塑料成型工艺与模具设计 教学课件 齐晓杰 4_第四章注射模设计

1、2021-7-10塑料成型工艺与模具设计1 在线教务辅导网：在线教务辅导网：http:/ 教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网 QQ:349134187 或者直接输入下面地址：或者直接输入下面地址： http:/ 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计3 一、注射模结构组成与分类 （一）注射模的组成 两大部分：动模（安装在注射机的动模板上 ）、 定模（安装在注射机的定模板上 ）。 注射前动、定模在注射机驱动下闭合，形成型 腔和浇注系统，注射机将已塑化的塑料熔体通过浇 注系统注入型腔，经冷却凝固后，动定模打开，脱 模机构推出塑件。 2021-7-

2、10塑料成型工艺与模具设计4 根据模具中各个零件的不同功能，注射模可由以下 七个系统或机构组成： 1.成型零部件 指构成模具成型制品型腔，并与塑 料熔体直接接触的模具零件或部件，在动、定模闭 合后，成型零件便确定了塑件的内外尺寸。 2.浇注系统 由注射机喷嘴到型腔之间的进料通 道称为浇注系统。一般由主流道、分流道、浇口和 冷料穴组成。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计5 3.导向与定位机构 为确保动、定模闭合时能准确 导向和定位而设置的零件，如导柱、导套。 4. 脱模机构 脱模机构是指模具在开模过程中或 开模后将塑件从模具中推出的机构。一般由推杆、 推杆固定板、推板、复位杆、拉料杆等组

3、成。 5.侧向分型与抽芯机构 成型带有侧孔或侧凹的塑 件，在塑件被脱出模具之前，必须先侧向分型并将 侧向型芯抽出。完成上述动作的零部件所构成的机 构称侧向分型与抽芯机构。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计6 6.温度调节系统 为了满足注射成型工艺对模具的 温度要求，模具应设有冷却或加热系统。 7.排气系统 为了在注射成型过程中将型腔内原有 的空气和塑料熔体中逸出的气体排出，在模具中常 设有排气系统，一般是在分型面开设排气槽或利用 推杆、镶件的配合间隙排气。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计7 1.按模具总体结构特征分类 （1）单分型面注射模 开模时，动、定模分开， 从单一的分型

4、面取出塑件和浇注系统冷凝料，又称 双（两）板式注射模具。 （2）双分型面注射模 具有两个不同的分型面， 用于分别取出塑件和冷凝料。它是在动模板和定模 板之间增加一块可往复移动的型腔板（又称中间板 或流道板），双分型面又称三板式注射模具。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计8 （3）带有侧向分型与抽芯机构的注射模 当塑件 有侧凹或侧孔时，需采用可侧向移动的型芯或滑块 成型。 （4）带有活动成型零件的注射模 由于塑件的某些 特殊结构，要求模具设置可活动的成型零件，开模 活动成型零件可与塑件一起从模具内取出，然后由 手工或简单工具使活动成型零件与塑件分离并放回 模具中。 2021-7-10塑料

5、成型工艺与模具设计9 （5）机动脱螺纹的注射模 对于带有螺纹的塑件， 当要求自动脱模时，可在模具上设置转动的螺纹型 芯或型环，利用注射机的开模动作设置传动装置 （或专门传动专置），带动螺纹型芯或型环转动， 从而脱出塑件。 （6）无流道注射模 是指在浇注系统中无流道凝 料，它包括用于热塑性塑料的绝热流道和热流道模 具，以及用于热固性塑料的温流道注射模等。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计10 2.按塑料品种分类 注射成型最早仅用于热塑性塑 料制品的加工。随着科学技术的发展和市场需要， 注射成型已从单一的热塑性塑料制品的加工发展到 众多塑料品种的注射成型加工。目前除热塑性塑料 外，已应用较

6、多的还有橡塑改性的材料如TPR、TPE 的注射成型和热固性塑料注射成型、低发泡注射成 型、多种物料或多色的共注射成型。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计11 3.按模具型腔的容量分类 一般把模具型腔容积 达3000cm3以上，模具质量2t，所需锁模力6MN以上 的注射模称为大型注射模。大型注射模设计与制造 的难度高、造价昂贵，必须慎重考虑塑料熔体的流 动性、模具的力学特性和温度调节系统。习惯上把 模具型腔容积在100cm3及以内的注射模称为小型注 射模。介于两者之间为中型注射模。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计12 4.按制品的尺寸精度分类 注射成型过程中，制品成型 收缩率很

7、难准确而稳定地控制。影响高精度塑件的成型 因素很多，是综合性的技术难题，长期以来困扰着模具 设计与制造工程师。近年来在大批量生产中，电器接触 件、小模数齿轮、凸轮等塑料制品的精密注射成型技术 有所进展。由此可将中小型注射模中成型精密级塑料制 品的模具称为精密注射模。这类模具生产的塑件，应达 到GB/T1800.31998中的IT8IT9级精度。模具成型零 件的加工精度应达到IT6IT7级，且型腔表面应达到镜 面（表面粗糙度在Ra0.8m以下）。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计13 塑料制品在成型模具中的位置，是由模具的分 型面决定的。在注射模具的设计中，必须根据塑件 的结构、形状，首

8、先确定成型时塑件在模具中的位 置，也即是确定分型面，再根据成型塑料的性能特 点、塑件的生产批量确定一模成型件数（即一模几 腔）、浇口形式、排气系统及脱模方式等。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计14 分型面：是模具上用于取出塑件和（或）浇注系统 冷凝料的可分离的接触表面。 分型面的分类： 1.按其位置与注射机开模运动方向的关系来分类： 垂直于注射机开模运动方向，平行于开模方向，倾 斜于开模方向 2.按分型面的形状来分类 ：平面分型面，曲面分型面， 阶梯分型面和斜面分型面 3.按分型面的形状来分类：一个或多个 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计15 2021-7-10塑料成型工艺与

9、模具设计16 选择设计分型面的基本原则是：分型面应选择在塑件 断面轮廓最大的位置，以便顺利脱模。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计17 1分型面的选择应便于塑件脱模并简化模具结构 因 此，应尽可能使塑件在动定模分离后留在动模一侧。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计18 使塑件开模时留在动模侧： 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计19 简化模具制造： 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计20 有利于抽芯（活动型芯置于动模）： 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计21 有利于抽芯（缩短抽芯距离）： 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计22 2分型面的选择应考虑塑件

10、的技术要求 当塑件表 面有同轴度、平行度等要求时，应尽可能将其置于 同一半模。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计23 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计24 保证塑件脱模顺利： 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计25 3.分型面应尽量选择在不影响塑件外观的位置，并使 其产生的飞边易于清理和修整 由于分型面处不可避免地要在塑件上留有飞边和拼 合缝的痕迹，因此分型面最好不要设在塑件光亮平 滑的外表面或带圆弧的转角处，以免影响塑件外观。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计26 保证外观质量： 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计27 减少飞边的影响： 2021-7-10

11、塑料成型工艺与模具设计28 4分型面的选择应有利于排气 为此应尽量使分型面 与充模时型腔料流末端重合，以利于排气。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计29 有利于排气： 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计30 5分型面的选择应便于模具零件加工 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计31 6分型面的选择应考虑注射机的技术参数 注射成型 时所需的锁模力是与塑件在合模方向的投影面积成 正比，所以选择分型面时，应尽量选择塑件在垂直 合模方向上投影面积较小的表面，以减少锁模力。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计32 1.什么是分型面？分型面选择的一般原则有哪些？ 2.一副典型注射模

12、具有哪些部分（系统）组成，各部分（系统） 的主要功能是什么？ 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计33 （一）型腔数目的确定 1.按注射机的最大注射量确定模腔个数 Vg（mg）是注射机最大注射量（cm3或g）； Vj（mj）是浇注系统冷凝料量（cm3或g）； Vz（m z）是单个塑件的容积或质量（cm3或g）。 z jg V VV 8 .0 n z jg m mm 8 . 0 n 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计34 2.按注塑机额定锁模力确定型腔个数 F是注塑机的额定锁模力（N）；pm是塑料熔体对型 腔的平均压力（MPa）；Aj是浇注系统在制品分型 面上的投影面积（mm2）；Az

13、是单个制品在分型面 上的投影面积（mm2）。 zm jm Ap ApF n 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计35 3.按制品的精度要求确定型腔个数 生产经验认为，增加一个型腔，塑件的尺寸精度将下降4%。 为满足制品的尺寸要求需使 L?s +（n -1）L?s4% n25 24 L是塑件的基本尺寸（mm）； 是塑件的尺寸公 差（mm），为双向对称公差标注；?s是单型腔注 射时塑件可能产生的尺寸误差的百分比 。 L s 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计36 要求在相同的温度和压力下使所用的型腔同时被充满要求在相同的温度和压力下使所用的型腔同时被充满 因为如果采用一模多腔的模具成型时

14、，如果各个型 腔不是同时被充满，那么最先充满的型腔内的熔体 就会停止流动，浇口处的熔体便开始冷凝，此时型 腔内的注射压力并不高，只有当所用的型腔全部充 满后，注射压力才会急剧升高，若此时最先充满的 型腔浇口已经封闭，该型腔内的塑件就无法进行压 实和保压，因而也就得不到尺寸正确和物理性能良 好的塑件。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计37 1.平衡式浇注系统 分流道到浇口及型腔，其形状、长宽尺寸、圆角、 模壁的冷却条件都完全相同，熔体能以相同的成型 压力和温度同时充满所用型腔。 缺点：流道 总长度要长 些，热量压 力损失大， 模板尺寸大。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计38 2

15、.非平衡式浇注系统 由于主流道到各型腔的分流道长度各不相同 或者各型腔形状尺寸不同而使得浇注系统不 平衡。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计39 不平衡自然平衡人工平衡 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计40 对非平衡式浇注系统进行人工平衡 方法：平衡系数法 K是浇口平衡系数，与通过浇口的熔体质量成比例；S浇口截 面积（mm2）；L浇口长度（mm）；a主流道到型腔浇口的 距离（mm）。 aL S k 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计41 一、浇注系统的组成及作用 浇注系统是指模具中塑料熔体由注射机喷嘴到 型腔之间的进料通道。其作用是将塑料熔体充满型 腔并将注射压力传递到型

16、腔的各个部位，以获得组 织致密、外形清晰、表面光洁、尺寸精确的塑件。 浇注系统设计合理与否直接影响塑件的质量、成型 工艺调整难易。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计42 1.流变学在浇注系统设计中的应用 根据聚合物流变学对圆截面流道有： 塑料熔体充模速度（qv）与流道长度（L）截面尺寸 （R4）熔体表观粘度（a）和压降（p）有关。 p 1 8 q a 4 v L R 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计43 2.流变参数的变化与选择 注射成型的基本要求：在合适的温度和压力下使塑料熔体尽快充满模 具型腔。 关键因素是浇注系统中浇口的设计。 （1）浇口截面尺寸和长度 浇口结构尺寸对充模

17、时熔体流量、压力的影响： 大尺寸浇口： 流量（qv）一定时加大浇口尺寸，减小浇口长度，表 面上可减小熔体压降（p）；但此时流速低会降低剪切速率使表 观粘度（a）增大，反而使浇口压降增大。 小尺寸浇口：熔体高速流过浇口增大了剪切速率，降低了表观粘度， 使浇口两侧压降减小。 因此，并不是浇口越大越好，但减小浇口尺寸增大剪切速率是有一 定范围，也不意味浇口浇口越小越好。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计44 （2）合理的选择剪切速率 在较低的剪切速率范围内，由于剪切速率的微 小变化会引起粘度的巨大变化。这将使注射成型难 以控制，使塑件出现表面不良、充模不匀、密度不 均、内应力高、翘曲以及收缩

18、不均等毛病。所以， 要在a 曲线上选取这么一段剪切速率，使它 对粘度的影响最小，才有利于注射成型。 一般主流道取102，分流道取103，浇口取1045。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计45 （1）主流道 指连接注射机喷嘴与分流道或型腔（单型腔）的进料 通道。其作用是将塑料熔体引入模具，其形状、大小直接影响塑 料熔体的流速和填充时间。 （2）分流道 指连接主流道和浇口的进料通道。其作用是通过流道 截面及方向的变化使塑料熔体平稳地转换流向，并均衡地分配给 各个型腔（多型腔）。 （3）浇口 指连接分流道与型腔之间的一段短小的进料通道。它是 浇注系统的关键部分，它起着调节熔体流速、控制保压时

19、间，防 止熔体倒流的作用。 （4）冷料穴 在模具中直接对着主流道（或分流道）的孔或槽，用 以储存注射时熔体料流前锋的冷料头，防止冷料进入型腔而影响 塑件的质量，或由于冷料堵塞浇口、或降低流动性而造成填充不 满。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计46 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计47 1）应考虑成型塑料的工艺特性。如成型塑料熔体的流动性，对 压力、温度的敏感性，收缩性，分子取向等性能。 2）浇口位置、数量的设计要有利与熔体的流动，避免产生湍流、 涡流、喷射等现象，有利于排气，设计时应预先分析熔接痕 的位置及对塑件质量的影响。 3）应尽量缩短熔体到型腔的流程，以减少压力损失。

20、4）避免高压熔体对型芯和嵌件的冲击，以防止型心的变形或嵌 件的位移。 5）尽量减少浇注系统冷凝料的产生，减少原材料的损耗。 6）浇口的设置要便于冷凝料的去除，不影响塑件的外观。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计48 主流道是指浇注系统中从注射 机喷嘴与模具接触处开始到分 流道为止的塑料熔体的流动通 道，是熔体最先流经模具的部 分，它的形状与尺寸对塑料熔 体的流动速度和充模时间有较 大的影响，因此，必须使熔体 的温度降低和压力损失最小。 在卧式或立式注射机上使用的 模具中，主流道垂直于分型面。 主流道通常设计在模具的浇口 套中 26L60mm h35mm R2R1（12）mm rd1/8

21、 d1d2（0.51）mm 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计49 主流道衬套（浇口套）结构形式： 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计50 分流道是主流道与浇口之间的进料通道。在多型腔模具中分 流道是必不可少的，在单型腔模具中，有时可省去分流道。 在设计分流道时主要考虑尽量减少熔体流动时的压力损失和 温度降低，同时尽量减小分流道的容积。 截面形状： 流道效率： 截面积/周长 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计51 圆形截面 优点：流道形状效率较高，可达0.25D。 缺点：增加制作费用及成本，稍不注意会造成流 道交错而影响流动效率。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计52

22、 梯形截面 效率较高制造简便。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计53 U形截面 又称改良式梯形流道，结合圆形与梯型的优点改良而成。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计54 一般圆形截面的直径为212mm，对流动性好的尼龙、聚乙烯、 聚丙烯等塑料，分流道长度很短的，直径可小到2mm，对流动 性差的聚碳酸脂、聚砜等塑料则可大至12mm，而对于多数塑 料一般取56mm。一般梯形流道的深度为截面上端宽度的 2/33/4，上端面的宽度根据成型条件和模具结构而定，一般 取510mm，脱模斜度为510。U形流道是梯形流道的变 异，其深度h=2r（r为圆弧半径），脱模斜度为510。 经验公式法：

23、 4 G0.2654DL 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计55 应用聚合物流变学理论： 主流道：剪切速率5102 分流道：剪切速率5103 浇口：剪切速率104105 3 v Rn q 3.3 3 2 n L 2A R t V q v 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计56 冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或者在分流 道的末端。其作用是收集熔体前锋的冷料，防止进 入型腔而影响塑件的质量。冷料穴分两种：一种是 专门用于收聚贮存冷料的；另一种是既有贮存冷料 又兼有拉出主流道冷凝料功能的。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计57 （1）冷料穴 可设置在主流道的末端，还可设置在各

24、 分流道的转向处，甚至在型腔料流的末端。冷料穴 必须设置在熔体流向的转折处，并迎着上游料流的 方向 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计58 （2）兼有拉料作用的冷料穴 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计59 浇口是浇注系统的关键部分，它起着调节、控制料 流速度、补料时间、防止倒流及在多型腔起着平衡 进料的作用。 对浇口总的设计要求是：要使熔料以较快的速度进 入并充满型腔，同时在型腔充满后适时冷却封闭。 一般要求浇口截面小，长度短。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计60 1.浇口位置选择 （1）应避免引起熔体破裂 方法：加大浇口尺寸降低流速 采用冲击型浇口 2021-7-10

25、塑料成型工艺与模具设计61 （2）浇口应设置在塑件最大壁厚处 当塑件的壁厚不 均匀时，浇口应设置在塑件最大壁厚处，使熔体料 流从厚壁流向薄壁，这样可保证把压力有效地从厚 壁传递到薄壁处，有利补塑，防止塑件产生缩孔和 凹痕。 （3）应有利于排气 在浇口的位置确定后，应在型腔 最后充满处或远离浇口的位置，开设排气槽或利用 分型面、推杆间隙、镶件间隙或模内活动部件间隙 进行排气 。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计62 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计63 （4）有利于减少熔接痕和提高熔接痕强度 浇口的数量越多，熔接痕也会越多，所以在熔体的 流程不太长和无特殊需要时，尽量减少浇口数目

26、， 以减少熔接痕的数量。 对于大型盒形件，为减少其翘曲变形，采用多点进 料，以减少因内应力引起的翘曲变形。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计64 （5）防止型芯变形 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计65 （6）考虑塑件的收缩变形及分子取向 由于塑件在冷却时，平行和垂直于熔体流动方向的 收缩率不同，对于大型平面塑件会造成翘曲变形， 为解决此问题，可采用多点进料或薄片浇口。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计66 浇口位置设置还应考虑分子取向对塑件性能的影响 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计67 （7）应考虑塑件的外观 浇口位置应尽量设置在不影响塑件外观的部位， 如塑

27、件的边缘、底部或内侧。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计68 （1）流程比的校核 在确定浇口位置及数量时，对于大型塑件还应考虑 塑料所允许的最大流程比(流程比是塑料熔体在型腔 内流动的最大流程与其厚度之比)。 B是流程比；Li 是各段流程长度（mm）；ti 是各段 流程的型腔厚度（mm）；Bp 是允许的流程比。 p 1 BB n i i t Li 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计69 （2）流动前沿的校核 为预测塑料熔体在型腔内的流动，以及熔接痕的位 置和走向，可进行熔体流动前沿时间等值线校核。 1)手工校核 采用作图的方法来描绘塑件的充模过程 2021-7-10塑料成型工艺与

28、模具设计70 2)计算机软件流动模拟校核 流动模拟软件能够显示熔体从流道至浇口逐渐充满型腔的动 态过程，显示流动过程各个时刻的压力场、温度场、剪切速 率场，其预测结果对模具设计者制定正确的工艺方案和合理 的模具结构提供了很大帮助。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计71 （1）侧浇口 一般开设在模具的分型 面，从塑件的边缘进料 ， 浇口截面形状一般为矩 形 深度h决定着浇口冷凝时 间 ，浇口宽度b一般根 据塑件的注射量来决定 特点：形状简单、加工 方便、调整容易；留有 痕迹 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计72 （2）重叠式浇口 开设在塑件端面边缘 ，可避免熔体从浇口向型腔产 生

29、喷射现象。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计73 （3）扇形浇口 是一种宽度沿浇口方向逐渐增 加呈扇形，而浇口的深度逐渐 减少的侧浇口。是侧浇口的一 种变异。在注射过程，由于浇 口深度不断减小，使塑料熔体 流动时在横向得到更均匀的分 配，从而减少流纹和定向效应 这种浇口比较适合于成型长条 形或扁平而薄的塑件。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计74 （4）薄片浇口（薄膜浇口、平缝式浇口） 是侧浇口的另一种变异 ， 浇口截面宽度很大（可与 型腔宽度作成一体），深 度很小。浇口的分配流道 与型腔平行，其长度略大 于型腔的宽度。薄片浇口 使充模流动更为均匀，对 有透明度和平直度要求，

30、表面不允许有流痕的片状 塑件比较适合。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计75 （5）直接浇口 塑料熔体经主流道直接进入型腔。 仅适合于单型腔模。这种浇口由 于尺寸大，流程短，流动阻力小， 进料快，传递压力好，有利于补 塑和排气。常用于成型大型、壁 厚、长流程的塑件，及一些熔融 粘度大的塑料。 缺点：浇口处固化慢，成型周期 长；残余应力大；浇口凝料切除 后疤痕较大。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计76 （6）环形浇口（圆盘浇口） 分流道呈圆环布置，其截面为圆形或矩形，浇口为 环形薄片。其特点是进料均匀，圆周上各处流速基 本相等，排气容易，可避免和减少熔接痕。主要用 于圆筒形或中

31、间带孔的塑件成型。缺点：去除困难 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计77 （7）轮辐式浇口和爪形浇口 轮辐式浇口是将整个圆周 进料改为几小段圆弧进料， 这样冷凝料较少，去除方 便，且还由于型芯上部得 以定位而增加稳定性。缺 点：增加了熔接痕，对塑 件的强度和外观有一定的 影响。其适用范围与圆环 形浇口相似。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计78 爪形浇口是轮辐式浇口的 一种变异，它是在型芯头 部开设流道，分流道与浇 口不在同一平面上，由于 型芯顶端伸入定模内，起 到定位作用，从而避免了 弯曲偏移，保证了同轴度。 所以这种浇口适用于内孔 较小的管状塑件或同心度 要求较高的塑件。 2

32、021-7-10塑料成型工艺与模具设计79 （8）点浇口 点浇口是截面形状小如针点的浇口。 优点：1）由于浇口非常小，显著提高熔体的剪切速率，使熔体的粘 度大为降低，有利于充模。这对于对剪切速率敏感的塑料熔体特 别有效。如ABS、PS、AS等。 2）熔体经过小浇口时由于剧烈的摩擦生热，熔体温度升高，熔体的 粘度再次下降，使熔体的流动性更好。 3）由于浇口很小，便于塑件与冷凝料的分离，有利于自动化生产； 同时小浇口在塑件上留下的痕迹很小，有利于修整。 4）由于点浇口模具多了一块分流道板，所以可以较自由选择浇口位 置，对于大投影面积或易于变形的塑件，可采用多点进料以便于 提高塑件的成型质量；而对于

33、一模多腔的，易实现各型腔的平衡 进料 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计80 缺点： 1）采用点浇口时，为了能取出浇注系统冷凝料，模具 必须使用双分型面的结构或单分型面热流道结构， 费用较高。 2）不适合加工成型粘度高和对剪切速率不敏感的塑料 熔体。 3）不适合加工成型厚壁或壁厚不均匀的塑件成型。 4）成型时需较高的注射压力。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计81 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计82 （9）潜伏浇口 潜伏浇口是由点浇口演变而来，具有与点浇口类似 的特点。不同的是潜伏浇口潜入分型面一侧，沿斜 向进入型腔。开模时，能自动拉断浇口，而且浇口 的位置可设在塑件的

34、侧面、端面和背面等各隐蔽处、 使塑件外表面无浇口痕迹。同时模具的结构可简化 为单分型面结构。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计83 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计84 （10）护耳浇口 在型腔侧面开设耳槽，熔体经浇口后冲击在耳槽侧 面，从而改变料流方向，且降低流速，平稳而均匀 地进入型腔，防止了小浇口直接对型腔注射时产生 喷射现象。此外，因耳槽能允许浇口周边产生缩孔， 所以能减少因注射压力造成的过量填充，以及因冷 却收缩造成的变形。 缺点：成型时注射压力较高，成型后去处耳槽较麻 烦。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计85 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计86

35、1.浇注系统的作用是什么？注射模浇注系统由 哪些部分组成？ 2.注射模浇口的作用是什么？有哪些类型？各 自用在哪些场合？ 3.浇口位置的选择原则是什么？ 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计87 （一）排气槽的作用 排气槽是为使模具型腔中的气体排出模外而在模具上开设的 通气槽或通气孔。 排气不通畅所带来的问题： （1）由于排气不顺增加了熔体流动阻力，使型腔无法充满，造成塑 件棱角不清。 （2）在塑件上可见明显的流动痕、熔接痕，使塑件的力学性能降低。 （3）滞留的气体会在塑件的表面留下银纹、气孔、剥层等缺陷。 （4）型腔内气体受压缩后产生瞬时局部高温，使熔体降解甚至烧焦。 （5）当排气不良时

36、，降低了注射速度，不能实现快速充模。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计88 （1）利用分型面排气是最简单的方法，其排气效果与 分型面的接触精度有关。 （2）利用型芯（或镶件）与模板的配合间隙排气。 （3）利用推杆与孔的配合间隙排气。 （4）利用侧型芯运动间隙排气。 （5）开设排气槽，当以上措施仍不能满足快速、完全 排气时，应在适当的位置开设排气槽或排气孔。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计89 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计90 热流道浇注系统是属于无流道凝料浇注系统，它是 注射模浇注系统的重要发展方向，它与普通浇注系 统的主要区别在于：在注射成型中对浇注系统采用 适

37、当的加热和温度控制，使流道内的塑料熔体始终 保持熔融状态，不与型腔内的熔体一起冷却，从而 避免浇注系统冷凝料的产生。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计91 优点： （1）熔体在流道中的压力传递好，可降低注射压力 和温度，从而减少了塑料熔体产生热降解和塑件产 生残余应力的可能。 （2）不产生浇注系统冷凝料，大大节省了塑料原料， 同时省去了去除浇口冷凝料、修整塑件，回收冷凝 料的工序，节省人力，大大降低生产成本。 （3）塑件上无明显浇口痕迹，外观好，成型过程操 作简单，有利于实现全自动化生产。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计92 缺点： 模具必须同时具有加热、控温、绝热和冷却装置

38、， 模具结构复杂，造价高，加工一些对温度较敏感的 塑料时，对温度的控制要求非常精确，使目前对热 流道的应用不能广泛推广。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计93 适用范围： （1）塑料的熔融范围宽，粘度变化小，热稳定性好，即在较低 的温度下也有较好的流动性。在较高温度下，熔体不流涎， 不分解，能容易地进行温度控制。 （2）塑料熔体粘度对压力敏感，当不施加压力时，熔体不流动， 一旦施加较小的压力熔体就能流动。 （3）塑料的比热容低，易于融熔和固化。 （4）塑料的热变形温度高，能将塑件迅速从模具中取出。 符合要求的塑料品种有：PE、PP、PS、AS、ABS 、PC、PA、POM 2021-7

39、-10塑料成型工艺与模具设计94 1.延长喷嘴 是一种单型腔热流道的形式 ，采用特别 长的喷嘴延伸至与型腔相接的点浇口处 ，为避免喷 嘴热量过多地传给模腔，使温度难以控制，必须采 用有效的绝热措施，常见的有塑料层绝热和空气绝 热两种方法 。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计95 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计96 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计97 多型腔热流道装置是由流道板与浇口套组成。流道板由加热 器加热，所有的分流道均设置在流道板内，并对流道板的温 度进行控制，使加热温度均匀地达到设定值。 （1）流道板设计 流道板应具有良好的加热和绝热设施，保证 加热器安装方

40、便和温度控制有效。 （2）流道板喷嘴设计 喷嘴处于高温的流道板和低温的型腔交 界面上，要保持喷嘴内的塑料熔体即不冷却过多而硬化堵塞 浇口，又不过热流涎、拉丝甚至热分解。所以应有效的使喷 嘴与模具绝热，并使喷嘴达到热平衡。同时还必须考虑到流 道板的热膨胀，要保证喷嘴与喷嘴套以及定模型腔上浇口孔 的对准。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计98 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计99 注射模的成型零部件是指构成模具型腔的零件，通常包括凹 模、型芯，以及各种成型杆和成型镶件（块）。按功能划分， 成型零部件可分为安装部分和工作部分，安装部分起安装、 固定成型零件的作用，其表面粗糙度一般为R

41、a1.6即可；工作 部分与塑料直接接触，用来成型塑件，其表面粗糙度根据塑 件材料和表面质量要求来定，一般不大于Ra0.4。成型零部件 的工作部分的形状和尺寸决定着塑件的形状和尺寸，进行成 型零部件的设计就是要根据被成型塑件的要求，结合模具制 造的生产条件，合理确定成型零部件的结构形式，准确计算 成型零部件的工作尺寸，并保证它们具有足够的强度和刚度。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计100 考虑因素：保证获得合格的塑件，又要便于加工制 造，还要注意尽量节约贵重模具材料，以降低模具 成本。 （一）凹模的结构设计 凹模也可以称为型腔、凹模型腔，用以形成塑件的 外形轮廓，按结构形式的不同分为整

42、体式、整体嵌 入式、镶拼组合式和瓣合式四种类型。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计101 优点：强度高、刚性好，制件表面无 拼接缝痕迹，便于装配。 缺点：复杂型腔加工工艺性差，生产 成本高。 适用：成型塑件形状不太复杂的中小型制件。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计102 整体嵌入式凹模是将结构 尺寸较小的整体式凹模（ 多为方形）采用H7/m6配 合嵌入到凹模固定板或 套板中进行使用 特点：刚性好、强度大、制件无拼接缝痕迹，便于节 省贵重材料，型腔复杂程度受限。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计103 局部镶拼式凹模：目的简化局部加工工艺性， 可更换。 2021-7-1

43、0塑料成型工艺与模具设计104 底部镶拼式凹模：目的简化底部型腔加工工艺， 变内形加工为外形加工。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计105 侧壁镶拼式凹模 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计106 1) 考虑将复杂的型腔内形加工变为镶拼件外形加工，降低加工 难度； 2) 拼缝避开型腔转角或圆弧，并与脱模方向一致，以避免出 现横向飞边而影响塑件的顺利脱模； 3) 镶拼时应采用H7/m6过渡配合，即使这样，镶拼处也难免会 使塑件表面出现拼缝痕迹，因此镶拼配合面最好选择在对塑 件外观影响不大的部位； 4) 宜将易损坏部分设计成独立的镶块，以免加工时的失误造成 更大的浪费； 5) 为便于

44、模具装配，成型镶块本身尽量设计定位结构。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计107 组成凹模的每一个镶块都通过 T形槽或燕尾槽与模套形成动 联接，它们在塑件的成型过程 中可以被模套或其它锁合装置 箍合在一起；而在塑件的脱模 过程中，又可以从模套或其他 锁合装置中脱出并向侧面打开， 从而能使带有侧凸、侧凹或侧 孔的塑件可靠地从模具中脱 出 。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计108 凸模和型芯都是用来成型塑件内表面的零部件， 两者没有严格的区别。一般来讲，可以认为凸模是 成型塑件整体内表面的模具零部件，而型芯则多指 成型塑件上某些局部特殊内形或局部孔、槽等所用 的模具零部件，有时也

45、可以称型芯为成型杆。与凹 模相似，凸模和型芯的结构形式可分为整体式、整 体嵌入式、镶拼组合式及活动式等不同类型。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计109 整体式凸模是用整块模具材 料直接加工而成的。 优点：结构牢靠、不易变形、 塑件无拼缝的溢料痕迹， 缺点：塑件内表面形状复杂 时，难加工，且模具材料消 耗量大，主要适用于成型一 些小型塑件的塑料模。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计110 嵌入式凸模主要是指 模具中的小型芯（成 型杆）或成型镶块。 为减少模具零件的切 削加工量和便于加工， 小型芯（成型杆）单 独加工制造后，再被 嵌入到模具中的安装 孔内固定。 2021-7-10

46、塑料成型工艺与模具设计111 当塑件内形比较复杂、凸模加工制造难度较大时， 也可对凸模采用镶拼组合式结构，以便于加工、维 修或更换。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计112 活动凸模的主要形式有瓣合式凸模和侧向型芯。 1) 瓣合式凸模主要用来成型带有内侧凸凹的塑件，其 设计方法可类比瓣合式凹模。 2)侧向型芯主要用来成型塑件的侧孔或外表面的侧凹， 它可通过斜导柱或斜滑块等侧向抽芯运动机构驱动。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计113 （一）螺纹型芯 手动卸除型螺纹型芯在模具闭合前装入型腔内， 成型后随制品一起脱模，并在模外卸下，多用于立 式注射。为提高生产效率，注射生产时一般准

47、备多 套螺纹型芯，交替使用。为便于模外用工具将螺纹 型芯旋下，其非成型端应制成方形或将相对两边磨 成两个平面。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计114 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计115 固定在动模侧螺纹型芯结构及固定方法： 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计116 整体式 组合式 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计117 1.成型零件工作尺寸分类 成型零部件中与塑料接触并决定塑件几何形状的各 处尺寸，称为工作尺寸，它包括型腔深度与型芯高 度尺寸，型腔和型芯径向尺寸，成型零件中心距(如 孔间距、型芯间距、孔或凸台中心到型腔（主型芯） 侧表面的距离)。 2021-

48、7-10塑料成型工艺与模具设计118 按磨损后尺寸变化趋势，将工作尺寸分类： （1）孔类尺寸(A类) 该类尺寸属于包容尺寸（或说广义的 孔），与塑料熔体或塑件之间产生摩擦磨损之后，具有变大 的趋势。属于这类尺寸的有：型腔深度、型腔径向尺寸等 ； （2）轴类尺寸（B类） 该类尺寸属于被包容尺寸（或说广义 的轴），与塑料熔体或塑件之间产生摩擦磨损之后，具有变 小的趋势 。属于这类尺寸的有：型芯高度、型芯径向尺寸等。 （3）中心距类尺寸（C类） 该类尺寸不受摩擦磨损影响，因 此可视为一种不变尺寸。属于这类尺寸的有：孔间距、型芯 间距和孔中心与型芯中心的距离。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计

49、119 塑件与成型零件尺寸标注方法： 轴类尺寸采用轴类尺寸采用基轴制基轴制，标，标负差负差，即基本尺寸为最大尺寸，即基本尺寸为最大尺寸 孔类尺寸采用孔类尺寸采用基孔制基孔制，标，标正差正差，即基本尺寸为最小尺寸，即基本尺寸为最小尺寸 中心距尺寸公差带中心距尺寸公差带对称分布对称分布，标，标正负差正负差，基本尺寸为中间尺寸，基本尺寸为中间尺寸 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计120 (1) 对于收缩率范围较小的塑料品种，一般取平均收缩率。 (2) 对于收缩率范围较大的塑料品种，应根据塑件形状，尤 其壁厚来酌情选择（壁厚者，取上限值），塑件各部位选 择的收缩率也各不相同。 (3) 嵌件较多

50、时收缩率应取小。 (4) 塑件精度较高或收缩率不易掌握时，塑件外径取较小的 收缩率，内径取较大的收缩率，以留有试模修模余量。 (5) 利用注射成型工艺参数可以对塑料制件的收缩量进行调 节。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计121 1.1. 型腔及型芯尺寸计算 已知：塑件尺寸 模具磨损量 c= /6 平均收缩率S Scp 模具制造公差 z= /3 按平均值计算方法可得： 0 s )L( cpss cz M S ) 2 -(L) 2 -(L 2 2 L 4 3 - Scp LL L ssM 3/ ) 4 3 - SL(LL z0cpssM z 标注制造公差后得： 整理得： 2021-7-1

51、0塑料成型工艺与模具设计122 型腔深度尺寸： 型芯径向尺寸： 型芯高度尺寸： 中心距尺寸： /3 ) 3 2 S H(HH z0cpssM z 3/ ) 4 3 Sl(ll z 0 - cpssM z 3/ ) 3 2 S h(hh z 0 -cpssM z 4/ 2 ) S C(CC z z cpssM 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计123 计算型腔尺寸时的注意事项： 塑件收缩率范围较大但按平均收缩率计算尺寸时，为防止收 缩超差可预先验算： 若塑件尺寸为轴类尺寸， 则 若塑件尺寸为孔类尺寸， 则 若塑件尺寸为中心距尺寸，则 选择成型零件安装部分制造公差的原则，一般以不使塑料熔 体

52、产生溢边为准，习惯上常取H9/f9，尺寸较大时取H7/e8或 H7/f7，非配合尺寸取塑件公差的1/31/4。 Z SSD minmax Z SSd minmax Z SS minmax C 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计124 注射模在工作过程中要承受多种外力，如注射 压力、保压力、锁模力等等。模具型腔如强度不够， 将产生塑性变形或断裂破坏；如刚度不够，将产生 较大的弹性变形，使模具贴合面处出现较大的间隙， 由此发生溢料及飞边现象。另外，当成型后成型压 力消失时，型腔因弹性回复而收缩，当收缩量大于 塑件的收缩时，型腔会紧紧包住塑件造成开模困难 或塑件残留在定模上而损坏塑件或塑件质量

53、不良。 因此，有必要对模具型腔进行强度和刚度计算。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计125 1.组合式 （1）型腔壁厚 刚度条件： p是型腔内熔体压力，一般取2545MPa；L1是型腔侧壁长边尺寸 （mm）；H是型腔高度（mm）；a是受熔体压力部分的高度 （mm）；E是弹性模量，钢材取MPa；是允许变形量（mm）。 为防止溢料应根据不同塑料的最大不溢料间隙决定，如对低粘度 塑料，取0.0250.04mm；对中粘度塑料，取0.05mm左右；对高 粘度塑料取0.060.08mm；为保证尺寸精度，可取塑件允许公 差的1/5左右。 3 4 1 32EH paL Sc 2021-7-10塑料成型

54、工艺与模具设计126 强度条件： 2 2 12 22 c c HS paL HS paL 弯拉 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计127 （2）型腔底板厚度 1)刚度条件： 2)强度条件： l是型腔侧壁边长；L是支撑宽度；B是凹模宽度；b是 型腔宽度 。 3 4 32 5 EB pbL S B pbL S 4 3 2 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计128 2.矩形整体式 （1）型腔壁厚 由刚度计算 由强度计算 3 4 E cpa Sc 3 4 E pbc Sh L是型腔长度；a是型腔深度；b 是型腔宽度；c是L/a决定的常数， 查表4-4； c是L/b决定的常数， 查表 202

55、1-7-10塑料成型工艺与模具设计129 1.组合式 从刚度出发： 从强度出发： 是泊松比，钢材取0.25；r是型腔内径 。 1 1 1 urpE rpEu rSc 1 2p rSc 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计130 （2）型腔底板厚度 从刚度观点出发： 从强度观点出发： 3 4 74. 0 E pr Sh 2 22. 1pr Sh 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计131 F是动模垫板受的总压力（N）；A是塑件及浇注系 统在分型面上的投影面积；B是动模垫板宽度 （mm）；L是支承块间距（mm）；p是型腔压力， 一般取2545MPa；弯是弯曲许用应力（MPa）； K是修正系

56、数，取0.60.75。 p B Lp Kh AF 2 1 弯 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计132 一、导向机构的作用 导向机构作用导向机构作用： 定位 导向 承受一定的侧压力 导向机构的形式导向机构的形式： 导柱、导套导向 锥面定位 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计133 （一）导柱导向机构 利用导柱与导柱孔之 间的间隙配合来保证模 具的对合精度 。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计134 1.导柱的结构形式 （1）带头导柱 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计135 （2）有肩导柱 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计136 2.导套的结构形式 带头导套

57、直导套 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计137 3.导柱导套的设计原则 （1）导柱应合理均布在模具分型面的四周，导柱中心 至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度。 数量一般24个，不对称分布。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计138 （2）导柱一般设在有型芯的一边，应比凸模端面的高 度高出68mm，可以保护型芯不受损坏，而导柱设 在定模一边便于塑件脱模。对于脱模机构为推板推 出的模具，有推板的一边一定要设有导柱。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计139 （3）为使导柱能顺利进入导套，导柱端部应做成锥形 或半球形，导套的前端也应倒角。 2021-7-10塑料成型工艺与

58、模具设计140 （4）导柱导套应有足够的耐磨度（外硬内韧），它 多采用20低碳钢经渗碳淬火处理，其硬度为48 55HRC，也可采用T8或T10碳素工具钢，经淬火处理。 导柱和导套配合部分的表面粗糙度要求为Ra0.8m。 （5）导柱直径按模具尺寸选取，选取时参考国内 外注射模架标准数据。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计141 锥面定位结构的应用：成型精度要求高的大型、薄 壁、深型腔塑料制件时，型腔内的侧压力往往会引 起型芯或型腔的偏移，如果这种侧压力完全由导柱 来承受，会导致导柱卡死或损坏，因此这时应增设 锥面定位机构，用于承受部分侧压力，避免导柱承 受侧压力后卡死或损坏。 2021-

59、7-10塑料成型工艺与模具设计142 一、脱模推出机构的分类和设计原则一、脱模推出机构的分类和设计原则 l脱模推出机构的作用及分类脱模推出机构的作用及分类 l 作用：从模具中推出塑件及其浇注系统凝料。 l 分类： l 按推出零件的类别 ：推杆推出、推管推出、推件板（脱 模板）推出、推块和多元件联合推出等 l 按推出动作特点 ：简单脱模推出（一次推出）、二次推 出、顺序推出 、带螺纹制品的脱模 1. 按动力源 ：手动脱模、机动脱模、液压和气压推出 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计143 典型推出机构形式及各零件作用： 1推杆，推出塑件； 2推杆固定板，固定推杆等； 3推板导套，为推板运动

60、导向； 4推板导柱，为推板运动导向； 5拉料杆，使浇注系统凝料从模具中脱出； 6推板，承受注射成型机提供推出力； 7支承钉，使推板和动模板之间产生间隙，以便清除污垢，同 时调节其厚度可控制推杆位置及顶出距离； 8复位杆，也称回程杆，使推板在顶出塑件后复位。 2021-7-10塑料成型工艺与模具设计144 (1)(1) 脱模机构运动的动力一般来自于注射机的推出机构，故脱模机脱模机构运动的动力一般来自于注射机的推出机构，故脱模机 构一般设置在注射模的动模内，并且结构要可靠；构一般设置在注射模的动模内，并且结构要可靠； (2)(2) 脱模机构应使塑件在顶出过程中不会变形损坏脱模机构应使塑件在顶出过程