注射模设计步骤及材料选用

1、Shenyang Ligong University第第1111章章 注射模设计步骤及材料选用注射模设计步骤及材料选用 Shenyang Ligong University 在现代塑料成型加工工业中，正确的在现代塑料成型加工工业中，正确的加工工艺加工工艺、高、高效的效的设备设备、先进的、先进的模具模具是影响塑件生产的三大重要因素，是影响塑件生产的三大重要因素，而塑料模对塑料成型加工工艺的实现、保证塑件的质量起而塑料模对塑料成型加工工艺的实现、保证塑件的质量起着极为重要的作用。高效自动化设备只有配备能适应自动着极为重要的作用。高效自动化设备只有配备能适应自动化生产的模具才能充分发挥其效能，产品的

2、开发更新都以化生产的模具才能充分发挥其效能，产品的开发更新都以模具的更新为前提。随着塑料工业的不断发展，对塑料制模具的更新为前提。随着塑料工业的不断发展，对塑料制品的品种、数量、质量的要求将越来越高，对塑料模的要品的品种、数量、质量的要求将越来越高，对塑料模的要求也将随之提高，从而促进塑料模工业的不断发展。求也将随之提高，从而促进塑料模工业的不断发展。Shenyang Ligong University 对塑料模的要求是：对塑料模的要求是： 1 1）能生产出形状、尺寸、外观、物理性能、力学性能）能生产出形状、尺寸、外观、物理性能、力学性能 等各方面都能达到所需要求的合格塑件。等各方面都能达到所

3、需要求的合格塑件。 2 2）自动高效，操作方便。）自动高效，操作方便。 3 3）结构合理，制造方便，制模成本低。）结构合理，制造方便，制模成本低。 4 4）塑件的修整及二次加工的工作量能尽量减少。）塑件的修整及二次加工的工作量能尽量减少。 5 5）模具的结构和材料的选择应能满足寿命的要求。）模具的结构和材料的选择应能满足寿命的要求。Shenyang Ligong University11.1.1设计步骤设计步骤 1. 1. 模具设计任务书模具设计任务书 模具设计者应以模具设计任务书为依据设计模具，模具设模具设计者应以模具设计任务书为依据设计模具，模具设计任务书通常由塑料制件生产部门提出，在任务

4、书中应有计任务书通常由塑料制件生产部门提出，在任务书中应有如下内容：如下内容： 1) 1)经过审签的正规塑件图纸，并注明所采用的塑料牌号、经过审签的正规塑件图纸，并注明所采用的塑料牌号、透明度等，若塑件图纸是根据样品测绘的，最好能附上样透明度等，若塑件图纸是根据样品测绘的，最好能附上样品，因为样品除了比图纸更为形象和直观外，还能给模具品，因为样品除了比图纸更为形象和直观外，还能给模具设计者许多有价值的信息，如样品所采用的浇口位置、顶设计者许多有价值的信息，如样品所采用的浇口位置、顶出位置、分型面等。出位置、分型面等。 2) 2)塑料制件说明书及技术要求塑料制件说明书及技术要求 3) 3)塑料制

5、件的生产数量及所用注射机。塑料制件的生产数量及所用注射机。 4) 4)注射模基本结构、交货期限及价格等。注射模基本结构、交货期限及价格等。 11.1 注射模的设计步骤注射模的设计步骤Shenyang Ligong University2 2在设计前，模具设计者应明确如下事项：在设计前，模具设计者应明确如下事项： 1)1)熟悉塑件几何形状、明确使用要求熟悉塑件几何形状、明确使用要求 2) 2)明确塑件的生产批量明确塑件的生产批量 3) 3)检查塑件的成型工艺性检查塑件的成型工艺性 确认塑件的各个细节是否符合注射成型的工艺条件。确认塑件的各个细节是否符合注射成型的工艺条件。 4) 4)明确注射机的

6、型号和规格明确注射机的型号和规格 在设计前要确定采用什么型号和规格的注射机，这样在设计前要确定采用什么型号和规格的注射机，这样在模具设计中才能有的放矢，正确处理好注射模与注射机在模具设计中才能有的放矢，正确处理好注射模与注射机的关系。的关系。Shenyang Ligong University3 3制定注射成型工艺卡制定注射成型工艺卡 对于批量大、形状复杂的大型模具，有必要制定详细对于批量大、形状复杂的大型模具，有必要制定详细的注射成型工艺卡，以指导模具设计工作和实际的注射成的注射成型工艺卡，以指导模具设计工作和实际的注射成型加工。注射成型工艺卡一般应包括如下内容：型加工。注射成型工艺卡一般应

7、包括如下内容： 1) 1)塑件的概况，包括简图、体积、质量、壁厚、投影塑件的概况，包括简图、体积、质量、壁厚、投影面积、有无侧凹和嵌件等。面积、有无侧凹和嵌件等。 2) 2)塑件所用塑料概况，如品名、出产厂家。颜色、干塑件所用塑料概况，如品名、出产厂家。颜色、干燥情况等。燥情况等。 3) 3)必要的注射机数据，如动模板和定模板尺寸、模具必要的注射机数据，如动模板和定模板尺寸、模具最大空间、螺杆类型、额定功率等。最大空间、螺杆类型、额定功率等。 4) 4)压力与行程简图。压力与行程简图。 5) 5)注射成型条件，包括加料筒各段温度、注射温度、注射成型条件，包括加料筒各段温度、注射温度、模具温度、

8、冷却介质温度、锁模力、螺杆背压：注射压力、模具温度、冷却介质温度、锁模力、螺杆背压：注射压力、注射速度、循环周期注射速度、循环周期( (注射、保压、冷却、开模时间注射、保压、冷却、开模时间) )等。等。Shenyang Ligong University4 4收集有关资料收集有关资料 收集整理有关塑件设计、成型工艺、成型设备、机收集整理有关塑件设计、成型工艺、成型设备、机械加工、特殊加工及模具设计手册、模具结构图册等技术械加工、特殊加工及模具设计手册、模具结构图册等技术资料以备模具设计时使用。资料以备模具设计时使用。 1) 1)分析工艺资料。分析工艺资料。 2) 2)熟悉有关参考资料及技术标准

9、熟悉有关参考资料及技术标准模具设计手册模具设计手册、成成型设备说明书型设备说明书、机械制图机械制图、公差与配合公差与配合、 金属材料及热处理金属材料及热处理等。等。 3) 3)熟悉工厂实际情况。熟悉工厂实际情况。Shenyang Ligong University 理想的模具结构在于确定必需的成型设备，理想的理想的模具结构在于确定必需的成型设备，理想的型腔数，在绝对可靠的条件下能使模具本身的工作满足该型腔数，在绝对可靠的条件下能使模具本身的工作满足该塑料制件的工艺技术和生产经济的要求。即要保证塑料制塑料制件的工艺技术和生产经济的要求。即要保证塑料制件的几何形状，表面光洁度和尺寸精度。使塑料制件

10、的成件的几何形状，表面光洁度和尺寸精度。使塑料制件的成本低，生产效率高，模具能连续地工作，使用寿命长，节本低，生产效率高，模具能连续地工作，使用寿命长，节省劳动力。省劳动力。 1 1确定型腔的数目确定型腔的数目 根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易、模具成本等确定型腔数量及其排列方模具制造难易、模具成本等确定型腔数量及其排列方式。式。 2 2选定分型面选定分型面 分型面的位置要有利于模具加工，排气、脱模及成型分型面的位置要有利于模具加工，排气、脱模及成型操作，塑料制件的表面质量等。操作，塑料制件的表面质量等。 11.1.2

11、 模具结构设计的一般步骤模具结构设计的一般步骤Shenyang Ligong University3 3、确定型腔的配置：、确定型腔的配置： 考虑冷却水道、推出顶杆和螺栓布置考虑冷却水道、推出顶杆和螺栓布置。4 4确定浇注系统：确定浇注系统： 主浇道、分浇道及浇口的形状、位置、大小。主浇道、分浇道及浇口的形状、位置、大小。 5 5确定脱模方式：确定脱模方式： 确定制件和流道凝料滞留在模具的哪一侧确定制件和流道凝料滞留在模具的哪一侧 后决定脱模方式。后决定脱模方式。6 6冷却系统和推出机构的细化：冷却系统和推出机构的细化： 冷却沟槽的形状、位置；冷却沟槽的形状、位置； 顶杆、顶管、推板、组合式顶

12、出、抽芯方式。顶杆、顶管、推板、组合式顶出、抽芯方式。 Shenyang Ligong University7 7确定凹模和型芯的结构和固定方式确定凹模和型芯的结构和固定方式 根据模具材料、强度计算或者经验数据，确定模具零件厚根据模具材料、强度计算或者经验数据，确定模具零件厚度及外形尺寸，外形结构及所有连接、定位、导向件位置。度及外形尺寸，外形结构及所有连接、定位、导向件位置。确定主要成型零件，结构件的结构形式。确定主要成型零件，结构件的结构形式。 考虑模具各部考虑模具各部分的强度，计算成型零件工作尺寸。分的强度，计算成型零件工作尺寸。8 8确定排气方式确定排气方式 排气的方法、排气槽位置、大

13、小。排气的方法、排气槽位置、大小。 9 9绘制模具的结构草图绘制模具的结构草图 Shenyang Ligong University1)1)型腔与型芯的结构；型腔与型芯的结构；2)2)浇注系统、排气系统的结构形式；浇注系统、排气系统的结构形式； 3)3)分型面及分型脱模机构；分型面及分型脱模机构；4)4)合模导向与复位机构；合模导向与复位机构；5)5)冷却或加热系统的结构形式与部位；冷却或加热系统的结构形式与部位；6)6)安装、支承、连接、定位等零件的结构、数量及安装位置安装、支承、连接、定位等零件的结构、数量及安装位置7)7)确定装配图的图纸幅面、绘图比例。视图数量布置及方式。确定装配图的图

14、纸幅面、绘图比例。视图数量布置及方式。Shenyang Ligong University1010校核模具与注射机有关的尺寸校核模具与注射机有关的尺寸1111校核模具有关零件的强度及刚度校核模具有关零件的强度及刚度 1)1)凸凹模零件工作尺寸的计算凸凹模零件工作尺寸的计算 2)2)型腔壁厚、底板厚度的确定型腔壁厚、底板厚度的确定 3)3)模具加热、冷却系统的确定模具加热、冷却系统的确定 4)4)顶出力计算、顶杆个数、弹簧选择顶出力计算、顶杆个数、弹簧选择 5)5)侧抽力、侧弹簧、侧抽距、斜导柱尺寸确定、防止干涉措施侧抽力、侧弹簧、侧抽距、斜导柱尺寸确定、防止干涉措施 6)6)限位螺栓的长度计算

15、限位螺栓的长度计算 对成型零件及主要受力的零部件都应进行强度及刚度的校核。对成型零件及主要受力的零部件都应进行强度及刚度的校核。一般而言，注射模的刚度问题比强度问题显得更重要一些。一般而言，注射模的刚度问题比强度问题显得更重要一些。Shenyang Ligong University1212绘制模具的装配图绘制模具的装配图 装配图应尽量按照国家制图标准绘制，但是也要求结装配图应尽量按照国家制图标准绘制，但是也要求结合本厂标准和国家未规定的工厂习惯画法。合本厂标准和国家未规定的工厂习惯画法。 装配图中要装配图中要清楚地表明各个零件的装配关系，以便于工人装配。清楚地表明各个零件的装配关系，以便于工

16、人装配。 在画模具总装图之前，应绘制工序图，并要符合制件在画模具总装图之前，应绘制工序图，并要符合制件图和工艺资料的要求。在工序图下面最好标出制件编号、图和工艺资料的要求。在工序图下面最好标出制件编号、名称、材料、材料收缩率、绘图比例等。通常就把工序图名称、材料、材料收缩率、绘图比例等。通常就把工序图画在模具总装图上。绘制总装图尽量采用画在模具总装图上。绘制总装图尽量采用1 1：1 1的比例，先的比例，先由型腔开始绘制，主视图与其它视图同时画出。由型腔开始绘制，主视图与其它视图同时画出。 Shenyang Ligong University 模具总装图的技术要求内容：模具总装图的技术要求内容：

17、 对于模具某些系统的性能要求。例如对顶出系统、滑块对于模具某些系统的性能要求。例如对顶出系统、滑块抽芯结构的装配要求；抽芯结构的装配要求； 对模具装配工艺的要求。对模具装配工艺的要求。 例如模具装配后分型面的贴合面的贴合间隙应不大于例如模具装配后分型面的贴合面的贴合间隙应不大于0.05mm0.05mm，模具上、下面的平行度要求，并指出由装配决定的，模具上、下面的平行度要求，并指出由装配决定的尺寸和对该尺寸的要求。尺寸和对该尺寸的要求。 模具使用，装拆方法。防氧化处模具使用，装拆方法。防氧化处理、模具编号、刻字、标记、油封、保管等要求。理、模具编号、刻字、标记、油封、保管等要求。 有关试有关试模

18、及检验方面的要求。模及检验方面的要求。 Shenyang Ligong University画零件图，标注的尺寸有八大要素：画零件图，标注的尺寸有八大要素： 尺寸、公差配合、形位公差、表面粗糙度、中心孔、配作尺寸、公差配合、形位公差、表面粗糙度、中心孔、配作尺寸、技术要求及材料热处理。尺寸、技术要求及材料热处理。拆画零件图的顺序：拆画零件图的顺序：先内后外，先复杂后简单，先成型零件，先内后外，先复杂后简单，先成型零件， 后结构零件。后结构零件。 图形要求图形要求：一定要按比例画，允许放大或缩小。视图选择合：一定要按比例画，允许放大或缩小。视图选择合 理，投影正确，布置得当。理，投影正确，布置得

19、当。标注尺寸的顺序为：标注尺寸的顺序为：先标主要零件尺寸和出模斜度，再标注配先标主要零件尺寸和出模斜度，再标注配 合尺寸，然后标注全部尺寸。合尺寸，然后标注全部尺寸。表面粗糙度：表面粗糙度：把应用最多的一种粗糙度标于图纸右上角，其它把应用最多的一种粗糙度标于图纸右上角，其它 粗糙度符号在零件各表面分别标出。粗糙度符号在零件各表面分别标出。 其它内容，例如零件名称、模具图号、材料牌号、热处理和硬其它内容，例如零件名称、模具图号、材料牌号、热处理和硬度要求，表面处理、图形比例、自由尺寸的加工精度、技术度要求，表面处理、图形比例、自由尺寸的加工精度、技术说明等都要正确填写。说明等都要正确填写。 13

20、绘制模具零件图绘制模具零件图Shenyang Ligong University模具及其零件与塑件图纸的关系模具及其零件与塑件图纸的关系 模具及模具零件的材质、硬度、尺寸精度，结构等是否模具及模具零件的材质、硬度、尺寸精度，结构等是否 符合塑件图纸的要求。符合塑件图纸的要求。 塑料制件方面塑料制件方面 塑料料流的流动、缩孔、熔接痕、裂口，脱模斜度等是否塑料料流的流动、缩孔、熔接痕、裂口，脱模斜度等是否影响塑料制件的使用性能、尺寸精度、表面质量等方面的影响塑料制件的使用性能、尺寸精度、表面质量等方面的要求。图案设计有无不足，加工是否简单，成型材料的收要求。图案设计有无不足，加工是否简单，成型材料

21、的收缩率选用是否正确。缩率选用是否正确。 成型设备方面成型设备方面 注射量、注射压力、锁模力够不够，模具的安装、塑料制注射量、注射压力、锁模力够不够，模具的安装、塑料制件的型芯、脱模有无问题，注射机的喷嘴与浇口套是否正件的型芯、脱模有无问题，注射机的喷嘴与浇口套是否正确地接触。确地接触。 自我校对的内容自我校对的内容Shenyang Ligong University模具结构方面模具结构方面 分型面位置及精加工精度是否满足需要，会不会发生溢料，分型面位置及精加工精度是否满足需要，会不会发生溢料，开模后是否能保证塑料制件留在有顶出装置的模具一边。开模后是否能保证塑料制件留在有顶出装置的模具一边。

22、 脱模方式是否正确，推杆、推管的大小、位置、数量是否合脱模方式是否正确，推杆、推管的大小、位置、数量是否合适，推板会不会被型芯卡住，会不会造成擦伤成型零件。适，推板会不会被型芯卡住，会不会造成擦伤成型零件。 模具温度调节方面模具温度调节方面冷却介质的流动线路位置、大小、数量是否合适。冷却介质的流动线路位置、大小、数量是否合适。 处理塑料制件制侧凹的方法处理塑料制件制侧凹的方法 脱侧凹的机构是否恰当，例如斜导柱抽芯机构中的滑块与推脱侧凹的机构是否恰当，例如斜导柱抽芯机构中的滑块与推杆是否相互干扰。杆是否相互干扰。 浇注、排气系统的位置，大小是否恰浇注、排气系统的位置，大小是否恰当。当。 Shen

23、yang Ligong University设计图纸设计图纸 装配图上各模具零件安置部位是否恰当，表示得是否清楚，装配图上各模具零件安置部位是否恰当，表示得是否清楚，有无遗漏有无遗漏 ，零件图上的零件编号、名称，制作数量、零件内，零件图上的零件编号、名称，制作数量、零件内制还是外购的，是标准件还是非标准件，零件配合处理精制还是外购的，是标准件还是非标准件，零件配合处理精度、成型塑料制件高精度尺寸处的修正加工及余量，模具零度、成型塑料制件高精度尺寸处的修正加工及余量，模具零件的材料、热处理、表面处理、表面精加工程度是否标记、件的材料、热处理、表面处理、表面精加工程度是否标记、叙述清楚。叙述清楚。

24、 零件主要零件、成型零件工作尺寸及配合尺寸。零件主要零件、成型零件工作尺寸及配合尺寸。尺寸数字应正确无误，不要使生产者换算。尺寸数字应正确无误，不要使生产者换算。 检查全部零件图检查全部零件图及总装图的视图位置，投影是否正确，画法是否符合制图国及总装图的视图位置，投影是否正确，画法是否符合制图国标，有无遗漏尺寸。标，有无遗漏尺寸。 Shenyang Ligong University11.2.1 对模具材料的要求对模具材料的要求材料芯部要有足够的强度与韧性材料芯部要有足够的强度与韧性表面要有足够的硬度、耐磨性与抗腐蚀性能表面要有足够的硬度、耐磨性与抗腐蚀性能抛光性能良好抛光性能良好加工性能好、

25、热处理变形小加工性能好、热处理变形小不同的模具零件对材料的要求不同不同的模具零件对材料的要求不同成型零件：成型零件：与高温熔体接触，耐磨、耐蚀、足够的强度、热与高温熔体接触，耐磨、耐蚀、足够的强度、热 处理变形小。处理变形小。推出机构与导向零件推出机构与导向零件：耐磨、足够的韧性与强度、热处理变：耐磨、足够的韧性与强度、热处理变 形小。形小。支承与紧固零件：支承与紧固零件：有一定的强度。有一定的强度。11.2 11.2 模具材料的选用模具材料的选用Shenyang Ligong University1.1.碳素结构钢碳素结构钢4545、45Mn45Mn、20Mn20Mn有一定强度，切削性能好，

26、热处理变形较大。有一定强度，切削性能好，热处理变形较大。加工前要正火或调质处理。加工前要正火或调质处理。2.2.碳素工具钢碳素工具钢T8T8、T8AT8A、T10T10、T10AT10A淬火后有较高的强度与耐磨性，淬火变形大且淬透性差淬火后有较高的强度与耐磨性，淬火变形大且淬透性差淬火后用线切割加工可达较高精度。淬火后用线切割加工可达较高精度。11.2.2 常用的模具钢材常用的模具钢材Shenyang Ligong University3.3.合金工具钢合金工具钢淬透性、强度、韧性、耐磨性、耐热性好，但加工性能差，淬透性、强度、韧性、耐磨性、耐热性好，但加工性能差，粗加工前要退火处理。粗加工前

27、要退火处理。CrWMnCrWMn：淬火变形很小，淬透性高：淬火变形很小，淬透性高9Mn2V9Mn2V：价格低，淬透性、耐磨性不及：价格低，淬透性、耐磨性不及CrWMnCrWMn但比但比T10T10钢好钢好Cr12Cr12：淬火变形很小、淬透性高、耐磨性：淬火变形很小、淬透性高、耐磨性Cr4W2MoVCr4W2MoV：淬透性、耐磨性不及：淬透性、耐磨性不及Cr12Cr12，其它性能接近，其它性能接近5CrNiMo5CrNiMo：500500能保持高强度与高韧性能保持高强度与高韧性3Cr2W8V3Cr2W8V：适合氮化处理，耐蚀性好：适合氮化处理，耐蚀性好Shenyang Ligong Unive

28、rsity4.4.合金结构钢合金结构钢热处理前具有较好切削性能，热处理后变形小。热处理前具有较好切削性能，热处理后变形小。20CrMnTi20CrMnTi：淬透性、力学性能较高，用于尺寸大的渗碳淬硬：淬透性、力学性能较高，用于尺寸大的渗碳淬硬件。件。40Cr40Cr：综合性能很好，但国内：综合性能很好，但国内CrCr资源有限。资源有限。40CrMnMo40CrMnMo：淬透性、力学性能高，用于强度高韧性好的大截：淬透性、力学性能高，用于强度高韧性好的大截面件。面件。38CrMoAl38CrMoAl：渗氮钢，高硬度、高耐磨性和耐蚀性，尺寸稳定：渗氮钢，高硬度、高耐磨性和耐蚀性，尺寸稳定性好。性好

29、。30CrMnSi30CrMnSi：淬透性、强韧性好，用于截面不大而力学性能好：淬透性、强韧性好，用于截面不大而力学性能好的零件。的零件。Shenyang Ligong University11.3 模具材料的选择与热处理模具材料的选择与热处理根据模具各零件的功用合理选择材料及热处理。根据模具各零件的功用合理选择材料及热处理。根据生产批量与模具精度选择。根据生产批量与模具精度选择。根据模具的加工方法与零件的复杂程度选择。根据模具的加工方法与零件的复杂程度选择。根据塑料特性选择。根据塑料特性选择。Shenyang Ligong UniversityShenyang Ligong Universi

30、tyShenyang Ligong University设计实例设计实例产品名称：端盖产品名称：端盖 产品材料：产品材料：ABSABS 产品数量：大批量生产。产品数量：大批量生产。 塑件尺寸：如图所示。塑件尺寸：如图所示。 塑件重量：塑件重量：6 6克克 塑件要求；塑件外侧表面塑件要求；塑件外侧表面光滑，不允许有浇口痕迹。光滑，不允许有浇口痕迹。 Shenyang Ligong University塑件成型工艺分析塑件成型工艺分析 1 1、分析塑件图：端盖、分析塑件图：端盖、ABSABS、大批量生产、塑件外侧表面光、大批量生产、塑件外侧表面光滑，不允许有浇口痕迹。滑，不允许有浇口痕迹。 2 2

31、、确定成型方法：塑件采用注射成型法生产。为了简化模、确定成型方法：塑件采用注射成型法生产。为了简化模具，使用侧浇口形式，模具为单分型面注射模具，使用侧浇口形式，模具为单分型面注射模3 3、选选择成型设备、选选择成型设备xsxsz z一一6060型卧式注射机。型卧式注射机。Shenyang Ligong University确定模具的主要结构确定模具的主要结构Shenyang Ligong UniversityShenyang Ligong UniversityShenyang Ligong UniversityShenyang Ligong University确定推出确定推出方式方式 由于塑

32、件形状简单为圆柱形外壳，所以采用普通推出机构由于塑件形状简单为圆柱形外壳，所以采用普通推出机构中的顶杆推出方式，每个制件用三根顶杆顶出，其结构简中的顶杆推出方式，每个制件用三根顶杆顶出，其结构简单，推出可靠。单，推出可靠。模具结构形式及外形尺寸模具结构形式及外形尺寸模具结构为单分型面注射模，模具结构为单分型面注射模，开模距离应大于开模距离应大于70mm，方便，方便取出塑件和浇口。选择模架取出塑件和浇口。选择模架为国际中小模架为国际中小模架（GB/T12556.1-1990)模具外形尺寸模具外形尺寸200200mmShenyang Ligong UniversityShenyang Ligong UniversityShenyang Ligong Uni