塑料基础及成型模具 10

1.按技术参数确定：按锁模力：n≤(F-P腔A2)/(P腔A1)按注射量：n≤(0.8G-W2)/W1按塑件精度：（型腔越多，精度越低。高精度塑件推荐不超过4腔）2.按经济性确定：模具费用：注射成型费用为:总成型加工费用为:即：4.4.1型腔数目的确定4.4型腔数目的确定与排列形式

1.从注射工艺考虑：1)流动长度2)流道废料3)浇口位置4)进料平衡：①按平衡式排位②按大塑件靠近主流道，小塑件远离主流道的方式排位5)型腔压力平衡：满足型腔压力平衡的方法排位均匀、对称。这种平衡可分为轴向平衡和侧向平衡。4.4.2多型腔的排列4.4型腔数目的确定与排列形式

2.从模具结构考虑：满足封胶：流道、浇口套距型腔边缘有最小距离（D1≥5mm，D2≥10mm）。预留空间：满足滑块、斜推杆等运动件行程，避免干涉。利于冷却：避开螺钉、推杆对冷却水孔的影响。结构紧凑：减小模具尺寸，匹配注射机安装要求。4.4.2多型腔的排列4.4型腔数目的确定与排列形式

3.多型腔排列压力平衡的计算4.4.2多型腔的排列4.4型腔数目的确定与排列形式

1.定义：从主流道始端到型腔之间的熔体流动通道。2.组成（普通系统）：主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分。3.作用：使塑料熔体平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。4.分类：普通浇注系统、热流道浇注系统。4.5.1浇注系统的组成与作用4.5浇注系统设计

主流道设计1.匹配关系：始端凹坑球面半径SR>喷嘴球面半径SR0(大1~2mm)。小端直径d>喷嘴直径d0(大0.5~1mm)。2.设计参数：锥角α=2°~4°；内壁粗糙度Ra0.8μm；长度尽量短。3.浇口套固定：用定位圈或螺钉固定在定模座板上。4.5.2浇注系统各部件设计4.5浇注系统设计

冷料穴设计1.作用：存放料流前锋冷料，防止进入型腔；兼有拉出主流道凝料的作用。2.主流道冷料穴类型：1）钩形（Z形）拉料杆：需人工摘除。4.5.2浇注系统各部件设计4.5浇注系统设计

冷料穴设计2）球形/圆锥形拉料杆：用于推板脱模，可自动脱落。4.5.2浇注系统各部件设计4.5浇注系统设计

冷料穴设计3）推杆推出的冷料穴：圆锥孔或圆环槽，强行推出。4）不带推杆推出的冷料穴：对于具有垂直分型面的注射模，冷料穴置于左右两半模的中心线上，当开模时分型面左右分开，塑件和凝料一起脱出，冷料穴不必设置推杆4.5.2浇注系统各部件设计4.5浇注系统设计

1.设计原则：压力与热损失小、固化晚于塑件、快速均匀进料、长度尽量短。2.截面形状效率：圆形(最高)>U形/梯形>矩形。效率比=横截面积/截面周长。3.尺寸确定方法：经验公式法：D=0.2654√m∜L按主流道比例法：一级分流道直径D1≈(0.8~0.9)D(D为主流道大端直径)。4.表面粗糙度：Ra1.25~2.5μm，以利保温。4.5.3分流道设计4.5浇注系统设计

4.5.3分流道设计4.5浇注系统设计各种分流道横截面的尺寸及效率4.5.3分流道设计4.5浇注系统设计常用的分流道的横截面形状及尺寸（单位：mm）

分流道内塑料熔体流动剪切速率的校核校核分流道剪切速率的步骤如下：（1）确定分流道体积流量1）计算一次注射注入该模具中总的塑料熔体的体积

4.5.3分流道设计4.5浇注系统设计：型腔的数目；：塑件的体积cm3；：浇注系统的总体积。

分流道内塑料熔体流动剪切速率的校核2）计算注射机的公称注射容量，并查表4-8，确定注射时间：4.5.3分流道设计4.5浇注系统设计公称注射量（cm3)注射时间(s)公称注射量（cm3)注射时间(s)601.040005.01251.660005.72502.080006.43502.2120008.05002.5160009.010003.22400010.020004.03200010.630004.66400012.8注射机公称注射量与注射时间的关系

分流道内塑料熔体流动剪切速率的校核3）计算分流道体积流量：（2）计算剪切速率（3）将计算得出的剪切速率与最佳剪切速率比较主流道和分流道的剪切速率：5×102~5×103s-1浇口的剪切速率：104~105s-14.5.3分流道设计4.5浇注系统设计

分流道与浇口的连接分流道与浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡，有利于塑料熔体的流动及充填，如图所示。l=0.7-2mmr=0.5-2mm4.5.3分流道设计4.5浇注系统设计

分流道的布局1.平衡式布局：保证各型腔同时进料、同时充满。形式：H形、Y形、X形、辐射形等。2.非平衡式布局：各型腔流道长度不同。3.非平衡补偿原理：为实现同时充填，需调整各浇口尺寸（近主流道处浇口做小或做长，远者做大或做短）。4.5.3分流道设计4.5浇注系统设计

浇口的作用与类型1.定义与作用：连接分流道与型腔的细短通道。控制充填速度、封闭型腔防止倒流、便于凝料分离。2.常见类型：直接浇口：非限制性，适用于深腔厚壁件。中心浇口（盘形、环形、轮辐式、爪形）：一般用于单型腔注射模，适用于圆筒形、圆环形或中心带孔的塑件成型点浇口：适用于外观要求高的壳类件，需三板模。侧浇口（矩形、扇形、薄片式）：应用最广，易于加工调整。潜伏式浇口：可自动切断，适用于二板模自动化。护耳形浇口：用于难于成型的塑料。4.5.4浇口设计4.5浇注系统设计

4.5.4浇口设计4.5浇注系统设计浇口的作用与类型直接浇口：非限制性浇口。定义：熔体从主流道直接注入型腔，又称主流道型浇口。特点：适用于深腔、厚壁塑件；流动阻力小，保压作用强；但去除困难，易留痕迹。

4.5.4浇口设计4.5浇注系统设计浇口的作用与类型中心浇口：限制性浇口。定义：熔体从塑件中心进入型腔。包括：盘形浇口（圆周进料，均匀性好）环形浇口（用于细长圆筒件）轮辐式浇口（分段进料，省料）爪形浇口（定位精度高）

4.5.4浇口设计4.5浇注系统设计浇口的作用与类型点浇口：截面积极小。定义：截面极小的针点状浇口，常用于流动性好的塑料。优点：浇口痕迹小，不影响外观剪切生热，利于流动适用于多腔模缺点：压力损失大，常需三板模。

4.5.4浇口设计4.5浇注系统设计浇口的作用与类型侧浇口：限制性浇口。定义：开设在分型面上，从塑件侧面进料。常见形式：矩形侧浇口扇形侧浇口（用于宽薄件）薄片式侧浇口（用于平板件）

4.5.4浇口设计4.5浇注系统设计浇口的作用与类型潜伏式浇口：点浇口的变体，可自动切断，适用于ABS等材料。护耳形浇口：通过耳槽缓冲料流，用于难成型塑料如PC、PMMA。

各种浇口尺寸的计算1.尺寸经验公式：浇口横截面积≈(3%~9%)×

分流道横截面积。具体尺寸参考经验公式表（如侧浇口深度h=n×t）。4.5.4浇口设计4.5浇注系统设计塑件壁厚（mm)侧浇口横截面尺寸（mm）d（mm）l（mm）深度h宽度

b<0.8~0.5~1.00.8~1.31.00.8~2.40.5~1.50.8~2.42.4~3.21.5~2.22.4~3.33.2~6.42.2~2.43.3~6.41.0~3.0常用塑料的侧浇口与点浇口的推荐值

各种浇口尺寸的计算2.保证平衡进料浇口尺寸计算举例1）当分流道横截面大且流程短（>6mm，<200mm)的中、小型模具。靠近主流道的浇口做得大些，而远离主流道的浇口做得小些，或使靠近主流道的浇口长度长一些，而远离主流道的浇口长度短一些。2）当分流道比较细长（≤6mm，>200mm）以及流道中熔体的阻力和温度降都不可忽略的大、中型模具。将靠近主流道的浇口做大些，而靠近主流道的浇口做小些。4.5.4浇口设计4.5浇注系统设计

浇口的设计原则原则1：避免引起熔体破裂现象

。横截面尺寸较小的浇口正对着一个宽度和厚度都较大的型腔，则高速的料流流过浇口时，由于受到很高的切应力作用，将会产生喷射和蠕动(蛇形流)等熔体破裂现象。浇口不宜直对大面积型腔；应采用冲击型浇口或对壁进料。4.5.4浇口设计4.5浇注系统设计

浇口的设计原则原则2：利于补缩浇口应设在塑件厚壁处，避免缩孔。原则3：利于流动沿加强肋方向设置浇口，改善充填。4.5.4浇口设计4.5浇注系统设计

浇口的设计原则原则4：利于排气避免形成封闭气囊，末端应位于分型面或设排气槽。原则5：减少熔接痕合理设置浇口数量与位置，提升熔接强度。4.5.4浇口设计4.5浇注系统设计

浇口的设计原则原则6：防止型芯挤压变形，采用对称或中心进料，避免单侧进料冲击细长型芯。原则7：考虑分子取向利用或避免定向效应，影响塑件性能，利用（如铰链）或削弱其不利影响。4.5.4浇口设计4.5浇注系统设计

浇口的设计原则原则8：控制流动比流程长度与壁厚之比应在允许范围内。流动比校核：熔体在型腔内的最大流动长度与相应厚度之比。公式：意义：若计算值>许用值（查表），则需改变浇口位置、增加壁厚或采用多浇口。4.5.4浇口设计4.5浇注系统设计

4.5.4浇口设计4.5浇注系统设计塑料名称注射压力（MPa)L/t塑料名称注射压力（MPa)L/t聚乙烯150250~280硬聚氯乙烯130130~170聚乙烯60100~140硬聚氯乙烯90100~140聚丙烯120280硬聚氯乙烯7070~110聚丙烯70200~240软聚氯乙烯90200~280聚苯乙烯90280~300软聚氯乙烯70100~240聚酰胺90200~360聚碳酸酯130120~180聚甲醛100110~210聚碳酸酯9090~130常用塑料流动比的经验数据

4.5.4浇口设计4.5浇注系统设计

4.5.4浇口设计4.5浇注系统设计

1.排气必要性：排除型腔内空气及塑料挥发气体，防止气泡、填充不足、烧焦等缺陷。2.主要排气方式：（1）在分型面上开设排气槽进行排气：注射模都有分型面，在分型面上加工排气槽工艺简单，且这种排气方式的排气量最大，排气效果也好，因此，在分型面上开设排气槽进行排气是注射模最常用的排气方式。4.6.1排气的几种方式4.6排气和引气系统设计4.6.1排气的几种方式4.6排气和引气系统设计塑料名称排气槽深度塑料名称排气槽深度聚乙烯（PE）0.02苯乙烯-丙烯腈（SAN）0.03聚丙烯（PP）0.01~0.02聚甲醛（POM）0.01~0.03聚苯乙烯（PS）0.02聚酰胺（PA）0.01苯乙烯-丁二烯（SB）0.03聚酰胺（含玻璃纤维）（PA）0.01~0.03ABS0.03聚碳酸酯（PC）0.01~0.03AS0.03聚碳酸酯（含玻璃纤维）（PC）0.05~0.07常用塑料排气槽深度排气槽的深度与塑料品种的流动性以及注射压力、注射温度有关。

（2）镶件/推杆配合间隙排气：即利用成型镶件或工艺镶件与其他零件间的配合间隙进行排气。其中，图中a的镶件是用来成型塑件的零件，而图中b的工艺镶件并不是成型塑件所必须的，仅仅是为了排气而设置的镶件。（3）用推杆或推管进行排气：该推杆既具有推出塑件的功能，同时也具有排气的功能，相应的具有推出作用的推管也可以用来排气。4.6.1排气的几种方式4.6排气和引气系统设计

（4）镶嵌烧结金属块排气：当型腔最后充填部位不在分型面上，其附近又无可供排气的推杆或可活动的型芯时，可在型腔相应部位镶嵌经烧结的金属块（多孔金属块，透气钢）以供排气，如图所示。但应注意的是金属块底下的通气孔直径D不宜过大，以免金属块受力后变形。另外，还需注意透气钢价格较高，且长期使用时透气钢中的气孔有被堵塞的风险，因此，该种排气结构要慎用。4.6.1排气的几种方式4.6排气和引气系统设计

排气槽应开设在型腔最后充填的部位，如塑件、流道、冷料井的浇注终端，如图所示。排气槽最好开设在型腔一侧，即使所产生的飞边、凝料也较容易脱模或去除，另外，排气槽应尽量设在便于清模的位置，以防止积存冷料。4.6.2排气结构的设计原则4.6排气和引气系统设计浇口的位置不同，排气槽的开设位置也不同，如下图。

1.引气必要性：大型深腔塑件脱模时，型腔与塑件间易形成真空，需引入空气以便脱模。2.常见引气形式：（1）镶拼式侧隙引气：在镶块侧面局部开浅槽，结构简单但易堵塞。（2）气阀式引气：通过阀杆的开闭控制进气，可靠但结构复杂。4.6.3引气的几种方式4.6排气和引气系统设计

4.6.3引气的几种方式4.6排气和引气系统设计

1.定义：成型塑件外轮廓的零件。2.结构形式：（1）整体式凹模：由一整块材料加工而成，强度好，但热处理变形大，浪费材料，应用少。（2）整体嵌入式凹模：单个凹模加工后嵌入定模板。形状尺寸一致性好，更换方便。常用台阶或螺钉固定。4.7.1凹模的结构设计4.7成型零件设计

（3）组合式凹模：凹模通孔+底部底板。需注意配合面密闭性，防止溢料。4.7.1凹模的结构设计4.7成型零件设计

（4）镶拼式凹模：局部镶拼：难加工或易损部分做成镶件。侧壁镶拼：大型复杂模具，四侧壁与底板分开加工后锁扣连接。采用镶拼结构有如下好处：（1）简化凹模加工，将复杂的凹模内形部的加工变成镶件的外形加工。降低了凹模整体的加工难度。（2）镶件用高碳钢或高碳合金钢淬火。淬火后变形较小，可用专用磨床研磨复杂形状和曲面。凹模中使用镶件的局部凹模有较高精度，经久的耐磨性并可置换。（3）可节约优质塑料模具钢，尤其对于大型模具更是如此。（4）有利于排气系统和冷却系统的通道的设计和加工。4.7.1凹模的结构设计4.7成型零件设计

4.7.1凹模的结构设计4.7成型零件设计

1.定义：成型塑件内表面的成型零件。2.分类：（1）整体式凸模：整体式凸模是将成型的凸模与动模板做成一体，不仅结构牢固，还可省去动模垫板。但加工不便，适用于形状简单的小模具。（2）组合式凸模：组合式凸模的大小不同，其装配方式也不同。整体装配式凸模：将凸模单独加工后与动模板进行装配而成。4.7.2凸模的结构设计4.7成型零件设计

圆柱形小型芯的装配（1）反嵌法：台阶固定，高出模板平面磨平。模板厚时下端可加粗或用衬垫。（2）模板较厚而型芯较细：将型芯下段加粗或将型芯的长度减小，并用圆柱衬垫或用螺钉压紧（3）多个小型芯：可共用一个沉孔，凸肩重叠处可削边，或采用整体压板。（4）正嵌法：从型腔表面压入，适用于成型3mm以下的小孔。4.7.2凸模的结构设计4.7成型零件设计

异形型芯结构非圆的异形型芯在固定时大都采用反嵌法，如图a所示。在模板上加工出相配合的异形孔，但支承和台阶部分均为圆柱体，以便于加工和装配。但是，对径向尺寸较小的异形型芯也可采用正嵌法结构，如图b所示。异形型芯的下部加工出台阶孔，并用内六角圆柱头螺钉和弹簧垫圈固定。4.7.2凸模的结构设计4.7成型零件设计

镶拼型芯结构1.应用：形状复杂的型芯，为简化加工和热处理。2.多镶件组合固定：用固定键、台阶或楔紧块锁紧。4.7.2凸模的结构设计4.7成型零件设计

镶拼型芯结构3.设计技巧：加大安装孔：方便后续更换不同收缩率的镶件。偏心型芯镶件：可微调型芯间的精确距离。如果型芯间距要求很精确，可将图示的偏心型芯镶件结构改为的台阶式偏心型芯镶件结构，万一原先的距离存在较大误差，也可以通过偏心型芯镶件进行调整。另外，要注意如果偏心型芯镶件的基座是圆形的，必须设置防转装置。4.7.2凸模的结构设计4.7成型零件设计4.7注射模具成型零件设计4.7.3螺纹型芯与型环的结构设计1.螺纹型芯的结构分类与固定方式螺纹型芯：用于成型塑件螺纹孔或固定金属螺母嵌件成型螺纹孔：表面粗糙度Ra=0.08~0.16μm固定嵌件：Ra=0.63~1.25μm固定方式：豁口槽、弹簧钢丝、弹簧钢球、卡圈、夹头图4-110（防止自动脱落的结构）4.7注射模具成型零件设计4.7.3螺纹型芯与型环的结构设计4.7注射模具成型零件设计4.7.3螺纹型芯与型环的结构设计1.螺纹型环的结构与脱模方式螺纹型环：用于成型塑件外螺纹或固定外螺纹嵌件整体式：间隙配合H8/f8，尾部铣平面便于拆卸组合式：两瓣拼合，销定位，楔形槽便于脱模图4-111（整体式与组合式螺纹型环）4.7注射模具成型零件设计4.7.3镶拼结构的优势与注意事项镶拼结构优势：（1）节约材料，便于更换（2）利于排气与冷却（3）便于修改产品特征可兼作顶出机构注意事项：（1）保证模框刚度（2）镶件准确定位与紧固（3）拼缝方向与脱模方向一致4.7注射模具成型零件设计4.7.4成型零件工作尺寸的影响因素影响尺寸的三要素：模具制造公差：δz=(1/3~1/6)Δ模具磨损量：δc=Δ/6（中小件）塑件收缩率：Scp=(Smax+Smin)/2塑件公差取向：外轮廓取负，内腔取正，中心距对称表4-14（尺寸计算方法表）4.7注射模具成型零件设计4.7.4工作尺寸计算方法平均尺寸法：简便，适用于一般精度极限尺寸法：考虑收缩率极限，适用于精密塑件计算类型：凹模径向、型芯径向、深度、中心距、螺纹尺寸表4-14中的公式部分4.7注射模具成型零件设计4.7.5凹模、凸模与动模垫板的力学计算注射成型过程中的主要受力件凹模：成型塑件外形的模具零件。凸模：成型塑件内形的模具零件。动模垫板：支撑凸模、承受注射压力的模板。需进行强度与刚度校核，防止变形与损坏。