塑料模具設計原理
模具在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品開發能力。所以模具又有“工業之母”的榮譽稱號。下面我們來簡單講講塑料模具設計相關的知識，希望對大家有幫助。
塑料模具設計原理
塑料的基本概念:
〈一〉、塑料的定義及組成，
塑料是指以高分子合成樹脂為主要成份、在一定溫度和壓力下具有 塑性和流動性，可被塑制成一定形狀，且在一定條件下保持形狀不變的材料。
組成：聚合物合成樹脂(40 ~ 100%)
輔助材料：增塑劑、填充劑、穩定劑、潤滑劑、著色劑、發泡劑、增強材料。
輔助材料作用：改善材料的使用性能與加工性能，節約樹脂材料(貴)
〈二〉塑料的分類：
300余品種，常用的是40余種
名稱是以所使有的合成樹脂作為名稱來稱呼：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛樹脂、氧樹脂,俗稱：電木(酚醛樹脂),有機玻璃(聚甲基丙烯酸甲脂),玻璃鋼(熱固性樹脂用玻璃纖維增強);英文名稱：尼龍(聚酰胺)PA 聚乙烯 PE
分類：熱固性塑料與熱塑性塑料(按塑料的分子結構)
1、 熱塑性塑料
具有線型分子鏈成支架型結構加熱變軟，泠卻固化不可逆的
2、 熱固性塑料：
具有網狀分子鏈結構加熱軟化，固化后不可逆.
通用塑料：指產量大，用途廣。價格低廉的一類塑料。如：聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，醛酚塑料，氨基塑料占塑料產量的60%
工程塑料：指機械性能高，可替代金屬而作工程材料的一類，尼龍，聚磷酸脂，聚甲醛，ABS
特種塑料：隙氧樹脂
〈三〉塑料的性能
1、 質量輕，密度 0.9~0.23g /cm^ 泡沫塑料 0.189g/cm
2、 比強度高：是金屬材料強度的1/10 。 玻璃鋼強度更高
3、 化學穩定性好
4、 電氣絕緣性能優良
5、 絕熱性好
6、 易成型加工性，比金屬易
7、 不足：強度，剛度不如金屬，不耐熱。 100C以下熱膨脹系數大，易蠕變，易老化。
熱塑性塑料成型加工性能：
〈一〉 吸濕性：吸水的(ABS.尼龍，有機中玻璃)懦水的(聚乙烯)含水量大，易起泡，需干燥。
〈二〉 塑料物態：
1、 玻璃態：一般的塑料狀態 TG 高于室溫。
2、 高彈態：溫度商于 TG ，高聚物變得像橡膠那樣柔軟，有彈性。
3、 粘流態：沾流化溫度以上，高聚物相繼出現塑料流動性與粘性液體流動區移，塑料成型加工就在材料的粘流態進引。
〈三〉 流動性：
塑料在一定溫度壓力作用下，能夠充分滿模具型腔各部分的性能，稱作流動性。
流動性差，注射成型時需較大的壓力;流動性太好，容易發生流涎及造成制件溢邊。
〈四〉 流變性：高聚物在外加作用下產生流動性與變形的性質叫流變性。
牛頓型流體與非牛頓型流體。
牛頓流體 ：主要取決于(流變形為)剪切應力，剪切速率和絕對粘度，低分子化合物的液體或溶液流體屬于牛頓流體。
大多數高聚物熔體在成型過程中表現為非牛頓流體。
〈五〉 結晶性：冷凝時能否結晶。
無定型塑料與結晶型塑料。
結晶型：尼龍，聚丙烯，聚乙烯，無定型塑料：ABS
〈六〉 熱敏性與水敏性。
〈七〉 相熔性：熔融狀態下，兩種塑料能否相熔到一起，不能則會分層，脫皮。
〈八〉 應力開裂及熔體破裂。
〈九〉 熱性能及冷卻速度。
〈十〉 分子定向(取向)。
〈十一〉收縮性。
〈十二〉毒性，刺激性，腐蝕性。
熱塑料制品設計原則
一、 尺寸，精度及表面精粗糙度
〈一〉尺寸
尺寸主要滿足使用要求及安裝要求，同時要考慮模具的加工制造，設備的性能，還要考慮塑料的流動性。
〈二〉精度
影響因素很多，有模具制造精度，塑料的成份和工藝條件等。
〈三〉表面粗糙度
由模具表面的粗糙度決定，故一般模具表面粗糙比制品要低一級，模具表面要進引研磨拋光，透過制品要求模具型腔與型芯的表面光潔度要一致 Ra 〈 0.2 um
塑件圈上無公差要求的仍由尺寸，一般采用標準中的8 級，對孔類尺寸可以標正公差，而軸類各件尺寸可以標負出差。中心距尺寸可以棕正負公差，配合部分尺寸要高于非配合部分尺寸。
脫模斜度
由于塑件在模腔內產生冷卻收縮現象，使塑件緊抱模腔中的型芯和型腔中的凸出部分，使塑件取出困難，強行取出會導至塑件表面擦分，拉毛，為了方便脫模，塑件設計時必須考慮與脫模(及軸芯)方向平行的內、外表面，設計足夠的脫模斜度，一般1°——1°30`。
一般型芯斜度要比型腔大，型芯長度及型腔深度越大，則斜度不減小。
壁厚
根據塑件使用要求(強度，剛度)和制品結構特點及模具成型工藝的要求而定
壁厚太小，強度及剛度不足，塑料填充困難
壁厚太大，增加冷卻時間，降低生產率，產生氣泡，縮孔等 。
要求壁厚盡可能均勻一致，否則由于冷卻和固化速度不一樣易產生內應力，引起塑件的變形及開裂。
加強筋
設計原則：
〈一〉中間加強筋要低于外壁 0.5 mm 以上，使支承面易于平直。
〈二〉應避免或減小塑料的局部聚積。
〈三〉筋的排例要順著在型腔內的流動方向。
支承面
塑件一般不以整個平面作為支承面，而取而代之以邊框，底腳作支承面。
圓角
要求塑件防有轉角處都要以圓角(圓弧)過渡，因尖角容易應力集中。
塑件有圓角，有利于塑料的流動充模及塑件的頂出，塑件的外觀好，有利于模具的強度及壽命。
孔(槽)
塑件的孔三種成型加工方法：
(1)模型直接模塑出來。
(2)模塑成盲孔再鉆孔通。
(3)塑件成型后再鉆孔。先模塑出淺孔好。
1、 模塑通孔要求孔徑比(長度與孔徑比)要小些，當孔徑〈1.5MM，由于模芯易彎曲折斷，不適于模塑 模塑型芯的三種方式。
2、 肓孔的深度：h 〈 (3—5)d
d〈 1.5時， h 〈 3d
3、 異形孔(槽)設計
塑件如有側孔或凹槽，則需要活動塊或抽芯機構"平行射成原則"確定塑件側孔(槽)是否適合于脫模。
熱塑性塑料中軟而有彈性的，如聚乙烯，聚丙烯，聚甲醛導制品，內孔與外像淺的可強制脫模。
螺紋
塑件中的螺紋可用模塑成型出來，或切削方法獲得通常折裝或受力大的，要采用
金屬螺紋嵌件來成型。
嵌件
為了增加塑料制品整體或某一部位的強度與剛度，滿足使用的要求，常在塑件體內設置金屬嵌件。
由于裝潢或某些特殊需要，塑料制品的表面常有文字圖案。
1、 標志
2、 凹凸紋：如把手，旋鈕，手輪制品的固邊，以增加摩擦力，凹凸紋要做成直紋，以便于脫模。
3、 花紋：凹凸紋，皮革紋，桔皮紋，紋浪紋，點格紋，菱形紋。
加工花紋方法：電火花加工，照像化學磨蝕，雕刻冷擠壓。
注射成型概述
一、 注射成型原理與過程：
是熱塑性塑料成型的一種主要加工方法
1、 合模，加料，加熱，塑化，擠壓
2、 注射，保壓，冷卻，固化，定型
3、 螺桿嵌塑，脫模頂出
二、 注射成型設備
〈一〉注射成型機的分類：
〈1〉 按用途：熱塑性塑料注射成型機，熱固性塑料注射成型機
〈2〉 按外形：立式，臥式，角式
〈3〉 按能力：小型(〈50cm注射量，中型(50~1000cm^)大型〉1000cm^
〈4〉 按塑化分：有塑化裝置，有塑化裝置
〈5〉 按操作：手動，半回動，自動
〈6〉 按繞動：機械繞動，液壓繞動，機械液壓繞動
〈二〉 注射成型的結構組成
1、 注射緊繞：料斗，塑化部件(料筒，螺桿，電熱圈)噴嘴。
2、 鎖模緊繞：實現模具的啟閉，鎖緊，塑件頂出。
3、 傳動操作控制緊繞。
〈三〉 注射機的型號，規格，基本參數
1、 一般以注射量表示注射機的容量，Xs - ZY ,25表示：一次最大注射量為 1- 25CM^的倒式螺桿注射成型機.
2、 基本參數：公稱注射量，合模壓力，注射壓力，注射速度，注射功率，塑化能力，合模與開模速率，機器盾隙次數，最大成型面積，模板尺寸，模板間距離，模板過程。
〈四〉 注射成型機的工作過程
注射成型模具基本結構及分類
一、 基本結構,根據部分起作用不同分類:
〈一〉 澆注系統
將塑料由注射機噴嘴引向型腔的通道稱澆注系統，其由主流道，分流道，內澆口，冷料穴等結構組成，由零件的澆注套，拉料桿等組成。
〈二〉 成型零件
是直接構成塑料件形狀及尺寸的各種零件，由型芯(成型塑件內部形狀)，型腔(成型塑料外部形狀)，成型桿，鑲塊等構成。
〈三〉 結構零件
構成零件結構的各種零件，在模具中起安裝，導向，機構動作及調溫等作用。
導向零件：導柱，導套 。
裝配零件：定位隙，定模底板，定模板，動模板，動模墊板，模腳
冷卻加熱系統
根據其運動特點均可分為兩大部分：
定模部分：一部份留于模具機座的定模板上，
動模部分：隨注射機動模板運動的部分
定模部分與動模部分閉合則可形成型腔與澆注系統
二、 模具的分類
〈一〉 按注射機類型分：
立式注射機，臥式注射機，直角式注射機上用的模具
〈二〉 按注射模具的總體結構特征分：
1、 單分型面模 分流道位于分型面上，需切除流道凝料。(模擬動畫)
2、 點澆口脫出模具(三板式模具)(模擬動畫)
3、 帶橫向軸芯的分型模具(模擬動畫)
4、 自動卸螺紋注射成型模具
1. 塑料的基本概念
2、熱塑料的成型加工性能
3、熱塑料制品設計原則
4、注射成型概述
5、注射成型模具基本結構及分類
6、型腔分型面及澆注系統(一)
7、型腔分型面及澆注系統(二)
8、注射成型模具零部件的設計(一)
9、注射成型模具零部件的設計(二)
10、注射成型模具零部件的設計(三)
11、注射成型模具的設計
12、塑料模具設計步驟
13、塑料模具課外資料(一)
型腔分型面及澆注系統(一)
一、 分型面：
分開模具能取出塑件的面，稱作分型面，其它的面稱作分離面或稱分模面，注射模只有一個分型面。
分型面的方向盡量采用與注塑機開模是垂直方向，形狀有平面，斜面，曲面。選擇分型面的位置時，
〈1〉 分型面一般不取在裝飾外表面或帶圓弧的轉角處
〈2〉 使塑件留在動模一邊，利于脫模
〈3〉 將同心度要求高的同心部分放于分型面的同一側，以保征同心度
〈4〉 軸芯機構要考慮軸芯距離
〈5〉 分型面作為主要排氣面時，分型面設于料流的末端。
一般在分型面凹模一側開設一條深 0.025 ~ 0.1mm 寬1.5~6 mm的排氣槽。亦可以利用頂桿，型腔，型芯鑲塊排氣
二、 澆注系統
澆注系統是指模具中從注射機噴嘴接觸處到型腔為止的塑料熔體的流動通道。作用：〈1〉輸送流體 〈2〉傳遞壓力
〈一〉 澆注系統的組成及設計原則
1、 組成：由主流道，分流道，內澆口，冷料穴等結構組成。
2、 澆注系統的設計原則：
〈1〉 考慮塑料的流動性，保征流體流動順利，快，不紊亂。
〈2〉 避免熔體正面沖出小直徑型芯或脆弱的金屬鑲件。
〈3〉 一模多腔時，防止大小相差懸殊的制件放一模內。
〈4〉 進料口的位置和形狀要結合塑件的形狀和技術要求確定。
〈5〉 流道的進程要短，以減少成型周期及減少廢料。
〈二〉 主流道設計
指噴嘴口起折分流道入口處止的一段，與噴嘴在一軸線上，料流方向不改變。
(1) 便于流道凝料從主流道襯套中拔出，主流道設計成圓錐形 。
7-15 錐角 =2°~ 4°粗糙度Ra≤0.63 與噴嘴對接處設計成半球形凹坑，球半徑略大于噴嘴頭半經。
(2) 主流道要求耐高溫和摩擦，要求設計成可拆卸的襯套，以便選 用優質材料單獨加工和熱處理。
(3) 襯套大端高出定模端面 5~10mm ，并與注射機定模板的`定位孔成間隙配合，起定位隙作用。
(4) 主流道襯套與塑料接觸面較大時，由于腔體內反壓力的作用使襯套易從模具中退出，可設計定住 。
(5) 直角式注射機中，主流道設計在分型面上，不需沿軸線上拔出凝料可設計成粗的圓柱形。
〈三〉 分流道設計
指塑料熔體從主流道進入多腔模各個型腔的通道，對熔體流動起分流轉向作用，要求熔體壓力和熱量在分流道中損失小。
(1)分流道的截面形式：
a、 圖形斷面：比表面積小(流道表面積與其體積之比)，熱損失小，但加工制造難，直徑 5~10mm
b、 梯形：加工較方便，其中h/D = 2/3 ~ 4/5 邊斜度 5~15°
c、 u形：加工方便，h/R=5/4
d、 半圓形：h/R=0.9
(2) 分流道的斷面尺寸要視塑件的大小，品種注射速度及分流道的長度而定。
一般分流道直經在5~6mm以下時，對流動性影響較大，當直經大于8mm 時，對流動性影響較小。
(3) 多腔模中，分流道的排布：
a、 平衡式和非平衡式：
平衡式：分流道的形狀尺寸一致。
非平衡式：a、靠近主流道澆口尺寸設計得大于遠離主流道的澆口尺寸。
b、分流道不能太細長，太細長，溫度，壓加體大會使離主流道較遠的型腔難以充滿。
c、一般需要多次修復，調理達到平衡。
d、即使達到料流和填充平衡，但材料時間不相同，制品出來的尺寸和性能有差別，對要求高的制品不宜采用。
e、非平衡式分布，分流道長度短 。
f、如果分流道較長，可將分流道的尺寸頭沿熔體前進方向稍征長作冷料穴，使冷料不致于進入型腔。
g、分流道和型腔布置時，要使用塑件投影面積總重心與注塑機鎖模力的作用線重合。
型腔分型面及澆注系統(二)
〈四〉 澆口的類型和設計
澆口指流道末端與型腔之間的細小通道。
〈1〉 作用：
a、使熔體快速進入型腔，按順序填充。
b、冷卻材料作用
〈2〉 澆口參數：
a、形狀一般為圓形或矩形。
b、面積與分流道比為0.03~0.09。
c、長度一般:0.5~2.0mm。
〈3〉 小澆口的優點：
a、改變塑料非牛頓流體的表觀粘度，增剪切速率。
b、小澆口改變流體流速，產生熱量，溫度升高。
c、易凍結，防止型腔內熔體的倒流。
d、便于塑件與澆注系統的分高。
<五>澆口的常見形式：
1、針點式澆口
① 結構形式
② 圓弧尺的作用：增大澆口入料口處截面積，截小熔體的冷卻速度，有利于補料。
③ 多腔模中用(C)形式的針點式澆口。
④ 當塑件較大時，用多點進料。
⑤ 當熔體流徑澆口時，受剪切速率的影響，造成分子的高度定向，增加局部應力，開裂，可將澆口對面壁厚增加并呈圓弧過渡。
⑥ 模具采用三板式(雙分模面)
2， 潛伏式澆口
又名隧道式澆口
進料部位選在制品較隱蔽的地方，以免影響制品的外觀，頂出時，流道與塑件自動分開，故需大的頂出力， 以對于過分強韌的塑料，不適合于潛伏式澆口。
3. 側澆口
又稱邊像澆口。
一般開于分型面上，從塑料邊像進料，形狀長短形或接近短形。
4. 直接式澆口
又稱中心澆口或稱主流道型澆口。
特點：
①尺寸較大，冷凝時間較長。
② 壓力直接作用于制件上，易產生殘余應力。
③ 澆口凝料的除去較困難。
④ 流動的阻力小，進料的速度快，用于大型長流程式的單腔制品，可以較好地補縮。
5. 圓隙形澆口
用于圓向形或中間帶有孔的塑件。
<六>冷料穴與拉料桿的設計
1、 帶Z型頭拉料桿的冷料穴
2、 帶球形頭拉料桿的冷料穴
3、 無拉料桿的冷料穴
注射成型模具零部件的設計(一)
一、成型零件的結構設計
1. 型腔結構形式
a. 整體式結構，適用于形狀簡單加工容易的型腔。
b. 整體嵌入式，可節約模具材料，降低成本。
c. 局部苒鑲式，用于局部加工較難時的情況。
d. 四壁合拼式，用于尺寸較大，易熱處理變形的模具。
2. 型芯的結構形式
a. 整體式，形狀簡單時，型芯與模板做成一體。
b. 組合式，從節約材料出發，即利用軸盾和底板連接
c. 小型芯單獨性加工后再嵌入模板中。
d. 非圓形小型芯，把安裝部分做成圓形，易于加工，而成形部分做成異形，用軸盾連接。
e. 復雜型芯的組合方式。
二、 成型零件的作尺寸計算
1. 工作尺寸指成型零件上直接用來成型塑件的尺寸。
①型芯型腔的徑向尺寸 ②型芯的高度尺寸 ③型腔的深度尺寸 ④中心距尺寸
2. 影響塑件尺寸的因素：
a. 成型零件本身制造公差
b. 使用過程中的磨損
c. 收縮率的波動
3. 具體的尺寸計算：
〈1〉徑向尺寸計算
a.型腔 L型腔：
H型腔：
b.型芯 L型芯=
H型芯=
c.中心腔 :
其中：①制件的尺寸標注形式一定要轉化成上圖的形式
②
③以上計算是按平均收縮率計算公式進料的
④對于精度要求達到6級以上的制品，模具尺寸計算結果需保留兩位小數，6級精度以下，只保留一位即可。
三、成型零部件的剛度，強度較核：
① 當型腔全被充滿的瞬間，內壓力達極大值。
② 大尺寸型腔，剛度不足是主要問題，以剛度較核為主。
③ 小尺寸型腔以強度不足為主要矛盾，以強度較核為主。
④ 凹模強度較核公式。
四、其它輔助構件
指起安裝，導向，裝配，冷卻，加熱及機構動作等作用的零件
〈一〉導向零件
作用：定位，導向及承受測壓的作用 。
類型：導柱導向，錐面導向及斜面導向等。
1. 導柱導向機構的設計：
導柱：①由導柱導套或導向孔結構組成。
②要求導柱比凸模高出6-8cm。
③導柱端問好成錐形或半球形。
④導柱表面具有較好的耐磨性，芯部堅韌而不易折斷。
⑤與模板裝配 過渡配合。
⑥導柱與模板的連接方式。
導套： ①導套前端側角尺。
②導套硬度比導柱低。
③導套與模板配合面的粗糙度。
④導套與模板的連接固定方式。
導孔：適于小批量生產的模具，要求的精度不高。
2. 錐面，斜面導向定位機構。
對于大型，深腔，精度要求不高，特別是薄壁容器，偏芯塑件 。
由于壓力大，引起型芯腔的偏芯，導柱難以承受，可采用錐面定位。
〈二〉裝配固定零件：
1. 固定板，用以固定型芯，型腔，導柱，導套，拉料桿等固定安裝用的，要求有一定的強度和厚度。
型芯與固定板的連接方法有三種：
a. 臺階孔固定法，適用于中小型凸模的安裝固定。
b. 汽孔固定法，適用于中型凸模的安裝固定。
c. 平面固定法，適用于大型凸模。
2. 墊板。
作用：防止型芯，導柱，拉料桿等從固定板上脫出，并承受壓力。
要求：具有較高的平引度和硬度。
3. 支承件：
(模腳之類零件)
作用：構成頂出機構的運動空間，調節模具總厚度，安裝固定的作用。
〈三〉冷卻，加熱零件：
模具的溫度直接影響到塑件的成型質量及生產率，一般用電加熱器進行加熱，水冷卻.
1. 冷卻裝置：冷卻水孔，一般距型腔不要小于10MM，
2. 加熱裝置：電加熱，蒸氣加熱，熱水加熱
注射成型模具零部件的設計(二)
三.脫模機構
使塑件從模具上脫出來的機構稱脫模機構或稱頂出機構脫模機構的動作方向與模具的開模方向是一致的。
要求脫模時塑件不變形，不損壞，頂件位置位于制件不明顯處。
〈一〉 脫模力的計算
①(脫模)塑件在模具中冷卻定型時，由于體積收縮，產生包緊力。
②不帶通孔殼體類塑件，脫模時要克服大氣壓力 。
③機構本身運動的磨擦阻力。
④塑件與模具之間的粘附力。
初始脫模力，開始脫模進的瞬間防要克服的阻力。
相繼脫模力，后面防需的脫模力，比初始脫模力小，防止計算脫模力時，一般計算初始脫模力。
a. 脫模力與塑件壁厚，型芯長度，垂直于脫模方向塑件的投影面積有關，各項值越大，則脫模力越大。
b. 塑件收縮率，彈性模量E越大，脫模力越大。
c. 塑件與芯子磨擦力俞大，則脫模阻力俞大。
d. 排除大氣壓力和塑件對型芯的粘附等因素，則型芯斜角大到，塑件則自動脫落。
〈二〉 脫模機構的形式
1. 頂桿脫模機構
一般用于脫模力小的腔類塑件：
① 頂桿的導向配合部分較短。
② 筋部由于局部脫模力大，需加筋位。
③ 頂出盤式的頂出。
④ 頂桿材料：45鋼，T8或T10鋼，HRC 50以上。
⑤ 與頂桿孔的配合 間隙配合。
⑥ 頂桿的固定形式。
⑦ 頂桿的結構形式。
2. 頂板脫模機構
對于薄壁容器，殼體形塑件及不允許在制件表面留下頂出桿痕跡的塑件，均可采用頂板脫模機構。
頂板脫模機構的特點：頂出力均勻，運動平穩，頂出力大 ，固定連接式，非固定連接式。
3. 雙分模機構(兩個分模面)
a.利用彈簧的作用實現第一次脫模，適用于塑件對定模粘附力不大，脫模距離不長的塑件，彈簧的失效問題。
b.利用杠桿的作用實現定模的脫模。
4.二次脫模機構(兩次頂出的動作)
八字形擺桿二次脫模機構
拉鉤式二次脫模機構改
5.點澆口自動切斷和脫落機構
注射成型模具零部件的設計(三)
四、軸芯機構
當制件有測孔或側凹時，成型側孔或側凹的另件必須是可活動的型芯，脫模前，活動型芯必須先抽出，完成側面活動型芯抽出的機構稱作軸芯機構。
〈一〉抽拔力和抽拔距的確定。
抽拔力的計算與脫模力計算一樣
抽拔距=側孔或側凹的深度+2-3mm(安全數值)
〈二〉抽芯機構的形式
1. 斜導柱抽芯機構
〈1〉 斜導柱抽芯機構的工作原理.
〈2〉 主要另部件的設計
①斜導柱
斜角一般是25°以下與固定板之間1+7/n6過度配合
斜導柱只起到驅動滑塊的作用，滑塊的運動平穩性靠導滑槽與滑塊間配合精度來保證，滑塊的最終位置由鎖緊契保證，斜導柱與滑塊斜孔的配合比較松.
斜導柱圓錐部的斜角要大于斜導柱的圓角.
斜導柱的長度：
其中：
D--斜導柱固定端部分大端直徑
H--斜導柱固定板厚度
S--抽拔距(滑塊防需引穩)
②斜滑塊：整體式與組合式
③導滑槽
④滑塊的定位裝置
⑤鎖緊楔(壓緊塊)
鎖緊鍥的楔角要大于斜導柱的斜角。
〈3〉斜導柱抽芯機構的形式
斜導柱在定模，滑塊在動模的結構。
斜導柱在動模的結構
2.彈簧分型成或硬橡膠皮分型與抽芯機構。
五.復位機構
脫模機構在完成塑件模后，頂桿伸出型腔，需復位才可進行下一次注射循隙。
〈1〉 復位桿復位
〈2〉 頂桿復位
〈3〉 彈簧復位
〈4〉 自動早復位
注射成型模具的設計
一、 模具設計要點及與注射機的關系。
<一>模具設計要點：
<1>熔體的流動情況:流動陰力，速度，引程,重新融合,排氣。
<3>模具的冷卻與加熱。
<5>模具的總體結構與零部件的結構,考慮模具安裝與加工強度,精度。
注塑機的技術規范:類型,最大注射量,最大注射壓力,最大鎖模力、最大成型面積、最大最小模厚、最大開模引程、定注孔尺寸、嘴噴的球面半徑、注射機動模板的頂出孔、機床模板安裝螺釘孔或丁字槽的位置與尺寸。
1、 類型: 臥式、立式、 直角式。
2、 最大注射量的選擇。
注射機一次注射聚本乙烯的最大熔料的重量或容積的量為注射機公稱注射量。
塑件十澆注流的總量=0.8 公稱注射量
3、 注射面積核定。
最大注射面積指模具分型面上 允許的塑件最大投影面積. 作用于該面積上的型腔總壓力小于注射機允許的鎖模力,否則會產出溢料。
4、 注射機引程與模具的關系。
Hmin ≤ H ≤ Hmax Hmax = Hmin + L
其中 H--模具的閉合高度
Hmin--注射機最小閉合高度
Hmax--注射機最大閉合高度
L--螺桿可調長度
S ≥H1+H2+(5~10)--臥式立式注射機
其中 H--脫模距
H--塑件高度(包括澆口長度)
S--注射楊允許開模引程
5、 模具安裝及頂出形式
可安裝模具外形最大尺寸,取決于注射機模板尺寸和拉桿間距。
二、 模具的設計程序
<一>塑件的技術要求:
用途,使用情況,工作要求,尺寸精度,粗糙度等小成型工藝性塑件設計原則,模具結構合理性等方面綜合分析。
<二>結算塑件重量選擇注射機的公稱注射量,選擇注射機,確定型腔數( 一套模具可成型不同的一套另件)。
<三>分析塑件確定成型方案
分型面,脫模方式,側凹孔成型方法,澆注緊澆形式. 澆口位置,加熱冷卻系統及另件的加方法。
<四>繪制模具方案草圖
初繪模具方案,并校驗選注射機參數。
<五>計算
成型另件工作尺寸計算,受力另部件強度,剛度計算。
<六>畫裝配圖
要求裝配圖要有尺寸(外形尺寸,特殊尺寸;定位圈尺寸)配合尺寸裝配極限尺寸,技術編寫時細表。
<七>畫另件圖
畫如圖形,注出尺寸,精度,粗糙度要求,,材料度要求.材料及熱處理技術條件。
<八>穿核加工
塑料模具設計步驟
一、接受任務書
成型塑料制件的任務書通常由制件設計者提出，其內容如下：
1. 經過審簽的正規制制件圖紙，并注明采用塑料的牌號、透明度等。
2. 塑料制件說明書或技術要求。
3. 生產產量。
4. 塑料制件樣品。
通常模具設計任務書由塑料制件工藝員根據成型塑料制件的任務書提出，模具設計人員以成型塑料制件任務書、模具設計任務書為依據來設計模具。
二、 收集、分析、消化原始資料
收集整理有關制件設計、成型工藝、成型設備、機械加工及特殊加工資料，以備設計模具時使用。
1. 消化塑料制件圖，了解制件的用途，分析塑料制件的工藝性，尺寸精度等技術要求。例如塑料制件在外表形狀、顏色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的幾何結構、斜度、嵌件等情況是否合理，熔接痕、縮孔等成型缺陷的允許程度，有無涂裝、電鍍、膠接、鉆孔等后加工。選擇塑料制件尺寸精度最高的尺寸進行分析，看看估計成型公差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑料制件來。此外，還要了解塑料的塑化及成型工藝參數。
2. 消化工藝資料，分析工藝任務書所提出的成型方法、設備型號、材料規格、模具結構類型等要求是否恰當，能否落實。
成型材料應當滿足塑料制件的強度要求，具有好的流動性、均勻性和各向同性、熱穩定性。根據塑料制件的用途，成型材料應滿足染色、鍍金屬的條件、裝飾性能、必要的彈性和塑性、透明性或者相反的反射性能、膠接性或者焊接性等要求。
3. 確定成型方法
采用直壓法、鑄壓法還是注射法。
4、選擇成型設備
根據成型設備的種類來進行模具，因此必須熟知各種成型設備的性能、規格、特點。例如對于注射機來說，在規格方面應當了解以下內容：注射容量、鎖模壓力、注射壓力、模具安裝尺寸、頂出裝置及尺寸、噴嘴孔直徑及噴嘴球面半徑、澆口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等，具體見相關參數。
要初步估計模具外形尺寸，判斷模具能否在所選的注射機上安裝和使用。
5. 具體結構方案
(一)確定模具類型
如壓制模(敞開式、半閉合式、閉合式)、鑄壓模、注射模等。
(二)確定模具類型的主要結構
選擇理想的模具結構在于確定必需的成型設備，理想的型腔數，在絕對可靠的條件下能使模具本身的工作滿足該塑料制件的工藝技術和生產經濟的要求。對塑料制件的工藝技術要求是要保證塑料制件的幾何形狀，表面光潔度和尺寸精度。生產經濟要求是要使塑料制件的成本低，生產效率高，模具能連續地工作，使用壽命長，節省勞動力。
三、影響模具結構及模具個別系統的因素很多，很復雜：
1. 型腔布置。根據塑件的幾何結構特點、尺寸精度要求、批量大小、模具制造難易、模具成本等確定型腔數量及其排列方式。
對于注射模來說，塑料制件精度為3級和3a級，重量為5克，采用硬化澆注系統，型腔數取4-6個;塑料制件為一般精度(4-5級)，成型材料為局部結晶材料，型腔數可取16-20個;塑料制件重量為12-16克，型腔數取8-12個;而重量為50-100克的塑料制件，型腔數取4-8個。對于無定型的塑料制件建議型腔數為24-48個，16-32個和6-10個。當再繼續增加塑料制件重量時，就很少采用多腔模具。7-9級精度的塑料制件，最多型腔數較之指出的4-5級精度的塑料增多至50%。
2. 確定分型面。分型面的位置要有利于模具加工，排氣、脫模及成型操作，塑料制件的表面質量等。
3. 確定澆注系統(主澆道、分澆道及澆口的形狀、位置、大小)和排氣系統(排氣的方法、排氣槽位置、大小)。
4. 選擇頂出方式(頂桿、頂管、推板、組合式頂出)，決定側凹處理方法、抽芯方式。
5. 決定冷卻、加熱方式及加熱冷卻溝槽的形狀、位置、加熱元件的安裝部位。
6. 根據模具材料、強度計算或者經驗數據，確定模具零件厚度及外形尺寸，外形結構及所有連接、定位、導向件位置。
7. 確定主要成型零件，結構件的結構形式。
8. 考慮模具各部分的強度，計算成型零件工作尺寸。
以上這些問題如果解決了，模具的結構形式自然就解決了。這時，就應該著手繪制模具結構草圖，為正式繪圖作好準備。
四、繪制模具圖
要求按照國家制圖標準繪制，但是也要求結合本廠標準和國家未規定的工廠習慣畫法。
在畫模具總裝圖之前，應繪制工序圖，并要符合制件圖和工藝資料的要求。由下道工序保證的尺寸，應在圖上標寫注明"工藝尺寸"字樣。如果成型后除了修理毛刺之外，再不進行其他機械加工，那么工序圖就與制件圖完全相同。
在工序圖下面最好標出制件編號、名稱、材料、材料收縮率、繪圖比例等。通常就把工序圖畫在模具總裝圖上。
1. 繪制總裝結構圖
繪制總裝圖盡量采用1：1的比例，先由型腔開始繪制，主視圖與其它視圖同時畫出。
五、模具總裝圖應包括以下內容：
1. 模具成型部分結構
2. 澆注系統、排氣系統的結構形式。
3. 分型面及分模取件方式。
4. 外形結構及所有連接件，定位、導向件的位置。
5. 標注型腔高度尺寸(不強求，根據需要)及模具總體尺寸。
6. 輔助工具(取件卸模工具，校正工具等)。
7. 按順序將全部零件序號編出，并且填寫明細表。
8. 標注技術要求和使用說明。
六、模具總裝圖的技術要求內容：
1. 對于模具某些系統的性能要求。例如對頂出系統、滑塊抽芯結構的裝配要求。
2. 對模具裝配工藝的要求。例如模具裝配后分型面的貼合面的貼合間隙應不大于0.05mm模具上、下面的平行度要求，并指出由裝配決定的尺寸和對該尺寸的要求。
3. 模具使用，裝拆方法。
4. 防氧化處理、模具編號、刻字、標記、油封、保管等要求。
5. 有關試模及檢驗方面的要求。
七、繪制全部零件圖
由模具總裝圖拆畫零件圖的順序應為：先內后外，先復雜后簡單，先成型零件，后結構零件。
1. 圖形要求：一定要按比例畫，允許放大或縮小。視圖選擇合理，投影正確，布置得當。為了使加工專利號易看懂、便于裝配，圖形盡可能與總裝圖一致，圖形要清晰。
2. 標注尺寸要求統一、集中、有序、完整。標注尺寸的順序為：先標主要零件尺寸和出模斜度，再標注配合尺寸，然后標注全部尺寸。在非主要零件圖上先標注配合尺寸，后標注全部尺寸。
3. 表面粗糙度。把應用最多的一種粗糙度標于圖紙右上角，如標注"其余3.2。"其它粗糙度符號在零件各表面分別標出。
4. 其它內容，例如零件名稱、模具圖號、材料牌號、熱處理和硬度要求，表面處理、圖形比例、自由尺寸的加工精度、技術說明等都要正確填寫。
八、.校對、審圖、描圖、送曬
A.自我校對的內容是：
1. 模具及其零件與塑件圖紙的關系
模具及模具零件的材質、硬度、尺寸精度，結構等是否符合塑件圖紙的要求。
2. 塑料制件方面
塑料料流的流動、縮孔、熔接痕、裂口，脫模斜度等是否影響塑料制件的使用性能、尺寸精度、表面質量等方面的要求。圖案設計有無不足，加工是否簡單，成型材料的收縮率選用是否正確。
3. 成型設備方面
注射量、注射壓力、鎖模力夠不夠，模具的安裝、塑料制件的南芯、脫模有無問題，注射機的噴嘴與嘵口套是否正確地接觸。
4. 模具結構方面
1). 分型面位置及精加工精度是否滿足需要，會不會發生溢料，開模后是否能保證塑料制件留在有頂出裝置的模具一邊。
2). 脫模方式是否正確，推廣桿、推管的大小、位置、數量是否合適，推板會不會被型芯卡住，會不會造成擦傷成型零件。
3). 模具溫度調節方面。加熱器的功率、數量;冷卻介質的流動線路位置、大小、數量是否合適。
4). 處理塑料制件制側凹的方法，脫側凹的機構是否恰當，例如斜導柱抽芯機構中的滑塊與推桿是否相互干擾。
5). 澆注、排氣系統的位置，大小是否恰當。
5. 設計圖紙
1). 裝配圖上各模具零件安置部位是否恰當，表示得是否清楚，有無遺漏
2). 零件圖上的零件編號、名稱，制作數量、零件內制還是外購的，是標準件還是非標準件，零件配合處理精度、成型塑料制件高精度尺寸處的修正加工及余量，模具零件的材料、熱處理、表面處理、表面精加工程度是否標記、敘述清楚。
3). 零件主要零件、成型零件工作尺寸及配合尺寸。尺寸數字應正確無誤，不要使生產者換算。
4). 檢查全部零件圖及總裝圖的視圖位置，投影是否正確，畫法是否符合制圖國標，有無遺漏尺寸。
6. 校核加工性能
(所有零件的幾何結構、視圖畫法、尺寸標'等是否有利于加工)
7. 復算輔助工具的主要工作尺寸
B.專業校對原則上按設計者自我校對項目進行;但是要側重于結構原理、工藝性能及操作安全方面。
描圖時要先消化圖形，按國標要求描繪，填寫全部尺寸及技術要求。描后自校并且簽字。
C.把描好的底圖交設計者校對簽字，習慣做法是由工具制造單位有關技術人員審查，會簽、檢查制造工藝性，然后才可送曬。
D..編寫制造工藝卡片
由工具制造單位技術人員編寫制造工藝卡片，并且為加工制造做好準備。
在模具零件的制造過程中要加強檢驗，把檢驗的重點放在尺寸精度上。模具組裝完成后，由檢驗員根據模具檢驗表進行檢驗，主要的是檢驗模具零件的性能情況是否良好，只有這樣才能俚語模具的制造質量。
九、試模及修模
雖然是在選定成型材料、成型設備時，在預想的工藝條件下進行模具設計，但是人們的認識往往是不完善的，因此必須在模具加工完成以后，進行試模試驗，看成型的制件質量如何。發現總是以后，進行排除錯誤性的修模。
塑件出現不良現象的種類居多，原因也很復雜，有模具方面的原因，也有工藝條件方面的原因，二者往往交只在一起。在修模前，應當根據塑件出現的不良現象的實際情況，進行細致地分析研究，找出造成塑件缺陷的原因后提出補救方法。因為成型條件容易改變，所以一般的做法是先變更成型條件，當變更成型條件不能解決問題時，才考慮修理模具。
修理模具更應慎重，沒有十分把握不可輕舉妄動。其原因是一旦變更了模具條件，就不能再作大的改造和恢復原狀。
十、整理資料進行歸檔
模具經試驗后，若暫不使用，則應該完全擦除脫模渣滓、灰塵、油污等，涂上黃油或其他防銹油或防銹劑，關到保管場所保管。
把設計模具開始到模具加工成功，檢驗合格為止，在此期間所產生的技術資料，例如任務書、制件圖、技術說明書、模具總裝圖、模具零件圖、底圖、模具設計說明書、檢驗記錄表、試模修模記錄等，按規定加以系統整理、裝訂、編號進行歸檔。這樣做似乎很麻煩，但是對以后修理模具，設計新的模具都是很有用處的。
塑料模具課外資料
——塑料收縮率和模具尺寸
設計塑料模時，確定了模具結構之後即可對模具的各部分進行詳細設計，即確定各模板和零件的尺寸，型腔和型芯尺寸等。這時將涉及有關材料收縮率等主要的設計參數。因而只有具體地掌握成形塑料的收縮率才能確定型腔各部分的尺寸。即使所選模具結構正確，但所用參數不當，就不可能生產出品質合格的塑件。
一、塑料收縮率及其影響因素
熱塑性塑料的特性是在加熱後膨脹，冷卻後收縮，當然加壓以後體積也將縮小。 在注塑成形過程中，首先將熔融塑料注射入模具型腔內，充填結束後熔料冷卻固化，從模具中取出塑件時即出現收縮，此收縮稱為成形收縮。塑件從模具取出到穩定這一段時間內，尺寸仍會出現微小的變化，一種變化是繼續收縮，此收縮稱為後收縮。另一種變化是某些吸濕性塑料因吸濕而出現膨脹。例如尼龍610含水量為3%時，尺寸增加量為2%;玻璃纖維增強尼龍66的含水量為40%時尺寸增加量為0.3%。但其中起主要作用的是成形收縮。 目前確定各種塑料收縮率(成形收縮+後收縮)的方法，一般都推薦德國國家標準中DIN16901的規定。即以23℃±0.1℃時模具型腔尺寸與成形後放置24小時，在溫度為23℃，相對濕度為50±5%條件下測量出的相應塑件尺寸之差算出。
收縮率S由下式表示： S={(D-M)/D}×100%(1)
其中：S-收縮率; D-模具尺寸; M-塑件尺寸。
如果按已知塑件尺寸和材料收縮率計算模具型腔則為 D=M/(1-S) 在模具設計中為了簡化計算，一般使用下式求模具尺寸：
D=M+MS(2)
如果需實施較為精確的計算，則應用下式： D=M+MS+MS2(3)
但在確定收縮率時，由於實際的收縮率要受眾多因素的影響也只能使用近似值，因而用式(2)計算型腔尺寸也基本上滿足要求。在制造模具時，型腔則按照下偏差加工，型芯則按上偏差加工，便於必要時可作適當的修整。
難於精確確定收縮率的主要原因，首先是因各種塑料的收縮率不是一個定值，而是一個范圍。因為不同工廠生產的同種材料的收縮率不相同，即使是一個工廠生產的不同批號同種材料的收縮率也不一樣。因而各廠只能為用戶提供該廠所生產塑料的收縮率范圍。其次，在成形過程中的實際收縮率還受到塑件形狀，模具結構和成形條件等因素的影響。下面對這些因素的影響作一介紹。
二、塑件形狀
對於成形件壁厚來說，一般由於厚壁的冷卻時間較長，因而收縮率也較大，如圖1所示。 對一般塑件來說，當熔料流動方向L尺寸與垂直於熔料流方向W尺寸的差異較大時，則收縮率差異也較大。 從熔料流動距離來看，遠離澆口部分的壓力損失大，因而該處的收縮率也比靠近澆口部位大。 因加強筋、孔、凸臺和雕刻等形狀具有收縮抗力，因而這些部位的收縮率較小。
三、模具結構
澆口形式對收縮率也有影響。用小澆口時，因保壓結束之前澆口即固化而使塑件的收縮率增大。 注塑模中的冷卻回路結構也是模具設計中的一個關鍵。冷卻回路設計得不適當，則因塑件各處溫度不均衡而產生收縮差，其結果是使塑件尺寸超差或變形。在薄壁部分，模具溫度分布對收縮率的影響則更為明顯。
成形條件
料筒溫度：料筒溫度(塑料溫度)較高時，壓力傳遞較好而使收縮力減小。但用小澆口時，因澆口固化早而使收縮率仍較大。對於厚壁塑件來說，即使料筒溫度較高，其收縮仍較大。
補料：在成形條件中，盡量減少補料以使塑件尺寸保持穩定。但補料不足則無法保持壓力，也會使收縮率增大。
注射壓力：注射壓力是對收縮率影響較大的因素，特別是充填結束後的保壓頁號335壓力。在一般情況下，壓力較大的時因材料的密度大，收縮率就較小。
注射速度：注射速度對收縮率的影響較小。但對於薄壁塑件或澆口非常小，以及使用強化材料時，注射速度加快則收縮率小。
模具溫度：通常模具溫度較高時收縮率也較大。但對於薄壁塑件，模具溫度高則熔料的流動阻抗小，*]而收縮率反而較小。
成形周期：成形周期與收縮率無直接關系。但需注意，當加快成形周期時，模具溫度、熔料溫度等必然也發生變化，從而也影響收縮率的變化。在作材料試驗時，應按照由所需產量決定的成形周期進行成形，并對塑件尺寸進行檢驗。用此模具進行塑料收縮率試驗的實例如下。 注射機：鎖模力70t 螺桿直徑Φ35mm 螺桿轉速80rpm 成形條件：最高注射壓力178MPa 料筒溫度230(225-230-220-210)℃ 240(235-240-230-220)℃ 250(245-250-240-230)℃ 260(225-260-250-240)℃ 注射速度57cm3/s 注射時間0.44～0.52s 保壓時間6.0s 冷卻時間15.0s
四、模具尺寸和制造公差
模具型腔和型芯的加工尺寸除了通過D=M(1+S)公式計算基本尺寸之外，還有一個加工公差的問題。按照慣例，模具的加工公差為塑件公差的1/3。但由於塑料收縮率范圍和穩定性各有差異，首先必須合理化確定不同塑料所成形塑件的尺寸公差。即由收縮率范圍較大或收縮率穩定較差塑料成形塑件的尺寸公差應取得大一些。否則就可能出現大量尺寸超差的廢品。 為此，各國對塑料件的尺寸公差專門制訂了國家標準或行業標準。中國也曾制訂了部級專業標準。但大都無相應的模具型腔的尺寸公差。德國國家標準中專門制訂了塑件尺寸公差的DIN16901標準及相應的模具型腔尺寸公差的DIN16749標準。此標準在世界上具有較大的影響，因而可供塑料模具行業參考。
五、關於塑件的尺寸公差和允許偏差
為了合理地確定不同收縮特性材料所成形塑件的尺寸公差，讓標準引入了成形收縮差△VS這一概念。 △VS=VSR_VST(4)
式中： VS-成形收縮差 VSR-熔料流動方向的成形收縮率 VST-與熔料流動垂直方向的成形收縮率。
根據塑料△VS值，將各種塑料的收縮特性分為4個組。△VS值最小的組是高精度組，以此類推，△VS值最大的組為低精度組。 并按照基本尺寸編制了精密技術、110、120、130、140、150和160公差組。并規定，用收縮特性最穩定的塑料成形塑件的尺寸公差可選用110、120和130組。用收縮特性中等穩定的塑料成形塑件的尺寸公差選用120、130和140。如果用這類塑料成形塑件的尺寸公差選用110組時，即可能出大量尺寸超差塑件。用收縮特性較差的塑料成形塑件的尺寸公差選用130、140和150組。用收縮特性最差的塑料成形塑件的尺寸公差選用140、150和160組。 在使用此公差表時，還需注意以下各點。 表中的一般公差用於不注明公差的尺寸公差。直接標注偏差的公差是用於對塑件尺寸標注公差的公差帶。其上、下偏差可設計人員自行確定。例如公差帶為0.8mm，則可以選用以下各種上、下偏差構成。0.0;-0.8;±0.4;-0.2;-0.5等。 每一公差組中均有A、B兩組公差值。其中A是由模具零件組合形成的尺寸，增加了模具零件對合處不密合所形成的錯差。此增加值為0.2mm。其中B是直接由模具零件所決定的尺寸。 精密技術是專門設立的一組公差值，供具有高精度要求塑件使用。 在此用塑件公差之前，首先必須知道所使用的塑料適用哪幾個公差組。
六、模具的制造公差
德國國家標準針對塑件公差制訂了相應模具制造公差的標準DIN16749。該表中共設4種公差。不論何種材料的塑件，其中不注明尺寸公差尺寸的模具制造公差均使用序號1的公差。具體公差值由基本尺寸范圍確定。 不論何種材料塑件中等精度尺寸的模具制造公差為序號2的公差。不論何種材料塑件較高精度尺寸的模具制造公差為序號3的公差。精密技術相應的模具制造公差為序號4的公差。
可以合理地確定各種材料塑件的合理公差和相應的模具制造公差，這不僅給模具制造帶來方便，還可以減少廢品，提高經濟效期益。
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