管道接头注射模具设计（二）

管道接头注射模具设计（二）

4.2.1主浇道的设计

主浇道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段

带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为直径为5mm。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，俗称浇口套，以

便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。本设计中浇口套由于

与定位圈有配合需求，而且注射机喷嘴球半径12,遵循注射机球半径

小于等于浇口套球半径的国标要求，浇口套的规格有S15,S20等几种。

由于注射机的喷嘴半径为S12,所以为浇口套取S15。主流道的形式见

附录《模具装配图》，即01号图纸。

主流道浇口套固定配合见图所示。

图4T5浇口套

4.2.2分浇道的设计

在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）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。它是浇注

系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流

向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力

传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能

将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。分流道的设计应尽量使比面积小,

热量损失少，摩擦阻力小。常用分流道的截面形状及尺寸参见《模具

设计与制造简明手册》表2-49。在考虑分流道设计时，由于其水平高

度已经被主流道位置确定，因此，我们只要设计分流道的布置形式和

截面形状即可。考虑到圆形截面的分流道在注射过程中对塑料流动的

阻力最小，流动效率最高，因此我们选用圆形截面的分流道，直径为

8mm。由于我们所设计的模具是一腔四穴的形式，因此在主浇道分流后,

设计了四根分浇道。这样设计的优点是塑料在填充过程中较均匀和平

稳，避免出现冷隔现象，有利于保证成形零件的成形质量。

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,因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要

求很低，一般取1.611m左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔

体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度

差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。

主浇道和分流道布置位置下如图所示，其中主流道至各浇口流动

距离相等，保证了塑料在填充过程中同时到达o

图4-16分流道

4.2.3浇口及冷料穴设计

1.浇口是分流道与型腔的连接通道，它是浇注系统中截面最小的

部分。当熔融的塑料流通过浇口时一，流速加快，同时一，由于摩擦作用，

塑料流的温度升高、粘度降低，流动性提高，有利于充满型腔。所以,

浇口的表面粗糙度Ra值不大于0.4um。浇口的大小对塑件是否成型和

成型后的质量有很大的关系。浇口位置的选择有以下儿个原则：

(1)浇口设置在正对着型腔壁或粗大型心的地方，使高速料流直

接冲击在型腔壁或型心壁上，从而改变流向，降低流速，平稳的充满

型腔，可避免溶体破裂现象，消除塑件明显的溶接痕。

(2)浇口的位置应开设在塑件截面最厚处，以利于熔体填充材料。

(3)浇口的位置应使熔体流程最短，流向变化最小，能量损失最

小。

(4)浇口的位置应有利于型腔内气体的排出。

(5)避免塑件产生熔接痕。

(6)防止料流将型心或嵌件挤压变形。

(7)浇口位置应尽量避免由于高分子定向作用产生的不利影响,

利用高分子定向作用产生的有利影响。

根据以上一些原则，本设计采用侧浇口(如图4-8所示)，侧浇口

又称边缘浇口，国外称之为标准浇口。侧浇口一般开设在分型面上，

塑料熔体于型腔的侧面充模，其截面形状多为矩形狭缝，调整其截面

的厚度和宽度可以调节熔体充模时的剪切速率及浇口封闭时间。这种

浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择

进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑

件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强；但有浇口痕迹

存在，会形成熔接痕、缩孔、气孔等塑件缺陷，且注射压力损失大，

对深型腔塑件排气不便。浇口的各类形式和尺寸参见《模具设计与制

造简明手册》中表2-50〜2-60。

图4T7分流道与浇口

2.冷料穴在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主浇

道入口这一小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内约10-25mm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。位于这一区域内的塑料的流

动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便

会产生次品。为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穴。

冷料穴的形状见《模具设计与制造简明手册》中表2-62。冷料穴

一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），其标称

直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的1—L5倍,

最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积，冷料穴有六种形式，常用

的是端部为Z字形和拉料杆的形式，具体要根据塑料性能合理选用。

考虑到后面采用Z形拉料秆，冷料穴选取相应形式，这种冷料穴常用

于热塑性塑料注射模。冷料穴的形状和尺寸参见附录型腔工作图，即

04号图纸。

4.2.4铸模和开模

当型心、型腔和浇注系统都生成后，模具内部就形成了一个完整

的流料通道，材料能够沿着这个通道将浇注系统和型腔充满，形成一

个独立的模具元件，这个过程我们称只为铸模。铸模完成后生成的铸

模零件下图所示:

图4-18铸模零件

为了能够看清模具内部结构，并检查开模时的干涉情况，模具开

模后的情况如下图：

图4-19开模状态

4.3冷却系统设计

设置冷却装置的目的，主要是防止塑件在脱模时发生变形，缩短

成形周期及提高塑件质量。凹模的冷却系统采用开设冷却水孔的方式,

冷却水孔的开设原则如下：

(1)冷却水孔的数量应尽可能多，直径尽量大。

(2)各冷却水孔至型腔表面的距离应相等，一般保持在15〜20mm

范围内，距离太近则冷却不易均匀，太远则效率低。水孔直径一般取

8〜12mm。孔距最好为水孔直径的5倍。

(3)水孔通过镶块时，防止镶套管等漏水。

(4)冷却管路一般不宜设在型腔内塑料熔接的地方，以免影响塑

件强度。

(5)水管接头(冷却水嘴)应设在不影响操作的一侧。

凹模上的冷却水孔采用直流式，其中深孔为工艺孔，空口处用螺

纹密封，浅孔通过水嘴与水管相连，冷却冷却水孔的直径为8mm。冷

却水孔的布置形式如图所示。

图4-20冷却水道

第五章模具零件设计

5.1推出系统设计

确定推出系统形式，是确定模架选择的基础。在此，我们只介绍

推杆推出和推件板推出两种机构，其他推出机构的结构型式参见《模

具设计与制造简明手册》中第二章第六节的内容。

1.推杆推出推杆推出是一种最简单常用的推出形式。推出元件制

造简便，更换容易，滑动阻力小，推出效果好，其结构型式见《模具

设计与制造简明手册》表2-78。

推杆设计要点如下：

(1)推杆应设在塑件能承力较大的部位，尽量使推出的塑件受力

均匀，但不宜与型芯或镶件距离过近，以免影响凸、凹模强度。

(2)推杆直径不宜过细，要有足够的强度承受推力，一般取①

2.5〜12mm。对中3mm以下的推杆宜用阶梯式，即推杆下部增粗。

(3)推杆装配后不应有轴向窜动，其端面应高出型腔或镶件平面

0.05〜0.1mm。推杆固定方式见《模具设计与制造简明手册》图2-56。

(4)塑件浇口处尽量不设推杆，以防该处内应力大而碎裂。

(5)推杆的布置应避开冷却水道和侧抽芯，以免推杆和抽芯机构

发生干扰。如果无法避开侧抽芯，则应设置先复位机构。

推杆和模体的配合间隙不大于所用塑料的溢边值，常用塑料的溢

边值见《模具设计与制造简明手册》表2-79oABS的溢边值为0.04mmo

2.推件板推出推件板推出面积大，推力均匀，模具不必设复位秆。

但型芯周边形状复杂时，推件板的型孔加工较困难。常用于推出深腔、

薄壁和不允许有推杆痕迹的塑件，其结构型式见《模具设计与制造简

明手册》表2-81。

推件板设计要点如下：

(1)推件板须淬硬，在推出过程中不得脱开导柱。

(2)推件板与其他零件的配合一般采用H7/f7。

采用有配合斜度的推件板，其配合间隙须小于塑料溢边值。

基于以上原因，在这个设计中，采用推杆推出的推出机构。推件

板的结构型式和尺寸见附录模具装配图，即01号图纸。推杆形状如图

所示：

图5-1推杆

5.2确定模架

1.模架组合形式

注射模模架的组成零件及名称见《模具设计与制造简明手册》图

2-67o注射模中小型模架的组合型式见《模具设计与制造简明手册》

表2-95。我们选择A2型。

A2型的特点如下：

(1)定模和动模均由两块模板组成。

(2)推杆推出塑件。

2.模架组合尺寸

注射模中小型模架组合尺寸见《模具设计与制造简明手册》表

2-96o根据成型零件大小，我们选择350X400的A2型模架，其具体

尺寸见表5-1o

表5-1(mm)

L

IT

Lt

IM

Im

定模座板

定模板

350

286

300

200

300

30

40

动模板

支承板

垫块

动模座板

导柱直径

复位杆直径

40

45

100

30

30

25

5.3模架各装配零件设计

5.3.1导向零件设计

注射模导柱标准尺寸见《模具设计与制造简明手册》表2T11和

2-112o注射模导套尺寸见《模具设计与制造简明手册》表2-113和

2-114o

1.导柱设计在这个设计中，我们选用带头导柱，其尺寸如表5-2

所示，

表5-2

d(f7)

dl(k6)

基本尺寸

极限尺寸

基本尺寸

极限尺寸

30

-0.025

-0.050

30

+0.018

+0.002

40

8

62

外形见下图。

图5-2导柱

2.导套设计本设计导套选用带头导套。带头导套的尺寸见表5-3,

外形见图5-3。

表5-3

d(H7)

dl(k6)

d2(e7)

基本尺寸

极限尺寸

基本尺寸

极限尺寸

基本尺寸

极限尺寸

30

+0.025

0

40

+0.018

+0.002

40

-0.050

-0.075

R

46

32

8

1

40

外形见下图

图5-3导套

5.3.2浇注系统零件设计

1.浇口套设计注射模浇口套的推荐尺寸见《模具设计与制造简明

手册》表2-118。我们选用注射模H型浇口套。其尺寸见表5-4,外形

见下图。

d(k6)

d2(f8)

d3

h

R

dl

L

基本尺寸

极限尺寸

基本尺寸

极限尺寸

20

+0.015

+0.002

20

-0.020

-0.053

28

3

15

5

50

图5-4浇口套

2.拉料杆拉料杆的推荐尺寸见《模具设计与制造简明手册》表

2-119o我们选用I型拉料杆，其尺寸见表5-5,外形见图5-5。

表5-5

d(e8)

dl(n6)

D

R

L

基本尺寸

极限尺寸

基本尺寸

极限尺寸

6

-0.025

-0.047

10

+0.019

+0.010

10

0.5

120

图5-5推杆

5.3.3推出机构零件

复位杆复位杆的推荐尺寸见《模具设计与制造简明手册》表

2-135o我们选用的推件板推杆的外形见图5-6,尺寸见表5-6。

d(e7)

D

H

L

基本尺寸

极限尺寸

25

-0.020

-0.033

32

12

160

图5-6推杆

5.3.4定位圈

1.定位圈I、II型定位圈推荐尺寸见《模具设计与制造简明手册》

表2T37,III型定位圈推荐尺寸见《模具设计与制造简明手册》表

2-138o我们选用III型定位圈，其外形见图5-7,尺寸见表5-7。

d

dl

d2

d3

h

c

H

基本尺寸

极限尺寸

基本尺寸

极限尺寸

-0.20

-0.40

20

+0.033

0

40

7

11

6.5

1

12

外形见下图

图5-7定位圈

5.3.5其他零件

1.水嘴水嘴的推荐尺寸见《模具设计与制造简明手册》表2-150o

我们选用的水嘴的外形见图5-8,尺寸见表5-8。

表5-8

高压胶管直径

D

D1

d2

d3

D

B

(11)

16

M16X1.5

8

14

17

22

20

20

40

图5-8水嘴

2.密封隔板密封隔板为自制件，如图5-9所示。

图5-9密封隔板

制造密封隔板的目的有两方面，一方面是为了使冷却系统正常工

作，把深孔密封起来，防止水从冷却管路中泄露出来；另一方面是为

了控制水的流动路线，起到良好的冷却效果，当水流动是遇到密封隔

板时，水流改变流向，饶过隔板，继续向前流动，这个过程能够控制

水流流到凸模难以冷却到的地方，从而达到冷却的目的。

3.密封螺钉密封螺钉为自制件，如图所示。

图5-10密封螺钉

至此完成模架装配体中需要的零件模型。

第六章模具的装配和调试

6.1模具的装配

模具的装配过程相对要简单一些，主要工作就是给每个零件添加

约束关系。装配过程主要还是围绕凹模和凸模来进行的，将以上设计

的模架零件和模具零件添加一定的约束，得到如下图所示的装配图。

图6-1模具三维图

为了能够更加清楚的看清楚各个零件及零件与零件之间的装配关

系，特制作了爆炸图，如下图所示：

图6-2爆炸图

6.2模具的调试

试模中所获得的样件是对模具整体质量的一个全面反映。以检验

样件来修正和验收模具，是塑料模具这种特殊产品的特殊性。

首先，在初次试模中我们最常遇到的问题是根本得不到完整的样

件。常因一般塑件被粘附于模腔内，或型芯上，甚至因流道粘着制品

被损坏。这是试模首先应当解决的问题。原因分析：

1.粘着模腔

制品粘着在模腔上，是指塑件在模具开启后，与设计意图相反，

离开型芯一侧，滞留于模腔内，致使脱模机构失效，制品无法取出的

一种反常现象。其主要原因是:

(1)注射压力过高，或者注射保压压力过高。

(2)注射保压和注射高压时间过长，造成过量充模。

(3)冷却时间过短，物料未能固化。

(4)模芯温度高于模腔温度，造成反向收缩。

(5)型腔内壁残留凹槽，或分型面边缘受过损伤性冲击，增加了

脱模阻力。

2.粘着模芯

(1)注射压力和保压压力过高或时间过长而造成过量充模，尤其

成型芯上有加强筋槽的制品，情况更为明显。

(2)冷却时间过长，制件在模芯上收缩量过大。

(3)模腔温度过高，使制件在设定温度内不能充分固化。

(4)机筒与喷嘴温度过高，不利于在设定时间内完成固化。

(5)可能存在不利于脱模方向的凹槽或抛光痕迹需要改进。

3.粘着主流道

(1)闭模时间太短，使主流道物料来不及充分收缩。

(2)料道径向尺寸相对制品壁厚过大，冷却时间内无法完成料道

物料的固化。

(3)主流道衬套区域温度过高，无冷却控制，不允许物料充分收

缩。

(4)主流道衬套内孔尺寸不当，未达到比喷嘴孔大0.5〜1mm。

(5)主流道拉料杆不能正常工作。

一旦发生上述情况，首先要设法将制品取出模腔(芯)，不惜破坏

制件，保护模具成型部位不受损伤。仔细查找不合理粘模发生的原因,

一方面要对注射工艺进行合理调整；另一方面要对模具成型部位进行

现场修正，直到认为达到要求，方可进行二次注射。

4.成型缺陷

当注射成型得到了近乎完整的制件时，制件本身必然存在各种各

样的缺陷，这种缺陷的形成原因是错综复杂的，一般很难一目了然，

要综合分析，找出其主要原因来着手修正，逐个排出，逐步改进，方

可得到理想的样件。下面就对度模中常见的成型制品主要缺陷及其改

进的措施进行分析。

(1)注射填充不足

所谓填充不足是指在足够大的压力、足够多的料量条件下注射不

满型腔而得不到完整的制件。这种现象极为常见。其主要原因有：

①熔料流动阻力过大

这主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形状、

尺寸不利于熔料流动。尽量采用整圆形、梯形等相似的形状，避免采

用半圆形、球缺形料道。熔料前锋冷凝所致。塑料流动性能不佳。制

品壁厚过薄。

②型腔排气不良

这是极易被忽视的现象，但以是一个十分重要的问题。模具加工

精度超高，排气显得越为重要。尤其在模腔的转角处、深凹处等，必

须合理地安排顶杆、镶块，利用缝隙充分排气，否则不仅充模困难，

而且易产生烧焦现象。

③锁模力不足

因注射时动模稍后退，制品产生飞边，壁厚加大，使制件料量增

加而引起的缺料。应调大锁模力，保证正常制件料量。

(2)溢边(毛刺、飞边、批锋)

与第一项相反，物料不仅充满型腔，而且出现毛刺，尤其是在分

型面处毛刺更大，甚至在型腔镶块缝隙处也有毛刺存在，其主要原因

有：

①注射过量

②锁模力不足

③流动性过好

④模具局部配合不佳

⑤模板翘曲变形

(3)制件尺寸不准确

初次试模时，经常出现制件尺寸与设计要求尺寸相差较大。这时

不要轻易修改型腔，应行从注射工艺上找原因。

①尺寸变大

注射压力过高，保压时间过长，此条件下产生了过量充模，收缩

率趋向小值，使制件的实际尺寸偏大；模温较低，事实上使熔料在较

低温度的情况下成型，收缩率趋于小值。这时要继续注射，提高模具

温度、降低注射压力，缩短保压时间，制件尺寸可得到改善。

②尺寸变小

注射压力偏低、保压时间不足，制在冷却后收缩率偏大，使制件

尺寸变小；模温过高，制件从模腔取出时一,体积收缩量大，尺寸偏小。

此时调整工艺条件即可。通过调整工艺条件，通常只能在极小范围内

使尺寸京华，可以改变制件相互配合的松紧程度，但难以改变公称尺

寸。

对以上出现的缺陷调试时，尽可能先采用改变成形工艺条件，后

采用修正模具来消除成形缺陷。以下的内容均从这两个方面来讨论。

5.热塑性塑料注射成形件的常见缺陷及消除措施如下。

(1)缺料(注射量不足)

消除措施如下：

工艺条件：增大注射压力；延长成形周期；延长保压时间；调整

材料供给；提高熔料温度；提高模具温度；供给干燥过的熔料。

模具条件：加大主流道、分流道和浇口；减小浇口区面积；加大

喷嘴；增加排气槽；改变浇口位置。

(2)气孔

消除措施如下:

工艺条件：增大注射压力；延长成形周期；调整材料供给；降低

熔料温度；降低模具温度。

模具条件：加大主流道、分流道和浇口；改变冷却水道位置；改

变浇口位置。

(3)溢料飞边

消除措施如下：

工艺条件：减小注射压力；缩短保压时间；降低熔料温度；增大

合模压力。

模具条件：矫正修理分型面。

(4)着色不均匀

消除措施如下:

工艺条件：缩短保压时间；降低熔料温度；提高模具温度；供给

干燥过的物料；物料不得带有杂质、灰尘。

模具条件：加大主流道、分流道和浇口；减小浇口区面积。

(5)翘曲变形

消除措施如下：

工艺条件：增大注射压力；延长成形周期；延长保压时间；降低

熔料温度；降低模具温度；使用矫正框架。

模具条件：加大喷嘴；改变冷却水道位置。

(6)波状痕迹

消除措施如下：

工艺条件：增大注射压力；延长成形周期；延长保压时间；调整

原料供给；降低熔料温度；降低模具温度。

模具条件：加大喷嘴；改变冷却水道位置。

(7)尺寸不稳定

消除措施如下：

工艺条件：增大