表盖注塑模具设计说明

1、. . . . 前言1.1 塑料模的功能模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具，按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。因人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，所以模具制造业已成为一个大行业。在高分子材料加工领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模.塑料模优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。为了生产这些塑料制品必须设计相应的塑料模具。在塑料材料、制品设计与加工工艺确定以后，塑料模具设计

2、对制品质量与产量，就决定性的影响。首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、浇口与排气位置选择、脱模方式以与定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以与塑件的物理性能、应力大小、表观质量与在质量等，起着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响。再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模具更是如此。现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成型技术的“三大支柱”。尤其是加工工艺要求、塑件使用要求、塑件外观要求，起着无可替代的作用。高效全自动化设备，

3、也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的效能。此外，塑件生产与更新均以模具制造和更新为前提。塑料模是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。当塑料制品与其成形设备被确定后，塑件质量的优劣与生产效率的高低，模具因素约占80%。由此可知，推动模具技术的进步应是不容缓的策略。尤其大型塑料模的设计与制造水平，常可以标志一个国家工业化的发展程度。1.2 我国塑料模现状在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/31/5，工业发达国家

4、将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。我国塑料模的发展迅速。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化、商品化尚待规模化；CAD、CAE软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划。因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。1.3 塑料注射成型简介将塑料成型为制品的生产方法很多，最常用的有注射、挤出、压缩、压延和吹塑等，其中，注射成型方法在机电工业中应用最多。注射成型是根据金属压铸成型原理

5、发展而来的，其基本原理就是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒加热熔融塑化，使之成为粘流态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段保压冷却定型时间后，开启模具便可以从型腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。注射成型也称为注塑成型，将它与挤出和压延成型方法相比，注射成型可以用来生产空间几何形状非常复杂的塑料制品，而挤出和压延则主要用来成型截面尺寸一定长度连续的二维塑料制品。将注射成型与压缩和压注成型相比，它又具有应用面大、成型周期短 、生产效率高、模具工作条件可以得到改善，以与制品

6、精度高和生产条件比较好、生产操作容易实现机械化等多方面的优势。在中空吹塑成型中，注射成型还常常被用来生产吹塑所用的型坯。注射成型在整个塑料制品生产行业占有非常重要的地位，目前，除少数几种塑料外，几乎所有的塑料品种都可以采用注射成形。据统计，注射制品约占所有塑料制品总产量的30，全世界每年生产的注射模数量约占所有塑料成型模具数量的50。早期的注射成型方法主要用于生产热塑性塑料制品，随着塑料工业的迅速发展以与塑料制品的应用围不断扩大，目前的注射成形方法已经推广应用到热固性塑料制品和一些塑料复合材料制品的生产中。例如，日本的酚醛（热固性塑料）制品生产过去基本上依靠压缩和压注方法生产，但目前已经有70

7、被注射成型所取代。注射成型方法不仅广泛应用于通用塑料制品生产，而且就工程塑料而言，它也是一种最为重要的成型方法。据统计，在当前的工程塑料制品中，80以上都要采用注射成型的方法生产。1.4 塑料模具技术的发展模具是塑料成型生产必须的工艺装备，过去的模具设计工作主要依靠技术人员的经验，而模具的加工制造又在很大程度上依赖于工人的操作技能，因此模具设计水平低、加工质量差、生产周期长、使用寿命短，新产品更新换代以与正常的成型生产经常会因为模具问题而受到干扰。随着塑料成型技术的不断进步，模具的重要性日益被人们所认识，甚至有人提出“没有模具就没有产品”的信条。近十年来，国外塑料成型加工行业都在改进和提高模具

8、设计和模具制造技术方面投入了大量的资金和研究力量。经过不懈努力，已经取得许多成果，归纳起来有一下几个主要方面。(1) 模具加工技术的革新为了提高模具的加工精度，缩短模具的加工周期，模具行业已经广泛应用了仿形加工、电加工、数控加工等先进技术，以与坐标镗、坐标铣、坐标磨和三坐标测量机等精密加工和测量设备。(2) 各种模具新材料被广泛应用在模具设计与制造过程中，模具材料的选用也是一个非常重要的问题，材料选择是否合理，将直接影响模具的加工成本、使用寿命以与塑料制品的成型质量等。为了解决这一问题，国外都已经对模具的工作条件、失效形式和提高模具使用寿命的途径进行了大量研究工作，并开发出许多不仅具有良好的使

9、用性能，而且还具有加工型好、热处理变形小的新型塑料模具钢，如预硬钢、马氏体时效钢等，经过使用，均取得了良好的技术和经济效果。(3) 模具零部件的标准化和专业化生产程度越来越高模具加工具有典型的单件多品种生产方式，因此，模具零部件的标准化以与将零部件进行专业化生产是缩短加工制造周期、降低模具生产成本的重要方法之一。据国外统计，对模具标准件进行专业化生产之后，可使模具生产成本降低50，因此各个工业国家都对模具零件标准化和专业化生产非常重视，目前，美国和日本的模具标准化程度已经达到70，专业化程度分别为90和74。国情况比较落后，模具标准化程度只有20左右，专业化生产起步不太久，但有关部门正在加强这

10、方面的工作。(4) CAD/CAM技术应用日益普遍计算机辅助设计和制造，即CAD/CAM是在人的参与下，由计算机自动完成设计工作和由计算机控制加工过程的现代化生产工程方法。这种方法不仅能大幅度地缩短生产周期，而且还能大量减少工程技术人员地重复劳动，所以他们对于提高模具设计与制造水平也就显得非常重要。目前，国外都在广泛地进行塑料模具CAD/CAM技术研究，并且开发出地不少软件系统已经在挤出成形和注射成型生产中得到了应用。就注射模的CAD/CAM技术而言，利用CAD可以在人参与地情况下，由计算机自动完成塑料制品地工艺型分析，成型过程中塑料熔体的流动分析和热分析，以与有关注射模的各种计算、设计和绘图

11、工作；利用CAM，计算机可以控制数控机床自动完成模具零件的加工任务；如果CAD和CAM实现一体化，则整个注射模的设计和加工制造工作都可以在人参与的情况下，由计算机自动控制完成。注射模CAD/CAM技术在工业发达国家应用已经比较普遍，市场上有商品化的系列软件出售，国在这方面也进行了不少研究开发工作，但就推广应用来说，还有待进一步的改进和完善。至于一些引进系统的应用，已经初见成效，例如对于电视机机壳等比较复杂的塑料制品，一些工厂已经利用引进系统对他们的模具实现了CAD/CAM。1.5 本设计的意义与目的本次设计的目的就是设计以ABS为原料的注射模具设计,为以后在模具领域中继续深造打下基础。1 塑件

12、成型工艺分析1.1 塑件（原子钟表外壳）分析1. 塑件模型：图1-1 塑件图2. 塑料：ABS（又名丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，简写为ABS）3. 化学和物理特性：ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性： 丙烯腈有高强度、热稳定性与化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度与高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。三种单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以与两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上百种

13、不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以与很高的抗冲击强度。4. 注塑模工艺条件：干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为8090°C下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。熔化温度：210280°C；建议温度：245°C。模具温度：2570°C。（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）。注射压力：5001000bar。注射速度：中高速度。5. 典型用途：

14、汽车（仪表板，工具舱门，车轮盖，反光镜盒等），电冰箱，大强度工具（头发烘干机，搅拌器，食品加工机，割草机等），机壳体，打字机键盘，娱乐用车辆如高尔夫球手推车以与喷气式雪撬车等。6. 工艺性与结构分析：(1) 精度等级：采用一般精度5级脱模斜度：型腔25-40´，型芯20-40´(塑件孔以型芯小端为准；塑件外形以型腔大端为准)一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差围。当要求开模后塑件留在型腔时，塑件表面的脱模斜度应不大于塑件外表面的脱模斜度。(2) 结构分析：该塑件为面板装饰件，所以必须保证塑件的表面光洁度，以保证塑件的精度。1.2 热塑性塑料（ABS）的注射成型工艺1. 注

15、射成型工艺过程(1) 预烘干装入料斗预塑化注射装置准备注射注射保压冷却脱模塑件送下工序，(2)清理嵌件、预热、清理模具、涂脱模剂放入嵌件合模注射。2 . ABS的注射成型工艺参数(1) 注射机：螺杆式，(2) 螺杆转速（r/min）：2050，(3) 预热和干燥：温度（°C） 8085 时间（ h ） 23,(4) 料筒温度（°C） 后段 150170，中段 165180，前段 180200，(5) 喷嘴温度（°C） 170180，(6) 模具温度（°C） 5080，(7) 注射压力（MPa） 60100，(8) 成型时间（s） 注射时间 2090，高压

16、时间 05，冷却时间 20120，总周期 50160 ，(9) 后处理 ： 方法 红外线灯、烘箱，温度（°C） 70， 时间（ h ） 24。1.3 ABS的主要技术指标密度g/cm³ 1.021.16弹性模量MPa 1.8×10³比体积dm³/g 0.860.98弯曲强度MPa 80吸水率%（24h） 0.20.4硬度HB 9.7 R121收缩率% 0.40.7体积电阻率cm 6.9e+16熔点°C 130160热变形温度°C 0.46MPa 901080.185MPa 85103冲击强度kJ/m² 无缺口 49

17、 缺口 6.5抗拉屈服强度MPa 50e1.4 ABS成型塑件的主要缺陷与其消除措施成行前要干燥，容易产生熔接痕，浇口处不好看。以上这些缺陷均可以采取以下措施消除：(1) 分流道与浇口截面要加大，(2) 注意浇口位置，(3) 防止熔接纹，(4) 在成型时的脱模斜度2°，(5) 收缩率0.5%。2 拟定模具结构形式2.1 确定型腔数量与排列方式为了使模具与注塑机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度模具设计时应确定型腔的数目。常用的方法有四种：(1) 根据经济性确定型腔数目，(2) 根据注塑机的额定锁模力确定型腔数目，(3) 根据注塑机的最大注塑量确定型腔数目，(4)

18、根据制品精度确定型腔数目。一般来说，精度要求高的小型塑件和型塑件优先采用一模一腔的结构，对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。高精度制品如本设计产品，由于多型腔模具难以使型腔的成型条件均匀一致，故通常推荐型腔数目不超过4个。由以上分析初步拟定采用一模两腔，其排列方式如下：图2-1图2-1 型腔布局2.2 模具结构形式的确定1. 多型腔单分型面模具：塑件外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。2. 多型腔多分型面模具：塑件外观质量要求高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。3

19、分型面的选择原则：(1) 便于塑件脱模，在开模时尽量使塑件留在动模，应有利于侧面分型和抽心，应合理安排塑件在型腔中的位置，(2) 考虑和保证塑件的外观不遭破坏，(3) 尽力保证塑件的尺寸的精度要求（如同心度等），(4) 有利于排气，(5) 尽量使模具加工方便。本设计塑件外观质量要求较高，并可以看出：分型面的位置、塑件推出机构的痕迹、浇口为潜伏式浇口。可初步拟定两型腔双分型面的结构，其中双分型面为：水平、垂直分型面。3 注塑机型号的确定注射机规格的确定主要是根据塑件的大小与型腔的数目和排列方式，在确定模具结构型式与初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距

20、、最大、最小模具厚度、推出型式、推出位置、推出行程、开模距离等进行计算。根据这些参数选择一台和模具相匹配的注塑机，倘若用户已提供了注射机的型号和规格，设计人员必须对其进行校核，若不能满足要求，则必须自己调整或与用户取得商量调整。3.1 有关塑件的计算 1. 该塑件的体积为：V1=m/=10/1.1=9.0909（cm³） 质量m1为：通过计算，Pro/E建模分析，m1=10g 2. 流道凝料的质量m2 还是个未知数，可按塑料质量的0.6倍来估算,从上述分析中决定的一模两腔，所以注塑量为： 质量m2=1.6n m1 =1.6×2×10=32g 3. 塑件和流道凝料在

21、分型面上的投影面积与所需锁模力的计算 流道凝料（包括浇口）在分型面上的A2 ,在模具设计前是个未知数，根据多型腔模的统计分析，大致是每个塑件在分型面上的影面积A1的0.2-0.5倍，因此，可用0.35nA来进行估算，所以 A=nA1+A2= nA1+0.35 nA1=1.35 nA1=1.35×2×3882=10481.4 式中 A1=3882Fm=A=10481.4×50=524070N=524.07KN式中型腔压力取50MPa3.2 注射机型号的确定根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值,初步选定型号为SZ-100/630（卧式）的注射机。SYS30注射机的

22、主要参数如下：注射机主要技术参数理论注射容量/ 75,105螺杆直径/mm 30,35注射压力 MPa 224锁模方式 双曲轴塑化能力(g/s) 7.3,11.8螺杆转速(r/min) 14200喷嘴球半径mm 15注射速率(g/s) 60，80锁模力 /KN 630拉杆间距/mm 370×320移模行程/mm 270最大模厚/mm 300最小模厚/mm 150定位孔直径/mm 125喷嘴孔直径/mm 43.3 注射机与型腔数量的校核型腔数量的校核 由注射机料筒塑化速率校核型腔数量n： 上式右边=282 （符和要求） 式中K注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8 M注射机的额定塑化

23、量7.3（g/h或cm³/h）T成型周期 50s M2浇注系统所需塑料质量和体积（g或cm³） M1单个塑件的质量和体积（g或cm³） 4 分型面位置的确定分型面即打开模具取出塑件或取出浇注系统凝料的面，分型面的位置影响着成型零部件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关。分型面的选择应注意以下几点：(1) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处,(2) 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边,(3) 保证塑件的精度要求,(4) 满足塑件的外观质量要求,(5) 便于模具加工制造,(6) 对成型面积的影响,(7) 对排气效果的影响,(8) 对侧向抽芯的影响

24、。其中最重要的是第(5)和第(2)、第(8)点。为了便于模具加工制造，应尽量选择平直分型面使其易于加工的分型面。如下图所示，采用AA 这样一个曲面的分型面，前模（即定模）做成平的就行了，胶位全部做在后模（即动模），大简化了前模的加工。AA 分型面也是整个模具的主分模面。下图中虚线所示的BB 和CC 分型面是行位（即滑块）的分型面。这样选择行位分型面，有利于线切割，行位以与后模仁和后模镶件这些成型零件。分型面的选择应尽可能使塑件在开模后留在后模一边，这样有助于后模设置的推出机构动作，在下图中，从AA 分型，了BB 处的行位向左,右移开，CC 处的行位向中间移开后，由于塑件收缩会包在后模仁和后模镶

25、件上，依靠注射机的顶出装置和模具的推出机构推出塑件。图4-1 塑件图分型面图4-2 塑件分型面5 浇注系统形式和浇口的设计浇注系统是塑料熔体从注射机喷嘴射出后达到型腔之前在模具流经的通道。它分为普通流道浇注系统和无流道凝料（热流道）浇注系统。该模具采用普通流道浇注系统，其包括：主流道、分流道、冷料井、浇口。5.1 浇注系统设计原则1. 重点考虑型腔布局，2. 热量与压力损失要小，为此浇注系统流程应尽可能短，截面尺寸应尽可能大，弯折尽量少，表面粗糙度要低，3. 均衡进料，即分流道尽可能采用平衡式布置，4. 塑料耗量要少，满足各型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料耗量，5. 消除冷料，

26、浇注系统应能收集温度较低的“冷料”，6. 排气良好，7. 防止塑件出现缺陷，避免熔体出现充填不足或塑件出现气孔、缩孔、残余应力，8. 保证塑件外观质量，9. 较高的生产效率，10.塑料熔体流动特性。5.2 浇注系统布置在多腔模中，分流道的布置有平衡式和非平衡式两类，一般以平衡式为宜。本次设计采用的是平衡式布置，充分利用了它质量好，一致性好等优点。5.3 浇注系统设计普通流道浇注系统，其包括：主流道、分流道、冷料井、浇口。1主流道设计主流道尺寸直浇口式主流道呈截锥体，主流道入口直径d应大于注射机喷嘴直径1mm左右。这样便于两者能同轴对准，也使得主流道凝料能顺利脱出。所以：主流道小端直径d=注射机

27、喷嘴直径+(0.51) =4+0.51取d =4.5（mm）主流道入口的凹坑球面半径R，应该大于注射机喷嘴球头半径约12mm。反之，两者不能很好贴和，会让塑料熔体反喷，出现溢边致使脱模困难。所以：主流道球面半径SR=15+12 取SR=16（mm）锥孔壁粗糙度Ra0.8m。主流道的锥角=2°4°。过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气。过小锥角使凝料脱模困难，还会使充模时流动阻力大，比表面增大，热量损耗大。主流道的出口端应该有较大圆角rD/8。其中， D可用经验公式求出：D=其中， V-流经主流道的熔体体积（cm）；k-因熔体材料而异的常数，取k=1.2；所以， D=6mm所

28、以， r=0.75 mm主流道的比表面S为：S= =0.75主流道的长度是L，一般按模板厚度确定。但为了减小充模时压力降和减少物料损耗，以短为好。小模具控制在40mm之。初步确定：L=83mmH=R=×16=6.4mm2主流道衬套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，一般采用碳素工具钢，如：T8A、T10A等，热处理硬度为5357HRC。主流道衬套和定位圈设计成整体式，用于小型模具，型模具设计成分体式。但由于该模具主流道较长，设计成分体式较宜图5-

29、1 主流道衬套符号 名称 尺寸 锥度 ºd 主流道小端直径 d0.54.5mmh 球面配合高度 3mmSR 主流道球面半径 r+1=15+1=16 mmL 主流道长度 83mmD 主流道大端直径 d2Ltg/24.52×83tg3/2=9 mm主流道衬套的结构尺寸如下：图5-3 主流道衬套尺寸图 (1) 主流道凝料体积为：(2) 主流道剪切速率校核由经验公式式中3. 主流道衬套的固定：图5-4 主流道衬套的固定5.4 分流道的设计在多型腔或单型腔多浇口时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。分流道最理想的设计就是把流动树脂在流道中的压降降到最

30、小，在多种常见截面当中，圆形截面的压降是最小的。故此设计中采用压降比最小且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大的圆形截面。本模具采用圆形分流道。(1) 分流道的形状与尺寸为了便于加工以与凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形、梯形、U形、半圆形与矩形等。工程设计中常采用梯形截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸：式中 B梯形大底边的宽度（mm）m塑件的重量（g）L分流道的长度（mm）H梯形的高度（mm）注意：上式的适用围：即塑件厚度在3.2mm以下，重量小于200g，且计算结果在3.29.5mm围才合理。由于 =2.82

31、5（mm）（故不在适用围）ABS断面尺寸推荐围4.89.5取得 B=6（mm）=4（mm）梯形斜角通常取5°10°，此处取8°底部圆角r=13（mm），取r=1（mm）其截面形状与尺寸如下：图5-5 分流道截面(2) 分流道的表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因此分流道的表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.631.6m，这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。避免熔流表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率。(3) 分流道的布置形式分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布

32、置形式，但应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。本次设计分流道的布置采取的是平衡式布置，从主流道末端到各型腔分流，其长度、断面形状和尺寸都对应相等，各型腔受力一样，不需采取平衡计算。(4) 分流道向浇口过渡部分的结构见下图：梯形分流道与矩形浇口的连接形式图5-6 分流道、浇口过渡5.5 浇口的作用浇口是分流道和型腔之间的连接部分，也是注射模具浇注系统的最后部分，通过浇口直接使熔融的塑料进入型腔。浇口的作用是使从流道来的熔融塑料以较快的速度进入并充满型腔，型腔充满塑料后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔还未冷却的热料回流。浇口设计与塑料制品形状、塑

33、料制品断面尺寸、模具结构、注射工艺参数（压力等）与塑料性能等因素有关。浇口的截面要小，长度要短，这样才能增大料流速度，快速冷却封闭，便于使塑料制品分离，塑料制品的浇口痕迹亦不明显。塑料制品质量的缺陷，如缺料、缩孔、拼缝线、质脆、分解、白斑、翘曲等，往往都是由于浇口设计不合理而造成的。5.6 浇口设计的基本要点 尽量缩短流动距离 浇口位置的安排应保证塑料熔体迅速和均匀地充填模具型腔，尽量缩短熔体的流动距离，减少压力损失，有利于排除模具型腔中的气体，这对大型塑件更为重要。 浇口应设在塑件制品断面较厚的部位 当塑件的壁厚相差较大时，若将浇口开设在塑件的薄壁处，这时塑料熔体进入型腔后，不但流动阻力大，

34、而且还易冷却，以致影响了熔体的流动距离，难以保证其充满整个型腔。另外从补缩的角度考虑，塑件截面最厚的部位经常是塑料熔体最晚固化的地方，若浇口开设在薄壁处，则厚壁处极易因液态体积收缩得不到收缩而形成表面凹陷或真空泡。因此为保证塑料熔体的充分流动性，也为了有利于压力有效地传递和比较容易进行因液态体积收缩时所需的补料，一般浇口的位置应开设在塑件壁最厚处。 必须尽量减少或避免熔接痕 由于成型零件或浇口位置的原因，有时塑料充填型腔时造成两股或多股熔体的汇合，汇合之处，在塑件上就形成熔接痕。熔接痕降低塑件的强度，并有损于外观质量，这在成型玻璃纤维增强塑料的制件时尤为严重。有时为了增加熔体的汇合，汇合之处，

35、在塑件上就形成熔接痕。熔接痕降低塑件的强度，并有损于外观质量，这在成型玻璃纤维增强塑料的制件时尤其严重。一般采用直接浇口、点浇口、环形浇口等可以避免熔接痕的产生，有时为了增加熔体汇合处的熔接牢度，可以在熔接处外侧设一冷料穴，使前锋冷料引入其，以提高熔接强度。在选择浇口位置时，还应考虑熔接的方位，对塑件质量与强度的不同影响。 应有利于型腔中气体的排除 要避免从容易造成气体滞留的方向开设浇口。如果这一要求不能充分满足，在塑件上不是出现缺料、气泡就是出现焦斑。同时熔体充填时也不顺畅，虽然有时可用排气系统来解决，但在选择浇口位置时应先行加以考虑。考虑分子定向影响 充填模具型腔期间，热塑性塑料会在流动方

36、向上呈现一定的分子取向，这将影响塑件的性能。对某一塑件而言，垂直流向和平行于流向的强度、应力开裂倾向等都是有差别的，一般在垂直于流向的方位上强度降低，容易产生应力开裂。 避免产生喷射和蠕动（蛇形流） 塑料熔体的流动主要受塑件的形状和尺寸以与浇口的位置和尺寸的支配，良好的流动将保证模具型腔的均匀充填并防止分层。塑料溅射进入型腔可能增加表面缺陷、流线、熔体破裂与气，如果通过一个狭窄的浇口充填一个相对较大的型腔，这种流动影响便可能出现。特别是在使用低粘度塑料熔体时更应注意。通过扩大尺寸或采用冲击型浇口（使料流直接流向型腔壁或粗大型芯），可以防止喷射和蠕动。浇口与塑件连接得部位应成R0.5的圆角或0.

37、5×45°的倒角；浇口和流道连接的部位一般斜度为30°45°，并以R1R2的圆弧和流道底面相连接。5.7 浇口的类型浇口的形式多种多样，但常用的浇口有如下11种：直接浇口、侧浇口、扇形浇口、平缝浇口、环形浇口、盘形浇口、轮辐浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏浇口、护耳浇口等。直接浇口虽然有如以等流程充模、浇注系统流程短、压力损失和热烈散失小，且有利于补缩和排气等优点，但是，塑件上残留痕迹较大，切除困难。重叠式浇口多用于大型腔。扇形浇口适合于大面积薄壁塑件。点浇口必须采用双分型面的模具结构；浇口位置可以自由选择，不受限制。剪切速率高，能使流程比增大；浇口必须用三

38、板模切断；潜伏式浇口是点浇口在特殊场合下的一种应用形式。但可以在脱模时自动拖断；它可以隐藏在外表不露出的部位，使浇口痕迹不外漏。但加工比较空难，容易磨损。侧浇口也称为边缘浇口，由于它开设在主分型面上，截面形状易于加工和调整。多型腔模具常采用侧浇口，可设计成两板模。综合我的塑件，是比较容易流动的ABS，而且零件外表面要求较高；侧浇口又称边缘浇口，一边开在分型面上，从塑件的外侧进料它从分型面的一侧沿斜向进入行腔。侧浇口是典型的矩形截面浇口，能方便的调整冲模时的剪切速率和封闭时间，故也称标准浇口。它的截面形状简单，加工方便；浇口位置选择灵活，去除浇口方便，痕迹小。浇口结构尺寸的经验数据计算：浇口深度

39、：h=nt；浇口宽度：；式中 A塑件外侧表面积； t 塑件厚度；结合经验数据得：侧浇口尺寸： 深度 h=1.0（mm） 宽度w=1.5（mm） 长度 l =1.0（mm）注：其尺寸实际应用效果如何，应在试模中检验与改进。5.8 浇注系统的平衡 对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状与模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状与截面尺寸一样（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量与成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。(1) 分流道平衡对于多型腔模具，为了达

40、到各型腔同时充满的目的，可通过调整分流道的长度与截面面积，改变熔融树脂在各分流道中的流量，达到浇注平衡的目的。计算公式如下：式中 Q1，Q2熔融树脂分别在流道1和流道2中的流量，cm3/s；d1,d2分流道1和分流道2的直径，cm；L1，L2分流道1和分流道2的长度，cm。(2) 浇口平衡在多型腔非平衡分流道布置时，由于主流道到各型腔的分流道长度或各型腔所需填充流量不同，也可采用调整各浇口截面尺寸的方法，使熔融树脂同时充满各型腔。浇口平衡简称为BGV（balanced gate value）,只要做到各型腔BGV值一样，基本上能达到平衡填充。对于多型腔一样制品的模具，其浇口平衡计算公式如下：

41、BGV=式中 Sg浇口的截面积，mm2;Lg浇口的长度，mm;Lr分流道的长度，mm。浇注系统设计时一般浇口的截面积与分流道的截面积之比SG/SZ取0.070.09，矩形浇口的宽度与厚度之比取3：1。该模具，从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状与截面尺寸都一样，显然是平衡式的。5.9 冷料井与拉料杆在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以约1025mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域的塑料的流动性能与成型性能不佳，如果这里相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为

42、克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料井（冷料穴）。冷料井有两种，一种是纯为“捕捉”或贮存冷料之用；另一种是还兼有拉或顶出凝料功用。采用半球形形式，并采用球形头拉料杆，该拉料杆固定在动模固定板上，开模时利用凝料对球头的包紧力，使主流道凝料从主流道衬套中脱出。如下图：图5-8 冷料井与推杆6 排气系统的设计在注塑成型过程中，模具除了行腔和浇注系统原有的空气外，还有塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体，这些气体若不能顺利排出，则可能因充填时气体被压缩而产生高温，引起塑料局部炭化，或是塑件产生气泡，或是塑

43、件熔接不良而引起缺陷。注塑模的排气方式，大多数情况下是利用模具的分型面或配合间隙自然排气，只是特殊情况下采用开设排气槽的排气方式，如下图。排气槽应该开设在型腔最后填充的部位，且最好开设在凹模一侧，以便所产生的飞边随塑件脱出。图6-1 开设排气槽的方式当型腔最后填充的部位不再分型面上，其附近又无可供排气的推杆或型芯时，可在型腔相应部位镶嵌经烧结的金属块（多孔性合金块）以供排气，但应当注意的是金属块底下的通气孔直径不宜过大，以免金属块受力后变形，如下图。图6-2 用烧结金属块排气排气系统的设计方法：(1) 利用分型面排气是最简单的方法，排气效果与分型面的接触精度有关。(2) 利用顶杆与孔的间隙排气

44、，必要时可对顶杆作些排气的结构措施；(3) 利用球状合金颗粒烧结块渗导排气，烧结块应有足够的承压能力，设置在塑件隐蔽处，并需要开设排气通道；(4) 在熔合缝位置开设冷料井，在储存冷料前也滞留了不少气体；(5) 可靠有效的方法是在分型面上开设专用的排气槽，尤其上大型注塑模具必须如此。对于大型的模具，也可以利用镶拼的成型零件的缝隙排气。由于我的设计将采用模仁以保证模具具有良好的加工、维修性能；采用了顶针以实现模具对塑件的均匀顶出，使得塑件不会因为应力不均匀而断裂或留下痕迹；采用了斜滑顶杆和侧抽芯滑块来实现塑件的抽芯。这些结构都的存在着间隙，可以利用这些间隙实现排气的功能，而不用设计另外的排气结构。

45、7 成型零件的设计塑料在成型加工过程中，用来填充塑料熔体以成型制品的空间被称为型腔。而构成这个型腔的零件叫做成型零件，通常包括凹模、凸模、小型芯、螺纹型芯或型环。由于这些成型零件直接与高温、高压的塑料熔体接触，并且脱模时反复与塑件摩擦，因此要求它有足够的强度、刚度、耐磨性和较低的表面粗糙度。同时还应该考虑到零件的加工性与模具的制造成本。一般来说成型零件都应进行热处理，如成型产生腐蚀性气体的塑料如聚氯已烯等，还应选择耐腐蚀的钢材。7.1 凸、凹模的结构设计凸、凹模是成型塑件、外表面的部件，凸、凹模按其结构不同可分为整体式，整体嵌入式，局部镶嵌式，大面积镶嵌组合式等。 1. 整体式凸、凹模它是由一

46、整块金属加工而成，其特点是牢固，不易变形，因此对于形状简单，容易制造或形状虽然比较复杂，但保可以采用仿形机等殊须加工方法加工的场合是适宜的。整体结构有如下优点：a. 成型零件的刚性好，b. 模具分解组合容易，c. 零件数量少，d. 制品表面分型痕迹少，e. 模具外形尺寸可以减少。精密成型模具若采用拼镶结构，相对整体结构而言则有如下缺点：a. 精度相对下降，b. 因采用磨削加工为主制作拼镶件组合后难以达到零精度，c. 拼镶件的加工精度要求高于整体结构的加工精度要求，制品的棱边拐角难以设置过渡圆弧。整体结构的缺点如下：a. 难以排气，b. 需要采用精密磨加工，c. 制品的棱边，拐角处难以加工成角形

47、。一般此类成型零件都是在硬后在进行加工，所以整体结构的模具采用电火花成型加工为主、铣削加工、磨削加工、电火花线切割为辅的加工方法。 2. 整体嵌入式凸、凹模在多型腔的模具中，型腔数量多而制件尺寸不大时，采用冷挤压比切削加工效率高，并可保证各型腔的尺寸、形状的一致性，凹模镶块的外形常用轴肩的圆柱形，然后分别从下面嵌入凹模固定板中，用垫板螺钉将其固定，它适用于经常拆卸的地方，修补也较方便，产品结构较复杂。采用此结构时，首先应考虑制品的形状，尺寸与功能，然后考虑其刚性，同时也必须考虑加工方法和装配措施。其缺点： a. 零件数量增加，b. 分割的拼镶件趋多制造成本越高，c. 各拼镶件的加工精度必须匹配

48、，即必须提高各个镶件的平均加工精度，d. 维修作业也较困难。综合我的设计，模具的成型零件采用整体嵌入式，模仁分开加工，以保证精度。7.2 成型零件的设计成型零件的结构设计，当然以成型符合质量要求的塑料制品为前提，但必须考虑金属零件的加工性与模具制造成本。成型零件成本高于模架的价格，随着型腔的复杂程度、精度等级和寿命要求的提高而增加。(1) 定模仁的设计整体式嵌入模具虽然具有强度和刚度较差，制造成本高的问题，但是由于它具有良好的互换性，型腔成型部分容易损坏，可以在损坏时进行互换，简化了模具的维修过程，同样节省了成本；而且它可以合理的运用材料，定模板由于不参与零件成型，可以采用一般的材料，而镶块参

49、与零件成型，属于重要零件必须用要求比较高的材料，比如镜面钢（PMS），节约了优质的模具钢，在某种程度上也是节省成本。整体式凹模镶块的加工一般是采用线切割、电火花、数控铣床等现代化加工手段来保证加工的精确性和良好的表面光洁度。我所设计的定模仁如下图所示：图7-1 定模仁 (2) 动模仁结构的设计动模和和动模型芯都是用来成型塑料制品的表面的成型零件。动模仁也称主型芯，用来成型塑件整体的部形状。小型芯也称成型杆，用来成型塑件的局部孔或槽。与定模部分不同，它与注塑机后半部分相连它参于塑件的顶出，一般的模具设计都要求塑件留在动模部分，好容易脱模。因而动模仁一般比定模仁复杂。我的塑件由于外表面向上，要求较

50、高，而表面装配在原子表里面，对于外观并没有太高的要求，所以只要保证尺寸的精确就可以了。经过查资料和考证，我决定采用与定模仁部分一样的结构，整体嵌入式组合凸模。我所设计的动模仁如下图所示图7-2 动模仁由于每个塑件有两个侧向抽芯模具又是一模两腔所以将外侧的四个抽芯做成斜滑块，而里面的四个做成斜滑顶杆。图中圆圈表示的均为抽芯槽。7.3 成型零件工作尺寸计算注塑模成型零件工作尺寸，是指这些零件上直接成型塑件的型腔尺寸。由于塑件在高压和熔融温度下充模成型，并在模具温度下冷却固化，最终在室温下进行尺寸检测和使用。因此，塑料制品的形状和尺寸精度的获得，必须考虑物料的成型收缩率等众多因素的影响。由于塑件尺寸

51、类型的多样性，与其成型收缩率的方向性和收缩率的不稳定性，以与塑件和金属模的制造公差，因此成型零件工作尺寸的计算，一直是注塑加工中的重大课题。成型零件的每个工作尺寸，都要根据塑件尺寸和精度要求逐一计算。对塑件和模具成型零件，掌握它们的尺寸和公差确定的公式与规则，与其影响因素，是十分必要的。 模具成型零件工作尺寸，应按照国家GB1800-79标准公差数值，用公差等级IT6IT10确定偏差，并作相应规定：(1) 包容和被包容尺寸采用单向偏差制；(2) 模具上包容尺寸均采取正偏差，既作为基孔制的孔；被包容尺寸均标注负偏差，即作为基轴制的轴。(3) 对中心距和单向位置尺寸，均取双向等值偏差。按照以上规定

52、，现根据塑料件的尺寸按平均收缩率Scp对模具尺寸进行计算。其中，我们由第一章可知，Scp=0.55。本节所采用的主要代号与其含义如下：Dm、dm-模具的包容、被包容尺寸，mm；Hm、hm-模具的包容、被包容深度、高度尺寸，mm；Lm、lm-模具的中心距、单边位置尺寸，mm；-塑料件尺寸公差,按SJ1372-78选定，mm；m-模具成型零件的制造公差，按GB/T1800-1998确定，mm；Scp-注射塑料物料的平均成型收缩率；D、d-塑料件包容、被包容径向尺寸，mm；H、h-塑料件的包容、被包容的深度、高度尺寸，mm；L、l-塑料件的中心距与单边位置尺寸，mm；1. 凹模和镶件尺寸计算原子钟外壳的尺寸详见零件图