注塑模具設計綜述

1、第 1 章注塑模具設計綜述隨著塑料制品日益廣泛的應用，在注塑成型過程中起著重要作用的模具越來越受到重視。除了塑料制品的表面質(zhì)量、成型精度完全由模具決定之外，塑料制品的內(nèi)在質(zhì)量、成型效率也受模具的控制，所以如何高質(zhì)量，簡明、快捷和規(guī)范化地設計注塑模具，成為發(fā)揮注塑成型工藝優(yōu)越性、 擴大注塑制品應用的首要問題。 在本章中將介紹注塑模具的組成、類型和設計程序等方面的內(nèi)容。1.1注塑模具的結(jié)構(gòu)組成注塑模具由動模和定模兩部分組成，動模安裝在注塑成型機的移動模板上，定模安裝在注塑機的固定模板上。在注塑成型時動模和定模閉合構(gòu)成澆注系統(tǒng)和型腔。開模時動模與定模分離以便取出塑料制品。圖 1-1 所示為典型的單分

2、型面注塑模具結(jié)構(gòu)，根據(jù)模具中各個部件所起的作用，一般可將注塑模具分為以下幾個基本組成部分。1定位圈； 2主流道襯套；3定模座板； 4定模板； 5動模板； 6動模板； 7動模底座； 8推出固定板；9推板； 10拉料桿； 11推桿； 12導柱； 13型芯（凸模） ；14凹模； 15冷卻水通道圖 1-1成型部件：成型部件由型芯和凹模組成。型芯形成制品的內(nèi)表面形狀，凹模形成制品的外表面形狀。合模后型芯和凹模便構(gòu)成了模具的型腔，該模具型腔由件 13 和件 14 組成。按工藝和制造要求，有時型芯或凹模由若干拼塊組成，有時做成整2Pro/ENGINEER 中文野火版2.0 教程塑料模具設計體，僅在易損壞、難

3、加工的部件采用鑲件。澆注系統(tǒng)：澆注系統(tǒng)又稱為流道系統(tǒng)，它是將塑料熔體由注塑機噴嘴引向型腔的一組進料通道，通常由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成。澆注系統(tǒng)的設計十分重要，它直接關(guān)系到塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。導向部件：為了確保動模與定模合模時能準確對接，在模具中必須設置導向部件。在注塑模中通常采用四組導柱與導套來組成導向部件，有時還需在動模和定模上分別設置互相吻合的內(nèi)、外錐面來輔助定位（第 6.3 節(jié)中會詳細講解）。為了避免在制品推出過程中推板發(fā)生歪斜現(xiàn)象，一般在模具的推出機構(gòu)中還設有使推板保持水平運動的導向部件，如導柱和導套。推出機構(gòu)：在開模過程中，需要有推出機構(gòu)將塑件及其在流道內(nèi)的凝料推出或

4、拉出。如圖1-1 所示，推出機構(gòu)由推桿11 和推出固定板8、推板 9 及主流道的拉料桿 10 組成。推出固定板和推板夾持住推桿。在推板中一般還固定有復位桿，復位桿在動模和定模合模時使推出機構(gòu)復位。調(diào)溫系統(tǒng)：為了滿足注塑工藝對模具溫度的要求，需要有調(diào)溫系統(tǒng)對模具的溫度進行調(diào)節(jié)。對于熱塑性塑料用注塑模，主要是設計冷卻系統(tǒng)使模具冷卻。模具冷卻的常用辦法是在模具內(nèi)開設冷卻通道， 利用循環(huán)流動的冷卻水帶走模具的熱量；模具的加熱除可用冷卻水通道引入熱水或蒸汽外，還可在模具內(nèi)部和周圍安裝電加熱元件。排氣槽：排氣槽用以將成型過程中的氣體充分排除。常用的方法是在分型面處開設排氣溝槽。由于分型面之間存在有微小的間

5、隔，對于較小的塑件，因排氣量不大，可直接利用分型面排氣，不必開設排氣溝槽，一些模具的推桿或型芯與模具的配合間隙均可起排氣作用，有時可不必另外開設排氣溝槽。側(cè)抽芯機構(gòu)：有些帶有側(cè)凹或側(cè)孔的塑件，在被推出以前必須先進行側(cè)向分型，抽出側(cè)向型芯后方能順利脫模，此時需要在模具中設置側(cè)抽芯機構(gòu)。1.2注塑模具分類及簡介單分型面注塑模具又稱為兩板式模具，它是注塑模具中最簡單、最常用的一類。占全部注塑模具的七成，如圖1-1 所示。雙分型面注塑模具以兩個不同的分型面分別取出流道凝料和塑料件，與兩板式的單分型面注塑模具相比，雙分型面注塑模具在動模板與定模板之間增加了一塊可以移動的中間板（又名澆口板），故稱為三板式

6、模具，如圖1-2 所示。帶有活動鑲件的注塑模具。對于外形結(jié)構(gòu)復雜的塑件，由于無法通過簡單的分型從模具內(nèi)取出塑料件， 這時可在模具中設置活動鑲件和活動的側(cè)向型芯及板塊（哈夫塊），如圖 1-3 所示。帶側(cè)向分型抽芯的注塑模具。當塑件上有側(cè)孔或側(cè)凹時，在模具內(nèi)可設置出由斜銷或斜滑塊等組成的側(cè)向分型抽芯機構(gòu)，它能使側(cè)型芯做橫向移動，如圖1-4所示。1定距拉板； 2彈簧； 3限位銷； 4導柱； 5推件板； 6動模板； 7動模墊板； 8模底座； 9推板；10推出固定板；11推桿； 12導柱； 13中間板； 14定模板； 15主流道襯套圖 1-21定模板； 2導柱； 3活動鑲件； 4型芯； 5動模板； 6動

7、模墊板；7模底座； 8彈簧； 9推桿； 10推出固定板；11推板圖 1-3自動卸螺紋的注塑模具。當要求能自動脫卸內(nèi)螺紋或外螺紋的塑件時，可在模具中設置轉(zhuǎn)動的螺紋型芯或型環(huán)，這樣便可利用機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運動或往復運動，將螺紋制品脫出，或者用專門的驅(qū)動和傳動機構(gòu)，帶動螺紋型芯或型環(huán)轉(zhuǎn)動，將螺紋制件脫出，如圖 1-5 所示。-可編輯修改 -4Pro/ENGINEER 中文野火版2.0 教程塑料模具設計1楔緊塊； 2斜銷； 3斜滑塊； 4型芯； 5固定板； 6動模墊板； 7墊塊； 8動模座板； 9推板；10推出固定板；11推桿； 12拉料桿； 13導柱； 14動模板； 15主流道襯套；16定模板； 17定位

8、圈圖1-41螺紋型芯； 2模座； 3動模墊板；4定距螺釘； 5動模板； 6襯套； 7定模板圖1-5推出機構(gòu)設在定模的注塑模具。由于制件的特殊要求或形狀限制，制件必須要留在定模內(nèi)，這時就應在定模一側(cè)設置推出機構(gòu)，以便將制品從定模內(nèi)脫出。定模。一側(cè)的推出機構(gòu)一般由動模通過拉板或鏈條來驅(qū)動，如圖1-6 所示。1模底座； 2動模墊板； 3成型鑲片； 4螺釘； 5動模； 6螺釘； 7推件板；8拉板； 9定模板； 10定模座板； 11型芯； 12導柱圖 1-6無流道凝料的注塑模具（簡稱為無流道注塑模具）。通過采用對流道加熱或絕熱的辦法來保持從注塑機噴嘴到澆口處之間的塑料保持熔融狀態(tài)。這樣在每次注塑成型后流

9、道內(nèi)均沒有塑料凝料，這不僅提高了生產(chǎn)率，節(jié)約了塑料，而且還保證了注塑壓力在流道中的傳遞，有利于改善制件的質(zhì)量。此外，無流道凝料注塑模具還易實現(xiàn)自動化操作，如圖1-7 所示。1動模座板； 2墊塊； 3推板； 4推出固定板；5推桿； 6動模墊板；7導套； 8動模板； 9型芯； 10導柱； 11定模板； 12凹模； 13支架； 14噴嘴；15熱流道板； 16加熱器孔道；17定模座板； 18絕熱層； 19主流道襯套；20定位圈； 21注塑機噴嘴圖 1-7-可編輯修改 -6Pro/ENGINEER 中文野火版2.0 教程塑料模具設計1.3注塑模具設計的一般步驟1 確定型腔的數(shù)目確定型腔數(shù)目的方法的根據(jù)有

10、鎖模力、最大注塑量、制件的精度要求、經(jīng)濟性等，在設計時應根據(jù)實際情況決定采用哪一種方法。2 選定分型面（又稱PL 面）雖然在塑件設計階段分型面已經(jīng)考慮或者選定，在模具設計階段仍應再次核對，從模具結(jié)構(gòu)及成型工藝的角度判斷分型面的選擇是否最為合理。3 確定型腔的配置型腔的配置實質(zhì)上是模具結(jié)構(gòu)總體方案的規(guī)劃和確定。因為一旦型腔布置完畢，澆注系統(tǒng)的走向和類型便已確定。冷卻系統(tǒng)和推出機構(gòu)在配置型腔時也必須給予充分的注意，若冷卻管道與推桿孔、螺栓發(fā)生沖突，要在型腔布置中進行協(xié)調(diào)，當型腔、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、推出機構(gòu)的初步位置確定后，模板的外形尺寸基本上就已確定，從而可以選擇合適的標準模架。4 確定澆注系統(tǒng)

11、澆注系統(tǒng)中的主流道、分流道、澆口和冷料穴的設計中，澆注系統(tǒng)的平衡及澆口位置和尺寸是澆注系統(tǒng)的設計重點。另外，需要強調(diào)的是澆注系統(tǒng)決定了模具的類型，如采用側(cè)澆口，一般選用單分型面的兩板模即可，如采用點澆口，往往就需要選用雙分型面的三板式模具，以便脫出流道凝料和塑料制件。5 確定脫模方式在確定脫模方式時首先要確定制件和流道凝料滯留在模具的哪一側(cè)，必要時要設計強迫滯留的結(jié)構(gòu) （如拉料桿等） ，然后再決定是采用推桿結(jié)構(gòu)還是推件板結(jié)構(gòu)。 特別要注意確定側(cè)凹塑件的脫模方式，因為當決定采用側(cè)抽芯機構(gòu)時，模板的尺寸就需要加大，在型腔配置時要留出側(cè)抽芯機構(gòu)的位置。6 冷卻系統(tǒng)和推出機構(gòu)的細化冷卻系統(tǒng)和推出機構(gòu)的

12、設計計算詳見有關(guān)章節(jié)。冷卻系統(tǒng)和推出機構(gòu)的設計同步進行有助于兩者的很好協(xié)調(diào)。7 確定凹模和型芯的結(jié)構(gòu)和固定方式當采用鑲塊式凹?；蛐托緯r，應合理地劃分鑲塊并同時考慮到這些鑲塊的強度、可加。工性及安裝固定。8 確定排氣方式由于在一般的注塑模中注塑成型時的氣體可以通過分型面和推桿處的空隙排出，因此注塑的排氣問題往往被忽視。對于大型和高速成型的注塑模，排氣問題必須引起足夠的重視。9 繪制模具的結(jié)構(gòu)草圖在以上工作的基礎上繪制注塑模完整的結(jié)構(gòu)草圖，在總體結(jié)構(gòu)設計時切忌將模具結(jié)構(gòu)搞得過于復雜，應優(yōu)先考慮采用簡單的模具結(jié)構(gòu)形式，因為在注塑成型的實際生產(chǎn)中所出現(xiàn)的故障，大多是由于模具結(jié)構(gòu)復雜化所引起的。結(jié)構(gòu)草圖

13、完成后，若可能，應與工藝、產(chǎn)品設計及模具制造和使用人員共同研討直至相互認可。10 校核模具與注塑機有關(guān)的尺寸因為每副模具只能安裝在與其相適應的注塑機上，因此必須對模具上與注塑機有關(guān)的尺寸進行校核，以保證模具在注塑機上正常工作。11 校核模具有關(guān)零件的強度和剛度對成型零件及主要受力的零部件都應進行強度及剛度的校核。一般而言，注塑模具的剛度問題比強度問題顯得更重要一些。12 繪制模具的裝配圖裝配圖應盡量按照國家制圖標準繪制，裝配圖中要清楚地表明各個零件的裝配關(guān)系，以便工人裝配。當凹模與型芯鑲塊很多時，為了便于測繪各個鑲塊零件，還有必要先繪制動模和定模部裝圖，在部裝圖的基礎上再繪制總裝圖。裝配圖上應

14、包括必要的尺寸，如外形尺寸、定位圈尺寸、安裝尺寸、極限尺寸。在裝配圖上應將全部零件按順序編號，并填寫明細表和標題欄。13 繪制模具零件圖由模具裝配圖或部裝圖拆繪零件圖的順序為先內(nèi)后外，先復雜后簡單，先成型零件后結(jié)構(gòu)零件。14 復核設計圖樣應按制品、模具結(jié)構(gòu)、成型設備、圖紙質(zhì)量、配合尺寸、零件的可加工性等項目進行自我校對或他人審核。表 1-1 的模具設計檢查表中列出了一般模具設計必須檢查的事項和要點，讀者可以參照，在實際設計工作中需要特別注意。-可編輯修改 -8Pro/ENGINEER中文野火版2.0 教程塑料模具設計表 1-1模具設計檢查表工部號門產(chǎn) 品 名設 計 者客戶日期 1模穴數(shù)： （

15、）穴。2塑料（），縮水率：（）/1000 。 3是否翻圖。 4模具的分模面是否與客戶要求的內(nèi)容一致。5模座的規(guī)格是否正確，規(guī)格為（）， 三板模二板模。6模仁鋼料為（），模座鋼為（）。7機臺噸數(shù)（） Tons。模座的大小是否適合機臺生產(chǎn)。8 KO孔的大?。ǎ﹎m，數(shù)量（）個，及位置是否符合機臺。9定位環(huán)的大?。ǎ?mm，是否符合機臺。 10母模導柱（三板模）的大小及長度是否合適。11公模導柱的大?。ǎ﹎m，及長度是否合適。 12模仁排氣是否安裝，排氣的方式及位置是否適合。 13內(nèi)、外拉桿的大小及行程是否足夠，以及內(nèi)拉桿彈簧規(guī)格是否正確。 14是否須加隔熱板（ PC料），兩板模是否有防開板。 15

16、穴號位置及字樣，須凹入成品。 16螺釘大小及位置是否正確。 17公模板及承板間是否加定位梢及定位螺釘。18進澆方式：潛水式邊澆口小點進澆其他（），是否與客戶要求相同。19澆口的殘留客戶允許（） mm。 20流道的大小是否合理：圓形直徑，梯形規(guī)格，是否平衡。21注入口與機臺噴嘴配合的大R 為（）mm，料流徑為（正確。） mm，角度為（）。是否 22三板模抓料梢的尺寸及固定方式是否適當。 23頂出方式及位置是否正確，是否平衡，有否做位置記號。 24回位梢的大?。ǎ?mm。 25回位彈簧的選取徑、長度及強度、偷孔大小、深度是否正確。26頂板導柱是否已安裝，其位置及大小是否合適，最少2 支，其直徑要大

17、過回位梢。 27支柱是否已安裝，其尺寸及位置是否合適。 28頂出行程是否足夠。 29頂針是否凹入成品，位置、大小是否合適，長度是否正確，有否做防呆設計。 30定位束子是否已安裝。 31頂針及套筒長度是否正確，套筒針在下固定板上不可使用沉頭螺釘固定。32冷卻水路大小為，是否足夠，且平衡。注意不可與任何零件干涉而產(chǎn)生破孔。間距是否大于20mm，水栓接頭的螺紋大?。ǎB板水孔 33 O型環(huán)之規(guī)格大小、數(shù)量是否正確。34模具表面處理：咬花噴砂刻字印刷打光工余量。35咬花粗度（），是否有參改樣品，咬花范圍。電鍍考慮是否需要預留加 36刻字字稿客戶是否有提供，刻字位置是否正確。 37滑塊的行程是否足夠

18、，滑座大小、斜梢大小是否適當。 38斜梢的長度是否足夠。續(xù)表 39壓工螺釘不可與水孔干涉。 40是否有加定位鋼珠或彈簧，止動螺釘。 41重要公差（外徑、平面度、偏擺度、同心度）要特別注意。 42注意易變形及縮水的地方。 43成品內(nèi)厚是否平均。 44 UNDER CUT的處理，做滑塊、斜梢，或強制頂出。 45電極的位置及基準是否明確，放電間隙及放電深度是否正確。 46電極圖繪制方向須與模仁圖一致，翻圖檢查須與模仁圖一致。 47電極放電時是否會干涉到模仁。 48圖面是否按標準樣板繪制，模具配件是否按標準件方式出圖。 49模具零件部號、名稱、材質(zhì)、數(shù)量是否正確，是否需要熱處理。 50圖面是否全部放置

19、于卷宗內(nèi)。包括成品圖、工號一覽表、組立圖、模板圖、模仁圖、電極圖。 51現(xiàn)場出圖后均須加蓋圖章且須經(jīng)主管簽字或蓋章。 52圖面是否依 11 的實際尺寸繪制，并存檔于電腦中。 53圖面各零件件號與材料表是否相符。 54檢圖時發(fā)生錯誤或不當之記錄。打“”表示該項目通過打“×”表示該項未能通過打“ / ”表示未涉及此項目編制/日期審核/日期批準/日期1.4塑料模具設計注意事項塑件形狀及壁厚特別應考慮有利于料流暢通填充型腔，盡量避免尖角、缺口。脫模斜度應取大，含玻璃纖維15%的可取 1° 2°，含玻璃纖維30%的可取 2 ° 3°。當不允許有脫模斜度時

20、則應避免強行脫模，宜采用橫向分型結(jié)構(gòu)。澆注系統(tǒng)截面宜大，流程平直而短，以利于纖維均勻分散。設計進料口應考慮防止填充不足，異向性變形，玻璃纖維分布不勻，易產(chǎn)生熔接痕等因素。進料口宜取薄膜，寬薄、扇形、環(huán)形及多點形式進料口可使料流亂流，玻璃纖維分散，以減少異向性，最好不取針狀進料口，進料口截面可適當增大，其長度應短。模具型芯、型腔應有足夠剛性及強度。模具應淬硬、拋光并選用耐磨鋼種，易磨損部位應便于修換。頂出機構(gòu)應均勻有力，便于換修。模具應設有排氣溢料槽，并宜設于易發(fā)生熔接痕部位。1.5注塑模具成型零件材料選用機械加工性能良好。要選用易于切削，且在加工后能得到高精度零件的鋼種。為此，以中碳鋼和中碳合金鋼最常用，這對大型模具尤其重要。對需電火花加工的-可編輯修改 -10Pro/ENGINEER中文野火版2.0 教程塑料模具設計零件，還要求該鋼種的燒傷硬化層較薄。拋光性能優(yōu)良。注塑模成型零件工作表面，多需要拋光到鏡面，Ra 0.05m，需要鋼材硬度35 40HRC為宜，過硬表面會使拋光困難。鋼材的顯微組織應均勻致密，較少雜質(zhì)，無針點。耐磨性和抗疲勞性能好。注塑模型腔不僅受高壓塑料熔體沖刷，而且還受冷熱交變的溫度應力作用。一般的高碳合金鋼可經(jīng)熱處理獲得高硬度，但韌性差，易形成表面裂紋，不宜采用。所選鋼種應使注塑模能減少拋光修模的次數(shù)，能長期保持型腔的尺寸精度，達到批量生產(chǎn)的使用