【塑料成型工艺与模具设计】项目二课后习题

项目二注射模具设计

任务一习题答案：

1.如何确定型腔数目？

答：(1)按注射机的最大注射量确定型腔数目

(2)按注塑机的额定锁模力确定型腔数

(3)按制品的精度要求确定型腔数

(4)按经济性确定型腔数

2.多型腔模具的型腔在分型面上的排布形式有哪两种？每种形式的特点是什么？

答：

平衡式分布——从主流道到各型腔浇口的分流道的长度、截面形状和尺寸均对应相同的

分布，可实现均匀进料和同时充满型腔，使各型腔塑件的力学性能基本相同。

非平衡式分布一一从主流道到各型腔浇口的分流道的长度不相同的分布形式，但这种分

布明显缩短分流道的长度，节省了浇注系统的凝料。为了实现各型腔同时充满的目的，我们

可以将浇口设计成不同的截面尺寸。

3.当型腔数较多，受模具尺寸限制时，通常采用非平衡布置。由于各分流道长度不同，可

采用控制浇口尺寸来实现均衡进料,这种方法需经多次试模和整修才能实现。

4.分型面有哪些基本形式？选择分型面的基本原则是什么？

答：分型面形式：(a)平直分型面(b)曲面分型面(c)阶梯分型面(d)倾斜分型面(e)瓣合分型

面(f)双分型面

原则：(1)分型面应选择在塑件外形最大轮廓出，保证塑件能正常取出，这是最基本的

原则。

(2)分型面的选择应方便塑件的脱模。

(3)分型面的选择应保证塑件的精度要求。

(4)分型面的选择应考虑塑料的外观质量。

(5)分型面的选择应有利于排气。

(6)分型面的选择应有利于防止溢料。

任务二习题答案：

1.主流道一般位于模具中心位置，它与注射机的喷嘴轴心线重合。

2.注射模分流道设计时，从传热面积考虑，热固性塑料宜用梯形截面和半圆形截面分流道;

热塑性塑料宜用圆形分流道。从压力损失考虑，圆形截面分流道最好：从加工方便考虑用梯

形、U形或矩形分流道。

3.浇口截面形状常见的有矩形和圆形。一般浇口截面积与分流道截面之比为3%〜9%,浇口

表面粗糙度值不低于为0.4um。设计时浇口可先选取偏小尺寸，通过试模逐步增大。

4.注射模的排气方式有开设排气槽排气和利用模具分型面可模具零件的配合间隙自然排气。

排气槽通常开设在型腔最后被填充的部位。最好开在分型面上，并在凹模一侧，这样即使在

排气槽内产生飞边，也容易随塑件脱出。

5.排气是塑件成型的需要，引气是塑件脱模的需要。

6.常见的引气方式有镶拼式侧隙引气和气阀式引气两种.

7.注射模具浇注系统由哪儿部分组成，各部分的作用是什么？

答：普通浇注系统主要由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。

(1)主流道。主流道是指从注塑机喷嘴与模具接触位起，到分流道为止的这一段流道。

作用是负责将塑料熔体输往分流道。

(2)分流道。分流道是介于主流道和浇口之间的一段流道，它开设在分型面上。作用

是将主流道送来的塑料分配后，输往各个浇口。

(3)浇口。浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道。其截面尺寸最小，对料流

进入型腔的速度、时间起调节作用。

(4)冷料穴。冷却穴一般在主流道的末端设置，以装纳冷却头。如果冷料进入型腔，

会造成塑料的冷接缝，甚至在未进入型腔前就将浇口堵塞。

8.主流道设计时主要哪些问题？

答：(1)为了方便浇注系统凝料的取出，主流道设计成圆锥形，其锥角。=2。〜6。，流

道的表面粗糙度此40.8〃加。

(2)为防止主流道与喷嘴处溢料，主流道与注射机喷嘴对接处应制成半球形凹坑，其

半径A=K+(l+2)〃"〃，其小端直径通常取3〜6mm，且与注射机喷嘴直径&之间满足

d=4的关系，凹坑深度取//=3~5/制〃。

(3)为减小料流转向过渡时的阻力，主流道大端呈圆角过渡，其圆角半径r=

(4)在保证塑料良好成型的前提下，主流道L应尽量短，否则将增多流道凝料•，且增

加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型。通常主流道长度由模板厚度确定，一般取£

W60nlm。

(5)由于主流道与高温塑料和喷嘴反复接触碰撞，所以主流道部分常设计在可拆卸的

主流道衬套内，即浇口套衬套。

9.常用的浇口形式有哪些，选择浇口位置时需注意哪些问题？

答：浇口类型：

直接浇口直接浇口广泛应用于单型腔模具

侧浇口一般开设在分型面上，适合于一模多腔，浇口去除方便，但压力损失大、壳形件排气

不便、易产生熔接痕。

圆盘浇口此类型浇口适用同心。且尺寸的要求严格。及不容许有熔接痕生成的塑料制品。

轮辐式浇口轮辐浇口双称为四点浇口或是十字浇口。此种浇口适用于管状塑料制品，且浇口

容易去除和节省材料。

薄膜浇口薄膜浇口适用于既平坦又大面积、且翘曲要保持最小的设计。护耳浇口通常应用于

平板状且薄的成型品，以降低型腔内的剪应力点浇口适合于多型腔模。塑件外观要求较高时

采用环形浇口用于型芯装在两侧的管状塑件

扇形浇口应用于多型腔模，进料边宽度较大的薄片状塑件

针点浇口应用于成型中小型塑件的一模多腔模具中，也可用于单型腔模5.浇口位置选择的

原则是什么？

浇口的位置的选择应注意：

(1)避免引起熔体破裂

(2)浇口的位置应尽可能避免熔接痕的产生。

(3)有利于熔体流动和补缩

(4)有利于型腔内气体排出

(5)防止料流将型芯或嵌件挤压变形

(6)保证流动比在允许范围内

10.什么是冷料穴，其作用是什么？

答：储存融料的位置。作用是储藏注射间隔期间产生的冷料头，以防止冷料进入型腔且影响

塑件质量，甚至堵塞浇口而影响注射成型。二是兼有拉或顶出凝料作用。

任务三习题答案：

如图2-73所示塑料制品的结构形状，采用聚乙烯材料成型，最大收缩率为0.5%,最

小收缩率为0.7%,完成以下问题。

(1)计算塑件的平均收缩率：

(2)。45/5和婚0上分别是什么尺寸？

(3)上述的尺寸是否满足塑料件的尺寸标注形式，如不满足，请将其标注化。

(4)计算此两尺寸。

«________________>

<D50

图2-73塑料端盖的结构图

解：平均收缩率为(L6%+L8%)/2xlOO%=L2%

型腔的径向尺寸

________0.4

华=))

q[(1+SLs-ZA=[(1+OJD125O-0.75x0.4^=50.3*"

型芯的径向尺寸

=[。++XA^(=[(1+0.012)x45+0.75x0.41丝=45.8心a

任务四习题答案：

1.分别指出推杆固定部分及工作部分的配合精度、推管与型芯及推管与动模板的配合精度、

推件板与型芯的配合精度。

答：推杆固定端与推杆固定板通常采用单边0.5mm的间隙，这样既可降低加工要求，又能在

多推杆的情况下，不因由于各板上的推杆孔加工误差引起的轴线不一致而发生卡死现象。推

杆的端面在装配后应比型腔或镶件的平面高0.05〜0.1mm,以免影响塑件以后的使用.

推管的配合如图2-88所示。推管的内径与型芯相配合，当直径较小时选用H8/f7的配

合，当直径较大时选用H7/f7的配合；推管外径与模板孔相配合，当直径较小时选用H8/f8

的配合，当直径较大时选用II8/f7的配合。推管与型芯的配合长度一般比推出行程大3〜5mm；

推管与模板的配合长度一般取推管外径的1.5〜2倍。

在推件板推出机构中，为了减小推件板与型芯的摩擦，可采用图2-91所示的结构，推件

板与型芯间留0.20〜0.25mm的间隙，并用锥面配合，以防止推件板因偏心而溢料

2.说明推管脱模机构的基本结构与工作原理。

答：推管是一种空心的推杆，它适于环形、筒形塑件或带有孔的部分的塑性的推出，如

图2-87所示。由于推管整个周边接触塑件，故推出塑件的力量均匀，塑件不易变形，也不

会留下明显的推出痕迹。但对于一些软质塑料(如聚乙烯、软聚氯乙烯等)塑件或薄壁深筒

型塑件，不宜采用单一的推管推出，通常要有推出元件同时采用才能达到理想效果。

推管的推动方式与推杆基本上相同，只是推管中有一个固定型芯。其优点是推出受力均

匀，刚性好，但须注意过薄的推管容易损坏。

3.说明推件板脱模机构的基本结构与工作原理。

答:当推件板采用局部镶嵌或组合式结构，如图2-92所示。其中图2-92(a)形式，对圆

形件可用H7/r6配合；图图2-92(b)表示当镶块的外形为非圆形时，采用过盈配合有困难,

可用钏接法将两者连接在一起，钾合后磨平上下平面；图图2-92(c)表示推件板较厚时可

用螺钉连接，这种形式便于镶件的更换。在实际生产中镶嵌方法应用较为广泛。

4.凹模脱模机构与推件板脱模机构在结构上有何不同？在设计凹模脱模机构时应注意哪些

问题？

答：⑴推件板在结构上是一块平板,只起推出制件的作用，而凹模脱模机构则既有推件作用，

又带了部分型腔,是成型零件的一部分。

⑵设计凹模脱模机构应注意：凹模板上的型腔不能太深,脱模斜度不能太小，否则开模后

人工难以从凹模板上将塑件取下，而必须采用结构复杂的二次推出机构脱模。另外,推杆一定

要与凹模板用螺纹连接,否则去塑件时,凹模会从动模导柱上滑下来。

5.熟练阐述各类二次推出机构的工作原理。

答：（1）.单推板二次推出机构

单推板二次推出机构的特点是有一套简单推出机构，并由这套简单推出机构进行第二次

推出。第一次推出往往由开模动作带动拉杆、摆杆、滑块或弹簧等零件实现。1）弹簧式二

次推出机构2）摆杆拉钩式二次推出机构。

（2）.双推板二次推出机构

图2-99所示为八字摆杆式二次推出机构，该机构型腔板7通过推杆9与一次推板10相连，

推杆5与二次推板2相联，两块推板之间还有一个定距块1,使推杆能够与型腔板同步运动。

开模一定距离后，在注射机推顶装置作用下，一次推板通过推杆9带动型腔板7移动S1距

离，使塑件与型腔脱开，实现一次推出动作；在一次推出过程中，由于定距块的传力作用，

二次推板和推杆均与一次推板和型腔板同步运动，推杆把塑件从型芯6内推出；一次推出动

作完成后，摆杆11在一次推板作用下，经过一定角度转动，已经开始和二次推板接触，继

续开模时，一次推板将通过摆杆使二次推板和推杆发生超前于它自身和型腔板7的推出运

动，于是塑件将在顶板作用下从型腔板中脱出，从而实现二次推出动作。

6.分别阐述单型腔和多型腔点浇口凝料自动推出的工作原理。

答：单型腔点浇口浇注系统凝料的推出机构有（1）带有活动浇口套的自动推出机构（2）带有四

槽浇口套的挡板自动推出机构（3）用分流道推板的自动推出机构

多型腔点浇口浇注系统凝料的推出机构有：（1）利用定模推板的自动推出机构⑵利用拉

料杆拉断点浇口凝料的推出机构（3）利用分流道斜孔拉断点浇口凝料的推出机构

潜伏浇口浇注系统凝料推出机构有：（1）开设在定模部分的潜伏浇口浇注系统凝料的推

出机构（2）开设在动模部分的潜伏浇口浇注系统凝料的推出机构（3）开设在塑件内侧的潜伏

浇口浇注系统凝料推出机构。

7.阐述模具机动自动脱螺纹的工作原理。

答：其原理是在某种动力（人工、电机、液压、气缸等）驱动下带动传动机构（齿轮、齿轮

齿条、链条链轮等），使型芯或型环和塑件之间相对转动而使螺纹脱模。使用旋转机构脱螺

纹时，应注意防止螺纹型芯或型环转动时带动塑件转动，因而塑件或模具上应有止转装置。

任务五习题答案：

1.当侧向抽芯与模具开合模的垂直方向成B角度时，其斜导柱倾斜角一般如何选取？楔紧

块的楔紧角如何选取？

答:抽拔方向朝动模方向倾斜£角的情况，与£=0（即抽芯方向垂直开模方向）的情况相

比，斜导柱倾角相同时，所需开模行程和斜导柱工作长度可以减小，而开模力和斜导柱所受

的弯曲力将增加，其效果相当于斜导柱倾角为（。+?）时的情况。由此可见斜导柱的倾角不

能过大，以。+£<15°〜20°为宜，最大不能超过25°。

楔紧块的工作部分是斜面，其楔紧角如上图所示。为了保证斜面能在合模时压紧滑块，

而在开模时又能迅速脱离滑块，以避免楔紧块影响斜导柱对滑块的驱动，锁紧角一般

都应比斜导柱的倾斜角a大一些，取a'=a+(2°〜3°)。

2.斜导柱侧向分型与抽芯机构由哪些零部件组成？各部分作用是什么？

答：斜导柱侧向分型与抽芯机构由斜导柱、侧型芯滑块、楔滑块。挡块、滑块拉杆、弹簧、

螺母等零件组成。各部分作用如下：

开模时，动模部分向后移动，开模力通过斜导柱带动侧型芯滑块，使其在动模板的导滑

槽内向外滑动，直至侧型芯滑块与塑件完全脱开，完成侧向抽芯动作。塑件包在型芯上，随

动模继续后移，直到注射机顶杆与模具推板接触，推出机构开始工作，推杆将塑件从型芯上

推出。

3.侧型芯滑块与导滑槽导滑的结构有哪几种？请用绘草图加以说明，并注上配合精度。

答：为保证导滑槽内滑块运动平衡可靠，二者之间上下、左右各有一对平面配合，配合

取U7/f7,其余各非配合面留有0.5〜1mm的间隙。由于滑块与导滑槽经常摩擦，要求材料

具有足够的耐磨性，可选用T8,T10等材料，热处理要求硬度不低于50HRC,表面应保证粗

糙度在0.8左右。

滑块的导滑部分应有足够的长度，以免运动中产生歪斜，一般保证滑块在完成抽拔动作

后，留在导滑槽中的长度应大于滑块长度的2/3,否则滑块在开始复位时容易发生倾斜，甚

至损坏模具。导滑槽的长度不能太短，有时当模具尺寸不宜加大，而导滑槽长度不够时，可

采用在模具上局部加长导滑槽的措施来解决，当然导滑槽长度也不能加太长，避免无谓地加

大模具尺寸。

此外，滑块本身的滑动部分也要有足够的长度，一般为滑块宽度的1.5倍以上，以免滑

块在滑动过程中发生偏摆。对于宽度较宽的滑块，可在滑块上用两根斜度一致的斜导柱带动,

要求两根斜导柱要同步带动滑块，否则滑块易产生偏摆和卡死现象。

4.防止侧型芯滑块脱离斜导柱时的定位装置的结构有哪几种形式？并说明各自的使用场合。

答：为了保证合模时斜导柱能准确可靠地进入滑块的斜孔，滑块在完成抽芯动作后必须

停留在一定的位置上，不可任意滑动，否则闭模时斜导柱将不能准确地进入滑块，致使损坏

模具，为此必须设置滑块定位装置。

如图2-130所示为几种常见的滑块定位装置。图2-130(a)和图2T30(b)是利用限位

挡块定位。向上抽芯时，利用滑块自重靠在限位挡块上(图2-130(a))；方向抽芯则可利

用弹簧使滑块停靠在限位挡块上定位(图2T30(b)),弹簧力应为滑块自重的1.5〜2倍；

图2-130(c)是弹簧销定位；图2730(d)是弹簧钢球定位；图2T30(e)是埋在导滑槽内的弹

簧和挡板与滑块的沟槽配合定位。

任务六习题答案：

1.模具温度调节的重要性有哪些？

答：

（1）.温度调节对塑件质量的影响

模具温度及其波动对塑件的收缩率、变形、尺寸稳定性、机械强度、应力开裂和表面质

量等均有影响。

模温过低，熔体流动性差，塑料轮廓不清晰，甚至充不满型腔或形成熔接痕，塑件表面

无光泽、缺陷等，机械强度降低。对热固性塑料，模温过低造成固化程度不足，塑件的物理、

化学和力学性能降低。对于热塑性塑料注射成型时,在模温过低、充模速度又不高的情况下,

塑件内应力增大易引起翘曲变形和应力开裂，尤其是粘度大的工程塑料。但对于结晶型塑料,

适当降低模温对成型是有利的，可减少应力开裂的倾向。

模温过高，则成型收缩率大，脱模后塑件变形大，易造成溢料和粘模。对于热固性塑料,

模温过高会产生“过熟”导致变色、发脆、强度低等。但对于结晶型塑料，适当提高模温有

利于塑件尺寸的稳定性。

若模温不均匀，型腔与型芯温差过大，则塑件收缩不均匀，导致塑件产生翘曲变形，影

响塑件的形状和尺寸精度。

因此，模具温度必须合理控制，均匀稳定的模温对确保塑件质量尤为重要。

（2）.模温对生产效率的影响

就注射成型而言，可把模具看作热交换器。塑料熔体凝固时释放出的热量中约5%以辐

射、对流的方式散发到大气中，其余95%由模具的冷却介质（一般是水）带走。因此，模具的

生产效率主要取决于冷却介质的热交换效果。据统计，模具的冷却时间约占整个注射成型周

期的2/3至4/5,可见，缩短注射成型周期内的冷却时间是提高生产率的关键。而缩短冷却

时间，可通过增大冷却介质流速、增大传热面积和调节塑料与模具的温差来实现。因而在保

证塑件质量和成型工艺顺利进行的前提下，降低模温有利于缩短冷却时间，提高生产效率。

综上所述，模温对塑料成型和塑件质量以及生产率是至关重要的。塑料模既是塑料模塑成型

必不可少的工艺装备，又是一个热交换器。因此，要保证模塑过程中的热平衡，保持模具温

度稳定均一，必须在模具上设置模温调节系统，以调节模具温度。

2.模具冷却系统如何设计？

答：

（1）.冷却参数计算

1）冷却时间的确定

2）传热面积的计算

3）冷却水孔总长度计算

4）冷却水孔数计算

5）冷却水流动状态校核

6）冷却水进口与出口处温差校核

（2）.冷却回路设计

3.模具加热系统如何设计？

答：选择加热形式、加热元件。

电阻加热的计算：（1）加热功率计算。（2）电热棒数量与尺寸的确定。

4.多型腔外加热式热流道的结构特点是什么？

答：多型腔外加热式热流道系统。这种设计由具有内部流道的环形加热集流管组成.集流管

的设计具有与模具其他部位隔离的多种隔热构造。这一系统的优点是更好的温度控制，但成

本也比较高、设备复杂。

任务七习题答案：

1.指出4种直浇口模架基本型（A型、B型、C型、D型）的各自特点和区别。

答：直浇口基本型又分为A型、B型、