塑料模具设计课程讲义

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1、塑料模具设计课程讲义(三) 时间：2009-09-13 17:35:55来源：课程组作者：ustzy第八章 挤出模 一、本章基本内容： 本章内容包括了挤出模的组成及结构；工作原理及动作过程；挤出模与挤出机的关系；管材挤出机头、吹塑薄膜挤出机头、板材与片材挤出机头；挤出模的设计步骤和设计方法。 二、学习目的与要求： 通过本章的学习，应掌握各种挤出机头的总体结构和设计方法。 三、本章重点、难点： 挤出机头的总体结构和设计方法，挤出机头的结构设计。 1、挤出成型原理 挤出成型又称挤出模塑，它在热塑性塑料成型中是一种用途广泛、所占比例很大的加工方法。 热塑性塑料的挤出成型原理如图所示(以管材的挤出为例

2、)。首先将颗粒状或粉状的塑料加入挤出机料筒内，在旋转的挤出机螺杆的 作用下，加热的塑料通过沿螺杆的螺旋槽向前方输送。在此过程中，塑料不断地接受外加热和螺杆与物料之间、物料与物料之间及物料 与料筒之间的剪切摩擦热，逐渐熔融呈粘流态，然后在挤出系统的作用下，塑料熔料通过具有一定形状的挤出模具(机头)口模以及一系列辅助装置(定型、冷却、牵引、切割等装置)，从而获得截面形状一定的塑料型材。 、挤出成型工艺过程 热塑性塑料的挤出成型工艺过程可分为四个阶段。 （）塑化阶段 经过干燥处理的塑料原料由挤出机料斗加入料筒后，在料筒温度和螺杆旋转、压实及混合作用下，由固态的粉料或粒料转变为具有一定流动性的均匀熔体

3、，这一过程称为塑化。 ()挤出成型阶段 均匀塑化的塑料熔体随螺杆的旋转而向料筒前端移幼，在螺杆的旋转挤压作用下，通过一定形状的口模而得到截面与口模形状一致的连续型材。 （）冷却定型阶段 通过适当的处理方法，如定径处理、冷却处理等，使已挤出的塑料连续型材固化为塑料制件。 大多数情况下，定型和冷却是同时完成的，只有在挤出各种棒料和管材时，才有一个独立的定径过程，而挤出薄膜、单丝等无需定型，仅通过冷却便可。挤出板材与片材，有时还通过一对压辊压平，也有定型与冷却作用。管材的定型方法可用定径套、定径环和定径板等，也有采用能通水冷却的特殊口模来定径的，不论采用哪种方法，都是使管坯内外形成压力差，使其紧贴在

4、定径套上而冷却定型。 冷却一般采用空气冷却或水冷却，冷却速度对塑件性能有很大影响。硬质塑件(如聚苯乙烯、低密使聚乙烯和碗聚氯乙烯等)不能冷却得过快，否则容易造成残余内应力，并影响塑件的外观质量;软质或结晶型塑料件则要求及时冷却，以免塑件变形。 （）塑件的牵引、卷取和切割 塑件自口模挤出后，一般都会因压力突然解除而发生离模膨胀现象，而冷却后又会发生收缩现象，从而使塑件的尺寸和形状发生改变。此外，由于塑件被连续不断的挤出，自重量越来越大，如果不加以引导，会造成塑件停滞，便塑件不能顺利的挤出。因此，在冷却的同时，要连续均匀的将塑件引出，这就是牵引。 牵引过程由挤出机辅机之一的牵引装置来完成。牵引速度

5、要与挤出速率相适应，一般是牵引速度略大于挤出速率，以便消除塑件尺寸的变化值，同时对塑件进行适当的拉伸可提高质量。不同的塑件牵引速度不同。通常薄膜和单丝的牵引速度可以快些，其原因是牵引速度大，塑件的厚度和直径减小，纵向抗断裂强度增高，扯断伸长率降低。对于挤出硬质塑件的牵引速度则不能大，通常需将牵引速度 规定在一定范围内，并且要十分均匀，否则就会影响其尺寸均匀性和力学性能。 通过牵引的塑件可根据使用要求在切割装置上裁剪(如棒、管、板、片等)，或在卷取装置上绕制成卷(如薄膜、单丝、电线电缆 等)。此外，某些塑件，如薄膜等有时还需要进行后处理，以提高尺寸稳定性。 、挤出成型所用设备 挤出成型所用的设备

6、为挤出机，其所得塑件均为只有恒定断面形状的连续型材，如管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆的涂覆和涂层塑件等。挤出成型还可用于塑料的着色、造粒和共混改性等。 2注射吹塑成形 注射吹塑成形是用注射机在注射模中制成型坯，然后把热型坯移入中空吹塑模具中进行中空吹塑。首先注射机在注射模中注入熔融塑料制成型坯；型芯与型坯一起移入吹塑模内，型芯为空心并且壁上带有孔;从芯棒的管道内通入压缩空气，使型坯吹涨并贴于模具的型腔壁上；保压、冷却定型后放出压缩空气，并且开模取出塑件。经过注射吹塑成形的塑件壁厚均匀，无飞边，不需后加工，由干注射型坯有底，因此底部没有拼和缝，强度高，生产效率高，但是设备与模具的价格昂贵，多用于

7、小型塑件的大批量生产。 模具设计要点： a) 模口 模口在瓶颈板上是吹管的人口，也是塑件的瓶口，吹塑后对瓶口尺寸进行校正和切除余料。口部内径校正是由装在吹管外面的校正芯棒，通过模口的截断部分，同时进行校正和截断的。 b) 夹坯口 夹坯口也称切口。挤出吹塑过程中，模具在闭合的同时需将型口将余料切除，因此在模具相应部位要设置夹坯口。切口部分的制造是关键部位，切口接合面的表面粗糙度值要尽可能地减小，热处理后要经过磨削和研磨加工，在大量生产中应镀硬铬抛光。 c) 余料槽 型坯在刃口的切断作用下，会有多余的塑料被切除，它们将容纳在余料槽内。余料槽通常设在切口的两侧，其大小应依型坯夹持后余料的宽度和厚度来

8、确定，以模具能严密闭合为准。 d) 排气孔(槽) 模具闭合后，型腔呈封闭状态，应考虑在型坯吹胀时，模具内原有空气的排出问题。排气不良会使塑件表面出现斑纹、麻坑和成形不完全等缺陷。为此，吹塑模还要考虑设置一定数量的排气孔(槽)。一般开设在模具的分型面上和模具的“死角部位”(如在多面角部位或圆瓶的肩部)。 e) 冷却 吹塑模具的温度一般控制在20-50度，冷却要求均匀。 f) 锁模力 锁模力的大小应使两个半模闭合严密，应大于胀模力。 2、真空成形模具 (1) 真空成形工艺分类 1 凹模真空成形 首先将塑料板材置于模具上方将其四周固定并进行加热软化，然后在模具下方抽真空，抽出板材与模具之间空隙中的空

9、气，使软化的板材紧密地贴台在模具，当塑件冷却后，冉从模具下方充入空气，取出塑件。 用凹模成形法成形的塑件外表面尺寸精度较高，一般用于成形深度不大的塑件。如果塑件深度很大时，特别是小型塑件，其底部转角处会明显变薄。多型腔的凹模真空成形比相同个数的凸模真空成形节省原料，因为凹模模腔间距可以较近，用同样面积的塑料板，可以加工出更多的塑件。 2凸模真空成形 有些要求底部厚度不减薄的吸塑件，可以用凸模真空成形，被夹紧的塑料板在加热器下加热软化，当加热后的片材首先接触凸模时，即被冷却而失去减薄能力。当材料继续向下移动，一直到完全与凸模接触；抽真空开始，边缘及四周都由减薄而成形。 凸模真空成形多用于有凸起形

10、状的薄壁塑件，成形塑件的内表面尺寸精度较高。3凹、凸模先后抽真空成形 凹凸模先后抽真空成形首先把塑料板紧固在凹模上加热，软化后将加热器移开，然后通过凸模吹人压缩空气，而凹模抽真空使塑料板鼓起，最后凸模向下插入鼓起的塑料板中并且从中抽真空，同时凹模通人压缩空气，使塑料板贴附在凸模的外表面而成形。 该成形方法，由于将软化了的塑料板吹鼓，使板材延伸后再成形，故壁厚比较均匀，可用成形深型腔塑件。 4吹泡抽真空成形 首先将片材加热，然后向密闭箱内送压缩空气。热片材向外吹涨，再将凸模升起，与片材之间形成密闭状态；最后由凸模上的气孔抽真空，利用外面的大气压力使它成形。 第十章塑料注射模具制造与实例 一、本章

11、基本内容: 本章内容包括了塑料注射模具制造特点；塑料注射模具零件常用加工方法和材料；塑料注射模具装配；塑料注射模具设计与制造实例。 二、学习目的与要求： 通过本章的学习，应掌握塑料注射模具的常用加工方法。 三、本章重点、难点： 塑料注射模具制造特点；塑料注射模具零件常用加工方法；塑料注射模具设计。 1、塑料注射模具制造过程 (1) 制造过程的基本要求 要保证模具质量 要保证模具质量是指在正常生产条件下，按工艺过程所加工的模具应能达到设计图样所规定的全部精度和表面质量要求，并能够批量生产出合格的产品。模具的质量应该由制造工艺规程所采用的加工方法，加工设备及生产操作人员来保证。 要保证模具制造周期

12、 模具制造周期是指在规定的日期内，将模具制造完毕。模具制造周期的长短，反应了模具生产的技术水平和组织管理水平。在模具制造时，应力求缩短模具制造周期，这就需要制定合理的加工工序，应量采用计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)。 要保证模具使用寿命 模具的使用寿命是指模具在使用过程中的耐用程度，一般以模具生产出的合格制品的数量作为衡量标准。高的使用寿命反应了模具加工制造水平，是模具生产质量的重要指标。 要保证模具成本低廉 模具成本是指模具的制造费用。由于模具是单件生产，机械化、自动化程度不高，所以模具成本较高。为降低模具的制造成本，应根据制品批量大小，合理选择模具材料，制定合理的加工规

13、程，并设法提高劳动生产率。 要提高模具的加工工艺水平 模具的制造工艺要根据现有条件，尽量采用新工艺、新技术、新材料，以提高模具的生产效率，降低成本，使模具生产有较高的技术经济效益和水平。 要保证良好的劳动条件 模具的制造工艺过程要保证操作工人有良好的劳动条件，防止粉尘、噪音、有害气体等污染源产生。 (2) 制造具体过程 塑料模具的制造过程包括以下内容： 模具图样设计 模具图样设计是模具生产中最关键的工作，模具图样是模具制造的依据。模具图样设计包括以下内容： a) 了解所要生产的制品 根据塑料制品图掌握制品的结构特点和制品的用途。不同用途的制品有不同的形状、尺寸公差以及不同的表面质量要求，是否能

14、够通过塑料注射模具生产出合格的产品是首先要考虑的问题。其次掌握塑料制品所用塑料的模塑特性，考虑会直接影响模具设计的特性，如塑料的收缩率、塑料的流动特性以及注射成形时所需的温度条件。 b) 了解所要生产制品的批量 制品生产的批量对模具的设计有很大的影响，根据制品的需求数量，可以确定模具的使用寿命，模具的型腔数目(或模具的套数)以及模具所需的自动化程度和模具的生产成本。对于大量需求的制品应尽可能采用多型腔模具，热流道模具和适于全自动生产的模具结构；对于需求量较少的制品在满足制品质量要求的前提下应尽量减少模具成本。 c) 了解生产塑料制品所用没备 塑料注射模具要安装到塑料注射成形机上使用，因此注射机

15、的模具安装尺寸、顶出位置、压射压力、合模力以及注射量都会影响到模具的尺寸和结构。另外，注射成形机的自动化程度也限制了模具的自动化程度，例如带有机械手的注射机就可以自动取出注射成形制品和浇注系统凝料，方便地完成自动化生产过程。 确定模具设计方案 在清楚了解了生产的塑料制品之后，即可以开始模具方案设计，其过程包括： 设计前应确定的因素 设计前应确定的因素包括：所用塑料种类及成形收缩率；制品允许的公差范围和合适的脱模斜度；注射成形机参数；模具所采用的模腔数以及模具的生产成本等。 确定模具的基本结构 根据已知的因素确定所设计模具的外形尺寸；选择合理的制品分型面；确定模具所应采用的浇注系统类型；确定塑料

16、制品由模具中的推出方式以及模腔的基本组成。在确定模具的基本结构时还应考虑模腔是否采用侧向分型机构，是否采用组合模腔，模腔的冷却方式和模腔内气体的排出。 确定模具中所使用的标准件 在模具设计中应尽可能多地选择标准件，包括：采用标准模架、模板；采用标准的导柱、导套、浇口套及推杆等。采用标准件可以提高模肄制造精度，缩短模具生产周期，降低生产成本。 确定模具中模腔的成形尺寸 根据塑件的基本尺寸，运用成形尺寸的计算公式，确定模具模腔各部分的成形尺寸。 确定模具所使用的材料并进行必要的强度、刚度校核 根据强度、刚度校核公式可以对分型面、型腔、型芯、支承板等模具零件进行强度和刚度校核，以确保满足使用要求。

17、完成模具图样的设计图纸 其中包括模具设计装配图和模具加工零件图。在确定模具设计方案时，为提高效率可以采用“类比”的方法，即将以前设计制造过类似制品的模具结构套用到新制品的模具结构上，这样可简化设计过程，特别适合于刚刚开始从事模具设计的技术人员。 (3) 制定工艺规程 工艺规程是按照模具设计图样，由工艺人员制定出整个模具或各个零部件制造的工艺过程。模具加工工艺规程通常采用卡片的形式送到生产部门。一般模具的生产以单件加工为主，工艺规程卡片是以加工工序为单位，简要说明模具或零部件的加工工序名称、加工内容、加工设备以及必要的说明，它是组织生产的依据。 制定工艺规程的基本原则是：保证以最低的成本和最高的

18、效率来达到设计图样上的全部#术要求。所以在制定工艺规程时应满足： 设计图样要求 即工艺规程应全面可靠和稳定地保证达到设计图样上所要求的尺寸精度、形状精度、位置精度、表面质量和其他技术要求。 最低成本要求 所制定的工艺规程应在保证质量和完成生产任务的条件下，使生产成本降到最低，以降低模具的整体价格。 生产时间要求 在保证质量的前提下，以较少的工时完成加工过程。 生产安全要求 保证工人有良好的安全劳动条件。 2、塑料注射模具常用材料 (1) 塑料注射模具零件常用材料基本要求: 具有良好的机械加工性能 塑料注射模具零件的生产，大部分由机械加工完成。良好的机械加工性能是实现高速加工的必要条件。良好的机

19、械加工性能能够延长加工刀具寿命，提高切削性能，减小表面粗糙度，以获得高精度的模具零件。 具有足够的表面硬度和耐磨性 塑料制品的表面粗糙度和尺寸精度、模具的使用寿命等，都与模具表面的粗糙度、硬度和耐磨性有直接的关系。因此，要求塑料注射模具的成型表面具有足够的硬度，其淬火硬度应不低于HRC55，以便获得较高的耐磨性，延长模具的使用寿命。 具有足够的强度和韧性 由于塑料注射模具在成型过程中反复受到压应力(注射模的锁模力)和拉应力(注射模型腔的注射压力)的作用，特别是大中型和结构形状复杂的注射模具，要求其模具零件材料必须有高的强度和良好的韧性，以满足使用要求。 具有良好的抛光性能 为了获得高光洁表面的

20、塑料制品，要求模具成型零件表面的粗糙度小，因而要求对成型零件表面进行抛光以减小其表面粗糙度。为保证抛光性，所选用的材料不得有气孔，粗糙杂质等缺陷。 具有良好的热处理工艺性 模具材料经常依靠热处理来达到必要的硬度，这就要求材料的淬透性好。塑料注射模具的零件往往形状较复杂，淬火后进行加工较为困难，甚至根本无法加工，因此模具零件应尽量选择热处理变形小的材料，以减少热处理后的加工量。 具有良好的的耐腐蚀性 一些塑料及其添加剂在成型时会产生腐蚀性气体，因此选择的模具材料应具有一定的耐腐蚀性。另外还可以采用镀镍、铬等方法提高模具型腔表面的抗蚀能力。 表面加工性能好 塑料制品要求外表美观，花纹装饰时，则要求

21、对模具型腔表面进行化学腐蚀花纹，因此要求模具材料刻蚀花纹容易，花纹清晰、耐磨损。 (2) 塑料注射模具零件常用材料 结构零件用钢 Q235A钢 动、定模座板， 垫块 45、55钢 此类钢为优质碳素结构钢，可以用来制造形状较简单，精度要求不高的塑料注射模具，但其使用寿命较低，抛光性不好。45、55钢可以通过调质处理来改善其性能可以用于制造塑料注射模具的推板、型芯固定板、支承板等零件。 T8、TIO钢 T8、TIO钢为碳素工具钢，其含碳量高，淬火硬度可达5055 HRC，可用于制造导柱、导套、斜销、推杆等塑料注射模具零件。 40Gr钢 40Gr为低合金钢，可以用于制造形状不太复杂的中小型塑料注射模

22、具。40Gr钢可以进行淬火、调质处理，制作型芯、推杆等零件。 模具钢 3Cr2Mo(P20)钢 这是一种可以预硬化的塑料模具钢，预硬化后硬度为3638 HRC，适用于制作塑料注射模具型腔，其加工性能和表面抛光性较好。 10Ni3CuAIVS(PMS)钢 此种钢为析出硬化钢。预硬化后时效硬化，硬度可达4045 HRC。热变形极小，可做镜面抛光，特别适合于腐蚀精细花纹。可用于制作尺寸精度高，生产批量大的塑料注射模具。 6Ni7Ti2Cr钢 马氏体时效钢。在未加工前为固熔体状态，易于加工。精加工后以480520进行时效，硬度可达50-57 HRC。适用于制造要求尺寸精度高的小型塑料注射模具，可做镜面

23、抛光。 8CrMnWMoVS(8CrMn)钢- 为易切预硬化钢，可做镜面抛光。其抗拉强度高，常用于大型注射模具。调质后硬度为33-35 HRC，淬火时可空冷，硬度可达42-60 HRC。 25CrNi3MoAI钢 适用于型腔腐蚀花纹，属于时效硬化钢。调质后硬度23 25 HRC，可用普通高速钢刀具加工。时效后硬度3842 HRC。可以做氮化处理，氮化处理后表层硬度可达1100 HV。 Crl6Ni4Cu3Nb(PCR)钢 耐腐蚀钢。可以空冷淬火，属于不锈钢类型。空冷淬硬可达42 53 HRC，适于有腐蚀性的聚氯乙烯类塑料制品的注射模具。 其他材料 有色金属材料和非金属材料也是塑料注射模具中经常

24、用到的材料。 镀铜合金 铍铜合金是在铜中加入3 0以下的铍(Be)而形成的合金。铍铜台金通常采用精密铸造或者压力铸造来制造精密、复杂型腔。可采用此种方法方便，迅速地复制机械加工无法制作的复杂型腔。铍铜合金机械性能好，热处理硬度可达4050 HRC，尺寸精度高并且导热性能好，铍铜合金价格较高，因此，一般仅用其制造型腔镶件，镶人模具中。 锌基合金 常用的锌基合金是把锌作为主要成分井加人Al、cu、Mg等元素形成合金。锌基合金材料环氧树脂熔融温度低，能简单地用砂型铸造、石膏型铸造、精密铸造等方法成形。由于其熔融温度低，表面质量较好，加工周期短，经常被用在注射次数少的试模模具和小批量生产的注射成形模具

25、。因锌基合金铸造后产生收缩较大，所以在铸造后应放置24小时使其尺寸稳定后再进行加工。锌基合金的使用温度较低，当温度高于150一200时容易引起变形。所以锌基合金仅适用于模具温度较低的塑料注射模具。 环氧树脂 环氧树脂应用在试制及成形批量很少的模具上。纯环氧树脂中一般加铝粉等填料以改善其强度、硬度、收缩率等性能。采用环氧树脂制模时，只要有模型，就能在相当短的时间内制造出模具，因此对于试制产品是非常有利的。 3、塑料注射模具常用加工方法及设备 (1) 机械加工及设备 普通切削加工方法及设备 车床 车床是以加工回转体零件为主的机械加工机床。车床的种类很多，包括卧式车床(普通车床)、立式车床、转塔车床

26、，自动车床等。车床工作时被加工工件装在卡盘上，主轴使工件做旋转运动，刀具在进给箱的带动下做直线运动，完成切削加工。在模具零件加工中，可以使用车床加工圆形型腔、型芯、导柱、导套等回转体零件。 铣床 铣床可以加工平面，曲面等各种表面，常见的铣床有立式铣床、卧式铣床、万能铣床、工具铣床等，铣床可以加工出平面、沟槽、曲面等形状。 刨床 刨床主要用于平而加工，常见的刨床有牛头刨床、龙门刨床、插床等。牛头刨床工作时，被加工工件用平口u钳安装于工作台上，工作台可以做左右移动。刨刀固定在滑枕上的刀架中，刨刀做前后移动，通过刨刀与工件的相对运动，完成平面加工。龙门刨床用于加工尺寸较大的工件。插床又称立式牛头刨床

27、，主要用来加工工件的内表面，如键槽、多边形孔。 磨床 磨床是用砂轮或其他磨料对金属工件进行加工的机床。常见磨床有平面磨床、外圆磨床、自圆磨床等。磨削也是一种切削，砂轮表面上的每个磨粒，可以近似地看成一个微小的刀齿，对金属表面进行切削。磨削加工精度高、表面粗糙度值小，一般常用于半精加工和精加工。不同的磨削机床可以加工平面、外圆表面、内圆表面以及各种曲面 钻床 钻床是以加工孔为主的机械加工机床，常见的钻床有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、深孔钻床等。钻床工作是将被加工工件固定在工作台上，钻头旋转并做直线运动完成孔的加工。利用钻床可以自I F模具上的各种孔，深孔钻床还用来加工冷却水道等较深的孔 数控加

28、工机床 数控加工机床简称为数控机床(NC机床)，数控就是指把控制机床或其他设备的操作指令(或程序)，以数字形式给定的一种控制方式。利用这种控制方式，按照给定程序自动地进行加工的机床称为数控机床。目前数控机床已经得到广泛应用，数控机床的种类有数控车床，数控铣床，数控磨床，加工中心等，其机械部分与普通车床的差别不大。数控车床不仅能够完成普通的车削加工，而且利用数控系统和进给伺服系统复杂曲线组成的回转表面。 数控铣床的机械部分与普通铣床基本相同，工作台可以做横向、纵向和垂直方向的运动，因此普通铣床所能加工的工艺内容，数控铣床都能完成，此外其数控系统通过伺服系统同时控制两个或三个轴同时运动，加工出复杂

29、的三维型面。数控铣床还可以作为数控钻床或数控镗床，加工具有一定尺寸精度要求和一定位置精度要求的孔。 在数控铣床的基础上增加刀具库和自动换刀系统就构成了加工中心。加工中心的刀具库可以存放十几把甚至更多的刀具，由程序控制换刀机构自动调用与更换，这样就可以一次完成多种工艺加工。 (2) 特种加工 特种加工是直接利用电能、化学能、光能等进行加工的方法。特种加工与普通机械加工有本质的不同，它不要求工具材料比工件材料更硬，也不需要在加工过程中施加明显的机械力它可以解决普通机械加工无法完成的加工工作，适合于加工各种不同材料而且结构复杂的模具零件，是模具制造中一种必不可少的重要加工方法。 电火花加工 电火花加

30、工的原理是基于工具电极与工件电极(正极与负极)之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来对工件进行加工，以达到一定形状、尺寸和表面粗糙度要求的加工放法。电火花加工也称放电加工或电蚀加工。当工具电极与工件电极在绝缘液体中靠近时，极间电压将在两极间“相对最靠近点”电离击穿，形成脉冲放电。在放电通道中瞬时产生大量的热能，使金属局部熔化甚至汽化，并在放电爆炸力的作用下，把熔化的金属抛出去达到蚀除金属的目的。电火花加工机床一般由四大部分组成，脉冲电源、间隙自动调节器、机床床身、工作液及其循环过滤系统。 a) 电火花加工特点如下 b) 脉冲放电的能量密度高 c) 工具电极与工件间无作用力 d) 工件加工质量高 e

31、) 加工适应性广 f) 自动化程度高 塑料模具型腔常用的电火花工艺方法有： a) 单电极平动加工法 b) 多电极更换加工法 c) 分解电极加工法 电火花线切割加工 电火花线切割加工与电火花成形加丁的原理足一样的，都是基于电极间脉冲放电时的电火花腐蚀原理，即极间液体介质被击穿后形成火花放电时，会产生大量的热量使电极表面的局部金属瞬间熔化和汽化，并把熔化和汽化了的金属去除掉，以实现加工目的。所不同的是，电火花线切割加工不需要制作复杂的成形电极，而是用不断移动的电极丝(铜丝或钼丝)作为工具，工件则按预定的轨迹进行运动而“切割”出所需的零件。 电火花线切割加工特点如下： d) 采用线电极加工工件 以线

32、电极代替成形电极，不需要制造复杂的成形电极，省去了成形电极的设计与制造费用缩短了生产准备时间。 e) 适合加工复杂零件 由于线电极的电极丝较细，可以加工窄缝、微细异形孔和复杂形状的零件。 f) 加工效率高 由于线电极的切缝很窄，而且只对工件进行轮廓切割加工，实际金属蚀除量很少，材料利用率高，而且加工切割下来的材料还可以再利用，同时电火花线切割的加工速度较高。 g) 线电极加工精度高 加工时由于采用移动的电极丝，因此电极丝在单位长度上的损耗较少，对加工精度的影响也就小。尤其是采用单向走丝进行线切割时，电极丝只使用一次，电极丝损耗对加工精度的影响就更小了。因此，工件加工精度高。 h) 加工零件形状

33、受限制 电火花线切割加工只能加丁以直线为母线的曲面，而不能加工任意空间曲面，不能加工盲孔类零件表面和阶梯成形表面。 电解加工 电解加工是利用金属在电解液中的“电化学阳极溶解”来加工工件的。图10 18为电解加丁示意图。加工时，工件接直流电源的正极，工具接电源负极，工具以恒速向工件缓慢进给，具有一定压力(0.491.96 MPa)的电解液从二极之间流过，并把阳极工件溶解下来的电解产物以5-50 ms的速度冲走。 电解加工与其他加工方法相比较，具有如下优点： i) 加工适应性广 电解加丁与被加T材料的硬度，强度，韧性等无关，故可加工任何金属材料。常用于加工高温合金，钛合金，不锈钢，淬火钢和硬质合金

34、等难切削材料。 j) 生产效率高 能以简单的直线进给运动，一次加工出复杂的型腔，型孔或外形表面。其进给速度可达O 315 mmnfin，因此生产效率高，约为电火花加工的5一10倍。 k) 表面质量好 电解加工表面质量好，不会产生毛刺，也没有残余应力和变形层，对材料的强度和硬度均无影响。 l) 工具损耗小 电解加工时，工具负极材料本身不参与电极反应，同时工具材料又是抗腐蚀良好的不锈钢或黄铜等，所以工具负极基本上没有损耗。 4、塑料注射模具装配 (1) 标准件 塑料注射模具通常都是由一些基本部件组成的，如型腔、型芯部分，模架、导向部分，推出部分等。这些基本部件中有一大部分可采用标准件，这些标准件可

35、以由专业制造厂采用专用机床进行生产，其生产的标准件质量高，互换性好，而且生产期短、成本低。因此，在塑料注射模具制造中使用标准件，可以大大缩短模具制造周期，提高模具质量。 标准模架 模架是模具组成的基本部件。在标准模架中，定模座板用于在注射机上固定定模部分，其宽度尺寸比定模板3宽4080 mm以便于安装固定。同样动模座板也宽于动模板。定模板和动模板用来加工和安装型腔、型芯部分组件，动模板与定模板之间由导柱和导套配合确定相对位置，一般导套安装于定模板，导柱安装于动模板。导套与导柱之间的配合精度保证了动模板与定模板闭合时的位置精度，标准模架的一般采用四对导柱、导套，对称布置，为防止动模板与定模板位置

36、装反，其中一对导柱、导套的位置尺寸要偏移2 mm，推杆同定板与推板由螺钉固定在一起，组成推出部分，推出部位与定模板之间的相对位置由四根复位杆保证。推出部分的推出行程由垫块的高度决定。螺钉用来固定定模座板与定模板，螺钉用来固定动模板与动模板、垫块。 基本模架的外形尺寸为一个系列标准，在每一外形尺寸的定模板与动模板中义有不同的厚度尺寸，可以根据需要首先确定模架的外形尺寸，然后再选择定模板与动模板的厚度尺寸，以满足不同模具的需要。 导向系统标准件 m) 导柱 常见的导柱形式有：带头导柱为带有轴向定位台阶，固定段与导向段具有同一公称尺寸直径、不同公差带的导柱；带肩导柱为带有轴向定位台阶。固定段直径公称

37、尺寸大于导向段的导柱。 n) 导套 导套与导柱配合保证导向精度。 推出系统标准件 塑料制件从模具型腔中推出，是靠推出系统完成的。推出系统常见的标准件有： o) 推杆 推杆是使崩最多的标准件，圆柱头推杆其截面为圆形，带肩推杆其截面也为圆形，但直径有变化，以提高推杆的强度。扁推杆适合于薄壁部位的顶出。 p) 推管 推杆和推管必须保证一定的长径比，以防止其在推出时发生弯曲，所以选用时应取较大的直径。推杆和推管有标准直径系列和标准妊度系列，可根据实际需要选择。 q) 推件板 推件板也是推山系统的标准件，但它与模架配套加工。 浇注系统标准件 r) 浇口套 浇口套又称为主流道衬套。主流道上端与注射机喷嘴紧

38、密对接，因此其尺寸应按注射机喷嘴尺寸选择。浇口套的长度按模具模板厚度尺寸选取。 s) 拉料杆 拉料杆的作用是拉H1浇注系统凝料，其结构有z形、球形、锥形等。拉料杆的规格尺寸与推杆相同，一般采用直通式圆截面推杆制作。 热流道喷嘴是热流道系统的关键组件，选择标准的热流道喷嘴使模具制造方便、快捷、可靠。 其他标准件 t) 定位环 定位环用于模具在注射机上的定位。定位环的盲径根据注射机的型号确定。在标准模架上 u) 支撑柱 支撑柱是用来对模具的垫板进行支撑，以提高垫板的刚度。 (2) 型腔装配 型腔装配 塑料注射模的型腔多采用镶嵌或拼合的形式，型腔与模板的装配方式有： 压人法装配 将型腔直接压人模板型

39、孔中的装配方法。压入前，首先要调整好装配位置，并在装配面涂油润滑。当开始压入模板一少部分后，要测量，调整装配的垂直度，确定满足垂直度要求后再将型腔全部压入模板。在压入时，最好采用液压机或手动压力机进行，并防止在压人时转动。 镶嵌法装配 在一块模板上需镶人两个或两个以上的型腔或型芯，而且要求动、定模之间要有较高的相对位置精度时可采用此种方法。以定模镶块上的孔为基准，用工艺销钉代替小型芯穿入其中，将推块和型腔套人工艺销钉，按型腔外形的实际尺寸和修正动模板固定孔；将型腔压人动模板，并磨平两端面；将推块装入型腔内，以推块上的孔配钻固定板上的小型芯的固定孔。 型腔拼块法装配 对于多块拼合而成的型腔进行装

40、配时应注意：在拼合装配时，所有拼合面耍进行研配以保证配合紧密要防止配合面产生缝隙，以免在注射生产时产生飞边；模板上的型腔固定孔，一般要留有修正余量，按拼块拼合后的尺寸进行修正，使型腔拼块的镶入应有足够的过盈量；拼块的某些部位必须在装配后进行加工。 (3) 型芯装配 型芯与固定板的装配方式有多种，常用的有： 型芯与通孔或固定板装配 型芯与通孔或固定板孔之间一般采用过渡配合，压人装配。在装配前必须检查其过盈量、配合部分的表面粗糙度以及压入端的引导斜度等。 型芯埋入式装配 该方法固定板沉孔和型芯尾部为过渡配合。在装配前应检查两者尺寸，如有偏差，一般修正型芯。 型芯螺钉固定式装配 (4) 推杆装配 推

41、杆的作用是推出制件。在推件时，推杆应工作可靠、动作灵活，尽量避免磨损，因此对推杆的装配有如下要求： 推杆与型腔推杆孔的配合间隙要合理，即要保证推杆动作灵活，又要防止间隙太大而渗料。 推杆装配后在推杆孔中应往复平稳、无卡滞现象。 推杆和复位杆端面应分别与型腔表面和分型面齐平或高出分型面0.05-0.10mm. (5) 滑块抽芯机构装配 确定滑块槽的位置 精加工滑块槽及铣T形槽 测定型孔位置及配制型芯固定孔 安装滑块型芯 装配楔紧块 斜导柱装配 安装滑块复位、定位装置 (6) 总装配要求及注意事项 模具的装配是指按照模具的技术要求将零件组合成部件，最后装配成模具的过程。模具装配过程包括试装、研配、

42、调整、试模等工作。通过装配过程，最后达到生产出合格制品的要求。 模具装配必须满足装配精度要求 v) 位置精度 各零、部件的相互位置精度，如尺寸精度、同轴度、平行度、垂直度等。 w) 配合精度 各零、部件配合表面问的配合精度，如一定的配合间隙、配合的接触面积等。 x) 运动精度 直线运动精度、回转运动精度、传动精度 总装配注意事项 在模具装配时应注意如下方面： y) 成形零件及浇注系统 成形零件的形状、尺寸必须符合图样的要求；成形零件及浇注系统的表面应平整、光洁；互相接触承压零件应有适当的间隙或合理的承压面积；型腔的分型面处，浇口及进料口处应保持锐边一般不准修成圆角。 z) 推出系统零件 推出系

43、统在模具打开时能顺利推出制件，并方便取出制件和废料。闭模时能准确回复到初始位置；各推出零件，在装配后要动作平稳、灵活，不得有卡住及发涩现象。 aa) 滑块及活动零件 保证装配精度；保证运动精度；保证装配可靠。 bb) 导向机构 导柱、导套在安装后要垂直于模座，不得歪斜；导柱、导套的导向精度要满足设计图样的要求。 cc) 加热与冷却系统 冷却水路要通畅，不漏水，阀门控制可靠；电加热系统要绝缘良好，无漏电现象并且安全可靠，能达到模具温度的要求。 dd) 模具外观 为搬运、安装方便，模具上应设有起重吊孔或吊环；模具装配后其闭合高度、安装尺寸等要符合设计图样的要求；模具闭合后，分型面，承压面之间要闭合

44、严密。模具外露部分的棱边要倒角；模具装配后动、定模座板安装面对分型面平行度在300 mm范围内不大于0.05 mm；装配后的模具应打印标记、编号及合模标记；装配后的模具，应在生产条件下进行试模。直到生产出满足质量要求的产品。 5辅助凸模真空成形(柱塞下推真空成形)辅助凸模真空成形分为下向真空成形和上向真空成形。 下向真空成形首先将固定于凹模的塑料板加热至软化状态；接着移开加热器，用辅助凸模将塑料板推下，这凹模里的空气被压缩，软化的塑料板由于辅助凸模的推力和型腔内封闭的空气移动而延伸；然后凹模抽真空成形。 (2) 真空成形塑件设计 真空成形对于塑件的几何形状、尺寸精度、塑件的深度与宽度之比、圆角

45、、脱模斜度、加强肋等都有具体要求。 塑件的几何形状和尺寸要求 用真空成形方法成形塑件，成形后冷却收缩率较大，很难得到较高的尺寸精度。一般凸模真空成形时，塑件内部尺寸精确；而凹模真空成形时，塑件外部尺寸精确。 塑件的深度H与宽度(或直径)D之比 塑件的深度H与宽度(或直径)D之比称为引伸比，引伸比在很大程度上反映了塑件成形的难易程度。引伸比越大，成形越难。引伸比和塑件的均匀程度有关，引伸比过大会使最小壁厚处变得非常薄，这时应选用较厚的塑料来成形。引伸比和塑料品种、成形方法有关。 圆角 塑件设计时应使联接处圆滑过渡，圆角半径不小于型坯厚度。 斜度 即工艺倾斜面，以便从模具中取出制品。 加强肋 加强

46、肋可减少型坯厚度，缩短加热时间，降低制品成本。加强肋应沿制品外形或面的方向设计。 (3) 真空成形模具设计 抽气孔 抽气孔大小应适合成形塑件的需要，一般对于流动性好、厚度小的塑料板材，抽气孔要小，反之则大。 型腔尺寸 该成形模具型腔尺寸计算方法与注射模型腔尺寸计算相同，应该考虑塑料收缩率和成形模具的精度。 3、压缩空气成形模具 (1) 压缩空气成形工艺 塑件成形过程是将塑料板材置十加热板和凹模之间，固定加热板，塑料板材只被轻轻地压在模具刃口上，然后，在加热板抽出空气的同时，从位于型腔底部的空气口向型腔中送入空气，使被加工板材紧贴加热板；这样塑料板很快被软化，达到适合于成形的温度。这时加强从加热

47、板进出的空气，使塑料板材逐渐贴紧模具。与此同时，型腔内的空气通过其底部的通气孔迅速排出，最后使塑料板紧贴模具。待板材冷却后，停止从加热板喷出压缩空气，再使加热板下降，对塑件进行切边；在加热板回升的同时，从型腔底部进入空气使塑件脱模后，取出塑件。 压缩空气成形的方法与真空成形的原理相同，都是使加热软化的板材紧贴模具成形。所不同的是对板材所施加的成形外力由压缩空气代替抽真空。在真空成形时很难达到对板材施加0.l MPa以上的成形压力。而用压缩空气时，可对板材施加l MPa以上的成形压力。由于成形压力很高，因而用压缩空气时可以获得充满模具形状的塑件及深腔的塑件。 (2) 压缩空气成形模具设计 压缩空

48、气成形用的模具结构，它与真空成形模具的不同点是增加了模具型刃，因此塑件成形后，在模具上就可将余料切除，并且塑料板直接接触加热板，加热速度快。 模具设计要点： 压缩空气成形的模具型腔与真空成形模具型腔基本相同。压缩空气成形模具的主要特点是在模具边缘设置型刃。 在模具的边缘设置型刃是为了切除成形中的余料，常用的型刃是把顶端削平0.l一0.15 mm，型刃的角度以2030为宜，它的尖端必须比型腔的端面高出板材的厚度加上0.1 mm成形时，放在凹模型腔端面上的板材同加热板之间就能形成间隙，此间隙可使板材在成形期间不与加热板接触，避免板材过热造成产品缺陷。 3注射拉伸吹塑成形注射拉伸吹塑成形与注射吹塑成

49、形比较，增加了延伸这一工序。首先注射一空心的有底的型坯；型坯移到拉伸和吹塑工位，进行拉伸；吹塑成形、保压；冷却后开模取出塑件。还有另外一种注射拉伸吹塑成形的方法，即冷坯成形法，型坯的注射和塑件的拉伸吹塑成形分别在不同设备上进行，型坯注射完以后，再移到吹塑机上吹塑，此时型坯已散发一些热量，需要进行二次加热，以确保型坯的拉伸吹塑成形温度，这种方法的主要特点是设备结构相对较简单。 4多层次吹塑成形 多层吹塑是指不同种类的塑料，经特定的挤出机头挤出一个坯壁分层而又黏结在一起的型坯，再经吹塑制得多层中空塑件的成形方法。发展多层吹塑的主要目的是解决单独使用一种塑料不能满足使用要求的问题。例如单独使用聚乙烯

50、，但它的气密性较差，所以其容器不能盛装带有香味的食品，而聚氯乙烯的气密性优于聚乙烯，可采用外层为聚氯乙烯、内层为聚乙烯的容器，气密性好且无毒。 5片材吹塑成形 片材吹塑成形如图9.4所示。将压延或挤出成形的片材再加热，使之软化，放入型腔，合模在片材之间通人压缩空气而成形出中空塑件。(2) 吹塑塑件设计 中空成形时，需要确定的是塑件的吹胀比、延伸比、螺纹、塑件上的圃角、支承面及外表面等。 吹胀比 吹胀比是指塑件最大直径与型坯直径之比。实践表明，吹胀比越大，塑料瓶的横向强度越高，但只能在一定的范围内。型坯断面形状一般要做成与塑件的外形轮廓大体一致，如吹塑圆形截面的瓶子型腔截面应是管形；若吹塑方桶或

51、矩形桶，则型坯断面应制成方管状或矩形管状；其目的是使型坯各部位塑料的吹胀情况趋于一致。 延伸比 在注射拉伸吹塑中，塑件的长度与型坯的长度之比。延伸比确定后，型坯的长度就能确定。实验证明，延伸比越大的塑件，即相同型坯长度而生产出壁厚越薄的塑件，其纵向的强度越高。也就是延伸比和吹胀比越大，得到的塑件强度越高。在实际生产中，必须保证塑件的实用刚度和实用壁厚。 螺纹 吹塑成形的螺纹通常采用梯形或半圆形的截面，而不采用细牙或粗牙螺纹，这是因为后者难以成形。为了便于塑件上飞边的处理，在不影响使用的前提下，螺纹可制成断续状的即在分型面附近的一段塑件上不带螺纹。 圆角 吹塑成形甥件的角隅处不允许设计成尖角，如

52、其侧壁与底部的交接部分一般设计成圆角，因为尖角难于成形。对于一般容器的圆角，在不影响使用的前提下，圆角以大为好，圆角大壁厚则均匀，对于有造型要求的产品，圆角可以减小。 塑件支撑面 在设计塑料容器时，不可以整个平面作为塑件支承面应尽量减小底部的支承面，特别要减少结合缝作为支承面，因为切口的存在将影响塑件放置平稳。 塑件的外表面 吹塑塑件大部分都要求外表面的艺术质量。如雕刻图案、文字和容积刻度等。有的要做成镜面等。这就要求对模具的表面进行艺术加工。其加工方式如下： a) 用喷砂做成缄面； b) 用镀铬抛光做成镜面； c) 用电铸方法铸成模腔壳体然后嵌入模体； d) 用钢材热处理后的碳化物组织形状，

53、通过酸腐蚀做成类似皮革纹； e) 用涂覆感光材料后经过感光显影腐蚀等过程做成花纹。 成形聚氯乙烯塑件的模具型腔表面，最好采用喷砂处理过的粗糙表面，因为粗糙的表面在吹塑成形过程中可以存储一部分空气，可避免塑件在脱模时产生吸真空现象。有利于塑件脱模，并且粗糙的型腔表面并不妨碍塑件的外观，表面粗糙程度类似于磨砂玻璃。 塑件收缩率 通常容器类的塑料制品对精度要求不高成形收缩率对塑件尺寸影响不大，但对有刻度的定容量的瓶子和螺纹制品，收缩率有相当的影响。 (3) 吹塑模具设计 上吹口式 下吹口式 第九章气动成形模具 一、本章基本内容： 本章内容包括了三种形式的气动成形模具，即中空吹塑成形模具、真空成形模具

54、及压缩空气成形模具；三种成形方法的成形原理及其特点；这三种模具的结构零部件设计。 二、学习目的与要求: 通过本章的学习，应掌握气动成形模具的结构和设计方法。 三、本章重点、难点： 三种气动成形方法的成形原理及其特点，气动成形模具的结构和设计方法。 1、中空吹塑成形模具 塑料的中空成形是指用压缩空气吹成中空容器和用真空吸成壳体容器而言。吹塑中空容器主要用于制造薄壁塑料瓶、桶以及玩具类塑件。吸塑中空容器主要用于制造薄壁塑料包装用品、杯、碗等一次性使用的容器。中空吹塑成形是把塑性状态的塑料型坯置于模具内，压缩空气注入型坯中将其吹涨，使吹涨后制品的形状与模具内腔的形状相同，冷却定型后得到需要的产品。根据成形方法的不同，可分为挤出吹塑成形、注射吹塑成形、注射拉伸吹塑成形、多层吹塑成形、片材吹塑成形等形式。 (1) 中空吹塑成形工艺分类 1 挤出吹塑成形 挤出吹塑成形是成形中空塑件的主要方法。首先挤出机挤出管状型坯；截取一段管坯趁热将其放入模具中，闭合对开式模具的同时夹紧型坯上下两端；向型腔内通入压缩空气，使其膨胀附着模腔壁而成形，然后保压；最后经冷却定型，便可排除压缩空气并开模取出塑件。挤出吹塑成形模具结构简单，投资少，操作容易，适合多种塑料的中空吹塑成形。缺点是壁厚不易均匀，塑件需后加工去除飞边。