第七章 塑料注射模设计

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1、第七章 塑料注射模设计,第二节 塑料注射模具的分类和典型结构,一、概述,定模,动模,型腔,浇注系统,二、注射模的结构组成,成型零部件 合模导向零件 浇注系统 推出机构 侧向分型抽芯机构 温度调节机构 排气机构,三、注射模的分类和典型结构,按塑料材料类别分为热塑性塑料注射模、热固性塑料注射模。 按模具型腔(简称模腔)数目分为单型腔注射模、多型腔注射模。 按模具安装方式分为移动式注射模、固定式注射模。 按注射机类型分为卧式、立式、角式注射机用注射模。 按模具浇注系统分为冷流道模、绝热流道模、热流道模、温流道模。 按注射模的结构特征，可分为8类，包括；单分型面注射模(二板式注射模)、双分型面注射模(

2、三板式注射模）、带有活动嵌件的注射模、带有侧向分型抽芯机构的注射模、自动卸螺纹的注射模、定模一侧设有脱模机构的注射模、无流道凝料注射模、叠式型腔注射模。,具有三个水平分型面的模具,双层型腔模具,注塑模的典型结构,卧式单分型面注塑模,卧式双分型面注塑模,带有活动镶块的注射模,带侧向分型抽芯的注射模,热流道注射模,第三节 塑料制件在模具中的成型位置,注射模每一次注射循环所能成型的塑件数量是由模具的型腔数量决定的，型腔的数量及排列方式、分型面的位置决定了塑件在模具中的成型位置。,一、型腔的数量和排列方式,型腔的布局,型腔在模板上的配置通常采用圆形排列、N形排列、直线形排列以及复合排列等。,型腔数的确

3、定,塑件大小与设备的关系 充分利用现有设备 使塑件精度比较容易得到满足 不使模具结构复杂化 视塑件生产批量要求 降低模具制造费用,三、分型面的选择,为了塑件及浇注系统凝料的脱模和安放嵌件，将模具型腔适当地分解成两个或多个部分，这些可以分离部分的接触表面，通称为分型面,1、分型面的表达方式,2、分型面的基本形式,分型面的形状有平面、斜面、阶梯面和曲面。,平面 斜面 阶梯面 曲面,3、分型面的选择原则,分型面位置应设在制件截面尺寸最大的部位，便于脱模和加工型腔，这是分型面选择的首要原则。 有利于保证制件尺寸精度； 有利于保证制件的外观质量； 满足制件的使用要求； 考虑注射机的技术规格，使模板间距大

4、小合适；,考虑锁模力，尽量减小制件在分型面的投影面积。 考虑侧向抽拨型芯一般机械式分型面抽芯机构的例向抽拔距都较小，因此选择的分型面应使抽拨距离尽量短。 尽量方便浇注系统的布置 有利于排气。,第四节 成型零件的设计,一、成型零件的结构设计,构成型腔的零件叫成型零件，由于成型零件受高温高压的塑料接触，受高速料流的冲刷，并在脱模时与塑件发生摩擦磨损，因此，制作材料要求具备足够的强度、刚度和耐磨性能。,设计时，应首先根据材料的性能、制件的使用要求确定型腔的总体结构、分型面、排气部位、脱模方式等，从机械加工及模具装配角度确定型腔各零件之间的组合方式，然后根据制件尺寸计算成型零部件的工作尺寸。此外，由于

5、塑料熔体有很高的压力，因此还应对关键成型零部件进行强度与刚度校核。,1、凸模的结构设计,凹模用于成型制件的外表面，又称阴模、型腔。,整体式 整体嵌入式 局部镶嵌式 底部镶嵌式 四壁拼合式,整体式凹模,整体嵌入式凹模,局部镶嵌式凹模,底部镶嵌式凹模,四壁拼合式凹模,2、凸模和型芯的结构设计,凸模是指注射模中成型塑件有较大内表面的凸状零件。又称型芯、阳模。 凸模按结构分为整体式和组合式两类。,（1） 凸模,（2） 小型芯,小型芯（成型杆）通常特指能成型制件上的小孔或局部凹槽的小型芯,通孔的成型方法,盲孔的成型方法,复杂孔的成型方法,小型芯的固定方法,二、成型零件工作尺寸的计算,工作尺寸是指成型零件

6、上直接用以成型塑件部分的尺寸。 成型零件工作尺寸的计算包括：计算型腔和型芯径向尺寸、型腔深度和型芯高度尺寸、型芯之间和成型孔之间中心距尺寸等。,1、影响塑件尺寸公差的因素,（1） 成型零件的制造误差,成型零件的制造公差 塑件的总公差,（2） 成型零件的磨损量,型腔尺寸越来越大，型芯或凸模尺寸越来越小，中心距尺寸不变。 与脱模方向想垂直的不考虑磨损；平行的表面考虑磨损。,（3） 成型零件的收缩率偏差和波动,（4） 模具安装配合的误差,（5） 水平飞边厚度的波动,塑件产生的最大误差：,塑件误差产生的主要因素,生产大尺寸塑件时，应稳定工艺条件和选用收缩率波动小的塑料； 生产小尺寸塑件时，制造和磨损误

7、差对塑件公差影响较突出，应主要提高成型零件的制造误差和减少磨损量。 精密成型中，应注意减小成型工艺条件的波动。,2、成型零件工作尺寸的计算方法,成型零件工作尺寸的计算方法按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量,3、型腔和型芯工作尺寸的计算,（1） 型腔和型芯的径向尺寸,型腔的径向尺寸,型芯的径向尺寸,（2） 型腔深度和型芯高度尺寸,型腔的深度尺寸,型芯的高度尺寸,（3） 型腔和型芯脱模斜度的确定,脱模斜度与塑料的品种和制品的形状、模具结构等有关，一般情况下脱模斜度取12，最小为30。,1.成型精度较低的塑件，计算结果算到小数点后第一位，第二位数值四舍五入；精度较高的塑件，工作尺寸的数值算到小数

8、点后第二位，第三位数值四舍五入。 2.收缩率很小的塑料，如聚苯乙烯、醋酸纤维素等，在注射成型薄壁塑料时，可不予考虑收缩，只要考虑制造公差。 3.计算尺寸时，着重控制配合尺寸和装配尺寸，对其余尺寸进行简化计算。,4、中心距工作尺寸的计算,影响模具中心距的因素：,1 模具制造公差。模具上型芯的中心距取决于安装型芯的孔的中心距。 2 型芯与模具上的孔成间隙配合，配合间隙会影响模具的中心距尺寸。 3 由于工艺条件和塑料变化引起收缩率波动，使中心距尺寸发生变化。 4 假使模具在使用过程中，型芯在圆周上系均匀磨损，则磨损不会使中心距发生变化。,4、型芯中心到成型面距离尺寸的计算,安装在凹模内的型芯中心与凹

9、模侧壁距离尺寸,安装在凸模上的型芯中心与凸模边缘距离尺寸,三、模具型腔侧壁与底板厚度的设计,1、强度和刚度,塑料模具型腔的侧壁厚度的计算有两类：基于强度计算和基于刚度计算。,在棋具设计中要综合考虑。因为工程中的模具既不允许因强度不足而产生明显的变形甚至破坏，也不允许因刚度不足而产生过大变形。,一般情况下，大尺寸型腔刚度不足是主要问题，应按刚度条件计算；对于小尺寸型腔，强度不足是主要问题，应按强度条件计算。,2、刚度计算的要求,防止溢料 保证塑件的精度 有利于脱模,3、型腔和底板的强度、刚度计算,型腔和底板的强度和刚度的计算方法有两类： 计算法和查表法,第五节 浇注系统的设计,浇注系统：塑料熔体

10、从注塑机喷嘴进入模具开始到型腔为止，所流经的通道。,浇注系统的分类 普通浇注系统 无流道浇注系统。,浇注系统的作用将熔体平稳地引入模腔，并在填充和固化定型过程中，将型腔中的气体排除，且将压力传递到型腔的各个部分，以获得组织致密、外形清晰、表面光洁和尺寸稳定的塑件。,一、浇注系统的组成与设计原则,1、普通浇注系统的组成,1、主流道衬套； 2、主流道； 3、分流道； 4、浇口； 5、冷料穴； 6、塑件,主流道 分流道 浇口 冷料穴,主流道：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。 分流道：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

11、送来的塑料分配后，输往各个浇口。 浇口：连接分流道与型腔之间的一段细短通道。 冷料穴：一般在主流道的末端设置，以装纳冷料头。,2、浇注系统的设计原则,必须了解塑料的工艺特性，以便于考虑浇注系统尺寸对熔体流动的影响； 利于熔体型腔内气体的排出，熔体较快而有序地充满型腔； 防止型芯和塑件变形； 减少熔体的流程及塑料的消耗量； 去除与修整浇口方便，并保证塑件的外观质量； 要求热量及压力损失小。,4、普通浇注系统的设计, 主流道的设计,一般将主流道设在模具的中心位置，模腔内的塑料就以模具的中心进行对称平衡布局。 卧、立式注塑机使用模具的主流道垂直于水平分型面，而角式注塑机用模具的主流道平行并位于水平分

12、型面上。主流道的端面形状多为圆形。,主流道进口端与喷嘴头部接触处应做成球面凹坑。通常主流道进口端凹坑的球面半径Sr要比喷嘴球面半径Sr大12mm,凹入深度约5mm，为了补偿主流道与喷嘴的对中误差，主流道进口端的直径D应比喷嘴出口直径d大0.51mm。 主流道的锥角取24，对流性差的塑料可增加大到 6左右。 一般都不将主流道直接开在定模板上，而是将其单独设在一个衬套中，然后将衬套镶入模板内，此衬套称为浇口套。 主流道出口端应与分流道之间呈圆滑过渡，过渡角R为0.33mm。,主流道的设计事项：, 分流道的设计,分流道是主流道与浇口之间的通道。,在多型腔模中，一般均设置分流道； 在单型腔模中，则可不

13、设置分流道。,在分流道的设计时应考虑尽量减小在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度的降低，同时还要考虑减小流道的容积，此外，对流道截面的形状及尺寸、型腔的布置方式均需进行仔细的校核,（1） 分流道的断面形状及尺寸,分流道的断面形状有圆形、U形、梯形和矩形等。,从传热面积考虑，成型热固性塑料的压注模和注射模宜采用正方形断面的分流道，从散热面积考虑，热塑性塑料注射模分流道的断面形状则宜采用圆形。 分流道的断面形状及尺寸大小，应根据塑料品种、成型塑料件的体积、塑件壁厚、塑件形状、分流道长度以及注射速度等而定。,（2） 分流道的布置形式,分流道的布置形式有：平衡式和非平衡两种，而以平衡式布置为较佳。,

14、所谓平衡式布置就是将通往各个型腔的分流道的断面形状、大小及分流道长度都取作一致。,非平衡式布置分流道,优点：型腔数量较多是可缩短流道的长度，模具机构紧凑。 缺点：精度要求特别高的塑件不宜采用。,（3） 分流道的设计要点,分流道的断面和长度设计，在保证顺利充模的前提下，尽量取小值，尤其是小型塑件时； 分流道的表面粗糙度取Ra1.6； 当流道的长度较长时，可将分流道的尽头沿前进方向稍稍延长作为冷料穴，使冷料不致进入型腔； 分流道改变方向时，其转折处应做圆角过渡，使流动阻力减小。, 浇口的设计,浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部分。,浇口的的作用：对塑料熔体流入型腔起控制作

15、用；当注射压力撤销后，浇口固化，封锁型腔，使型腔中尚未固化的熔体不会倒流。,取较小的浇口，可以增加物料的充模流速，产生摩擦热或增大剪切速率来提高流动性，控制浇口封闭时间，降低模塑周期，易于平衡各型腔的进料速度，尤其是使平衡式分流道达到各浇口同时进料，容易与塑件断离。 浇口过小会造成太大的流动阻力，延长进料时间。,（1） 浇口的断面形状及尺寸,浇口的断面形状有圆形、矩形或正方形。,浇口的理想尺寸用手工的方法很难计算，一般均根据经验确定，取其下限，然后在试模过程中逐步加以修正。浇口断面积与分流道断面积之比约为0.030.09，断面形状常为矩形或圆形，浇口长度约为1 1.5mm左右。,（2） 浇口的

16、形式及其特点, 浇口位置的选择,避免熔体破裂在塑件上产生缺陷 考虑分子定向对塑件性能的影响 有利于流动、排气和补缩 在多腔模中，各个型腔浇口方位必须保持一致 减少熔结痕和提高熔结痕的强度 校核流动距离比 浇口位置应使浇口便于修整 防止料流将型芯或嵌件挤歪变形, 冷料穴和拉料杆的设计,冷料穴是在注射成型时，容纳流动熔体前端的冷料头的部位。,冷料穴一般设置在主浇道的末端,冷料穴的形式,钩式 锥形 环形草市,球形拉料杆 菌形头拉料杆 分流形拉料杆,冷料井除了具有容纳冷料的作用以外，同时还具有在开模时将主流道和分流道的冷凝料勾住，使其保留在动模一侧，便于脱模的功能。,并不是所有注射模都需开设冷料井，有时由于塑料性能或工艺控制较好，很少产生冷料或塑件要求不高时，可不必设置冷料井。,二、热流道浇注系统的设计,热流道模具：利用加热或绝热以及缩短喷嘴至模腔距离等方法，使浇注系统里的熔料在注塑和开模过程中始终保持熔融状态，在开模时只需取出塑件无需取出凝料而又能连续生产的模具。,优点：缩短生产周期，节约原料，大大提高生产效率，减低成本，保证注射压力在流道中的传递，在一定程度上克服了塑件因补缩不足而产生的凹陷、缩孔等缺陷。 缺点：模具结构复杂、成本高；温度控制要求高等。,