塑料套注塑成型模具的设计

1、2009年全国技工教育和职业培训优秀教研成果评选活动参评论文塑料套注塑成型模具的设计塑料套注塑成型模具的设计摘 要：从制件和所用原材料入手，分析了塑料套的成型工艺性，确定了分型面和型腔数目，完成了注射模具浇注系统的设计，以及型腔和型芯的尺寸设计和计算。通过模具设计、制造和调试，成功地实现了塑料套的注塑成型。关键词：塑料套注射模具设计 塑料套是一种塑料配件，是注塑成型生产的制件。在质量上要求表面光滑平整，不允许有飞边、毛刺及其他外观上明显的缺陷，色泽均匀协调，不允许有气泡、裂纹、划痕和缩孔等缺陷。在材料上选用聚丙烯，实现批量生产。模具设计要求考虑到生产成本，而且结构合理、操作简单、动作可靠，并要

2、求模具使用寿命长。1 制件分析塑料套所用材料为聚丙烯，其特点是吸湿性小，易发生分解，流动性较好，冷却速度快，浇注及冷却系统应缓慢散热，成型收缩率较大，大概为2，易发生缩孔、变形等1。塑料套是一个环形件，见图1。因为其是环形件，所以将浇口设计在外侧，可以一模多件，能大大提高生产效率，而且去处浇口方便；推出机构采用推件板推出，特点是推力均匀，推出面积大，而且不需设复位装置。图2 模具设计2.1 分型面和型腔数目的确定模具上用以取出制件和浇注系统凝料，可以分离的接触表面称为分型面。分型面的选择是设计模具的重要环节，它不仅影响塑件的正常成型和脱模，而且还涉及到模具的结构和制造成本。分型面的选择应满足在

3、动模分离后，使塑件制品尽可能留在动模内，这样可以利用动模上的脱模机构进行脱模，取件方便。否则，使制品留在定模上，定模上又要增设脱模机构，使模具结构复杂2。将本模具的分型面设置在塑件的轮廓最大面积处，利于塑件的成型，而且制件被推出后留在动模部分，便于脱模，而且使塑件外形美观，容易清理。该塑料套是小型制件，根据注塑机公称注塑量大小，模具采用一模两腔式，在满足生产的前提下有最高的效率。2.2 浇注系统设计浇注系统是制件注射成型中关键的一个系统，它对制件的性能、外观质量和成型的难易都有很大影响。浇注系统由主浇道、分流道、浇口和冷料穴组成2。考虑到聚丙烯流动性好，但冷却速度较快，主浇道采用直浇式，对称分

4、布两个分流道，分流道采用u型截面，加工较为容易。浇口是浇注系统的关键部分，浇口的形式、尺寸以及在塑件上的开设部位对塑件质量有重大的影响。浇口的主要作用有两个：一是塑料熔体流经的通道；二是浇口的适时凝固可控制保压时间。浇口设计包括浇口截面形状、浇口截面尺寸的确定和浇口位置的选择。塑件所用的原料特性如成型温度、黏度、收缩率及有无填充物等都影响到浇口的设计。此外，在进行浇口设计时，还应考虑浇口的加工、脱模及清除浇口凝料的难易程度3。由于侧浇口一般开设在分型面上，从塑件的外侧面进料，浇口截面形状简单，加工方便，在塑件上留下的痕迹小，而且可以保证成型良好，所以根据塑件结构特点，本设计选用侧浇口。在确定浇

5、口位置时，浇口应设计在制品壁厚最厚之处，并力求浇口至型腔各部分距离尽可能接近并利于补缩；避免在浇口处产生喷射，在成型中产生蛇流；而且浇口应设计在制品成型时的主要受力之处。塑件在成型时，最大受力集中在底部，所以浇口设置在零件底部边缘处。侧浇口长1.5mm，宽2mm，厚0.8mm，这样使塑料熔体流动过程中温度降低及流动阻力尽可能小，以便能顺利充模。当分流道设计得比较长时，其末端留有冷料穴。冷料穴的作用主要是储存前锋冷料，阻止前锋冷料堵塞浇口或进入型腔形成影响制件强度的熔接痕或冷疤。常用的冷料穴主要有带工形拉料杆的冷料穴、带推杆的倒锥形冷料穴、带推杆的圆形冷料穴、带拉料杆的球头形冷料穴、带推杆的菌形

6、冷料穴、主浇道延长式冷料穴。本模具采用带球形头拉料杆的冷料穴，拉出浇注系统凝料的效果好，而且该结构适合于推件板推出的形式。2.3 成型零部件的结构设计在注射成型过程中，模具的成型零部件将受到高压的作用，因此模具成型零部件应该具有足够的强度和刚度。强度不足将导致塑性变形，甚至开裂；刚度不足将导致弹性变形，导致成型零部件向外膨胀，产生溢料间隙。由于模具成型零部件尺寸较大，成型零部件在发生大的弹性变形前，其内应力往往超过许用应力，因此应对成型零部件强度进行校核4。由于该塑件属于中小批量生产，因此为了便于加工，降低模具成本，动模和定模材料选用3Cr2Mo钢。本模具中成型零部件的设计包括型腔和型芯的设计

7、。 型腔的结构设计型腔是用来成型塑件外表面的成型零部件。该塑件的外表面形状规整，故直接在定模板上开设了型腔，整个定模部分结构牢固，不易变形，不会产生拼接痕迹，很适合于本套模具。该型腔可以用普通机床、数控机床和电火花等来加工。 型芯的结构设计型芯是用来成型塑件内表面的成型零部件。本模具采用应用较多的台阶式结构，将型芯固定于固定板上，该型芯可以用普通机床、数控机床和线切割等机床来加工。型腔和型芯尺寸的计算采用按平均收缩率、平均磨损量和平均制造公差为基准的计算方法，详细可以见参考资料2。 2.4 冷却系统设计模具的冷却就是将注射成型过程中产生的并传导给模具的热量，应尽可能迅速并最大程度地导出，从而使

8、塑件以较快的速度冷却固化；防止塑件脱模时变形；缩短成型周期，提高生产效率；增大结晶性塑料的过冷度，以得到整体性能好表面光滑的塑件。因此，冷却的效果直接决定着塑件的质量和生产效率。一般注射到模具内的塑料温度为180左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度在60以下。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，提高塑件定型质量和生产效率。冷却介质有冷却水和压缩空气，普遍使用冷却水的多，这是因为水的热容较大，传热系数大，成本低，且低于室温的水也容易取得。用水冷却即在模具型腔周围或型腔内开设冷却水通道，利用循环水将热量带走，降低模具型腔温度。由于该塑料套体积小，形状复杂程度不高，聚丙烯的冷却速

9、度快，因此为降低加工成本，本设计采用直通式冷却水道，冷却水道分别设在定模型腔上。通过调节冷却水的流量可以控制冷却系统散发的热量，从而调节模具型腔的温度。2.5 模具其它结构设计经过以上分析和计算，设计的模具结构图如图2所示。该模具的主要部件有定模板、定位环、浇口套、动模板、动模型芯、动模垫板、型芯顶杆、拉料杆、复位杆等。其中推出机构是由注塑机顶杆通过模具顶杆顶推件板，推件板推出塑件，塑料盖内侧的凹槽精度要求不高，采用强制脱模，然后再取出镶嵌件。3 结语（1）塑料盖的材料为聚丙烯，流动性较好，经试模可以充满整个型腔；（2）为保证塑料盖外观质量要求，模具型腔的加工必须达到较好的表面粗糙度；模具的浇口设计合理，既能保证顺利成型，又不影响制件的外观。（3）塑料盖注射模按设计图纸制造后，经试模和反复修正使制件达到图纸要求，模具开合平稳。图1-内六角螺钉 2-顶杆 3-顶出底板 4-顶出板 5-内六角螺钉 6-拉料杆 7-模脚 8-动模垫板 9-型芯 10-动模板 11-水接头 12-定模板 13-镶嵌件 14-开槽沉头螺钉 15-定位环 16-浇口套 17-导柱 18-脱模板参考文献：1冯炳尧，韩泰荣，蒋文森模具设计与