塑料模具设计第三周

1、第三周 第一讲目的和要求：了解注射模具的基本结构与分类，注射模与注射机，分型面的选择，型腔数目的确定与排列形式；重点难点：注射模具的结构组成，注射机的主要技术规范，分型面，型腔排列形式第4章 注射模具设计4.1 注射模具的基本结构与分类4.1.1 注射模的结构组成定模+动模。定模安装在注射机固定模板上，动模安装在注射机移动模板上。注射时，动模、定模闭合构成型腔和浇注系统；开模时，动模、定模分离，取出制品。注射模的结构有注射机的形式、制品的复杂程度及模具内的型腔数目决定。根据模具中各零件所起作用，细分： （1）成型零部件指的是构成模具的型腔、直接与塑料熔体相接触并成型制品的模具零件和部件。一般包

2、括凸模、凹模、型芯、成型杆、镶件等。模具的动模、定模部分合模后成型零部件构成了模具的型腔，决定了塑件的内外轮廓尺寸。 （2）浇注系统指由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道，通常由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。 （3）导向和定位机构目的是确保动模、定模闭合时能准确导向和定位对中。具体是在动模、定模上设置导柱和导套。深腔注射模：主分型面上设有锥面定位装置。保证脱模机构的运动和定位，推板和动模板之间也有导向机构。 （4）脱模机构开模过程的后期，将制品从模具中脱出的机构。包括推杆、拉料杆、推杆固定板、推板、动模垫板组成。有可能还有复位杆。 （5）侧向分型抽芯机构带有侧凹、侧孔的制品，脱出模具之前，必须

3、先进行侧向分型将型芯侧向抽出。包括斜导柱、滑块、楔紧块、滑块定位装置、侧型芯和抽芯液压缸。 （6）温度调节系统模具温度要求冷却（循环水）或加热（热水、蒸汽、热油、加热元件）。有模温自动调节装置。 （7）排气系统目的排出型腔原有空气和塑料熔体逸出的气体。型腔内排气量不大时，直接利用分型面间隙排气。也可利用模具的推杆与配合空之间的活动间隙排气。大型注射模要预先设置排气槽。 4.1.2 注射模的分类 分类方法很多，按注射机类型分为卧式（立式）注射机用注射模和直角式注射机用注射模；按模具型腔数目分为单型腔和多型腔注射模。较为合适的是从模具设计角度按模具的总体结构特征分为七类。 1. 单分型面注射模（两

4、板式模具）最简单最常见（所有注射模70%）型腔可单可多主流道在定模，分流道在分型面。开模拉料杆拉料作用以及塑件因收缩包在型芯上，塑件连同浇注系统凝料留在动模，动模侧的推出机构将塑件和凝料推出。 2. 双分型面注射模（三板式模具）与1相比动模、定模间增加可移动的浇口板（中间板）塑件和浇注系统凝料分别从两个不同的分型面取出。这种模具结构复杂，只是用于采用点浇口的单型腔或多型腔注射模。动模定模一侧一定要设导柱（导向支承），动模部分是否要设导柱，有推出机构类型决定（脱模板推出动模一侧应设导柱） 3. 带活动镶件的注射模型芯、螺纹型芯等镶件。具体内容见书。人工将活动镶件插入镶件定位孔。4. 带有侧向抽芯

5、的注射模塑件有侧孔侧凹，成型零件可侧向移动。侧向抽芯机构-带动型芯侧向移动。5. 自动脱螺纹的注射模在模具内设置能转动的螺纹型芯或型环，利用注射机的往复运动或旋转运动，或设置专门的驱动和传动机构，带动螺纹型芯或型环转动是塑件脱出。6. 推出机构设在定模一侧的注射模塑件的特殊要求或形状限制，开模后塑件留在定模一侧.7. 热流道注射模在成型过程中模具浇注系统的塑料始终处于熔融状态。可以提高生产效率，减少塑料用量，保证塑件质量。但由于模具结构复杂，模温控制要求严格，否则在塑件浇口处易出现疤痕。4.2 注射模与注射机 注射模注射机,设计注射模具应对注射机的有关技术规范了解，以便设计合理，选定合适的注射

6、机的型号。从模具设计角度，了解的技术规范有公称注射量、公称注射压力、公称锁模力、模具安装尺寸以及开模行程。4.2.1 注射机的公称注射量及注射量的校核1. 公称注射量 （1）公称注射容量-注射机对空注射，螺杆一次最大行程所注射的塑料体积（cm3）。重要参数。反映注射能力，标志注射机能成型多大体积的塑料制品。（2）公称注射质量-注射机对空注射，螺杆做一次最大行程所注射的PS塑料质量（g）。PS密度接近一，它的单位容量与单位质量相近，便于计算。由于各种塑料的密度及压缩比不同，实际最大注射量与PS的公称注射量换算。mmax = m公(1f1/2f2)。2. 注射量的校核选用注射机，以某塑件（或模具）

7、实际需要的注射量来初选某一公称注射量的注射机型号,然后再对其他部分进行校核。 为保证正常的注射成型，模具每次需要的注射量应该小于或等于某注射机公称注射量的80%。 nV塑 + V浇 = 0.8V公 nm塑 + m浇 p0。4.2.3 锁模力的校核 锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。高压的塑料熔体充填型腔时，沿锁模方向产生一个很大的胀型力。注射机的额定锁模力必大于该胀型力。否则容易产生锁模不紧溢料。 F锁 F胀 = p腔A分4.2.4 安装部分相关尺寸的校核 模具和注射机安装部分的相关尺寸，主要有喷嘴尺寸、定位圈尺寸、拉杆距离、最大模具厚度与最小模具厚度。注射机的型号不同其相应

8、尺寸也不同，注射机的一些尺寸决定了模具上的相应尺寸。 （1）模板规格与拉杆间距的关系 模具的安装有两种方式：从注射机上方直接吊装入机内；先吊到侧面再由侧面推入机内安装。 （2）定位圈与注射机固定板的关系 模具固定板上的定位圈要求与主流道同心，并与注射机固定模板上的定位孔基本尺寸相等，并呈间隙配合。大型模具定位圈的高度大于小型模具定位圈的高度。对中、小型模具一般只在定模座板上设定位圈，而对大型模具可在定、动模座板上同时设定位圈。 （3）注射机的喷嘴与模具浇口套（主流道衬套）关系 主流道始端的球面半径SR应比注射机喷嘴头球面半径SR0大1-2mm；主流道小端直径d应比喷嘴直径d0大0.5-1mm，

9、以防止主流道口部积存凝料而影响脱模。 （4）模具总厚度（闭合后）与注射机模板闭合厚度的关系Hmin = Hm = HmaxHmax = Hmin + H当Hm Hmax时，模具无法闭合，尤其是机械-液压式锁模的注射机，肘杆无法撑直，必更换注射机。4.2.5 模具的固定 有两种形式：压板式和螺钉式（还有一种自动固定式） 压板式：只要模具定、动模座板以外的注射机安装板附近有螺孔就能固定，操作灵活方便。 螺钉式：模具定、动模座板上必须有安装孔，同时还要与注射机安装板上的安装孔完全吻合，一般用于较大型的模具安装。 模架的定、动模座板夹模尺寸。标准模架的定模座板的厚度H1一般等于动模座板的厚度H24.2

10、.6 开模行程校核 开模行程指从模具中取出塑件的最小开模距离（H），H应小于注射机移动模板的最大行程Smax。根据注射机锁模机构不同，分两种情况校核： 1. 开模行程与模具厚度无关针对锁模机构为液压-机械联合作用的注射机，其模板行程由连杆机构的最大冲程决定。当模具厚度发生变化时，可由相应的调模装置调整。 （1）对单分型面注射模使注射机的最大开模距离大于模具所需的开模行程，校核公式为： Smax = H1 + H2 + (5-10)mm（2）对双分型面注射模校核公式为：Smax = H1 + H2 + a + (5-10)mm2. 开模行程与模具厚度有关-针对全液压式锁模机构的注射机和机械锁模机

11、构的直角式注射机，其最大开模行程等于注射机Smax = H1 + H2 + (5-10)mm移动模板与固定模板之间的最大开距Sk减去模具的闭合高度Hm。 （1）对单分型面注射模校核公式为：Sk Hm = H1 + H2 + (5-10)mm（2）对双分型面注射模 Sk Hm = H1 + H2 + a + (5-10)mm3. 模具有侧向抽芯时的开模行程校核应考虑抽芯距离所增加的开模行程。为完成侧向抽芯距离Sc所需的开模行程为H侧，根据H侧大小分两种情况：（1）H侧 H1 + H2，校核公式为：Smax = H侧 + (5-10)mm（2）H侧 = H1 + H2 + (5-10)mm 生产带

12、螺纹的塑件时还应考虑选出螺纹型芯或型环所需的开模距离。 4.2.7 推出机构的校核 各种型号的推出装置和最大推出距离各不相同，国产注射机的推出装置分四种形式： （1） 中心推出杆机械推出不同型号 （2） 两侧双推杆机械推出 （3） 中心推杆液压推出与两侧双推杆机械推出联合作用 （4） 中心推杆液压推出与其他开模辅助液压缸联合作用 模具设计师需根据注射机推出装置的推出形式、推出杆直径、推出杆间距和推出距离，校核其与模具的推出装置是否相适应。4.3 分型面的选择 分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。分型面可以不止一个，可以垂直于合模方向也可以平行或倾斜于合模方向。 4.3.

13、1 分型面的形式与塑件几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件、浇口形式等有关，常见的形式有水平分型面、垂直、斜分型面、阶梯、曲面分型面和平面曲面分型面。 4.3.2 分型面的选择原则 分型面除受排位的影响外，还收塑件的形状、外观、精度、浇口位置、滑块、推出、加工等因素影响。分型面的选择是否合理是塑件能否完好成型的先决条件。 1） 符合塑件脱模的基本要求（使塑件能从模具内脱出，）分型面应设在塑件脱模方向最大的投影边缘部位。 2） 分型线不影响塑件外观，不破坏塑件外表面 3） 确保塑件留在动模一侧，利于推出且推杆痕迹不显露与外表面 4） 确保塑件质量，例：同轴要求的塑件放在分型面同侧 5） 尽量避

14、免形成侧孔侧凹，若要滑块成型，则应简单，尽量避免定模滑块 6） 满足模具锁紧要求（将塑件投影面积大的方向放在定、动模的合模方向上，而将投影面积小的方向作为侧向分型面。分型面是曲面，应加紧斜面锁紧） 7） 合理安排浇注系统浇口位置 8） 有利于模具加工 4.3.3 分型面的选择实例分析 分型面的位置、塑件的摆放方式及选择方法不同，相应的模具塑件结构的改变都会影响到模具结构。 （1） 实例1无任何脱模斜度，从模具开模、产品推出、产品的外观要求看分模方式。凹模侧产生真空时，可通过设置型芯镶块和型芯侧不同的脱模斜度和表面粗糙度来保证塑件留在动模一侧。避免外侧表面留下分型线的痕迹。 （2） 实例2改变塑

15、件在分型面上的投影面积会影响模具结构，因分型面选择方式不同，其相应的模具结构、注射机的大小和塑件的生产周期也不同。 防偏心楔形锁紧装置 倾斜式主流道保证型腔压力平衡，锥面精定位 一模两腔对称布置，平衡了型腔压力，侧面积较大，楔形锁紧锥面精定位，提高凹模的刚度和型芯和凹模的定位精度。 （3） 实例3塑件的摆放方位不同，相应的模具结构和脱模机构设计也不同 推杆直接顶在倾斜的肋上，可直接脱模。 塑件水平放置，设置专用推出装置 （4） 实例4侧孔侧向抽芯，变得复杂，不如转移到只需将分型面倾斜，采用插穿方式。 4.3.4 分型面宽度的确定 模具合模，锁模力作用在分型面，分型面要有宽度，及承压面积。否则会

16、影响型芯、凹模及侧向抽芯机构，甚至模具变形损坏。但是为了防止注射时溢料飞边，分型面配合精度要求高，分型面面积过大又会增加工作量。镶块加工出锥面结构可以防止分型面接触面小而翘模。4.4 型腔数目的确定与排列形式 4.4.1 型腔数目（n）的确定 模具与注射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数目。 1. 按技术参数确定型腔数目 （1） 根据注射机的额定锁模力确定型腔数目成型大型平板制品 （nA1 + A2）pm = F （2） 根据注射机的最大注射量确定型腔数目 n = (0.8G - W2)/W1 （3） 根据制品精度确定型腔数目 经验：模具中每增加一

17、个型腔制品，尺寸精度下降4% n = (25/sL)-24 对于高精度制品，由于多型腔模具很难使各型腔的成型条件均匀一致，故型腔数目不应超过4个。2. 根据经济性确定型腔数目 根据总成型加工费用最小的原则，并忽略准备时间和试生产原材料费用，仅考虑模具加工费和塑料成型加工费。 n = Nyt/60C1 4.4.2 多型腔的排列塑件的排位，根据客户要求，将一种或多种塑件按合理注射工艺、模具结构排列。塑件排位与模具结构、塑料的工艺性相辅相成，影响后期注射工艺。满足模具结构调整排位。 1. 多型腔排列的一般原则 （1）从注射工艺角度考虑： 1） 流动长度流动长度超出工艺要求，塑件不会充满（每种塑料流动

18、长度不同）。 2） 流道废料满足各型腔充满，流道长度和横截面尺寸应尽量小，减少废料。 3） 浇口位置浇口位置影响塑件排位时，先确定浇口位置再排位。一件多腔-浇口位置统一。 4） 进料平衡同时充满各型腔 满足进料平衡采用方法： 按平衡式排位适用于塑件体积大小基本一致的情况。然后再考虑塑件与浇注系统都平衡，结构紧凑。 按大塑件靠近主流道，小塑件远离主流道的方式排位，再调整流道，浇口尺寸满足进料平衡。大小塑件重量之比大于8时，调整流道，浇口尺寸很难满足进料平衡。 5） 型腔压力平衡 型腔压力：轴向压力（平行于开模方向）;侧向压力（垂直于开模方向）。力求轴向压力、侧向压力相对于模具中心平衡防止溢料飞边。轴向平衡、侧向平衡，均匀对称。（2） 从模具结构角度考虑： 1） 排位应保证流道、浇口套距定模型腔边缘有一定距离，以满足封胶要求。模具中有侧向抽芯机构时，滑块槽与封胶边缘也有距离要求。 2） 排位时应满足模具结构件的空间要求（楔紧块、滑块、斜推杆），同时应保证以下几点： 模具结构件有足够强度 与其他模架零