塑料成型模具设计

第一节塑料的使用性能一、塑料的突出性能（优点）1．密度2．比强度3．绝缘性能4．防震、隔热、隔音性能5.耐腐蚀性能6.加工性能7.自润滑性

第二节塑料的成型性能一、塑料的流动性塑料的注射成型过程：塑料→熔融状态→浇注系统→模具型腔。该过程由塑料的流动性来实现，因而塑料的流动性直接影响到注射成型过程和塑件质量。影响塑料流动性的主要因素：1．分子结构分子量小者，黏度小，流动比大，则流动性好，如聚乙烯、聚丙烯、尼龙等；分子量大者，黏度大，流动比小，则流动性差，如聚砜、聚碳酸酯等。流动性好的塑料在注射过程中易产生溢边，故模具配合面的间隙应小些；反之则反。2．模具结构流道形式及长度：流道截面积大时，物料流动顺畅，但过大则塑料损耗增加，成型及固化时间延长，成本提高。故流道的结构形式应使截面积尽量大但表面积尽量小：圆柱形最优，梯形、矩形次之。流道长度应尽量短。3．其他增加注射压力、提高流道及型腔型芯光洁度、提高融料温度等均可提高塑料流动性。二、塑料的结晶性1．热塑性塑料在冷凝时视其有无出现结晶现象而分为结晶性塑料（如聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、尼龙等）和非结晶性塑料（如聚苯乙烯、聚氯乙烯、ABS等）。2．外观：结晶性塑料多为不透明或半透明，而非结晶性塑料多为透明。例外：聚四甲苯戊烯属结晶性但高度透明，而ABS属非结晶性但不透明。3．结晶性塑料注射成型过程中应注意：(1)熔点范围窄，应控制进料温度；(2)料温上升到成型温度所需热量大，应选用塑化能力大的设备；(3)控制和调节模温并应充分冷却；(4)成型收缩率大，易产生缩孔和气孔。三、塑料收缩率S1．收缩率得塑件尺寸小于模具相应尺寸，故设计时应予以考虑。S=（D-M）/D×100%D——室温下模具的直线尺寸；M——室温下模具的直线尺寸。即D=M/（1-S）=M（1+S）/（1-S2）因为S很小，1-S2趋于0，故D=M（1-S）D——成型零件设计的公称尺寸，㎜；M——塑件的公称尺寸，㎜；S——塑件的成型收缩率，%。2．收缩率的影响因素（1）塑料材料：软质塑料的热胀系数大，故成型收缩率亦大；结晶性塑料比非结晶性塑料的收缩率大。（2）塑件形状：壁厚者大于壁薄者；内孔大于外形；形状简单者大于复杂者。（3）流动方向：与进料方向平行的尺寸比与进料方向垂直的尺寸收缩率大；热塑性增强塑料沿料流方向收缩率小，垂直料流方向收缩率大；浇口截面积大的收缩率小，距浇口近的收缩率小。（4）成型条件：模具温度高时收缩率大；料温高时收缩率小；注射压力大时收缩率小；冷却速度快、冷却时间长的收缩率小。四、塑料的热敏性和水敏性1.热敏性指在加工状态下受热易引起分解的性能对于热敏性较大的塑料，在设计模具和选用设备时应注意：可能不用点浇口；螺杆压缩比要小。2.水敏性指在加工中水分含量较大时会引起水解反应。这类塑料加工前要好好干燥，进可能降低含水量。五、常用热塑性塑料的成型性能（略）

第三节塑料的注射成型过程成型是热塑性塑料的主要成型方法，其成型过程是：塑料在注机料筒中被加热至熔融并保持流动状态，然后在注射机挤压系统的高压下定温、定压、定量地注射到闭合的模腔内成型，熔料经过冷却固化后成型，模具开启后将塑件顶出。其工艺流程如图1－1。实质上，塑料的注射成型过程归纳起来就是塑化、注射和模塑三个过程。一、塑化过程指塑料在机筒内给加热达到流动状态，经螺杆旋转或柱塞的推挤达到组分均匀并且有良好的可塑性过程。对该过程的要求是：熔料进入模腔前应达到规定的成型温度且均匀一致，并在规定的时间内提供足够的数量。二、注射过程1.注射压力：塑料由料筒进入模腔需克服熔料与料筒、浇注系统及模腔间的外摩擦力和熔料间的内摩擦力，故需较高的注射压力，一般喷嘴的注射压力在80~120MPa。2.注射效率：柱塞式注射机与螺杆注射机的注射效率不同。在柱塞式注射机中，塑料受压受热时分三个区段和三种状态：粒状物料被压成柱状固体；受热变成半固状；再变成熔融体。在该三区段中，柱塞推动柱状固体段所需的注射压力占总压力的80%，属于无用功，故压力损失较大，注射效率较低。而在螺杆是注射机中，塑料颗粒在固体区内形成固体塞并逐渐熔为液态，与料筒的摩擦力较小，注射压力损失小，故注射效率较高。三、模塑过程指从塑料熔体注射入模具开始，经充满模腔、冷却、固化、定型，直至塑件从模腔内脱出的过程。该过程可分为如下四个阶段：1．充模阶段0~t1从柱塞或螺杆开始推动熔料起至塑料充满型腔为止。注射压力在该过程中起主要作用，它决定充模时间。快速充模：注射压力较大时，熔体通过喷嘴、主流道、分流道及浇口时产生大量摩擦而使温度升高，可得到强度及外观很好的塑件。慢速充模：注射压力较小时，先进入模腔的塑料温度下降，黏度提高，当熔料温度降至软化点以下时，固化时会有冻结的取向分子，使塑件强度受影响，甚至出现裂纹。2．保压阶段t1~t2从熔体充满型腔起至柱塞或螺杆撤回为止。熔体在型腔内冷却收缩，在柱塞或螺杆的稳压下，料筒内的熔料向模内继续填充以补充因收缩而留出的空间。该阶段对于提高制品密度，克服制品表面缺陷（缩孔、凹陷、气泡等）有重要作用。3．倒流阶段t1~t2从螺杆或柱塞后退开始到后退结束为止。因型腔压力大于流道压力，熔体会倒流，模腔压力迅速下降，当浇口处熔体凝结时倒流结束。4．冷却阶段t1~t2熔料凝结后制品的冷却阶段。该阶段对制品的脱模、表面质量和挠曲变形等有很大影响。

第四节塑料注射成型机一、注射机的分类1．按塑化方式和注射方式分(1)柱塞式注射机：通过柱塞将料筒的颗粒塑料推向料筒前端的塑化室，依靠料筒外的加热器提供的热量，使塑料塑化成黏流状态并被注射到模腔中去，(2)螺杆式注射机：由油缸、螺杆、料筒、喷嘴和传动系统组成，如图1-3。料筒和螺杆的结构形式见图1-4。螺杆式注射机的工作过程：①固态塑料从料斗进入料筒，随螺杆转动而沿螺杆向前输送，在L2阶段被压实，物料中的气体有加料口排出。②在加热器和螺杆的剪切作用下物料逐渐呈黏流状。③螺杆头部熔料压力达到克服油缸活塞退回的阻力时，螺杆后退并开始计量注射量。④料筒前端和螺杆头部熔料渐增，达到所需注射量时计量装置撞击限位开关，螺杆停止转动和后退，预塑完毕。⑤合模油缸推动合模机构使模具合模。⑥注射座前移，注射油缸驱动螺杆按要求的压力和速度将熔料注入模腔。⑦熔料充满模腔，保压，补缩。（3）螺杆塑化、柱塞注射式注射机：塑料的塑化由螺杆进行，塑化好的熔料通过一回止阀进入另一料筒，在柱塞的作用下被注射到模腔中。见图1-5。2．按外形分（1）立式注射机：注射方向向下,合模方向向上，即注射与合模在同一竖直线上。注射方式为柱塞式。其优点是占地面积小，安装拆卸方便，嵌件及活动型芯易于安放，料斗中的塑料可均匀进入料筒；其缺点是塑化不均匀而引起成型压力高，注射速度不均，塑件内应力大，塑件顶出后需人工取出，效率低，难以实现自动化。（2）卧式注射机：是目前应用最广的注射成型机械。模具在注射机上横卧安装，其注射与合模方向同在一水平线上。注射方式为螺杆式。其优点是机体低，便于操作，塑件顶出后可自行落下，生产效率高，并可实现自动化。缺点是装模和安放嵌件较麻烦，占地面积较大。此类注射机机型多样，注射容量范围大（30~32000㎝3），适用于各种塑件的注射成型。（3）角式注射机：注射方向向下，与合模方向垂直。注射方式为柱塞式。其优点是结构简单，使用方便，开模后塑件可自动落下。另外由于合模方向与注射方向垂直，使模具受力均匀，锁模可靠。缺点是嵌件安放不便，易倾斜、脱落。这类注射都是小型的，注射量大都在60㎝3以下，适于加工小型塑件，特别适用于型腔偏在一侧是的模具或塑件中心部位不允许有浇口痕迹的塑件。二、注射成型机的主要结构1．注射装置：其主要作用是使固态塑料均匀地塑化成熔融状态，并以足够的压力和速度注入模腔中。其主要部件有：料筒、料筒加热器、料斗计量装置、螺杆驱动装置、喷嘴及驱动油缸等。2．合模装置：其主要作用是保证成型模具有可靠的开合动作。因模腔中的熔料有较大的压力，故要求合模装置给模具以足够的夹紧力。其主要部件有：机架、定动模板、拉杆、合模油缸及肘节等。3．顶出装置：其作用是开模到一定距离时驱动模具的顶出装置将塑件从模具中顶出。4．机械和液压传动及电控系统：用于注射成型中塑料塑化、模具闭合、压力与温度调节、注射入模、保压、固化、开模及顶出等一系列工序的连续动作。三、注射成型机的选择1．注射容量注射机注射聚苯乙烯时在对空注射条件下，注射机螺杆或柱塞做一次最大行程所能达到的最大容量（㎝3）。因聚苯乙烯密度为1.04~1.06g/㎝3，其单位容量与单位质量相近，故亦可用质量g做粗略计量。以容量计算时，V塑≤0.8V注其中：V塑为塑件与浇注系统体积总和，㎝3；V注为注射机最大注射容量，㎝3；以质量计算时，G塑≤0.8G注其中：G塑为塑件与浇注系统质量总和，g；G注为注射机最大注射质量，g；2．最大成型面积指塑件及浇注系统在模具分型面上所允许成型的最大投影面积（㎝2）。它是选择注射机的一个重要参数。模具设计时，分型面上塑件及浇注系统的总投影面积满足条件S塑<S允时方可正常注射。注射时分型面上所受的压力应小于注射机额定锁模力F锁，否则会产生溢料或强制开模现象。F型<F锁R*P机*S<F锁S<F锁/R*P机式中S为塑件总投影面积，m2；F锁为注射机额定锁模力，KN；R为损失系数，0.25~0.5；P机为注射机最大注射压力，MPa。3．模具闭合高度（1）注射机动压板的最大行程和压板间最大和最小间距是固定参数，决定模具的闭合高度。如图1-6。选用注射机时注射模的闭合H应满足H小≤H≤H大式中H小H大分别为注射机允许的最小和最大模厚，mm。若H<H小，加备用垫板或增大模具支块的厚度；若H>H大，则模具不能使用。（2）设计模具时还应考虑注射机压板的最大开距H0和塑件脱模时所要求的开模距离L是否相附，即L<H0。如图1-7所示。4．模体的截面尺寸注射模具的长边不应超过压板尺寸，最短边应小于拉杆间距，才能将注射模装入注射机。同时，动定模上的紧固螺栓孔应与注射机压板上的标准螺孔一致。5．模具的顶出注射机的顶出装置有中心顶杆顶出、两侧顶杆顶出及液压顶出。应在动模座板上设置稍大于注射机顶杆的通孔，并对应于注射机的顶出位置。6．定位环与浇口套定位环是将定模装入注射机定压板时的定位、对中装置，它与注射机的定位孔采用动配合连接形式。浇口套的凹球面与注射机喷嘴球面相吻合，其凹球半径稍大于喷嘴半径以便紧密接触。浇口套圆锥孔小端尺寸应大于喷嘴孔直径0.5~1mm，以防熔料外溢。

第五节设计塑料结构的基本知识塑料结构件的设计是由其用途、性能及外观要求决定的，但注射成型的塑件有其独特的工艺特点，故设计塑件结构时应考虑其成型工艺特点，以设计出既满足使用和外观要求又高效低耗、顺利成型的塑件。一、塑件设计的基本原则1．结构应满足成型工艺的基本要求，既利于塑件成型。2．在保证使用及外观要求的前提下力求结构简单，壁厚均匀，方便耐用。3．结构合理，便于模具制造。4．外形美观。二、塑件结构的设计要点1．塑件尺寸精度：塑件尺寸精度主要受模具制造误差和塑料收缩的影响，而塑料收缩的大小还受以下因素的影响：（1）塑料品牌：品牌不同的塑料收缩率不同；品牌相同的塑料其收缩率亦因生产厂家、批量、水分及挥发物的含量不同而不同。（2）成型条件：注射压力、时间及温度等直接影响塑料的收缩率，如压力提高，收缩率降低。（3）塑件壁厚、几何形状等也会影响成型收缩率，如壁薄的塑件收缩就小。（4）模具结构：模具结构也影响塑件的收缩率，如浇口尺寸大时收缩小；与料流平行的方向收缩大等。可见塑料的收缩率是不稳定的，直接影响到塑件的尺寸精度，再加上因脱模斜度及分型面产生的飞边以及成型零件的磨损等因素的影响，所以在设计塑件结构时，若无必要不必选用太高的尺寸精度。2．表面质量塑件的质量除了尺寸精度外，还有塑件的表面质量，包括有无斑点、条纹、气泡、凹痕、熔接痕、色泽和表面光泽及表面粗糙度等。前几项应在注射过程中避免，而表面光泽及粗糙度与成型零件的表面粗糙度、模具的磨损程度、塑料品牌与质量、成型工艺条件有关。设计时成型零件的表面粗糙度比塑件高一级。3．塑件的壁厚塑件的壁厚设计应注意以下几点：（1）薄厚应合适：若壁厚过厚，则:①收缩率增大，尺寸不稳定性增加。②塑件冷却时间加长，成型周期加长，注射效率降低。③浪费材料，增加成本；若壁厚过薄，则①塑件的强度及刚度下降，使用寿命降低。②成型时流动阻力增加，影响成型效果。③脱模困难。故塑件壁厚一般取2～3mm,不同品种塑料的制品厚度可查表选取。（2）壁厚应均匀:①若壁厚不均匀，则收缩不均匀,从而产生内应力引起塑件开裂,或产生缩孔、气泡及翘曲等缺陷。②局部壁厚会延长冷却时间，降低生产效率。对于一些不利于成型的结构应基于以下原则改进：①满足塑件在装配、运输与使用时的要求；②充分考虑成型工程中塑料的流动性，如薄壁及棱边部分能否充满。③塑件应能承受足够的脱模力以不被顶裂。图1-8为几例典型塑件壁厚的改进实例。另外，为保证塑件的均匀性，应尽量在拐角出采用圆弧连接，在薄壁和厚壁过渡处采用斜角过渡，且过渡面缓和平稳以避免应力集中。4．塑件的增强措施由于塑件的壁厚有一定限制，有时不能满足其使用性能和寿命要求，故可在不增加塑件壁厚的前提下，采取一些措施提高塑件的强度和刚度。（1）设加强筋：在塑件的适当部位设加强筋不仅可以提高塑件的强度和刚度，还能改善塑料的流动性能，有时还能避免因残余应力而产生的变形。设加强筋时应注意：①根部尺寸不能过大，（图1-9）。②设置脱模斜度以便于脱模。（图1-10）③加强筋的方向应与料流方向一致，否则会影响料流的正常流动，局部型腔填充不满。④同一平面设置多个筋时其分布、排列应相互错开，以减少收缩不均引起的变形或破裂。（2）改变塑件形状：对于型深壁薄的塑件，可通过设端部平沿、圆弧沿、凸台等结构来提高其强度和刚度，如图1-11所示。5．支承面的设计对于盒类、容器类塑件，底平面作为支承面时，应设计成凹形或设计加强筋及凸台、凸边等结构形式。若采用整个底面作支承面，则因模具制造偏差及塑件收缩等原因引起变形、翘曲等。如图1-12。6．脱模斜度的确定塑件注射成型后的固化冷却过程中产生收缩，包紧型芯，从而导致脱模困难，故需在与脱模方向平行的塑件内外壁设计出合理的脱模斜度以便于脱模。脱模斜度与塑件的材料、部位、形状、壁厚、高度及尺寸精度等因素有关。设计脱模斜度时应注意以下几点：（1）取向原则：内孔以型芯小端d为准，斜度沿扩大方向标出；外形以型前腔大端D为准，斜度沿减小方向标出，如图1-13所示。（2）当塑件形状复杂，能预见到脱模困难时，应取较大的脱模斜度。（3）斜度大小随塑件高度的变化而变化，以缩小塑件两端尺寸差距，当塑件高度小于50mm时取较大值，大于100mm时取较小值。有时将较高塑件的型腔从两端取脱模斜度。（4）塑件壁较厚时收缩产生的包紧力较大，应取较大的脱模斜度。（5）塑件内表面的斜度应小于外表面，即型芯的脱模斜度小于型腔的，以便开模时塑件留在型芯侧。（6）塑件精度要求较高时应选用较小的脱模斜度。（7）收缩率较大的塑件应选用较大的脱模斜度。（8）增强塑料宜取较大值，而含有自润滑性质的、易脱模的塑料可选取较小值。7．塑件上孔的设计（1）塑件孔的技术要求：塑件上各种形式的孔如通孔、盲孔、螺旋孔及异形孔等大部分与塑件一起成型的，设计时应注意以下几点：①孔的极限尺寸：因塑件孔是由型芯成型的，注射时型芯受到高压料流的冲击，太细或太长会弯曲，故应限制孔的直径。②孔间距：孔边与孔边、孔边与塑件边应有足够的距离以保证强度，孔间距、孔边距与孔径的关系见下表。当塑件受力较大时可在孔的边缘处设置凸台，较深的孔可设加强筋，如图1-14示。（2）通孔的设计：通孔的成型方法如图1-15①普通通孔成型时型芯固定在模板的一侧，图1-15a）。②较深通孔成型时可采用两个型芯，分别固定在动、定模两侧成型，图1-15b）。但这种方法在合模时两型芯容易产生偏移，两孔的同轴精度不易保证。当精度要求较高时可采用型芯对合处圆锥面定位法，图1-15c）。图1-15d）是型芯在一端固定，另一端导向增强的方法，可保证孔与分型面的垂直度要求。其缺点是因型芯的合模滑动在导向孔端部容易磨损而产生飞边，同时，通孔从一侧顶出，增大了脱模阻力。解决的方法一是在导向孔处镶嵌硬度较高的导套，二是采用顶管顶出的形式。（3）盲孔的设计:型芯只能一端固定即单悬于型腔内,当与料流方向垂直时易受冲击而弯曲变形,故盲孔深度一般不超过孔径的4倍，即h≤4d。（4）螺钉固定孔的设计：螺钉固定孔的常用形式如图1-16所示。（a）选用沉头螺钉的固定孔形式，紧固时圆锥体的沉头对塑件孔的边缘有较大的压力，易产生划伤及裂痕等影响外观及强度的现象。（b）使半圆头沉入一段距离，增加了塑件孔的强度，但沉头螺钉的对中性好，紧固时易产生蹩劲现象，故一般情况下不采用这种形式。（c）（d）（e）采用圆柱头螺钉全露头、半露头和沉头的形式，被紧固的塑件可以做一定距离的移动，是较理想的形式。（5）异形孔的设计：通常异形孔可采用型芯相切的方法成型，如图1-17所示。异形孔的设计需满足条件A≥B+Htanα，其中H为形孔的垂直厚度，mm；α为型芯相切斜度，一般取3０～5０。8．避免侧抽机构的设计技巧当塑件表面形状限制型腔或型芯在平行与开模方向的顺利脱模时，必须设计侧抽芯机构，使模具设计制造复杂化。故可在不影响塑件使用性能的前提下，对其结构进行必要的改动，以避免侧抽的结构形式。如图1-18所示。9．塑件螺纹的设计塑件上的螺纹若直接注射成型，则直径和螺距成型后会产生收缩，影响其与金属件的配合，故设计塑件的螺纹时应注意：（1）螺纹精度不低于IT8级。（2）尽量缩短配合长度以减小螺距的积累误差，一般应小于螺纹直径的1.5~2倍。但若是同种塑料件的相互配合则不必考虑。（3）螺纹端部设大于0.5mm的无螺纹区，其目的是①方便制造；②防止出现飞刺和脱边而崩扣；③起导向作用，方便使用。（4）外螺纹直径不小于3mm，内螺纹直径不小于2mm，螺距不小于0.7mm。（5）同一塑件通译部位的同轴线上有前后两段螺纹时其螺距和旋向应一致，以便同时旋出螺纹成型零件，简化模具；若两段螺纹的螺距不等或旋向相反时，则螺纹型芯或型环应分别做出，组合装配，成型后分别旋出。（6）若塑件上的螺纹在使用时不常拆卸且紧固力不大时，可采用自攻螺钉的结构。（7）塑件上螺纹强度要求较高时，可采用金属嵌件嵌入的结构形式。10．塑件齿轮的设计（1）相互啮合的塑料齿轮应采用相同的材料制造，以避免因收缩引起啮合状态不佳。（2）齿轮各尺寸关系：H=DD1>1.5Dt1=3m其中：H—轮毂厚度，mm；D—轴孔直径，mm；D1—轮毂外径，mm；t1——轮缘宽度，mm；m——齿轮模数。（3）塑料齿轮孔与轴采用过渡配合，其固定方法采用扁轴孔，避免用键槽连接。11.嵌件的设计定义：在塑件成型过程中将金属或其他材料的结构直接嵌入塑件使之与塑件成为一个不可拆卸的整体，这些被嵌入的件即为嵌件。原理：塑件与金属的热膨胀系数不同，注射成型后冷却过程中热胀系数大的塑件将嵌件紧紧抱住。目的：增加塑件强度、硬度、耐磨性、导电性及使用寿命等。嵌件设计时应注意：（1）嵌件材料的热膨胀系数与塑料的线膨胀系数差别不大，否则会引起开裂。（2）嵌件周边塑件壁厚不能太小以防开裂，同时还可保证塑件的使用强度。嵌件周边的最小壁厚尺寸见表1-3。（3）嵌件嵌入部分边缘应加工成圆角以利于塑料流动以避免应力集中；形状应尽量对称以便均匀收缩。（4）应考虑便于安装并准确牢固地定位，防止因合模震动或受料流冲击而产生位移。（5）嵌件的定位面应可靠地密封以防成型时熔料的渗入。一般采用H8/h8的配合精度。（6）嵌件的嵌如部分应双向固定（轴向和径向），以防受力时窜动或转动。嵌件常用的结构形式：（1）轴头类嵌件常采用开槽和滚花结构以保证牢固的和、固定于塑件中如图1-20。（2）螺纹类嵌件的结构着重考虑嵌件在模具中安装定位的准确牢固，防止飞边跑料。内螺纹嵌件与型腔壁应有一距离h>0.05以免合模时压坏型腔；支撑杆颈部有H8/h8的一段配合精度以防飞边，如图1-21。盲孔嵌件内螺纹的一端应做成盲孔以防从底部跑料，但为加工方便亦可做成通孔再加上一螺帽。图1-22外螺纹嵌件要求根部有一段无螺纹区与型腔H8/h8精度配合以防漏料。其固定形式见图1-23（3）片状类嵌件采用一些起障碍作用的形状。见图1-24。（4）导电类嵌件要保证导电体的截面积不受影响，应采用无切削形式如压扁、压弯及冲凸苞等障碍性形状。如图1-25

塑料成型模具设计第二章塑料注射模具设计的基本知识第一节塑料注射模具概论塑料制品通常要批量或大批量生产，故要求模具使用时要高效率、高质量，成型后少加工或不加工，所以模具设计时必须考虑：1.据塑件的使用性能和成型性能确定分型面和浇口位置。2.考虑模具制造工程中的工艺性，据设备状况和技术力量确定设计方案，保证模具从整体到零件都易于加工，易于保证尺寸精度。3.考虑注射生产率，提高单位时间注射次数，缩短成型周期。4.将有精度要求的尺寸及孔、柱、凸、凹等结构在模具中表现出来，即塑件成型后不加工或少加工。5.模具结构力求简单适用，稳定可靠，周期短成本低，便于装配维修及更换易损件。6.模具材料的选择与处理。7.模具的标准化生产：尽量选用标准模架、常用顶杆、导向零件、浇口套、定位环等标准件。

塑料成型模具设计第二章塑料注射模具设计的基本知识第二节塑料注射模具的基本结构一、注射模的基本组成1.浇注系统：熔融物料从注射机喷嘴流入型腔的通道，包括主流道、分流道、浇口、冷料井、拉料杆等。2.成型零件：成型塑件的零件，如型芯、型腔及其他辅助件。3.温控系统：用于调节模具的温度。4.塑件顶出系统：包括侧分型机构、二次顶出机构、先复位机构几顺序定距分型机构等。5.安装部分：把模体可靠地安装在注射机上的部分。6.连接系统：将各结构件组成整体的连接系统。7.导向系统：保证各结构件相互间的移动精度，如导柱、导滑槽等。动画模拟：1.局部装配和充型动作模拟2.二板模和三板模动态模拟二、注射模的分类注射机的结构形式根据所使用的注射机的不同可分为立式注射模、直角式注射模和卧式注射模。1.立式注射模：竖直安装在立式注射机上，浇口自上而下注射。其优点是注射方向与开模方向一致，放置活动型芯和嵌件较方便。缺点是塑件顶出后必须手工取出，不易实现自动化。立式注射模多用于小型塑件的成型。2.直角式注射模：平卧安装在直角式注射机上，浇口自上而下，但垂直与开模方向，多用于小型塑件。3.卧式注射模：安装在卧式注射机上，是注射成型中最常用的。三、卧式注射模的结构形式1.两板式注射模：模体主要由定板和动板组成，其特点是注射成型后只要一次分型即可脱模。1）顶管顶出注射模2）推件板顶出注射模3)斜导柱侧抽芯注射模4）斜推杆内抽芯注射模5)二板模动静态动画模拟2.三板式注射模在二板模的基础上增加一块可动模板，塑件的全部脱模过程须通过两次分型完成。三板模用于以下场合：由点浇口进料的注射模；根据侧抽芯需要必须由某分型面首先分型的模具；在塑件脱模时必须首先从某个分型面首先分型的模具。1)三板式点浇口注射模2)三板式定模侧抽芯注射模3)三板模开模动作动画模拟

塑料成型模具设计第二章塑料注射模具设计的基本知识第三节塑料注射模具的设计步骤一、审视塑件蓝图：模具通常是按照塑件图进行设计的，故需对塑件图进行充分的研讨、理解和消化，了解塑件的使用性能和结构要求。1.塑件结构是否满足塑件结构工艺性。2.材料可否顺利注射、冷却、脱模及成型，其强度和刚度是否满足使用要求。3.对精度要求高的局部，从收缩率考虑其配合状况。二、绘制模具装配草图：一般应有三个以上视图，相互配合的结构都应以局剖在图中表示出来。1.确定分型面、浇口位置及结构形式（1）分型面是模具设计与制造的基准面，一般根据以下因素来选择：①塑件的几何形状；②尺寸精度要求；③浇口形式；④脱模方式；⑤嵌件位置；⑥排气条件；⑦是否易清除飞边；⑧是否便于加工等。（2）浇口位置：在保证塑件表面不受损伤的前提下，确定浇口、主流道、分流道、冷料穴的位置和形状、大小、排气方法等，是注射时料流通畅、易成型、易清除凝料。2.确定成型零件的结构形式及安装方法成型零件是注射成型的核心，直接影响塑件质量、加工难易。选择合理的成型位置、结构及安装形式。3.确定模腔数量及排列方式单腔模具：较大型的塑件和生产批量不大的塑件；多腔模具：尺寸较小，批量较大的塑件。要以提高生产率、物料的流动和模具结构的制造精度考虑对模腔的合理排列。4.选择成型设备一般情况，据塑件选注射机，在进行模具设计；实际中，据现有设备进行模具设计。两个参数:①理论注射容量；②与注射方向垂直的塑件（包括凝料）最大投影面积。除两个参数外，选择成型设备时还应注意：（1）锁模力的校核：模板所受注射压力<注射机锁模力（2）模具闭合高度：介于注射机最大闭合高度和最小高度之间（3）模体外型尺寸<拉杆间距（4）注射机的定位孔直径，喷嘴孔径及喷嘴球半径尺寸应与模具配套。（5）模具采用的顶出方式应适应注射机的顶出方式和顶出距离，注射机的模板行程应满足开模取件所需的距离。5.塑件侧壁的凸凹槽结构（1）选择侧抽机构（2）若能改变塑件结构或能强制顶出的，应避免侧抽（3）塑件产量不大时，可设活动型芯，在塑件顶出后人工脱芯6.顶出机构选择顶出机构时应考虑顶出过程中塑件不变形、破裂、卡滞及不影响外观；多次分型，二次顶出时应考虑分型的顺序、采用的方法等。7.确定主要结构件尺寸以上各部分初定以后，可画出模体的轮廓，在确定导向机构（导柱）。复位机构及各部分的连接形式、支撑板、支撑块等。8.模温调节方式对模具尤其是成型部位温度调节可：①缩短塑件固化和冷却时间，提高效率，降低成本；②均匀固化塑料，避免残余应力和变形，保证产品质量。冷却回路应有良好布局如位置、尺寸、形状等。以上各部分确定后绘制模具总装图草图，尽量1：1。先内后外，先上后下。另还须注意：1.成型零件的型腔和型芯局部加镶块及其固定，以简化模具制造难度，便于更换。2.确定型腔板的侧壁厚度3.据塑件的深度确定型腔底板的厚度，型心固定板或承重底板的厚度，动模座板的厚度，顶出板厚度，直块厚度及模具安装方法等。4.模体外形尺寸（长、宽）小于注射机拉杆空间，高小于注射机最大闭合高度大于最小闭合高度。5.尽量选用标准件：导向件、顶出件、浇口套、标准模架等。6.对零件编号。7.测算模具造价。三绘制主要零件图：包括各成型零件，各主要模板等。1.尽量1：1，要求视图选择合理、简练、投影正确、布局匀称。2.尺寸、公差、形位公差、表面粗糙度等。3.相互配合的各构件间有无矛盾、干扰。4.对某些结构形式可有几种设计方案，对采用形式把握不大时，可在设计时留有余地，给修改提供方便，以免整体报废。四绘制装配图绘制模具装配图，标出模体外轮廓尺寸、定位尺寸、安装尺寸和配合。还应填写：①制造技术要求；②塑件种类，设计比例；③所选注射机型号；④必要时，说明模具安装方向。五编写设计说明书1.据塑件要求，成型性能和流动性能，确定浇口、主流道、分流道的位置和形式。2.模体各部分强度，刚度的计算、校核，列出公式，代入数据，求出结果，过程可略。3.抽芯力和脱模力的计算4.某些移动机构所需强度、刚度及稳定性校验。5.模具热平衡计算。六全面总结、积累经验一套模具制作完毕，试模成功后，填写自用备忘录，内容包括：1.从设计到试模过程中遇到哪些问题，如何解决的？2.模具有否局部问题（塑件质量、注射效率等）需要改进？3.哪些结构是肯定或基本肯定的：在以后模具设计中如何进一步应用？4.从设计构思到现场实践是否走了弯路、原因？5.现场跟踪发现哪些构件从工艺角度还存在哪些问题与不足？

塑料成型模具设计第三章注射模具分型面的选择技巧第一节分型面的基本形式分型面形式由塑件的具体情况而定，大体有平面式，阶梯式，斜面式，曲面式及综合式一、平面式：图3-1二、阶梯式：图3-2a)注射压力会引起定模与动模间沿箭头方向相对移动的倾向，该力较小时可由导柱来支承，但若该力较大，则引起导术和导套的过渡磨损，使塑件质量下降或使模具报废。解决措施：1.设置斜楔式镶块图3-3b)2.两个模腔对称布局图3-3c)、d)。可使：①模体两侧所受注射力平衡；②模具结构紧凑；③选用侧浇口时对物料流动很有利。三、斜面式：图3-3四、曲面式：图3-4五、综合式：图3-5

塑料成型模具设计第三章注射模具分型面的选择技巧第二节选择分型面的基本原则分型面是模具结构中的基准面，直接关系到塑件质量，模具力的工艺性和注射成型效率。故确定分型面是模具设计的重要环节，选择时应考虑以下问题：1.据塑件的某些技术要求，确定成型零件在动，定模上的配置。2.塑件的生产批量。3.浇注系统的形式和位置。4.型腔的溢流和排气条件。5.模具加工的工艺性。一、保持塑件外观整洁。二、应利于排气：分型面尽量和物料流动的末端相重合。三、开模时塑件留在动模一侧：以利于塑件的顶出脱模。四、应容易保证塑件的精度要求。五、应力求简单适用并易于加工：对开头较复杂的分型面应选择贯通的结构形式。六、考虑侧向分型面与主分型面的协调。1.带有侧孔或侧凸凹槽的塑件，往往把侧抽芯的部位放在动模一侧以便抽芯，图3-10。2.尽量选用抽芯距短的一侧抽芯。3.侧抽芯的形式对侧滑块所需的锁紧力影响很大。七、分型面应与注射机的参数相适应。八、考虑脱模斜度的影响。九、嵌件和活动型芯应安装方便。

塑料成型模具设计第三章：注射模具分型面的选择技巧第三节典型塑料件分型面的设计实例一.灯罩模的分型面二.动模侧抽芯形式的比较三.改变分型面可以避免侧抽芯四.多阶梯式分型面的注射模具

塑料成型模具设计第四章注射模具浇注系统的设计技巧第一节浇注系统的组成一、组成：主流道，分流道，浇口，冷料穴和排气槽或溢流槽等。二、设计原则：1.据塑件形状，大小及壁厚等因素并结合所选分型面的形式选择浇注系统的形式和位置。2.据塑件型腔数设计浇注系统的布局。3.据所选取塑料的成型性能特别是其流动性能选择浇注系统的截面积和长度。4.尽量缩短物料流程和便于清除料把，以节省原料提高注射效率。5.排气良好。

塑料成型模具设计第四章注射模具浇注系统的设计技巧第二节主流道的设计主流道是熔融塑料由注射机喷嘴喷出时最先经过的部位，与注射机喷嘴同轴，因之与熔融塑料，注射击机喷嘴反复接触、碰撞，一般不直接开设在定模上，为了制造方便，都制成可拆卸的浇口套，用螺钉或配合形式固定在定模板上。如图4-2。一、主流道设计要点1.为便于凝料取出，主流道采用α=3°～6°的圆锥孔。流动性较差的塑料稍大些但不宜过大。2.出料端直径D尽量小，以减小与模腔的接触面积，从而减小模腔内部压力对其的反作用力。3.材质选取用优质钢T8A，并淬硬处理。其硬度应低于注射机喷嘴以防后者被碰坏。4.锥孔内壁粗糙度Ra=0.63μm以增加其耐磨性并减小注射阻力，锥孔大端应有1°～2°的过渡圆角以减小料流在转向时的流动阻力。5.浇口套与注射机喷嘴头的接触球面必须吻合。Sr=SR+（0.5～1）mmd=d1+(0.5～1)mmL2=3～5mm.其中：Sr为浇口套端面凹球面半径；SR为注射机喷嘴端凸球面半径；d为圆锥孔小径，d1为喷嘴内孔直径；L2为浇口套端面凹球面深度。6.定位环：模体与注射机的定位装置，保证浇口套与注射机的喷嘴对中定位。定位环外径D1应与注射机的定位孔间隙配合，其配合间隙为0.05～0.15mm，定位环厚度为5～10mm。7.浇口套端面与定模相配合部分的平面高度一致8.浇口套长度L尽量短，因为L越大，压力损失越大，物料温度越，影响注射成型。9.主流道尽量不用分级对接式，若L必须加长时则D=d+(0.05~1.0)mm如图4-3二、浇口套的结构形式如图4-4

塑料成型模具设计第四章注射模具浇注系统的设计技巧第三节分流道的设计分流道是主流道与浇口的中间连接部分，起分流和转换方向的作用。一、分流道的设计要点总原则：应使熔融的塑料在流经分流道时，压力及热量损失最小，且产生的分流道凝料最小。1.截面积尽量小。1）过小会降低注射速度，延长填充时间还可出现缺料、焦烧、皱纹、缩孔等缺陷；2）过大会增大凝料的回收量，并延长了物料的冷却时间。设计时应采用较小的截面积，以便试模时有修正的斜地。3）一模多腔时分流道的截面积为各浇口截面积之和，分流道的截面积总和不大于主流道截面积。2.分流道和型腔的分布应排列紧凑间距合理，以轴对称或中心对称而平衡，尽量缩小成型区域的总面积。并使型腔和分流道在分型面上的总投影面积的几何中心与锁模力的中心重合。3.分流道的形状要考虑分流道的截面积与周长比最大为好，以减小熔料的散热面积和磨擦阻力，减少压力损失。4.分流道长度应尽量短以减少压力损失；多腔模具各腔分流道长度尽量相等；分流道较长时应在其末端设冷料穴，防止空气和冷料进入模具型腔。5.分流道上转向次数尽量小，转向处应圆角过渡，不能有尖角。6.内表面不必很光。Ra=1.6um即可。目的是使流料外层在摩擦阻力作用下流动小些，形成冷却皮层，利于对熔融塑料的保温。7.分流道在定模一侧或分流道延伸较长时，要设分流道拉料杆，以便开模时拉出分流道的凝料，并与塑件一起顶出。二、分流道的截面形状为减少分流道的压力损失和热损失，需使分流道的通流截面积最大，而散发热量的内表面积最小。即η=S/Lη——分流道的效率；S——分流道的截面积；L——分流道截面周长。1.圆形截面：S/L值最大，即效率最高（周长相等时圆形截面积最大）。一般D=4～8mm。缺点：制造较烦，因为它必须分设在模板两侧，在对合时易产生错口现象。2.半圆形：效率比圆形稍差，但加工较简单。3.梯形截面：加工较简单，截面也利于物料流动，故较常用。4.扁梯形：物料流动情况变差，但分流道冷却比以上其它形状好得多。三、分流道的布局分流道的布局取决于型腔的布局，分流道和型腔的分布有平衡式和非平衡式两种。1.平衡式分流道特点：各分流道长度、断面尺寸及其形状完全相同，各型腔同时均衡进料，同时注射完毕。（1）辐射式：以主流道为圆心，型腔沿圆周均匀分布，分流道均匀辐射至型腔处。如图4-5abc分别解释。辐射式分布的缺点：排列不够紧凑，成型区域的面积较大，分流道较长，必须在分流道上设顶料杆；划线和加工时必须用极坐标，操作麻烦。（2）单排列式：分流道设在定模一侧，便于流道凝料完整取出，和不妨碍侧分型的移动。常用于多型腔模具中，或在开侧抽芯的多型腔模具中。如图4-6所示。（3）Y形，以三个型腔为一组按Y形布局排列，用于型腔数为3的倍数的模具,如图4-7。缺点：分流道上均无冷料井。措施：在分流道交叉处设一个拉料杆式冷料井。（4）X形：四个型腔为一组，分流道呈交叉的X状。如图4-8。（5）H形（最常用的一种）：以4个型腔为一组，按H形布局，用于型腔数为4的偶数倍的模具。如图4-9。特点：排列紧凑对称，平衡，尺寸在模体的X，Y坐标方向变化，易于加工。（6）综合型：如图4-10。2.非平衡式分流道。如图4-11。与平衡式分流道的基本区别在于主流道到各个型腔的分流道长度不同，只有将浇口尺寸做得不同，即：靠近主流道的浇口长度L1>远离主流道的浇口长度L2，或靠近主流道的浇口截面积S1<远离主流道的浇口截面积S2，以增大近距离模腔的流动阻力。非平衡式分流道优点：可缩短分流道的总长度。3.单腔分流道（1）单腔中心进料：塑件在分型面的投影是连续的采用中心进料方式，即不设分流道，熔料从主流道流经浇口直接进入型腔。图4-12。（2）利用空心空间进料：若塑件外形上有一足够的空心空间如框形，环形，U形等，则利用空心空间进料。4.分流道的计算分流道的尺寸据塑件的成型体积、塑件壁厚及形状、所用塑件的性能及分流道长度等因素确定，对壁厚小于3mm，质量在200g以下的塑件可用经验公式。D=0.2654W/L式中：D——分流道直径（mm）；W——流经分流道的塑料量（g）；L——分流道长度。对于黏度大的塑料，按上式算出的D值乘以系数1.2～1.25。常用塑料的注射件分流道尺寸，如表4-1。

塑料成型模具设计第四章注射模具浇注系统的设计技巧第四节浇口的设计一.浇口的基本类型浇口设计与塑件技术要求形状，断面尺寸，成型性能，模具结构，注射工艺等有关。1.直接浇口（如图图4-13）：熔融塑料经主流道直接注入型腔，又称主流道型浇口，非限制性浇口，适用于单腔的深腔塑件和大型塑件。注：设在塑件底部，冷料穴0.5t；浇口大直径D<=2t；主流道长度尽量短。

优点：（1）浇口截面较大，流程较短，流动阻力小，适用于深腔，壁厚，材料流动性差的壳类塑件。（2）模具结构简单紧凑，便于加工，流程短，压力损失小。（3）保压补缩作用强，易于完全成型。（4）有利于排气及消除熔接痕。缺点：（1）除去浇口凝料较困难，塑件有明显浇口痕迹。（2）浇口附近熔料冷却较慢，成型周期长，影响成型效率。（3）易产生内应力引起塑件变形，或产生气泡、开裂、缩孔等缺陷。（4）只适用于单腔模具。2．盘形浇口：是直接浇口的变形。图4-14。（适用于通孔较大的塑件）优点：（1）进料均匀，分子链及纤维取向趋于一致，从而减小内应力，提高塑件尺寸稳定性。（2）不易产生熔接痕，利于提高塑件机械性能。（3）注射时气体有序地从分型面周边排气避免气泡、填充不满等现象。（4）易于清除浇口凝料，塑件表面无明显痕迹。缺点：盘形浇口与型腔形成密封空间，塑件脱模时内部形成真空，故脱模困难，心须设置进气杆或进气槽等进气通道。3．分流式浇口：图4-15。在动模型芯头部设一圆锥体，起分流作用。优点：（1）除盘形浇口的优点外，由于圆锥的分流作用，料流更通畅。（2）分流锥除分流作用外，还是塑件内孔的型芯，其直面应高出塑件0.5～1mm以使内孔完整。缺点：（1）只适于通孔较小的塑件。（2）浇口痕迹在塑件端面。4．轮辐式浇口：盘形浇口的变异，即：将盘形浇口的整个圆周进料改为轮辐式几小段圆弧进料。图4-16。优点：（1）具有盘形浇口的优点。（2）浇口小，易除浇口凝料且减小了塑料用量。（3）克服了盘形浇口因形成真空、塑料件难以脱模的问题。缺点：产生熔接痕，影响塑件强度。5.爪形浇口，是分流式浇口与轮辐式浇口的变异形式，图4-17。它在型芯部的圆锥体上或主流道的内壁上均匀地开设几处浇口，具有分流式和轮辐式浇口的共同特点。其结构特点是型芯顶端圆锥体，伸入定模内起对中定位作用，易保证塑件内孔与外形同心度，用于内孔较小或有同心度要求的管状塑件。缺点是易产生熔接痕。6.点浇口：又称针状浇口，用于流动性较好的塑料PZ，PP，ABS，PS及尼龙类。优点：（1）因浇口截面积小（d=0.5～1.8mm），熔料通过时有很高的剪切速率和磨擦，产生热量，提高熔料温度，降低黏度，利于流动使塑件外形清晰，表面光洁。（2）浇口开模时即被拉断，呈不明显圆点痕，故点浇口可开在塑件任何位置而不影响外观。（3）一般开在塑件顶部，注射流程短，拐角小，排气好，易于成型。（4）应用广泛，适用于外观要求较高的壳类或盒类塑件的单腔模、多腔模等各种模具。点浇口的结构形式图4-18。采用点浇口时应注意的问题：(1)因直径小，注射压力损失大，引起的收缩率大，浇口附近会产生较大的内应力而引起翘曲、变形等缺陷，故应尽量缩短浇口长度。(2)为清除浇注凝料，须采用三板式模具结构，图4-19三板式点浇口自动脱落模。(3)不宜成型平薄塑件及不允许有变形的塑件。成型制品时若采用单个点浇口则因流程长，而导致熔接处料温过低，熔接不牢，形成明显熔接痕，影响塑件外观和强度。同时因料温差异大面引起塑件扭曲变形，故采用多点进料形式，图4-20。(4)浇口附近熔料流速很高，造成分子高度定向，增加局部应力，壁薄塑件易发生开裂，在不影响制品使用性能前提下，局部加大浇口对面塑件壁厚并使之呈圆弧过渡，图4-21。7.侧浇口：开设在模具分型面处，从塑件侧面进料，适用于一模多腔。优点：（1）截面为偏平形状，冷却时间短，从而缩短成型周期，提高生产效率。（2）易去除浇注系统凝料而不影响塑件外观。（3）可根据塑件形状特点灵活多样选择浇口位置。（4）因截面小，熔料受挤压和剪切，改善流动状况，便于成型和提高制品表面光洁度；减小浇口附近残余应力避免变形、开裂及流动纹的出现。（5）浇口在分型面上且形状简单故易加工，且可随时调整尺寸，使各型腔浇注平衡。应注意的问题：(1)压力损失大，需用较大的注射压力或缩短浇口长度。(2)易形成熔接痕、缩孔、气泡等缺陷，设计时需考虑浇口位置的选择和排气措施。侧浇口的结构形式(1)短形侧浇口：图4-22.23.24。(2)扇形浇口：是矩形浇口的变异形式，广泛用于注射长条或扁平面薄壁塑件，托盘、盖板等。从分流道到型腔方向的宽度渐宽而厚度渐薄，图4-25。优点：熔融塑料横向均匀进入型腔，减少了流纹和定向效应，降低了塑件内应力，和带入空气的可能性，从而防止塑件翘曲变形和气泡。缺点：沿塑件侧壁浇口痕迹较长，切除工作量大，且影响塑件美观，故设计时浇口厚度尽量小h=0.2～0.8mm（不能大于塑件壁厚的1/2），长度L=0.7～1.5mm，宽度根据具体情况定，但浇口的总截面积不大于主流道的截面积。(3)平缝式浇口：短形浇口的变异，适用于薄板或长条状制品。优点：熔料以较低流速，呈平行状态，平稳均匀地流入型腔，降低了塑件内应力，减少了翘曲变形。图4-26平缝式浇口示意图和基本尺寸。图4-27浇口对料流的影响示意图（对各图浇口形式及位置选择做比较）注意问题：平缝式浇口的选择应注意防止塑件的变形和合模力的平衡，例图4-28。(8)环形浇口：图4-29沿塑件的整个外圆周而扩展进料的浇口，可使深融的塑料环绕型芯均匀进入型腔。流程较短，充模状态好，排气良，能减少拼缝痕迹，但去除浇口较麻烦。适用于细长的薄壁管状塑件。9.潜状式浇口：点浇口的变异。分流道一部分位于分型面上，另一部分呈倾斜状潜伏在分型面的下方（或上方）塑件的侧面或里面，设置脱模时便于自动切断的点状浇口。优点（除具有点浇口的优点外）还有以下特点：(1)位置选择范围广，可在塑件的外表面、侧表面、端面、背面，截面积小，不损伤塑件外表面。(2)开模时即自动切断浇口凝料，无后加工，效率高，易实现自动化。(3)不同于点浇口模具的三模板二次开模取出凝料，潜伏式浇口只用二板式一次开模即可。(4)用专用铣刀加工，方便。

潜伏式浇口的几种形式：(1)拉切式浇口：分流道设在主分型面上，浇口潜入型腔板一侧，斜向进入型腔，图4-30所示。(2)推切式：浇口在动模一侧，如图4-31所示。(3)复式：用于细长塑件，是在细长塑件底部设两均匀的潜伏式浇口，如图4-32所示。10.耳形浇口：如图4-33所示。自分流道的料流经过浇口不直接进入型腔，而是先进入直浇口垂直的耳槽侧壁上，从而缓冲了流速，改变了流向，使之平滑均匀地流入型腔，故可减小浇口附近的残余应力，并防止涡流的产生，利于塑件外观，适用于对应力敏感的材料，如硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、ABS、有机玻璃等。优点：（1）浇口附近局部应力集中得到缓解。（2）由浇口引起的变形、翘曲、缩孔等缺陷集中在耳槽部位，成型后被切除，保证塑件质量。缺点：去除浇注凝料较麻烦。二、浇口设计要点1.选择在不影响塑件外观的部位，图4-34。2.浇口应不影响塑件的使用性能，图4-35。3.应尽量避免产生喷射和蠕动现象如图4-36所示①加浇口断面尺寸；②避免料流直接进入型腔。4.应开设在壁厚处以保证最终压力有效地传到塑件厚部，利于填充与补料。5.尽量缩短流程，减少变向，以降低压力损失，如图4-37ab。6.应利于型腔内气体的排出。7.尽量避免熔接痕，如图4-38，39，40，41所示。

8.避免引起塑件变形①防止料流将型腔型芯，嵌件撞压变形，图4-42②改变进料方式和进料位置图4-439.尽量设在便于熔体流动的方向，如图4-44所示。10.应便于清除凝料，如盘形，轮辐或爪形，潜伏式。11.浇口与分流道的连接处应采用圆弧或斜面相连，平滑过渡图4-4512.初始值应取较小，为试模时必要的修正留有余地。

塑料成型模具设计第四章注射模具浇注系统的设计技巧第五节冷料穴和钩料脱模装置一.冷料穴位置：主流道的末端（主流道正对面的动模板上）或分流道的末端。作用：①储存注射间歇期间喷嘴前端的冷料，以防其进入流道，阻塞或减缓料流或进入型腔，在塑件上形成冷疤或冷斑；②将主流道凝料拉出。尺寸：直径大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径，图4－46、4－47所示。二、钩料装置a.顶杆式钩料装置：由冷料穴和顶杆组成，基本形式和主要尺寸如图4-48所示。b.Z形钩料杆：常用形式，但凝料脱出时需一侧向移动，当模具结构限制不允许时不宜用。c.在冷料穴内壁上设阻碍凝料被拔出的结构，如图4-48b内环槽式和图4-48c倒锥式。d．在冷料穴一端攻一段线螺纹。e．利用冷料穴内壁的粗糙面。2.推板式钩料装置；由冷料穴和钩料杆组成，钩料杆安装在型芯固定板上，不与顶出系统联动，常用的结构形式和主要尺寸如图4-49所示，a～e；动作过程由图4-50可见，推板式钩料装置只适用于采用推板推出塑件的模具图4-51。

塑料成型模具设计第四章注射模具浇注系统的设计技巧第六节排气和引气系统一、排气系统1.作用：在注射过程中将型腔中的气体顺利排出，以免塑料产生气泡，疏松等缺陷。气体来源①浇注系统和型腔中原有的空气；②塑料中的水分在注射温度下蒸发的水蒸气③塑料熔体受热分解产生的挥发气体；④熔体中某些添加剂的挥发和化学反应生成气体。2.设计要点(1)保证迅速、有序、通畅，排气速度应与注射速度相适应。(2)排气槽设在塑料流末端。(3)应设在主分型面凹模一侧：①便于加工和修整②若产生气体起边，容易脱模和去除。(4)尽量设在塑件较厚的部位。(5)设在便于清理的位置以免积存冷料(6)排气方向应避开操作区，以防高温熔料溅出伤人。(7)其深度与塑料流动性及注射压力，温度有关。3.位置和形式：图4-52a～f各种排气位置和形式。二、引气装置作用与排气系统相反，是为顺利脱出塑件而采取的一种措施。大型深腔底部密封的壳形塑件，成型后型腔被塑料充满气体被排除，塑件内孔表面与型芯间形成真空，使脱模困难。引气装置的形式图4-53。

塑料成型模具设计第五章注射模具成型零件和模体的设计第一节型腔的结构设计型腔即凹模，是构成塑件外部几何形状的零件。一.型腔的结构形式1.完全整体式：由整块材料加工而成。图5-1优点：（1）结构简单。（2）强度、刚度较高，不易变形。（3）塑件上不会产生拼缝痕迹。缺点：（1）切削量大，成本高。（2）热处理和表面处理较难。故适于形状简单的中小型模具。2.整体组合式：型腔由整块材料加工，而后嵌入到固定板中。图5-2。优点：便于加工，特别是在多型腔模具中，型腔单个加工后，再分别装入模板，易保证同心度和尺寸精度，且便于热处理。3.局部组合式：型腔由整块材料制成，局部镶有成型嵌件。图5-3用于型腔较深、形状较复杂、整体加工困难或局部需要淬硬的模具。4.完全组合式：由多个镶块组合而成的型腔。特点：便于机加工、抛光、研磨、局部热处理。用于不易加工的型腔和大型型腔上。完全组合式型腔由以下几种结构形式。(1)嵌入式：将型腔组合后嵌入到固定板中。图5-4.a).b).c)。(2)模框组合式：镶拼的凹模块先嵌入模框，模框再嵌入到固定板中。图5-5a).b).c)。(3)瓣合式组合型腔：用于整体需要侧抽芯的塑料模中。由两瓣或多瓣组合成侧抽芯型腔。二、型腔壁厚和底板厚度的计算：注射过程中型腔受的力：（1）合模时的压应力。（2）注射过程中塑料的注射压力。（3）保压压力。（4）开模时的拉应力。型腔刚度不足时→弹性变形→型腔向外膨胀→影响塑件质量和尺寸精度→产生溢料飞边冷却收缩时，型腔弹性恢复。当型腔的弹性变形大于塑件的收缩量时→压紧塑件→脱模困难→塑件留在型腔中型腔强度不足时→塑型变形引起型腔永久变形甚至破裂。故设计型腔时需从强度和刚度两方面计算、校核其厚度。在进行型腔刚度、强度计算时的重要技术参数：1.型腔内部所受熔体单位平均压力P：根据塑料材料和塑件形状不同而异。取19.6～49Mpa。2.许用变形量[δ]：最大不溢料间隙。不同塑料的[δ]值查表P1275-1。3.钢材的许用应力[σ]：随钢种和热处理方法不同而不同：未经淬硬者[σ]=78～98MpaHRC=53～58者[σ]=137～157Mpa。不同形状（圆形、矩形）、不同组合方式（整体式、镶拼式）的型腔壁厚、底厚尺寸按陈万林P81公式计算。实际计算证明，当圆形型腔内半径r=86mm和矩形型腔的长边L1=370mm时，按刚度和强度分别算得的侧壁厚度相等。故取r=86mm和L1=370mm为临界值，当小于时按强度计算，大于时按刚度计算。

塑料成型模具设计第五章注射模具成型零件和模体的设计第二节型芯的结构设计型芯又叫凸模，是构成塑件内部几何形状的零件。包括主体型芯、小型芯、侧抽芯和成型杆及螺纹型芯等。一、结构形式1.完全整体式：主体型芯与动模板做成一体。如图5-7所示。

特点：结构简单，强度、刚度较好，费工费材，不易修复和更换，只用于形状简单的单型腔或强度、刚度要求很高的注射模。2.整体嵌入式：将主体型芯镶嵌在模板上。如图5-8所示。3.局部组合式：据塑件局部有不同形状的孔或沟槽，不易加工时，在主体型芯上局部镶嵌与之对应的形状，从而简化工艺，便于制造和维修。图5-9。4.完全组合式：由多块分解的小型芯镶拼组合而成的，用于形状有规律性排列而又难于整体加工的塑件。如图5-11所示。

优点：（1）可分别对各镶块进行热处理，达到各自所需的硬度，故可长久保持成型件的初始精度，延长模具寿命；另可对各组件进行化学处理，提高其耐蚀性能。（2）便于磨削加工，提高成型零件的精度，从而保证塑件精度。（3）各镶拼件制造公差小，提高了成型零件的互换性，有利于维修、更换。（4）可方便的开设脱模斜度，并可进行镜面研磨。既提高了塑件的光洁度，又可采用小的脱模斜度。（5）可方便的在所需部位开设排气槽。（6）降低了劳动强度，提高了生产率。不足：（1）整体加工精度要求高，组合件安装的累积误差不易保证。（2）组合件数量越多，模具制造成本相对越高。（3）不利于模体冷却系统的布局。二、小型芯的固定形式在局部组合式型芯中，小型芯是常见形式，因其体积较小并受到模具结构限制，故其固定方式往往根据具体情况而定。图5-13a)～k)

塑料成型模具设计第五章注射模具成型零件和模体的设计第三节成型零件镶拼组合的原则一.保证塑件质量和模具可靠性1.减少在塑件上留下拼缝痕迹。2.使毛刺方向与镶拼方向一致，以免影响脱模。3.尽量使结合缝严密、强度足够牢靠，避免尖角、薄壁。二.要方便模具其它部分的布局，如要考虑镶拼结构是否干涉浇注系统、温度调节系统及脱模机构等的设计。三.考虑模具的制造与维修，尽量简化模具制造工艺，维修，更换方便；尽量减少镶拼数量，缩短配合长度等。

塑料成型模具设计第五章注射模具成型零件和模体的设计第四节成型零件尺寸的确定一、影响塑件尺寸的因素1.成型收缩率的选择和成型收缩的波动引起的尺寸误差。2.成型零件的制造误差。3.成型零件的组装误差。4.成型零件脱模斜度引起的误差。5.成型零件磨损及化学腐蚀引起的误差。6.成型零件的相对移动引起的误差如合模时的误差、侧抽芯的移动误差等。二、确定成型零件尺寸的原则1.确定合适的收缩率(1)壁厚：较大时取偏大值。(2)形状：复杂者取偏小值。(3)有嵌件时取偏小值。(4)与料流方向平行的尺寸取偏小值。(5)浇口截面积小的比大的收缩率大，应取偏大值。(6)距浇口近的部位比远的收缩率小，应取较小值。(7)型腔尺寸取小于平均收缩率的值，型芯尺寸取大于平均收缩率的值。2.据成型零件的性质决定各部分成型尺寸：构成塑件外形尺寸的型腔内径尺寸D和深度H，因脱模摩擦和化学腐蚀作用而趋于变大，成为趋于增大尺寸；同理，型芯外径尺寸d及其高度h称为趋于缩小尺寸。中心距c不会因腐蚀而变化称为常量尺寸。设计时D、H尽量选小些，取公差的负值；d、h选大些，取公差的正值。3.脱模斜度的取向：型腔尺寸以大端为准，脱模斜度向缩小方向取得；型芯尺寸以小端为准，脱模斜度向扩大方向取得。4.成型零件相对移动而可能产生飞边时，成型尺寸可适当减去或增加一个附加值。三、成型零件尺寸的计算趋于增大（减小）的尺寸需减小（增加）一个1/2Δ（Δ为塑件公差），再取一个磨损余量（径向受磨损较大取1/4Δ，轴向取1/5Δ），故1.型腔尺寸其中：—型腔径向最小基本尺寸—塑件最大基本尺寸—塑料平均收缩率—型腔深度最小基本尺寸—塑件最大基本尺寸Δ—塑件的公差；

—模具制造公差，按IT9级公差选取，精度要求不高者取（1/3～1/6）Δ2.型芯尺寸—型芯径向最大基本尺寸—型芯高度最大尺寸—塑件径向最小基本尺寸—塑件内形深度最小尺寸3.中心距尺寸或其中—模具中心距基本尺寸—塑件中心距的基本尺寸4.计算实例P147例5-19详解

塑料成型模具设计第五章注射模具成型零件和模体的设计第五节嵌件的安装结构设计一、塑料制品镶入嵌件的目的和材料目的：增强制品局部的强度、硬度、耐磨型、导电性与磁性等。或增加制品尺寸和形状稳定性。材料：嵌件材料有金属、玻璃、木材和已成型的塑料等，金属最普遍。二、嵌件的安装结构设计1.无螺纹的嵌件的安装：通过配合而安装（柱与塑件上的孔配合/孔与塑件上的柱配合）。嵌件的高度可由柱高/孔深限位。安装松紧度由配合间隙保证或加设压紧机构。2.有螺纹的嵌件安装（1）带内螺纹：装在螺纹杆上，安于型腔中。（2）带外螺纹：装在螺纹环上，安于型腔中。

塑料成型模具设计第五章注射模具成型零件和模体的设计第六节螺纹成型零件的设计一、塑料螺纹的成型方法1.图5-15a)b)将螺纹型芯或螺纹型环作为活动镶块装入模体，成型塑件内螺纹。特点:模具结构简单，在成型小批量的塑件时，得到了广泛的应用。缺点：浪费了人工，注射效率低。2.要求螺纹有较高强度时，用螺纹嵌件。图5-15c).d)所示。3.采用侧抽芯方式。4.在动定模分型面上采用镶嵌对合螺母。5.将螺纹型芯或型环固定在动模板上，强制脱模。用于软质材料螺距很浅或断续螺纹时。

二、螺纹成型零件尺寸的计算与一般成型零件尺寸的计算大体相同，即型环径向尺寸取正偏差；型芯取负偏差；螺距取双向公差。1.螺纹型环：（1）中径（2）外径（3）内径其中：—螺纹型芯中径尺寸—塑件外螺纹中径尺寸—塑件平均收缩率—塑件外螺纹中径公差—螺纹型环中径制造公差取（）b2.螺纹型芯：（1）中径（2）外径（3）内径3.螺距其中：—螺纹型环型芯螺距—塑件螺距—螺纹型芯型环螺距制造公差三、螺纹成型零件的设计原则1.螺纹配合极限长度：用以弥补塑件因收缩产生的螺距误差。—塑件螺纹的中径公差—所选塑料的收缩率2.若配合长度较短，不能满足强度要求时，可改用收缩率较小的材料。3.螺纹起、终端留大于0.8mm的无螺纹区。如图5-16所示以提高塑件使用寿命、增加强度。4.螺纹相配的两塑件尽量应选用同种塑料，可不考虑螺距的收缩率。四、小直径螺纹型芯安装形式小直径螺纹型芯一般以活动形式安装在模体中，要求：（1）准确定位，不能因合模移动产生的震动及注射冲击使之产生位移或脱落。（2）易装入，易随塑件顶出及容易从塑件上旋出。如图5-17所示。

塑料成型模具设计第五章注射模具成型零件和模体的设计第七节成型零件的设计技巧设计成型零件时应考虑：1.尽量保证塑件外观：完整性、美观，避免尖角、毛边、飞刺等。2.应使成型零件的加工工艺合理，省时省力，并能达到必要的装配精度。3.成型零件要有必要的制造和装配基准面，力求装配时定位可靠、方便、快捷。4.配合面应尽量少，以便制造和装配。5.嵌件应便于修复和更换。6.成型零件在使用时应方便、简捷。7.成型零件应具有足够的强度和刚度。分述如下：一.保证塑件的整体外观。图5-18二.成型零件便于加工。图5-19三.选择适当的加工基准面。图5-20.21四.相互配合部分尽量减少配合面。图5-22五.组合件应便于装卸。图5-23六.应使成型零件使用方便。图5-24七.考虑成型零件强度。图5-25塑件风轮注射模的结构实例图5-26

塑料成型模具设计第六章导向和顶出机构的设计第二节顶出机构及其基本形式一、顶出机构的分类：1.按驱动方式：手动顶出、机动顶出、气动顶出。2.按模具结构：一次顶出、二次顶出、螺纹顶出、特殊顶出。（图6-1各件名称，动作过程）二、影响顶出力的因素塑件在模内冷却固化→收缩包紧成型零件→包紧力影响包紧力的因素：塑料性能、塑件壁厚、包容面积、塑件形状、成型零件表面粗糙度、脱模斜度及成型工艺。三、顶出机构的设计原则1.顶出机构应设置在动模一侧；因塑件一般均留在动模一侧以便顶出。2.顶出时与塑件的接触面应为塑件内表面及其他不显眼的位置，以保证塑件外观。3.顶出装置均匀分布，顶出力作用在塑件承受力最大的部位。以防变形和损伤。4.顶出机构应平稳顺畅，灵活可靠，足够的强度、耐磨性，平稳顺畅无卡滞，并且制造方便，易于维修。四、顶出机构的基本形式1.顶杆顶出机构（1）基本形式：常用断面形状有圆形、矩形、腰形、半圆形、弓形和盘形等。如图6-2所示。①圆形：易加工，容易保证配合精度及互换性，易于更换，滑动阻力最好、不卡滞，应用最广。②矩形：用于深而窄的立墙和立筋型腔中，因狭窄的顶出孔难加工，故其顶出位置多选择在组合型芯的拼合处。如图6-3所示。③半圆形：多用于在塑件外缘处顶出或靠近型芯镶块附近处采用。半圆形顶杆加工较易但半圆形顶杆孔加工则难。④盘形：用于深腔、脱模斜度小、薄底的筒形塑件。如图6-4所示。（2）顶杆的结构形式和固定形式①顶杆的结构形式，如图6-5所示。②顶杆的固定方式，如图6-6所示。③顶杆的组装精度，如图6-7所示。ⅰ）配合长度L：当d<6㎜时，L=2d；当d=6～10㎜时，L<1.5d。ⅱ）配合精度：理论上，单边间隙不大于塑料的允许溢边值即可。实际上要求总间隙不大于塑料的允许溢边值。因各种塑料的溢边值不同，故顶杆和顶杆孔的配合精度为一范围H8/f8～H9/f9（流动性好→小；流动性差→大）ⅲ）顶杆和顶杆孔的配合间隙在注射时起排气作用，间隙大则排气功能好。故选择间隙时需兼顾排气和溢料两方面。（3）顶杆顶出机构的设计要点：a.设在脱模阻力较大部位：成型件侧壁、边缘、拐角等处。如图6-8所示（形芯强度，为修复、扩孔留余地）b.设在塑件承受力较大的部位：较厚处、立壁、加强筋、凸缘上。以防顶出变形。c.位置布局合理，顶出受力平衡以避免塑件变形。d.在确保顶出的前提下，数量尽量少以简化模具结构，减少顶出对塑件表面影响。e.对有装配要求的塑件，顶杆端面应高出形芯h=0.1～0.5㎜，以免影响塑件装配，但不能太高。f.顶杆应尽量短以保证顶出时的刚度、强度。g.不易过细，Φ<3㎜时，应采用阶梯形提高刚度。h.必须在塑件斜面设置顶杆时，为防止顶出过程中滑动，再顶杆部斜面上开横槽。图6-8d）i.当薄、平塑件上不允许有顶出痕迹时，将顶杆设在浇口附近。图6-8e）j.在带侧抽机构的模具中，顶杆位置尽量避免与活动型芯发生运动干扰。图6-8f）k.避开冷却水路l.材料：T8A、T10A，头部淬硬HRC50～55。2.顶管顶出机构用于中心有圆孔的塑件及环形轴套类塑件。顶出时周边接触塑件，动作稳定可靠，塑件顶出均匀不变形，无明显痕迹，但精度要求高。材料T8A、T10A，经淬硬处理HRC50～55。加工较难，应尽量采用标准件。（1）顶管顶出机构的基本形式形式一：型芯固定在动模座板上，顶管固定在顶杆固定板上。固定方式有图6-9a)～d）四种。特点：结构可靠，但型芯和顶管太长，制造、装配、调整均困难。形式二：型芯固定在动模板上，顶管和顶管座成为一体。另有一辅助顶杆。辅助顶杆在顶出板的作用下推动顶管座和顶管在型腔板内滑动。这可使顶管和型芯长度缩短，但型腔板厚度增大。图6-10实例：双顶板顶管顶出结构实例图6-11。详解各件名称、动作过程、顶出特点。（2）顶管顶出的设计要点①用于顶出塑件的厚度不小于1.5㎜，否则强度难保证。②顶管的组装精度与顶杆的组装精度相同。③顶管与型芯保持同心，允差不超过0.02～0.03㎜。其内孔末端应有0.5㎜的空刀间隙以减少与型芯的摩擦磨损，利于排气、利于加工。④都应设置复位装置，必要时还设导向零件，尤其是顶管直径较小时。⑤材料：T8A、T10A。端部淬硬HRC50～55。最小淬硬长度大于顶管/型腔板的配合长度与顶出距离之和。3.推板顶出机构深腔、薄壁塑件如壳体、筒形件或形状复杂的塑件，不允许有顶出痕时采用推板顶出。即在型芯根部安装一块与之形状相同的、滑动配合的顶板。顶出时，顶板沿型芯周边平移。（1）特点：①顶出位置在脱模力较大的塑件底部边缘区，顶出面积大，顶出力大且无明显顶出痕迹。②运动平稳，顶出力均匀，塑件不变形。③无需设顶出机构的复位装置，合模时，推板靠合模力的作用带动顶出机构复位。（2）推板顶出的结构形式图6-12a)～e）（3）推板与形芯的配合形式应避免因相对移动产生的摩擦、磨损。若采用孔径配合，虽加工简单，但弊病如下：①顶出移动时，产生滑动摩擦，造成彼此磨损；且推件板一旦磨损或磨耗，很难修复。②合模复位时，易于在形芯上的尖角发生碰撞而损伤。③垂直配合易因制造误差而产生定位的偏移，使单边的配合间隙过大产生溢料飞边。故通常推板与型芯均采用斜面配合的形式。如图6-13所示。（4）推板顶出的设计要点①推动推板的推杆应以顶出力为中心均匀分布，以使推板受力平衡，平行移动。推杆兼起推板的导向作用。图6-12（c）尽量加大顶杆直径，同时采用H7/f7配合精度。②推板与形芯间采用H8/f8的间隙配合。即不溢料飞边，又可较好定位。③推板的顶出距离不得大于导柱的有效导向长度。④推板的配合部分做淬硬处理，常用镶件。（5）推板顶出实例：图6-14详解各件名称、动作过程。4.顶块顶出机构用于平面度要求较高的平板状塑件或表面不许有顶出痕迹的塑件。特点：①顶块推顶整个塑件表面，顶出面积大，顶出力均衡，塑件不变形。②制作方便。如图6-15、6-16所示。5.气动顶出机构对薄壁、深腔壳状塑件，气动顶出可使模具结构简单，省去顶出机构，缩短了模具闭合高度，同时塑件无顶痕。简单有效，经济实用。(1)气动顶出基本形式，如图6-17所示。先就图6-17解释气动顶出过程及尺寸精度；再讨论锥体角度的选择。（2）型芯脱模斜度图6-18当脱模斜度较大时，顶出一般距离后→缝隙→气体下流→顶出力削减→塑件不能脱下。措施：图6-19采用推板气动顶出（3）气动顶出设计要点①压缩空气供应充足。多腔模具中各腔供应的压缩空气必须均衡。②气道阀门密封良好，避免塑料溢入；气道密封应良好，防止泄漏影响顶出力。③带底孔的塑件尽量不用气动顶出。④采用气动顶出时，型芯脱模斜度应尽量小。⑤采用锥形阀气动顶出时，应据塑件底部面积选择合适的锥阀直径和锥度。⑥矩形塑件采用气动顶出时，可采用两或多个气动顶出，以免塑件受力不均衡。图6-206.联合顶出机构图6-21(1)顶杆（主）+顶管（辅）(2)顶板（主）+顶杆（辅）(3)推板（主）+顶管（辅）(4)顶杆（主）+顶块（辅）(5)气动（主）+顶杆（辅）(6)推板（主）+顶管+顶杆7.强制顶出机构塑件内外侧带有较浅的凸、凹环或槽时，可利用塑料的弹性，将凸凹部分强制顶出。（1）强制顶出的基本条件图6-22（a）内孔带凸凹槽时式中—凸凹槽外径，㎜—凸凹槽内径，㎜—塑料的延伸率，%图6-22（b）外侧带凸凹槽时式中—凸凹槽外径，㎜—凸凹槽内径，㎜—塑件外径—塑料的延伸率，%（2）强制顶出的基本形式图6-23一次顶出图6-24二次顶出

塑料成型模具设计第六章导向和顶出机构的设计第一节导向机构的设计导向机构能够保证注射模具准确的开合模，并在模具中起定位、导向和承受一定侧压力的作用，导向机构的形式主要有导柱导向和精定位装置。一、导柱导向机构：1.导柱导向机构主要包括导柱和导套。其设计原则如下：(1)导柱应合理地均布于分型面的四周，其中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止模板变形。(2)导柱的直径应据模具尺寸来选取，保证有足够的抗弯强度。(3)导柱和导套应有足够的耐磨性。（20#低碳钢淬火HRC4