精度高，尺寸稳定好。成型收缩率基本固定在0.5%~0.7%，流动方向与垂直方向的收缩基本一致。在很宽的使用温度范围内尺寸可靠性高。 2.7.2 PC的主要缺点：

1.是自身流动性差，即使在较高的成型温度下，流动亦相对缓慢；

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CH3

[ O C O C ] n

CH3 O

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2.是在成型温度下对水分极其敏感，微量的水分即会引起水解，使制件变色、起泡、破裂；

3. 抗疲劳性、耐磨性较差、缺口效应敏感。

PC优良的综合性能使其在机械、仪器仪表、汽车、电器、纺织、化工、食品等领域都占据著重要地位。制成品有：食品包装、餐饮器具、安全帽、泵叶、外科手术器械、医疗器械、高级绝缘材料、齿轮、车灯灯罩、高温透镜、窥视孔镜、电器连接件和镭射唱片、镭射影碟等。 2.7.3 模具设计

PC制品与模具设计除了遵循一般塑料制品与模具的设计原则外,还需注意以下几点：

1. 由于PC的流动性较差，所以，流道系统和浇口的尺寸都应较大，优先采用侧浇口、扇形浇口、护耳式浇口；

2. 由于熔体粘度较大，要求型腔的材料比较耐磨；

3. 熔体的凝固速度较快，流动的不平衡对充填过程影响明显。为了防止滞流，型腔应该获得较好的充填秩序；

4. PC对缺口较为敏感，要求制品壁厚均匀一致，尽可能避免锐角、缺口的存在， 转角处要用圆弧过渡，圆弧半径不小于1.5mm。

5. 为防止在成型过程中出现排气不良现象，需开设深度小于0.04mm的排气孔槽. 2.8 聚甲醛

聚甲醛(Polyoxymethylene，简称POM，俗名赛钢)是一种没有侧链、高密度、高结晶度的线型聚合物，聚有优异的综合性能。这种材料最突出的特性是具有高弹性模量，表现出很高的硬度和刚性。

POM是一种结晶形塑料，熔融状态下具有良好的流动性，其表观粘度主要受剪切速率影响，是一种剪敏性材料，

按分子链化学结构不同，聚甲醛可分为均聚和共聚两种。均聚物的密度、结晶度、机械强度等较高，共聚物的热稳定性、成型加工性、耐酸碱性较好。

聚甲醛容易燃烧，火焰上端黄色、下端蓝色，并熔融滴落，散发出强烈的刺激性甲醛味，鱼腥臭，离火后能继续燃烧。 2.8.1 主要优点：

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a.POM具有良好的耐疲劳性和抗冲击强度，适合制造受周期性循环载荷的齿轮类制品；

b.耐蠕变性好。与其他塑料相比，POM在较宽的温度范围内蠕变量较小，可用来作密封零件；

c.耐磨性能好。POM具有自润滑性和低摩擦系数，该性能使它可用来作轴承、转轴；

d.耐热性较好。在较高温下长期使用力学性能变化不大，均聚POM的工作温度在100℃,共聚POM可在114℃。

e.吸水率低，成型加工时，对水分的存在不敏感。 2.8.2 主要缺点:

a. 凝固速度快，制品容易产生皱纹、熔接痕等表面缺陷； b. 收缩率大，较难控制制品的尺寸精度；

c.加工温度范围较窄，热稳定性差，即使在正常的加工温度范围内受热稍长，也会发生聚合物分解； 2.8.3 模具设计

a.在熔融态时，凝固速度快，结晶度高，体积收缩大，为满足正常的充填和保压，要求浇口尺寸大一些，且流动平衡性好一些；

b.刚性好而韧性不足，弧形浇口不适合于POM，以防浇口断裂而无法正常脱模； c. 为防止POM分解而腐蚀型腔，型腔材料应该选用耐腐蚀的材料

d.POM熔体流动性较好，为防止排气不良、熔接痕、灼伤变色等缺陷，要求模具开设良好的排气槽，深度不超过0.02mm，宽度在3mm左右。 2.9 常用注塑机有关参数和电动注塑机预顶功能介绍 2.9.1 模具和注塑机的关系

为了降低注塑生产的成本，我们希望一套模具能在尽可能小的机型上生产，所以，工程师在模具设计时，应考虑能否在满足模具强度的条件下，将模坯尺寸控制在较小机型的容模范围。下面是我们常用注塑机系列日钢机、川口机和法兰克机的有关参数表： 额定锁模力(吨) 机型 螺杆型号 额定射胶量(克) 56 容模尺寸(宽*高*厚度范围) ( mm * mm * mm ) 310*460*160~300 J50E-C3 A 09/30/16 page 18of184

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50 J50E-D J50E II-C J50E II-P KM50C KM50-C2 FANUC50C 55 B 310*440*150~300 320*460*150~350 46 46 J75E-D 75 J75E II-C J75E II-P 80 A 105 360*530*180~350 KM80C KM80-B2 B 100 360*520*180~350 J100E-D 100 KM100C FANUC100C A B A B 410*604*200~400 160 410*580*180~400 95 197 200 460*660*200~450 410*610*150~450 KM140C 140 KM140-C2 250 273 335 273 335 248 510*750*200~490 510*740*220~450 J150E-D A J150SA II B &BM II 150 J150E II-P J150E II-C FANUC150C 180 KM180C AM VII B A 339 510*740*200~500 09/30/16 page 19of184

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505 421 560*820*230~500 505 580*840*230~500 J220E-D J220SA II 220 J220SB II J220E II-P J220E II-C 265 280 300 330 350 J350E II-C 450 850 备注：

J450E-D J850E-C3 KM265-C BM II A B & BMII B AM VII 421 A B B B BM VII 668 681 593 965 965 810 1511 2903 580*840*230~500 610*815*200~560 610*900*300~600 710*1030*300~600 690*995*320~670 730*1035*320~670 KM280C KM280C2 FANUC300C J330SA II J350E-D AM VII B A 810*1175*380~750 1060*1560*550~1100 1. 正常情况下，锁模力不应超过额定锁模力的90%； 2. 额定射胶量是以GPPS塑料的熔融状态为标准测定；

3. 正常使用射胶量(以GPPS为标准)范围：大于是15%额定射胶量，小于85%额定射胶量；

4. 正常使用容模尺寸，表中给定的宽度和高度尺寸减 5mm，最小厚度加 5mm，最大厚度减 5mm。

2.9.2 FANUC 机型的预顶出功能

FANUC型注塑机为全电动注塑机，其射胶、开合模、顶出动作由三组电机分别控制，具有预顶出功能，即在开模之前，就可执行顶出动作。预顶有三种模式：1.基本模式。其特点是预顶针顶出后要回缩，然后才开模。这种模式可用于“预剪浇口”的功能，节约人工剪切浇口的工作；2.保持模式。其特点是预顶针顶出后不回缩，一直保持

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在顶出位置，直到开模，顶针直接从预顶出结束位置开始顶出制品。这种模式可用于制品在型腔的“预压”功能，改善局部厚胶位置收缩过大的缺陷；3.后拉模式。其特点是预顶针不是向前顶而是向后拉。

图1-1：预顶机构简图

预顶位置放大视图

2.9.3 J850E-C3注射机的固定垫板尺寸

由于J850E-C3注射机的最小合模厚度为550.0mm，为满足合模要求，通常给 模具增加一块固定垫板，其尺寸见附图。2d\\J850C-E3.prt

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第三章 胶件结构

胶件结构不合理，会造成模具制造和胶件成形的困难；模具工程师应对胶件结构提出改进方案，并知会产品设计人员，由其确认。

当接到客户资料，应对资料进行必要的处理，其方式见本章附录1。

根据客户资料，胶件结构分析主要有以下几方面：(1)注塑工艺对胶件结构的要求；(2)模具对胶件结构的要求；(3)产品装配对胶件结构的要求；(4)表面要求。

3.1 注塑工艺对胶件结构的要求

胶件产生收缩凹陷、气烘、困气、变形、烧焦等工艺性问题,是与胶件的局部胶厚、浇口设置、冷却等因素影响有关。分析胶件结构的工艺性应从以下几方面进行。

3.1.1 壁厚

胶件壁厚应均匀一致，避免突变和截面厚薄悬殊的设计，否则会引起收缩不均，使胶件表面产生缺陷。

胶件壁厚一般在1～6mm范围内，最常用壁厚值为1.8～3mm，这都随胶件类型及胶件大小而定。

对已建3D模型之胶件，应用 Pro/E 进行截面分析，可发现胶件壁厚不均匀问题，其步骤：

Analysis ? Model Analysis ? Thickness ? [给定最大胶厚和最小胶厚，选分析起始点和结束点，确定分析所对应的平行截面]?Compute ,如图3.1.1 图3.1.2所示。 厚胶位易收缩凹陷

另外，胶件壁厚还与熔体充模流程有密切关系；其流程是指熔料从浇口起流向型腔各处的距离。在常规工艺条件下，流程大小与胶件壁厚成正比关系。胶件壁厚越大，则

图3.1.1

两边薄胶位厚0.3mm，易产生滞流，须加厚到0.8mm

图3.1.2

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允许最大流程越长。可利用关系式或图表(见《塑料模具技术手册》68～69页)校核胶件成形的可能性。

胶件壁厚为2.5mm，常规成形条件，其常用料的流程如下： ABS ： 流程220 mm； 120 mm；

HDPE： 流程280 mm； 180 mm。

常见壁厚不均会产生的问题：

(1)局部厚胶位如图3.1.1所示，易产生表面收缩凹陷。 (2)如图3.1.2所示，胶件两边薄胶位，易产生成形滞流现象。

(3)止口位如图3.1.3所示,胶厚采用渐变方法以消除表面白印；另有胶件内部拐角位增加圆角使其壁厚均匀。

胶厚渐变 增加圆角使壁厚均匀

壁厚不均匀影响流动

图3.1.3

PC ： 流程

POM ： 流程

胶厚突变易产生白线

(4)如图3.1.4所示，胶件平面中间凹位过深，实际成形胶件产生拱形变形；解决变形的方法是减小凹位深度，使壁厚尽量均匀。

图

(5)如图3.1.5所示，尖角位表面易产生 烘印，避免烘印的办法是加圆角过渡。

中间凹位过深，实际产生拱形变形

减小凹位深度，解决变形

尖角位表面易产生烘印

加圆角避免烘印

图3.1.5 09/30/16 page 23of184

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3.1.2 (筋)骨位

胶件骨位其作用有增加强度、固定底面壳、支撑架、按键导向等。由于骨位与胶件壳体连接处易产生外观收缩凹陷；所以，要求骨位厚度应小于等于0.5t(t为胶件壁厚),一般骨位厚度在0.8～1.2mm范围。

当骨深15mm以上，易产生走胶困难、困气， 模具上可制作镶件，也方便省模、排气。

骨深15mm以下，脱模斜度应有0.5?以上；骨 深15mm以上，骨位根部与顶部厚度差不小于0.2mm， 如图3.1.6所示。

图3.1.6

为改善某些深骨位的流动状况，骨位上增加走

胶米仔；如图3.1.7所示喇叭骨加走胶米仔，模具制作镶件。

支架骨 图3.1.7 喇叭骨 加走胶米仔

3.1.3 浇口

胶件浇口位置和入浇形式的选择，将直接关系到胶件成形质量和注射过程能否顺利进行。胶件的浇口位置和形式，应进行分析确定；对客户胶件资料中已确定的浇口，也需进行分析，对不妥之处提出建议。

浇口的设置原则如下：

(1)保证胶料的流动前沿，能同时到达 型腔末端，并使其流程为最短，如图3.1.8 所示；

(2)浇口应先从壁厚较厚的部位进料， 以利于保压，减少压力损失；

(3)型腔内如有小型芯或嵌件时，浇口 应避免直接冲击，防止变形；

图3.1.8 胶片入浇

流程为最远处位置 入浇口在中间到胶件各个部位流程最短

09/30/16 page 24of184 止口与入浇胶片根部断开，便于清理胶片

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(4)浇口的位置应在胶件容易清除的部位，修 整方便，不影响胶件的外观，如图3.1.9所示；

(5)有利于型腔内排气，使腔内气体挤入分模面附近；

(6)避免胶料流动出现“跑道”效应，使胶件产生困气、熔接痕现象；

(7)避免浇口处产生气烘、蛇纹等现象，如图3.1.10 图3.1.11图3.1.12所示；

止口位胶片潜入浇口，避免表面气烘 图3.1.10 图3.1.11 外表面有气烘 胶片、胶柱入浇口，表面易产生气烘 弧形入浇口，表面 易有气烘，可改变入浇点

图3.1.12

三点入浇，减小流动垂直向收缩大，产生的收缩不一致(各向异性)，提高胶件精度 图3.1.13

(8)胶料流入方向，应使其流入型腔时,能沿着型腔平行方向均匀地流入，避免胶料 流动各向异性，使胶件产生翘曲变形、应力开裂现象，如图3.1.13 图3.1.14所示。

图3.1.14 不直接入浇，避免表面气烘、蛇纹 入浇口在长度方向均匀地流入，避免变形 成品为透明胶片对一些胶料充模流动复杂的胶件，以及，一模多腔或多种成品的模具如图3.1.15所示，入浇口位置和尺寸的确定，可申请借助CAE(Moldflow软件)分析解决。

一模多腔，多种成品 09/30/16 page 25of184

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3.2 模具对胶件结构的要求

分析胶件结构是否符合模具成形和出模的要求，可从如下几方面进行：脱模斜度、擦碰位、行位、斜顶、尖薄钢位、出模。

3.2.1 脱模斜度

胶件必须有足够的脱模斜度，以避免出现顶白、顶伤和拖白现象。脱模斜度与胶料性能、胶件形状、表面要求有关。

常用胶料最小脱模斜度的推荐值(见《塑料模具技术手册》67页)。对胶件3D文件中没有脱模斜度要求的部位，参照技术说明中一般脱模斜度的要求。胶件外观表面要求光面或纹面，其脱模斜度也不同，斜度值如下：

(1)外表面光面小胶件脱模斜度?1?，大胶件脱模斜度?3?； (2)外表面蚀纹面Ra < 6.3脱模斜度?3?，Ra?6.3脱模斜度?4?； (3)外表面火花纹面Ra < 3.2脱模斜度?3?，Ra?3.2脱模斜度?4?。 对已建3D模型之胶件，应用Pro/E进行脱模斜度检查，其步骤如下： Analysis ? Surface Analysis ? Draft Check?[给定最大斜度值，选分析 Part或Surface，确定分析所对应的方向 面] ? Compute。

应注意，在修改胶件脱模斜度时，还 需保证胶件装配关系和外观的要求，如图 3.2.1所示。

图3.2.1 模具上碰面 转轴位侧面斜度常为1?，以保证外观和装配间隙的需要

3.2.2 擦、碰面

模具擦、碰面如图3.2.2所示。模具的 擦面应有斜度，擦面斜度有两个功用：

(1)防止溢胶，因为竖直贴合面不能加 预载；

(2)减少磨损。

分析擦、碰面可从如下几方面考虑；

图3.2.2

模具上擦面 09/30/16 page 26of184

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(1)保证结构强度。如图3.2.3为避免模具凸出部位变形或折断，设计上B/H之值大于等于1/3较合理。

图3.2.3

(2)防止产生披峰。如图3.2.3所示，碰面贴合值E?1.2mm。如图3.2.4图3.2.5所示,保证擦面间隙值 e?0.25mm。若按擦面斜度考虑， h?3mm时，斜度 α?5?；h > 3mm时,斜度 α?3?；某些胶件对斜度有特定要求时，擦面高度 h?10mm，允许斜度 α?2? 。对擦碰面尖部封胶位应有圆角R0.5以上。

图3.2.4

枕位擦面

图3.2.5 模具凸出部位

α (3)便于模具加工和维修。如图3.2.6 图3.2.7所示，转轴位模具上制作镶件。

转轴

图3.2.6

模具制作镶件位

图3.2.7

小碰面 擦面 3.2.3 行位、斜顶

胶件侧壁有凹凸形状、侧孔和扣位 时，模具开模顶出胶件前则须将侧向型 芯抽出，此机构称行位。如图 3.2.8 所 示，胶件外侧孔，需后模行位抽芯。如 侧孔，后模行位抽芯 09/30/16 page 27of184 图3.2.8

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图 3.2.9 所示，胶件内侧凹槽，若用斜 顶出模，顶部开距不够，须采用内行位。

图3.2.9

图3.2.10

内侧壁凹形，内行位

内侧壁扣位，斜顶抽芯 另外，利用斜向顶出，顶出和抽芯同时完成的顶出机构称斜顶。对胶件上需抽芯的部位，当行位空间不够时，可利用斜顶机构完成。斜顶机构中，斜向顶出距离应大于抽芯距离( B > H )如图3.2.10所示，防止顶出干涉。

如图3.2.11所示，胶件内、外侧壁都有凹形，内侧有骨位阻碍和高度不够原因，须对外侧壁前模行位，内侧壁斜顶出模。

内侧凹形，须斜顶

外侧壁凹形，前模行位

侧孔，前模行位抽芯

扣位斜顶

图3.2.12

图3.2.11

如图3.2.12所示，胶件侧孔周围不能有夹线，侧孔须前模行位抽芯，扣位斜顶 出模。

3.2.4 分模面

胶件资料中，不论分模面是否作出规定, 模具设计者都须具体确定；对已作规定的分 模面，存在不合理之处，应反馈对方。 分析胶件分模面时注意以下几点： (1)按外观要求，确定表面夹线位置，如 图3.2.13所示。 胶件外形边缘与孔边易出现错位 图3.2.14

分模面夹线

图3.2.13

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(2)将胶件有同轴度要求或易错位的部分， 放置分模面同一侧，如图3.2.14图3.2.15所示。

图3.2.15

(3)考虑脱模斜度造成的胶件大、小端尺寸差异，如图3.2.16所示。

胶件图

按键孔，分模面放在中间，减小两端尺寸差异

胶件内小孔与沉孔为同一对称面，防止台阶边错位 此分模面在沉孔底面，使小孔与沉孔不在同一侧，易产生模具积累误差，造成两孔错位 模具分模面

图3.2.16

(4)确定胶件在模具内的方位，使之形成的分模面应尽量防止产生侧孔或侧凹，以

避免采用复杂的模具结构,如图3.3.16图3.3.17所示。

胶件水平放置，模具行位抽芯结构(容易)

图3.3.16

胶件竖直放置，模具哈夫结构(复杂)

图3.3.17

3.2.5 尖、薄钢位

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避免影响模具强度及使用寿命的尖、薄钢位。一般尖、薄钢位在胶件上不易反映出来，分析它应结合胶件的模具情况。模具上产生尖、薄钢位的原因有两方面 —— 胶件结构和模具结构。

(1)胶件结构产生的尖、薄钢位。如图3.2.18图3.2.19所示，胶件双叉骨，模具上产生尖、薄钢位；可改为单叉骨或加大中间宽度，避免模具产生尖、薄钢位。

胶件 图3.2.18

(2)模具结构产生的尖、薄钢位。如图 3.2.20所示，胶件边缘圆角处，模具上易出 现尖钢；模具结构如图3.2.21所示，此方法 分模，出现尖钢；图3.2.22所示，分模面延 圆弧法线方向，可避免尖钢。

图3.2.21

图3.2.22 09/30/16 page 30of184 垂直圆弧边分模，避免尖钢 局部放大图

模具一般方法分模，出现尖钢位 尖钢放大图

图3.2.20 胶件边缘圆角 模具 图3.2.19

双叉骨 模具出现尖、薄钢

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3.2.6 胶件出模

胶件的出模通常使用顶针、司筒和推板顶出。若胶件上有特殊结构或表面光洁度要求时，需采用其它方式出模，如顶块顶出、斜向顶出、螺纹旋转出模、二次顶出等。对某些透明胶件的顶出，还须注意顶出痕迹不能外露。

如图3.2.23所示， 多腔薄壳小胶件，使用 推板顶出。

图3.2.23 推板顶出 如图3.2.24所示，胶件为透明薄片，为避免顶出夹线痕迹，采用顶块顶出；注意，此类胶件底边不要有圆角，防止顶出痕迹透出。 透明薄胶片，顶块 顶出

图3.2.24

如图3.2.25所示，胶件有内凹弧，采用二次顶出机构，实现胶件出模。

胶件内凹弧 底边有圆角,顶出夹线痕迹易透出 避免顶出夹线痕迹，底边不能有圆角 09/30/16 page 31of184

二次顶

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3.3 产品装配对胶件结构的要求

胶件在产品中的装配关系，会给模具制造提供一些有关胶件要求的信息，如与其它胶件的配合间隙、连接方式等。

3.3.1 装配干涉分析

模具工程师根据各胶件的连接方式、配合间隙，装配3D模型；分析各胶件之间是否干涉。应用Pro/E，分析各胶件之间干涉情况，其步骤如下：

Analysis ? Model Analysis ? Pairs Clearance(分析一个组合中，两个零件之间的间隙或干涉情况) ? [选择分析的两个Part或Surface] ? Compute。

另一种，整个组合件的干涉检查方法：

Analysis ? Model Analysis ? Global Interference(分析整个组合中，各零件与零件之间的干涉情况) ? [选择整个组合] ? Compute (得出整个组合中，各零件与零件之间的干涉信息)。

3.3.2 装配间隙

各胶件之间的装配间隙应均匀，一般胶件间隙(单边)如下： (1)固定件之间配合间隙 0～0.1mm，如图3.3.1所示；

图3.3.1

图3.3.2 止口间隙 固定件之间间隙 (2)面、底壳止口间隙0.05～0.1mm，如图3.3.2所示；

(3)规则按钮(直径??15 )的活动间隙(单边)0.1～0.2mm；规则按钮(直径? >15 ) 的活动间隙(单边)0.15～0.25mm；异形按钮的活动间隙0.3～0.35mm,如图3.3.3所示。 规则按钮间隙

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异形按钮间隙 活动间隙

图3.3.3

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3.3.3 柱位、扣位连接

分析连接各胶件的柱位、扣位，如图3.3.4图3.3.5所示。检查装配后的3D模型及各胶件2D文件中的柱位、扣位尺寸，它们的位置尺寸要保持一致。当胶件的柱位或扣位尺寸更改后，应对其配合胶件尺寸也进行更改。

图3.3.4

图3.3.5

底、面壳柱位连接底、面壳扣位连接 由于柱位根部与胶壳连接处的胶壁会突然变厚，某些胶件资料中又没减胶的说明，这时，模具上须在柱位根部加钢(加火山口)，避免胶件表面产生缩痕。 常见柱位尺寸加火山口数据如下表： 数值 高度 ? b/Q? ? d/E? 顶出 火山口 火山口底 吊针底 螺丝规格 H 方式 直径 胶厚H1 胶厚H2 M3 <20 ?6.0/0.5? ?2.4/0.25? 顶针 ?9 1.7 1.3 ?20 ?6.2/0.25? ?2.4/0.25? 司筒 ?9 1.7 1.3 M2.6 <20 ?5.0/0.5? ?2.1/0.25? 顶针 ?9 1.8 1.4 注明：

1)上述数据平均胶厚为2.5，如图3.3.6所 示；

2)对小于M2.6的螺丝柱，原则上不设火山 口，但吊针底胶厚应在1.2至1.4mm； 3)对有火山口的螺丝柱,原则上都应设置火 箭脚，以提高强度及便于胶料流动。

图3.3.6 09/30/16 page 33of184 火箭脚

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3.4 表面要求

指各胶件在装配后，外露部分的状况；其胶件表面的文字、图案、纹理、外形及安全标准要求等。

3.4.1 文字、图案和浮雕

胶件上直接模塑出的文字、图案，如客户无要求，可采用凸形文字、图案。胶件的文字、图案为凹形时，模具上则为凸形，模具制作相对复杂。

模具上文字、图案的制作方法通常有三种： (1)晒文字、图案(也称化学腐蚀)；

(2)电极加工模具，雕刻电极或CNC加工电极； (3)雕刻或CNC加工模具。

若采用电极加工文字、图案，其胶件上文字、图案的工艺要求如下： (1)胶件上为凸形文字、图案，凸出的高度0.2～0.4mm为宜，线条宽度不小于0.3mm,两条线间距离不小于0.4mm，如图3.4.1所示。

(2)胶件上为凹形文字或图案，凹入的深度为0.2～0.5mm，一般凹入深度取0.3mm为宜；线条宽度不小于0.3mm，两条线间距离不小于0.4mm，如图3.4.2所示。

图3.4.1

黑色位为凸出面 黑色位为凹入面 图3.4.2 胶件表面浮雕的制作，常用雕刻方法加工模具。由于胶件3D文件不会有浮雕造型，2D文件上浮雕的大小也是不准确的，其浮雕的形状是依照样板为标准。因此，模具设计和制造人员，应了解雕刻模制作过程；对雕刻模的制作配合，如何定位，都应在分析中确定。

3.4.2 胶件外形

胶件外形应符合各类型产品的安全标准要求。胶件上，不应出现锋利边、尖锐点；对拐角处的内外表面，可用增加圆角来避免应力集中，提高胶件强度，改善胶件的流动情况，如图3.4.3所示。

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胶件3D造型，若表面出现褶皱或细小碎面时，确定改善表面的方案；或者，在制造中修整电极，来满足光顺曲面的要求,如图3.4.4所示。

图3.4.3 电池盒锋利尖边，应加圆角。 褶皱面需光顺处理 图3.4.3 3.4.3 表面纹理

胶件外观表面纹理的要求，常为光面或纹面；纹面又有晒纹(也称化学腐蚀纹)和火花纹两种。其脱模斜度(见3.2.1节)。

当胶件表面还需喷油、丝印时，胶件表面应为光面或幼纹面(Ra<6.3)，纹面过粗易产生溢油现象。丝印面选在胶件凸出或平整部位较好；喷油后的表面，会放大成型时产生的表面痕迹。

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附录1 客户资料的转换与处理

模具设计的主要依据是客户胶件资料，资料包括图纸、样板和电子文件。输入胶件资料，进行相应转换与处理，以达到模具设计所需的要求。

1.1 资料处理

胶件资料来源形式，并进行相应处理。

(1)图纸资料 根据图纸建成3D胶件模型或2D图形。

(2)样板资料 实测样板，建成3D胶件模型或2D图形。另外，依据样板采用雕刻 方法加工模具。

(3)电子文件 括2D或3D电子文件；常见2D格式为：xxx.prt、xxx.dwg、xxx.dxf 和xxx.igs；3D格式为：xxx.prt.x、xxx.igs、xxx.dxf和xxx.stp。如果文件格式符合要求，直接使用；否则，文件须进行相应转换与处理。

当同一胶件资料描述某一部位，出现两者不一致时，需由TE组确认。

1.2 文件转换

模房CAD/CAM常用软件有CADKEY、Pro/ENGINEER、Space-E/CAM和Mastercam。 2D文件为xxx.dwg用CADKEY转入；转入不成功,其原因是低版本软件不兼容高版本软件的文件。可先在AutoCAD软件内，输出一个低版本的 xxx.dwg或xxx.dxf文件，再回到CADKEY内转入。或者，用高版本的CADKEY转入xxx.dwg文件。

客户提供的3D文件是Pro/E软件建立的，如果调入不成功,其原因是低版本软件不兼容高版本软件的文件。可在高版本Pro/E上输出 xxx.stp或xxx.igs文件，再到低版本的Pro/E去转入。

当提供的3D文件是其它软件所建立时，文件格式通常为xxx.igs。转入Pro/E内，曲面与曲面之间构成了封闭的区域，则Pro/E系统会自动在封闭区域形成实体(实体的边界线成白色线条)，若曲面与曲面之间有间隙(一般称为“裂缝”),则有间隙的区域在画面上呈现黄色。因此，转入xxx.igs文件后，画面上代某些区域呈黄色的线条,即表这些区域需要修补。 1.3 IGS文件的处理 转入 xxx.igs文件形成裂缝，有如下原因： (1)原先相邻的两个曲面不相接，其情况如同 曲面被剥离开，如图1-1所示，或一个曲面穿透到 另一个曲面。 09/30/16 page 36of184

图1-1 剥离曲面

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(2)原先被接合(Merge)或被裁剪(Trim)的曲 面变为没有被接合或裁剪，曲面边会多出去，如 图1-2所示。

(3)曲面的边扭曲变形，如图1-3所示。 (4)曲面丢失，呈现缺面。 (5)部分曲面被打乱。

(6)一些辅助曲面都被转入，呈乱面。 处理上述问题的基本概念，是将曲面的边界 线整理为正常(或合理)的状态。对裂缝曲面的修 补方式如下：

(1)去除多余或辅助的曲面。在软件输出xxx.igs前，可先复制出实体表面，再输出只有实体表面的 xxx.igs文件，就可不带入多余的辅助曲面。或者，删除多余曲面，其步骤；

Feature ? Redefine ? [选转入进来的曲面任意处] ? Heal Geometry (几何整修) ? Delete ? [选预删除的多余曲面]。

(2)软件自动修补小裂缝，其步骤；

Feature ? Redefine ? [选转入进来的曲面任意处] ?Heal Geometry? Manual(手动修整边界线) ? Fix Bndries(修整边界线) ? Zip Gaps(修补小裂缝) ? Auto Select(自动选出可修补的小裂缝)? Zip Gaps ? Accept(接受修补结果)

(3)软件无法自动修补的裂缝，其修补步骤；

Feature ? Redefine ? [选转入进来的曲面任意处] ?Heal Geometry

?Manual? Fix Bndries ? Edit Bndry (编辑裂缝面的边界线) ? [选需修补曲面] ? SelContour(选择需修补有黄色的边界线变为淡 咖啡色显示)?Modify?MoveVertex(移动端 点的方法修补，即先选择旧端点，再选择新 端点移动，如图1-4所示)? Done

再修补面的边界线，选Fix Bndries ? Zip Gaps ? Sel Chain(选需修补相邻两边

新端点

图1-4

图1-2

多出去曲面

两条边界线扭曲

图1-3

旧端点

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界的面)? Done ? Zip Gaps ? Accept

修补面边界的其它方法：Edit Bndry? [选需修补曲面]? Sel Contour ?Modify ? Straighten (拉为直线，选择两点，将边界线恢复至该有的直线) ? Merge Edges (合并段线，将链内多段线合并为一整段线) ? Move Vertex (移动端点，使旧线段到正确的位置) ? SetTanCond (改两段线为相切或垂直) ? Divide (线条上增加断点)

另外，编辑整理边界时，建立新线条的方法如下： Edit Bndry? [选需修补曲面]Sel Contour ? Create

? Project (选择某线条，投影到要修整的曲面上)

? Make Isoline (选择两条线的交点,由此两条线中挑选所需的线条) ? Connect (选择两个点，拉出直线或曲线后，再投影到要修整的曲面上) ? Intersect (选择一个曲面，取得要修整曲面和所选择曲面的交线)

(4)曲面丢失，呈现缺面的裂缝，其修补前先确定曲面特征，再重新建立曲面，并将其Merge起来。对一些修补困难，其特征清楚的曲面，也可先删除，再重建曲面。

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第四章 模具报价

模具报价或模具订料，系指模具设计和制造前的准备工作。根据客户提供的胶件报价(参考)资料或正式胶件资料，确定胶件在模具中的位置和数量，以及模坯和模料的尺寸、材料。

4.1 模具类型

注射模具类型依据模具基本结构分为两类：一类是二板模也称大水口模；另一类是三板模也称细水口模。其它特殊结构的模具，也是在上述两种类型的基础上改变，如哈夫模、热流道模、双色模等。所有模具按固定在注射设备上的需要，又有工字模和直身模之分；通常模具宽度尺寸小于等于300mm，选择工字模如图4.1.1所示；宽度尺寸大于 300mm，选择直身模如图4.1.2所示。

高

图4.1.2 (直身模)

宽 > 300 图4.1.1 (工字模) 厚 模坯宽 宽 ?300 高 厚 4.1.1 二板模(大水口模)

二板模是指那些能从分模面分开成前、后两半模的模具。二板模常见类型如下图：

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行位模不用通框，导柱加长(引导) 图4.1.5

哈夫模 图4.1.6

前、后模通框 图4.1.3

推板模，前模通框 图4.1.4

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4.1.2 三板模(细水口模)

三板模主要由三个部分或模板组成，开模后，各模板之间相隔一段距离，胶件从形成分模面的两块模板之空间距离落下，浇道则从另一空间距离落下(这是对冷流道模具来讲)，这种把胶件与浇道分隔开的模具称三板模。三板模如图4.1.7所示，其开模要求为:

D为模具中最长入浇道值，A=D+E+(10～15mm)，并且，A?110mm(手横向取浇道 间距)；

(2) B+C=A+2mm，通常取C=10～12mm。 模镶件 浇道分开面 胶件分开面 呵中镶件 呵镶件

前、后模通框三板模 图4.1.7

针板边 垫板 水口边 边钉(导柱)

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4.2 报价图的绘制及订料

模具报价资料有报价图和订料单；报价图也是模具最初的设计方案，它为模具订料提供参考说明。

4.2.1 绘制报价图

非通框模具报价图如图4.2.1 图4.2.2所示。

行位开槽

注明：

图4.2.1

呵中镶件线切割用料图 边钉 (导柱) (1)模具因行位或其它特殊结构使得模框 开槽，这时模具不应制作通框。 (2)线切割用料图中，料边距离f=30mm， e=5～10mm。

(3)由于行位引导伸长，所以边钉需加长。

通框模具报价图如图4.2.3 图4.2.4所示。

图4.2.2

针板边 托板 方铁 09/30/16 page 42of184 图4.2.3

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呵中镶件线切割用料图，料边距离 f=30mm,e=5～10mm 注明：

(1)在模具结构允许的条件下，方铁宽度加宽 (N值加大)，提高托板强度，使C=5～15mm。 (2)模具(宽X高)为?450X450mm 时：当模宽 <550mm，增加两个针板边；当模宽?550mm 时，增加四个针板边。

(3)因有吊环螺钉孔，针板边到边框距离M?40mm。 (4)模具精框角位R值：当框深 1～50mm，R=13mm； 当框深 51～100mm，R=16.5mm。 绘制报价图应反映模具的以下几方面：

(1)依据模腔数要求，进行胶件排位(详见5.1节)。

图4.2.4

(2)确定胶件入浇形式，选择模具类型，如二板模或三板模。

(3)绘出模具机构的大体形状及位置要求，如行位斜度、行出距离及锁紧机构等。 (4)选定方铁高度，根据胶件各部位脱出,后模型腔所需最大长度，使得H?胶件脱模最大长度+10mm顶位空间，如图4.2.3所示。

(5)绘出模具前、后模最大料厚要求如图4.2.3所示，前模厚Q，后模厚K。

(6)适当调整模具外形尺寸(宽X高X厚)，使模具能在最经济(较小)的注射设备上生产。

4.2.2 订料

订料是在已有报价图的基础上，绘制模坯简图，填写订料单，如图4.2.5 图4.2.6所示。 图4.2.5(模坯简图) 09/30/16 page 43of184

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坯简图和订料单的制作需注意以下几点：

(1)为使模坯简图和订料单传送(FAX)清楚，简图和料单中的数值(除特殊值外)以整数表示。

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(2)模坯简图只反映模坯制作公司所做的内容,报价图中其它结构内容都须删去。 (3)模具前、后模型腔板(如图4.2.6所示，板4、板5)，须注明开精框或粗框，及通框分中或非通框分中，非通框分中还须有深度值；对加工非对称框时，简图中必须详细绘出注明。

(4)拉令(吊环孔)，对型腔模板厚?100mm,外形?400X400mm,注为“十字公制”——四边框中间位制作吊环孔；厚为<100mm，外形<400X400mm，注为“公制”——只在长度方向两边中间位制作吊环孔。

(5)模具镶件(如图4.2.6所示模镶件、呵镶件、呵中镶件)的料厚，应预留加工余量,在报价图(如图4.2.3所示,料厚Q、K值)厚度尺寸上加厚1～2mm；另外，所订镶件钢料需注明“锣磨正曲尺”。

(6)选择模具钢料应前模硬度高于后模，前、后模硬度相差HRC5度以上；当模具钢料需淬火处理时，选用M310或S136。

4.2.3 模具材料选用

现本公司常选择的钢材厂家为“利昌五金机械钢材”；常用模具材料如下表：

材料牌号 M238 718S M238H 718H M202 MUP M310 S136 M300 S136H 出厂硬度 HRC30～34 适用模具 适用塑料 热处理 淬火至HRC54 火焰加硬至 HRC52 预加硬、 ABS、PS、 不须淬火 淬火至HRC54 淬火至HRC57 PC、PVC、 淬火至HRC54 耐腐蚀、透明件 不耐腐蚀 备注 需抛光的前模、 ABS、PS、 PE、PP、PA HRC31～36 前模镶件 HRC33～41 需抛光的前模、HRC35～41 前模镶件 HRC29～33 (大模)前模、后PE、PP HRC28～34 模、镶件、行位 退火?HRC20 镜面模、前模、退火?HRC18 后模 HRC31～35 镜面模、前模、HRC31～36 后模 PMMA、POM、 淬火至HRC48 TPE、TPU 预加硬、 不须淬火 09/30/16 page 45of184

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