第二章-注射模具设计实例(样稿)

实例一：单分型面注塑模具设计

一、塑件工艺性分析

该塑件是一塑料瓶盖，如图2一1所示，塑件壁厚属薄壁塑件，生产批量很大，材料为聚乙烯（PE，在高密度聚乙烯中掺入了部分低密度聚乙烯，改善塑件的柔韧性），成型工艺性很好，可以注射成型。

图2—1

二、塑成型设备的选择与成型工艺规程的编制 1． 注射机的选用 1)注射量的计算

通过计算或Pro/E建模分析，塑件质量m为2.8g，塑件体积V1=3.077cm3流道凝料的质量m2还是个未知数，可按塑件质量的0.6倍来估算。从上述分析中确定为一模八腔，所以注射量为：

m=1.6nm＝ 1.6 ×8 ×2.8=35. 84g

2)塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算

流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A2，在模具设计前是个未知值，根据多型腔模的统计分析，A2是每个塑件在分型面上的投影面积A1的0.2倍～0.5倍，因此可用0. 35 nA1来进行估算，所以

A=nA1＋A2=nA1＋0. 35nA1＝1.35nA1＝8412. 336mm2

式中 A1=

4d2 = 0. 785 ×31. 52=778. 92mm2

Fm＝A p型＝8412. 336 ×30＝252370N＝252. 37kN 式中型腔压力p型取30MPa（因是薄壁塑件，浇口又是潜伏式浇口，压力损失大，取大一些）。 3）选择注射机

根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，可选用SZ一60/450卧式注射机，见表2一1

2． 注塑成型工艺参数选用

表2-1 注射机主要技术参数 理论注射容量/cm, 螺杆直径／mm 注射压力／MPa 注射速率／(g/s) 塑化能力／/(g/s) 螺杆转速／(r/min ) 喷嘴球半径／mm 锁模方式 78 30 170 60 5.6 14～200 20 双曲肘 锁模力／kN 拉杆内间距／mm 移模行程/mm 最大模厚／mm 最小模厚／mm 定位孔直径／mm 喷嘴孔直径／mm 450 280 x 250 220 300 100 55 3.5

3． 注塑成型工艺规程的制定 车间 塑料注射成型工艺卡片 资料编号 共 页 第 页 零件名称 上盖 零件图号 装配图号 材料牌号 PE 材料定额 设备型号 SZ一60/450 每模件数 8 单件质量 2.8g 工装号 设备 材料干燥 温度／℃ 时间／h 后段／℃ 中段／℃ 前段／℃ 喷嘴／℃ 注射压力／MPa 背压／MPa 注射／s 时间 辅助／min 单件／min 保压／s 冷却／s 时间定额 检验 编制 校对 审核 后处理 组长 车间主任 检验组长 主管工程师 温度／℃ 时间／s 80～85 2～3 140～160 170～200 170～180 60～100 15～60 0～3 15～60 70 2～4 料筒温度 模具温度／℃ 60～70 压力

三、塑模具结构方案设计

1． 型腔数量的确定及型腔的排列 1)型腔数量的确定

该塑件精度要求不高，又是大批大量生产，可以采用一模多腔的形式。考虑到模具制造费用、设备运转费用低一些，初定为一模八腔的模具形式。 2)型腔排列形式的确定

该塑件有两圈内螺纹，要使螺纹型芯从塑件上脱出，必须设计一套自动脱螺纹的齿轮传动结构，并且型腔的分布圆直径和齿轮分布圆直径相吻合，若采用一模八腔，型腔分布圆直径就相当大了，这样模具结构尺寸就比较大，加上齿轮传动系统，模具结构复杂，制造费用也很高。但该塑件螺纹的牙型不高，且呈圆弧形牙，内侧凸起与直径的比例约为5.26%（2826.6×100%=6.25%）因为所用材料为聚乙烯，材料弹性模量比较小，材质硬度不高，

26.6可采用强制脱模的方式，这也是注塑厂成型这种类型瓶盖的常用方法。因此本设计采用推件板推出的强制脱模方法，型腔的排列方式采用双列直排，如图2—2所示。

图2—2

从上面分析中可知，本模具拟采用一模八腔，双列直排，推件板推出，流道采用平衡式，浇口采用潜伏式浇口或侧浇口，定模不需要设置分型面，动模部分需要一块型芯固定板和支承板，因此基本上可确定模具结构形式为A型带推件板的单分型面注射模。

2． 分型面的选择

根据塑件结构形式，分型面选在瓶盖的底平面，如图2一2所示。 3． 浇注系统与排气系统设计 1)主流道尺寸

根据所选注射机，则主流道小端尺寸为

d=注射机喷嘴尺寸＋(0.5-1) = 3.5 +0.5 = 4mm 主流道球面半径为

SR=喷嘴球面半径＋(1-2)=20＋2=22mm 2）主流道衬套形式

本设计虽然是小型模具，但为了便于加工和缩短主流道长度，衬套和定位圈还是设计成分体式，主流道长度取40mm，约等于定模板的厚度（见图2一3）。衬套如图2一3所示，材料采用T10A钢，热处理淬火后表面硬度为 53HRC一57HRC。

图2—3

3）分流道设计

（1）分流道布置形式

分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔，因此，采用平衡式分流道，如图2—4所示。

（2）分流道长度

第一级分流道L1 = 50mm 第二级分流道L2 = 10mm 第三级分流道L3 = 15.5 mm （3)分流道的形状、截面尺寸

形状及截面尺寸。为了便于机械加工及凝料脱模，本设计的分流道设置在分型面上定模一侧，截面形状采用加工工艺性比较好的梯形截面。梯形截面对塑料熔体及流动阻力均不大，一般采用下面经验公式来确定截面尺寸，即

B = 0.2654m·4L= 0.26542.84×50 = 1.996㎜ 根据参考文献〔1〕取B = 4mm。 H =

22B=×4 = 2. 67mm，取H = 3mm 33 分流道L1截面形状如图2—5所示。

图2—4 图2—5

4）浇口的设计

根据外部特征，外观表面质量要求比较高，应看不到明显的浇口痕迹，圆周上布满了防滑直纹，因此采用潜伏式浇口，在开模时浇口自行剪断，几乎看不到浇口的痕迹。对于这类小型薄壁塑件，几乎所有工厂都是这样做的（个别工厂在盖的顶部采用点浇口），若采用侧浇口，不太符合工程实践。

图2—6

图2—7

5）排气槽的设计

瓶盖成型型腔体积比较小，约为3. 1 cm3，注射时间约为1s，采用的是潜伏浇口向型腔顶部倾斜，塑料熔体先充满型腔顶部，然后充满周边下部，这样型腔顶部不会造成憋气现象，气体会沿着分型面和型芯与推件板之间的轴向间隙向外排出。如果对于中大型塑件一定要通过计算，开设一定量的排气槽，方可保证产品质量。 4． 成型零件结构形式设计 1)凹模（型腔）

瓶盖圆周上均匀分布着防滑直纹，若凹模制成整体式，则直纹用机械加工方法很困难（没有退刀位置），若制造一个电极来加工防滑直纹，成本也比较高。整体模板都要用价格较贵重的模具钢，维修也不方便。因此，瓶盖圆周部分若采用局部嵌人式凹模，上述存在的问题能够很方便地得到解决，如图2—8所示，嵌件外径尺寸按经验，取44mm（壁厚7mm）。 2）型芯

型芯是一个带有两圈螺纹的、且牙型不高的整体式型芯，如图2—9所示。

图2—8 图2—9

5． 推出方式设计

推件板推出过程中，为了减小推件板与型芯的摩擦，采用如图2一10所示结构，推件板与型芯间留0. 2mm -0. 25 mm的间隙，本设计中取0. 2mm，并用锥面配合，以防止推件板因偏心而板溢料。

图2—10

6． 加热与冷却方式设计

根据注塑厂的生产经验，在强制脱模的情况下，型芯必须冷却，型芯纵向分两排布置，若是采用串联水道，势必造成型芯温差较大，因此两排型芯应分别采用两条进出水道，在注射工艺过程中，根据具体情况确定采用并联水道还是串联水道。在定模部分的流道凝料也应得到冷却，可开设一条往返水道，模外胶管串联，水道流量大小可根据注射时具体工艺情况进行调整，水孔开设见图2一12，如图2一12所示装配图。

7． 标准模架的选择 根据型腔的布局可看出，型腔嵌件分布尺寸为115×195，又根据型腔侧壁最小厚度为18.24，再考虑到导柱、导套及连接螺钉布置应占的位置和采用推件板推出等各方面问题，确定选用模架序号为5号（200 ×L = 200 ×250），模架结构为A4的形式，如图2一11所示。 各模板尺寸的确定。 1） A板尺寸

A板是定模型腔板，塑件高度18.5，在模板上还要开设冷却水道，冷却水道离型腔应有一定的距离，因此A板厚度取40mm 。 2） B板尺寸

B板是凸模（型芯）固定板，凸模的成型部分直径为巾28，因此B板厚度取32 mm 。 3） C垫块尺寸

垫块 =推出行程＋推板厚度＋推杆固定板厚度＋(5～10) =18.5 +20+(5～10)= 58.5～63.5根据计算，垫块厚度C取63。

上述尺寸确定之后，就可以确定模架序号为5号，板面为200 ×250，模架结构形式为A4的标准模架。

从选定模架可知，模架外形尺寸：宽×长×高=200 ×250 ×237

图2—11

四、有关设计计算

1．成型零件工作尺寸的计算

塑件尺寸公差按SJ1372 -78标准中的6级精度选取。 1)型腔径向尺寸

式中s一塑件平均收缩率s =

0.0150.035 =0. 025

2 Ls—塑件外径尺寸（取31.5）； x—修正系数（取0.58)；

Δ—塑件公差值（查塑件公差表，取0.52）； δ—制造公差，（取A/5) 2)螺纹型芯径向尺寸 (1)螺纹型芯大径

式中ds大—塑件内螺纹大径基本尺寸（取28) ;

△中—塑件内螺纹中径公差（取制造公差S：的5倍）；

δ—中径制造公差，根据参考文献〔2〕中的表9.4一10（取0. 03）。 (2)螺纹型芯小径

式中ds小—塑件内螺纹小径基本尺寸（取26. 6） 。 (3)螺距工作尺寸

式中ts—塑件内螺纹螺距（取4.5） 。 3）型腔深度尺寸

式中 h —塑件高度最大尺寸（取18. 5）; x—修正系数（取0.56）；

δ—塑件公差值，查塑件公差表（取0.44)。 4）型芯高度尺寸

式中 H—塑件孔深最小尺寸（取17) ; x—修正系数（取0.58）；

—塑件公差值，查塑件公差表（取0. 40)

注：瓶盖螺纹是一个非标准型螺纹，螺距4.5，牙型高度比较小，在螺纹结构设计上，适合于强制脱模，所以螺纹中径和标准相差很大，就不做计算了，瓶盖在使用中满足要求。 2．型腔侧壁与动模垫板厚度的计算

1)型腔侧壁厚度（按组合式圆筒形凹模计算）

式中P型腔压力（取30MPa) ;

E—材料弹性模量（取2. 1 ×105MPa）；

p—根据注射塑料品种，模具刚度计算许用变形量。

W—型腔半径。

型腔侧壁是采用嵌件，嵌件单边厚选7mm，两型腔之间受力是大小相等、方向相反的，在合模状态下不会产生变形，因此两型腔之间壁厚只要满足结构设计的条件就可以了。型腔与模板周边的距离由模板外形尺寸来确定，因模板平面尺寸比型腔布置的尺寸要大得多（（200 –115）/2 = 42. 5 > 18. 24），所以完全满足强度和刚度的要求。 2）支承板厚度

支承板厚度和所选模架两垫块之间的跨度有关，根据前面的型腔布置，模架应选在200 x250这个大类范围之内，垫块之间的跨度大约为140mm，根据型腔布置及型芯对支承板的压力，就可计算得到支承板的厚度，即

式中p—支承板刚度计算许用变形量，p= 25 i1= 25×1.08 = 27m = 0. 027 mm, i1＝0. 35× W1/5＋0. 001 × W =0. 35 ×1401/5＋0. 001 ×140＝1.08m； L—两垫块之间的距离（约为140) ;

W—影响模具变形的最大尺寸，若圆筒形是r或h，若矩形是L; L1—支承板长度，取250mm;

l1、12-8个型芯投影到支承板上的面积。

单件型芯所受压力的面积为 A1 =

2

d= 0. 785 ×282 =615.44 mm2 4 8个型芯的面积为

l1 × 12=8A1＝4923.52mm2 此支承板厚度计算尺寸为35.5，对于小型模具还可减小一点，可利用两根推板导柱来对支承板进行支撑，这样支撑板厚度可近似为

因此，支承板厚度可取得稍薄一点，取标准厚度32.

3．冷却与加热系统的有关计算（略）

五、注塑模具装配图绘制

1．装配图样的表达方式。

模具装配图通常用3个视图并辅以必要的局部视图来表达。绘制装配图时，应根据塑件的外形和流道的分布，确定型腔在模板上的布置，然后配置上各相应机构，大体可确定模具在主分型面（推出塑件的分型面）上平面尺寸（长×宽）。再根据分型面个数，就可以按标准选择模架，其中型腔板的厚度需设计者根据本设计的型腔深度来确定，这样就可以大体上确定模具的外形尺寸。合理布置3个主要视图，同时还要考虑标题栏、明细表、技术要求、尺寸标注等需要的图面位置。

2．模具标准零件的选择（略）

3．非标准模具零件的材料及热处理选择 瓶盖是大批量生产，成型零件所选用钢材耐磨性和抗疲劳性能应该良好；机械加工性能和抛光性能也应良好。因此构成型腔的嵌人式凹模钢材选用SMl。 定模板构成瓶盖顶部花纹、文字部分，成型时有料流的冲刷，但没有脱模时塑件的摩擦，因此采用55钢调质（定模板材质可和模架厂协商）。

螺纹型芯因为是采用强制脱模，磨损比较厉害，采用硬度比较高的模具钢Gr12MoV，淬火后表面硬度为58HRC一62HRC。

4．注射机主要参数的校核

(1)由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数n。

型腔数校核合格。

式中 k—注射机最大注射量的利用系数，一般取0. 8 ; M—注射机的额定塑化量(5. 6g/s)； t—成型周期，取30s. (2)注射压力的校核。

Pe ≥k' P0=1. 3× 130=169MPa，而Pe＝170MPa，注射压力校核合格。 式中 k'—取1.3;

Po—取130MPa（属薄壁窄浇口类）。 (3)锁模力校核。

F≥KAP型=1. 2 ×252. 37＝302. 84kN，而F＝450kN,锁模力校核合格。

（4）安装尺寸的校核

模具平面尺寸200 x 250 < 280 x 250（拉杆间距），合格；模具高度237，100 <237 <300合格；模具开模所需行程＝17.6(型芯高度)+18.5（塑件高度）+（5～10）=（41.1～46.1）＜

200(注射机开模行程)，合格；其他各参数在前面校核均合格，所以本模具所选注射机完全满足使用要求。 5．装配图绘制

本设计用3个视图来表达模具，主视图为全剖视，俯视图取分型面上的半剖视图。

图2—12

六、塑模具非标准零件图绘制(略)

其余名称制图型腔板比例材料1：1

图2—13 型腔板零件图

实例二：双分型面注塑模具设计

一盒子如图2—14a,b所示。

图2—14a 上盖

图 2—14b 下盖

一、塑件工艺性分析 1． 塑件材料

盒子采用ABS塑料成型，ABS是一种具有良好的综合性能的工程塑料，它具有聚苯乙稀的良好成型性、聚丁二烯的韧度、聚丙烯脯的化学稳定性和表面硬度，其抗拉强度可达35~50Mpa。ABS的耐候性是它的另一优点，一般ABS塑件的使用温度范为-40~100℃，这正是该产品最适宜的使用温度范围。

ABS塑料具有一定的吸湿性（含水量为0.3%~0.8%），成型时会在制件上产生斑痕、云纹、气泡等缺陷，故在注射成型之前应进行干燥处理。ABS熔体具有中等黏度特性，流动性好。

3

ABS塑料密度ρ=1.02～1.16g/ cm3，弹性模量E=1.8×10Mpa,成型收缩率ε=0.5%~0.8%,泊松比μ=0.35。平均密度ρ＝1.04 g/ cm3，故其平均收缩率0.55％。

使用PRO/E软件得知，塑件及浇注系统的总体积V总=50.5 cm3，可得塑件的总质量为M总=ρ× V总=1.04×50.5=52.52g

2． 塑件形状、尺寸与精度

该塑料制件为一种盒子的上半部分，该产品要求与相应的下半部分盒子相对应，是一对组合件。因此在配合处有尺寸精度要求。其外形尺寸为98.5mm×80.5mm,形状为矩形的型腔,四周侧壁都有通孔, 塑件最大厚度2.59mm，最小厚度0.93mm,整个塑件的平均厚度为2mm。侧面有3度的拔模斜度，根据要求该制件精度要达到0.1㎜。

3． 塑件表面质量

此塑料件为电器控制盒，表面质量要求一般。 4． 塑件的结构工艺性

由图可知塑件上盖有宽为38.6㎜高为1.4㎜的侧孔，上表面有5个孔，侧底边四面一共有6个四方扣孔，四面边口是唇口，还有一个圆弧槽。下盖底部有一个40×25×0.3凹台。四面的上边处有6个与上盖扣孔相配的倒扣，四边口是与上盖配合的唇口

二、塑成型设备的选择与成型工艺规程的编制 1．注射机的选用

根据注塑模一次成型的塑料重量应在注塑机理论注射量的10%~80%之间，既能保证制品质量，以可以充分发挥设备的能力，所以选用的注塑机型号为全液压式的SZ—300/160。

2．注塑成型工艺参数选用 注塑机的参数如下：

注塑机的最大注塑量：300 cm3 锁模力:1600KN 注塑压力：150MPa ; 最小模厚：230mm

模板行程：380 mm 注塑机定位孔直径：Ф160 mm 喷嘴前端孔径：3 mm 喷嘴球面半径：SR20 mm 注塑机拉杆的间距：450×450(mm×mm)

3．注塑成型工艺规程的制定 车间 塑料注射成型工艺卡片 资料编号 共 页 第 页 零件名称 上盖 零件图号 装配图号 材料牌号 ABS 材料定额 设备型号 ZS—300/160 每模件数 1 单件质量 21g 工装号 设备 材料干燥 温度／℃ 时间／h 后段／℃ 中段／℃ 前段／℃ 喷嘴／℃ 注射压力／MPa 背压／MPa 注射／s 保压／s 时间 冷却／s 时间定额 检验 编制 校对 审核 辅助／min 单件／min 后处理 温度／℃ 时间／s 组长 车间主任 检验组长 主管工程师 70 2～4 20～120 80～85 2～3 150～170 165～180 180～200 170～180 60～100 20～90 0～5 料筒温度 模具温度／℃ 50～80 压力

三、注塑模具结构方案设计

1．型腔数量的确定及型腔的排列

如果采用一模一腔可以减少模具的大小和模具的复杂程度，但是本产品为大批量生，为了提高生产效率和提高上下盖的可配合性和产品颜色外观要求，因此设计的模具为一模多型腔的模具，最后决定采用一模出上盖和下盖产品的形式。

考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计，模具的型腔排列方式如下图所示：

图 2—15 型腔布置

2．分型面的选择 如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则： 1) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。

2) 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。 3) 保证塑件的精度要求。 4) 满足塑件的外观质量要求。 5) 便于模具加工制造。 6) 对成型面积的影响。 7) 对排气效果的影响。 8) 对侧向抽芯的影响。

为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于加工的分型面。如下图所示，采用A－A 这样一个平直的分型面，大简化了前模的加工。A－A 分型面也是整个模具的主分模面。分型面的选择应尽可能使塑件在开模后留在后模一边，这样有助于后模设置的推出机构动作。

图 2—16 分型面的选择 3．浇注系统与排气系统设计 1）主流道的设计

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。浇口套都是标准件，只需去买就行了。现在三板模也常采用一体式浇口套，有利缩短主流道，本例即是如此。

a)半锥角一般在1°~2°选取，主流道带锥度是为了在模具打开时使主流道凝料容易脱离定模。

b)主流道径向尺寸的小端应大于喷嘴口孔径0.5~1.0mm。当主流道凝料不易从定模一侧拉下来。

c)球面半径R2应比喷嘴球径R1大1~2 mm，可以保证注射过程中喷嘴与模具紧密接触，防止两球面间产生间隙使熔体充入这一间隙中，妨碍主流道凝料顺利从定模上拉出

d)主流道内壁的表面粗糙度Ra在0.8μm以下。主流道长度L一般根据模板的厚度而定,为减少压力损失和物料损耗,应尽可能减少主流道的长度,一般控制在60 mm以内。主流道出口处的圆角半径较大，一般取半径r=1/8D＝0.5 mm

e)主流道应开设在浇口套上 。将主流道开设在一个专用零件主流道衬套上而不是直接加工在定模板上的方法较好，因为主流道的表面粗糙度和硬度要求一般都比定模板高，可以选取用较好钢材，损坏后也容易更换。一般用T8或CrWMn制作，淬火硬度为50~55HRC。浇口套的形式采用螺钉将定位圈和定模板连接,防止浇口套受熔体的反压力而脱出。

图2—17 2）分流道的设计

a)分流道长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口的位置。从减少输送熔体时压力损失热量损失的要求出发，应力求缩短长度。

b)分流道截面尺寸取决于多种因素，其中包括塑料件质量、壁厚、塑料黏度 分流道本身的长度。分流道截面面积应能保证型腔充满并补充因腔内塑料收缩所需的熔体后方可冷却凝固。因此，分流道截面直径或厚度应大于塑料件的壁厚。按这一要求出发可确定ABS材料的制件的分流道直径为Ф4.8~Ф9.5 mm，

c)常用的流道截面积有半圆形、梯形、U形、和六边形等。通过比较四种流道截面积与周长的比值来表示流道的效率，及比较四种流道的工艺性。故选用梯形流道直径D＝6㎜、深H＝4㎜、圆角＝1㎜、角度＝10mm。 3）浇口的设计

（1） 浇口的选用

浇口可分为性和非性浇口两种。我们将采用性浇口。性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。从图2—18中可看出，我们采用的是潜伏式浇口。

浇口套

图2—18 浇口设计

（2） 浇口位置的选择

模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设浇口位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：

尽量缩短流动距离。

浇口应开设在塑件壁厚最大处。 必须尽量减少熔接痕。 应有利于型腔中气体排出。 考虑分子定向影响。 避免产生喷射和蠕动。

浇口处避免弯曲和受冲击载荷。 注意对外观质量的影响。 根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，每个型腔设计一个进浇点如图2—18所示，由于本产品结构较复杂用潜伏式浇口时又不够长度，于是用在公模上打孔，浇口落在孔上并从孔中进料。所以此塑件采用经分流道的多点进料口形式， 是一模单腔多浇口时的点浇口。点浇口的圆柱孔L=0.5~0.7 mm,直径为0.5~1.8 mm。点浇口引导部分的长度为15~25 mm，锥角为12°~30°，与分流道间用圆弧连接。点浇口与塑料制品表面连接处有90°~120°、高度为0.5 mm的倒锥,浇口截开时不会损伤塑料件表面。具体见装配图及零件图。直径＝1、长度＝1。

4）冷料穴的设计

在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流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1－1.5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积

4．成型零件结构形式设计

根据制件大小和型腔布局，为了便于采用标准模架，成型零件设计成为大小160×270㎜的镶块，在辅助设计软件中设计该机上下盖的成型零件部分。型腔直接加工在镶块上，而型芯做成嵌入式（图2—19）。

图2—19 下盖型芯



图2—20 型腔

5．推出方式设计

上盖采用顶杆，下盖采用斜推杆推出（图2—21），同时侧抽。

图2—21 下盖推出方式

6．侧向分型及抽芯方式设计

当注射成型侧壁带有孔、凹穴、凸台等的塑料制件时，模具上成型该处的零件就必须制成可侧向移动的零件，以便在脱模之前先抽掉侧向成型零件，否则就无法脱模。带动侧向成型零件作侧向移动（抽拔与复位）的整个机构称为侧向分型与抽芯机构。 1) 侧向分型与抽芯机构的分类

根据动力来源的不同，侧向分型与抽芯机构一般可分为机动、液压或气动以及手动等三大类型。根据塑件结构进行合理选用。本套模具选用机动开模力。 2) 斜导块侧向分型与抽芯机构设计

斜导块侧向分型与抽芯机构是利用斜槽等零件把开模力传递给侧型芯或侧向成型块，使之产生侧向运动完成抽芯与分型动作。这类侧向分型抽芯机构的特点是结构紧凑、动作安全可靠，是设计和制造注射模抽芯时较常用的机构，但它的抽芯距受到模具结构的，一般使用于抽芯距不大的场合。斜导块侧向分型与抽芯机构主要由与开模方向成一定角度的斜导块、侧型腔或型芯滑块、导滑槽、侧型腔或型芯滑块定距限位装置等组成。

上盖采用弹簧或斜导柱侧抽芯（图2—22），下盖则用斜推杆内侧抽芯顶出（图2—21）。

图2—22 上盖抽芯方式示意图

图2— 23 斜导柱滑块侧抽芯

7．加热与冷却方式设计

采用管道式冷却系统，较为简单。管路由通过凸凹模镶块和凸凹模固定板的孔组成，在其结合处采用密封圈密封，确保不漏水。

8．标准模架的选择

选用标准模架：GCI 2745 A70 B80 C80（450×320×70×80×70㎜）。此为一盒类塑件的模具，采用三板模架构成图2—14是标准模架图。

在强度足够的条件下，由经验按塑件投影面积选标准模架[1]。计算如下： 塑件投影面积约为 S=80×100=8000㎜2 查表 A=50 D=30

得模具宽 B = （50+30）×2+100 =260㎜ 模具长 L = （（50+30）×2+80）×2 =480㎜ （有两个塑件） 厚度分别为A板70㎜，B板80㎜，C板（垫板）80㎜。

考虑侧抽型机构的布置和模具标准，模架实际选用尺寸为长×宽×高=450㎜×320㎜×280㎜。





图2—24 标准模架 四、有关设计计算

1．成型零件工作尺寸的计算

工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件零部件的尺寸。工作尺寸的计算受塑件尺寸精度的制约，影响塑件尺寸精度的因素甚多，且十分复杂，因此，塑件尺寸难以达到高精度。

为了计算的方便，规定凡是孔的尺寸均以其最小尺寸作为公称尺寸，即公差为正；凡是轴的尺寸均以其最大尺寸作为公称尺寸，公差为负。 通常，凹凸模的工作尺寸根据塑料的收缩率、凹凸模零件的制造公差以及磨损量三个因素确定。

（1）凹模径向尺寸的计算

凹模径向尺寸的确定：凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸属包容尺寸，在使用过程中凹模的磨损会使包容尺寸逐渐的加大。所以，为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要，在设计模具时，包容尺寸尽量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。

凹模的径向尺寸计算公式： L = [ L塑（1+k）- 3/4Δ] + 其中δ=1/4Δ

式中：L塑----塑件外形公称尺寸

k----塑件的平均收缩率k＝0.55％ Δ----塑件的尺寸公差，按MT2级精度取

δ----模具的制造公差，取塑件的相应尺寸公差的1/3～1/6

L1 = [80.5 (1+0.0055)–3/4×0.38] +0.1

= 80.65 +0.1

L2 = [98.5(1+0.0055) -3/4×0.38] +0.1

= 98.75 +0.1

凹模深度尺寸的计算公式：

H = [H塑（1+k）-2/3Δ]

式中： H——塑件高度方向的公称尺寸

k——塑料的平均收缩率

δ——模具的制造公差，取δ= 1/4Δ 因此,H1= [12.3(1+0.0055)- 2/3×0.16] +0.04

= 12.26+0.04

（2）凸模径向尺寸的计算

凸模是成型塑件外形的，其工作尺寸属被包容尺寸，在使用过程中凸模的磨损会使被包容尺寸逐渐的减小。所以，为了使模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要，在设计模具时，被包容尺寸尽量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。

凸模的径向尺寸计算公式：l m =[l塑（1+k）+3/4Δ]-δ 式中： l——塑件内形径向公称尺寸 k——塑料的平均收缩率 Δ——塑件的尺寸公差

δ——模具的制造公差，取塑件相应尺寸的公差的1/3～1/6

因此，l1 = [93.49(1+0.0055)+3/4×0.38] -0.1 = 94.29-0.1

l2 = [75.5(1+0.0055)+3/4×0.34] -0.09 = 76.21-0.09

(3) 凸模高度尺寸的计算

凸模高度尺寸的计算公式：h = [h塑（1+k）+2/3Δ] -δ 式中： h——塑件深度方向的公称尺寸

δδ

k——塑料的平均收缩率 Δ——塑件的尺寸公差

δ——模具的制造公差，取δ= 1/4Δ

因此， h = [9.85(1+0.0055)+2/3×0.14]-0.04 = 9.99-0.04

以上只计算了模具型腔和型芯的部分尺寸，考虑实际收缩率还要偏大，本例型腔的实际长宽尺寸取80.9和99，模具公差也采用统一公差0.05。由零件图可看出，在公差栏标注.XX的公差（TOLARENCE）为0.05，这样做既简化了图纸的标注，也提高了整个模具的质量。

2．型腔侧壁与动模垫板厚度的计算（略） 3．侧向分型与抽芯的计算 （1） 斜导块倾斜角确定

斜导块轴向与开模方向的夹角称为斜导块的倾斜角α，α的大小对斜导柱的有效工作长度、抽芯距和受力状况等起着决定性的影响。

L =S/sinα H =Sctgα

式中： L－斜导块的工作长度；

s－抽芯距；

α－斜导块的倾斜角；

H－与抽芯距s 对应的开模距。 Fw =Ft/cosα Fk =Fttgα

式中： Fw－侧抽芯时斜导块所受的弯曲力；

Ft－侧抽芯时的脱模力，其大小等于抽芯力Fc； 图2—25 斜导块 Fk－侧抽芯时所需的开模力。

由上式可知，α增大，L 和H 减小，有利于减小模具尺寸，但Fw 和Fk 增大，影响导柱和模具的强度和刚度；反之，α减小，斜导柱和模具受力减小，但要在获得相同抽芯距的情况下，斜导块的长度就要增长，开模距就要变大，因此模具尺寸会增大。综合两方面考虑，经过实际的计算推导，最常用为150≤α≤250。在确定斜导块倾角α时，可根据抽芯距的大小、抽芯力大小合理选用。综合以上多方面的考虑，加之抽芯距较短，可取斜导块倾角为120。

（2）. 斜导块的设计 确定抽心距

抽芯距是将侧型芯侧滑块从成形位置抽到不妨碍塑件顶出时，侧型芯或滑块所移动距离S S =h+2～3mm(S为滑块需要水平运动距离)

h — 为成品侧孔深度，根据图取2㎜ 所以S=5㎜

H =Sctgα=5×ctg12= 23.5㎜

H —为斜导柱完成抽芯距所需开模行程 α—为斜导柱倾斜角

（3） 导滑槽的设计

成型滑块在侧向抽芯和复位过程中，要求其必须沿一定的方向平稳地往复移动，这一过程是在导滑槽内完成的。根据模具上侧型芯大小、形状和要求不同，以及各工厂的具体使用情况，滑块与导滑槽的配合形式也不同，一般采用T 形槽或燕尾槽导滑，尤其使用局部盖

板式T 形槽比较多。本设计采用T 形槽。就在前模板上用铣床铣出这个槽。这样即能保证精度，加工起来又方便。

4． 冷却与加热系统的有关计算（略） 五、注塑模具装配图绘制 1．装配图样的表达方式 图2—27是该模具图，视图主要表示各零件的位置和装配关系，各视图都假设模板为透明的，并根据需要突出表示某些零件，也就是说设计者可根据表达的需要，把要表达的零件画出，以能够表达清楚为准，不必完全按投影法去做。这样做对于表达复杂的模具可以简单化，另外，也有利于现代设计方法的实现，即直接由三维图投影成二维图后进行修改而成。

2．模具标准零件的选择（略）

3．非标准模具零件的材料及热处理选择 见表2—2

表2—2 模具零件清单 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

4．注射机主要参数的校核 （1）最大注塑量的校核

最在注射量是指注塑机螺杆或柱塞以最大注塑行程注塑时，一次所能达到的塑料注射量。对于不同类型注塑机，最大注射量有不同的标定方法。螺杆式注塑机是以一次所能注塑的塑料熔体体积（以cm3计）所示，这种方法的优点是不论何种塑料，最大注射量的值都是相同的。因此，对于任一种塑料一次所能注塑的熔体质量为 Mmax =Vρ =300×1.04 =318g 式中 Mmax—注塑任意塑料时的最大熔体质量,g; V—注塑机最大注射量, 300cm3;

ρ—所注塑的塑料熔体密度,1.04g/ cm3;

所设计的注塑模,塑料件加浇注系统凝料所用的塑料量,不应超过最大注射量。对于正常的批量生产，应满足如下关系式：

名称 浇口套 定模固定板 型腔板 中间板 动模板 型芯板 垫脚 螺钉M12×80 动模固定板 推板 支柱 推板导柱 导套 斜推杆 导柱 材料 CrWMn 45 CrWMn 45 45 CrWMn 45 45 45 45 45 CrWMn CrWMn CrWMn 数量 1 1 1 1 1 1 2 6 1 1 6 2 4 6 4 备注 淬火50～55HRC 调质250～290HBS 淬火40～45HRC 调质250～290HBS 调质250～290HBS 淬火40～45HRC 调质250～290HBS GB/T70.1-2000 调质250～290HBS 调质250～290HBS 调质250～290HBS 调质250～290HBS 淬火40～45HRC 淬火40～45HRC 淬火40～45HRC Mr =52.52g≤0.8 Mmax =0.8×318 =254g

式中 Mr—成型塑件所要求的注射量（塑件加上浇注系统凝料所用塑料量） （2）最大注射压力的校核

注射压力即注射加工时所需注射压力与塑料品种、塑料的形状尺寸、注射机的类型、喷嘴用模具流道和阻力等因素有关；根据选择的注塑机的注射压力必须大于成型制品所需的注射压力。

每种塑料都有适于成形的压力范围，具体塑料件所需成形压力范围不同与塑料品种有关，也与塑料件形状、壁厚及所允许的最大注射压力范围内。根据经验值和塑件材料为ABS，精度等级为五级，塑件形状一般，精度要求一般熔体流动性差，熔体粘度高，对于该塑件形状一般的，精度要求一般，熔体流动性好的，所需注射压力通常选60~100 Mpa

因为所选的注塑机的注塑压力为165 Mpa >100 Mpa,故能满足要求。 （3）锁模力的校核

塑料熔体在注射压力下充下模腔，经过注塑机喷嘴和模具浇具浇注系统时虽有压力损失，进入型腔仍具有较高压力，模腔沿分型面处会产生很大的使模具胀开的力。注塑机的锁模机构应该提供足够的锁紧力，使动、定模两部分在注塑过程中保持紧密闭合。每台注塑机都有一个额定的锁模力，所设计的模具在注塑料充模时，分型面胀开的总力不能超过这一额定锁模力，用关系式表示为

Fq≤P

式中 F—塑件加浇注系统在分型面上的投影上的投影面积; q—型腔内塑料熔体单位面积压力; P—-注塑机额定锁模力

而且 q =piK 式中 pi —注射压力;

K—熔体流经喷嘴和浇注系统时的压力损耗系数,一般在0.3~0.7之间。 因为P=1600KN; F=15457.8mm2; pi = 165Mpa =165N/ mm2; K=0.5 据上面两个式子所得

q =F piK=15457.8×165×0.5 =1275268.5N =1275.3kN≤P 故能满足要求。

（4）模具与注塑机安装部分相关尺寸校核

1）可安装的模具高度

每台注塑机都有一个允许安装的高度范围，所设计的模具高度应在这一允许范围内，即

Hmin =230≤Hm=280≤Hmax=450

式中 Hm—模具高度；

Hmax，Hmin—分别为注塑机允许安装的最大和最小模具高度。

2）模具定位圈与注塑机定位孔的配合，注塑机的固定模板上都有一个起定位作用的基准孔。能使模具安装到注塑机上后其主流道中心线与注塑机喷嘴中心线同轴，模具上的定位圈凸台就与定定位孔成间隙配合。

3）喷嘴尺寸，注塑机喷嘴头部的球面半径R1=20㎜应与模具主流道始端的球面半径R2相吻合，以免高压塑料熔体从其缝隙外溢出。一般R2=22㎜应比R1大1~2mm,否刚主流道内的塑料凝料将无法脱除。

4）模具外形尺寸与注塑机拉杆间距

注塑模向注塑机上安装固定时，应能顺得通过注塑机拉杆之间的空间。每种型号的

注塑机拉杆之间都有一定的间距，所设计的注塑模外形尺寸应不超过注塑机拉杆间的距离。

5）开模行程的校核

采用液压式联合作用的注塑机开模行程不受模具安装高度影响，模具安装高度靠连在移动模板后的大调节螺母，在允许的最大和最小模具高度之间调节，而开模行程是由锁模的液压油缸的运动所决定。对于这种双分型面注塑注塑模具应满足如下关系： S≥H1+H2+a+5~10（mm）＝82＋42＋35＋8＝167mm 式中 S—注塑机的开模行程，S ＝380mm。 H1、H2—分别为顶出距离和塑件高， a—第二个分型面分开的距离。 故能满足要求。



图2—26 开模行程 5．装配图绘制

图2—27是该模具图，视图主要表示各零件的位置和装配关系，各视图都假设模板为透明的，并根据需要突出表示某些零件，也就是说设计者可根据表达的需要，把要表达的零件画出，以能够表达清楚为准，不必完全按投影法去做。这样做对于表达复杂的模具可以简单化，另外，也有利于现代设计方法的实现，即直接由三维图投影成二维图后进行修改而成。



图2—27 模具图

1—浇口套，2—定模固定板，3—型腔板，4—中间板，5—动模板，6—型芯板，7—垫脚，8—螺钉，9—动模固定板，10—推板，11—支柱，12—推板导柱，13—导套，14—斜推杆，15—导柱，16—楔块 ，17—定位弹簧 ，18—弹簧 ，19—滑块 。

模具工作过程

开模时模具在弹簧的作用下，首先从I-I处分型。上模楔块16松开，成型上盖弧型槽的滑块19在弹簧18的作用下，先行侧抽。然后，在拉杆的作用下模具从II-II处分型，上模与制件分开，同时在弹簧和斜导柱的作用下，上盖的六个挂扣成型滑块侧抽。继续开模时，推板10受到注射机的作用，推动斜推杆14和顶杆将制件顶出。由塑件结构可知，上盖圆弧槽和挂扣孔分别位于分型面的两侧。因此，圆弧槽的侧抽芯机构要全部布置在定模侧。为了让它提前抽芯，在I—I处进行了分型。也就是说：该模具的二次分型不是为了分离浇注系统，而是为了定模侧的侧抽芯。

六、模具非标准零件图绘制

CrWMn0.10.05

图2—28 斜推杆

CrWMn

图2—29 滑块



图2—30 型芯固定板

实例三：注塑模具CAD（力求简单明了）

一、注塑模具CAD基本要求与应用 二、注塑模具CAD实例及设计要点

参考文献

[1] 张秀玲 黄红辉 塑料成型工艺与模具设计 中南大学出版社 2006.5 [2] 中国机械工程学会 模具设计大典 江西科技出版社 2003.1 [3] 伍先明 王群 塑料模具设计指导 国防工业出版社 2007.2

