注塑模具的设计及说明

摘 要

注射成型是热塑性材料制品生产的一种重要方法。出了个别热塑性塑料外，几乎所有的塑件塑料都采用此方法成型的。近几年来，注射成型还已成功地用来成型弄些热固性塑料制品。

注射成型可以成型各种形状的塑料制品。它的特点是周期短，能一次成型外型复杂、尺寸精度、带有嵌件的塑料制品，生产效率高，易于实现自动化生产，所以应用广泛。

注射成型用的设备是各种类型的注射机。注射机主要作用是将料筒的塑料加热，使其融化（塑化），然后对熔融的塑料施加高压，使其喷嘴高速注入模具型腔。

可见，在注射成型的过程中模具模具起关键性的作用。它对塑料制品的尺寸、精度和表面粗糙度起着重要的作用。本设计就是一塑料制品的尺寸、公差、结构形状以及塑件的物理性能、力学性能和工艺性能为依据来设计模具的过程。

关键词﹕注射成型；热固性；热塑性；模具

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Abstract

Injection molding of thermoplastic material is a kind of important method of production. The individual thermoplastic, almost all of the

plastic parts plastic have adopted this method of forming. In recent years, injection molding also has been used successfully to get some thermosetting plastic products molding.

Injection molding can form various shapes of plastic products. It is characterized by short period, can a molding shape, size precision, complex with insert plastic products, high production efficiency, easy to realize automatic production, so the application of broad.

Injection molding equipment of various types of injection machine. Injection machine main role is to the barrel of the plastic heating, the melting ( plastics ), and then the molten plastic with high voltage, so that the nozzles at high speed into the injection mould cavity.

Visible, in injection molding process mold play a key role. The plastic products, size, accuracy and surface roughness plays an important role in. This design is a plastic products, size, tolerance, structural shape of plastic parts and physical properties, mechanical properties and processing properties as the basis to design mold process.

Key words: injection molding thermosetting thermoplastic mould

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前 言

塑料工业是世界上增长最快的工业之一。自1909年实现以纯粹化学合成方法生产塑料算起，塑料工业已有90余年的历史。1927年聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展，各种性能的塑料，特别是聚酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚、氟塑料等工程塑料发展迅速，其速度超过了聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯与聚苯乙烯等四种通用塑料，使塑件在工业产品与生活用品方面获得广泛的应用，以塑料代替金属的实例，比比皆是。塑料有着一系列金属所不及的优点，诸如：重量轻、耐腐蚀、电气绝缘性好、易于造型、生产效率高与成本低廉等。但也存在许多自身的缺陷，诸如：抗老化性、耐热性、抗静电性、耐燃性及比机械强度低于金属。但随着高分子合成技术、材料改性技术及成型工艺的进步，愈来愈多的具有优异性能的塑料高分子材料不断涌现，从而促使塑料工业飞跃发展。

塑料的种类增多，新的工程塑料品种的增加，塑料成型设备、成型工艺技术和模具技术水平的发展，为塑件的应用开拓了广阔的领域。目前，塑件已深入到国民经济的各个部门中。特别是在办公机器、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、航空、交通、通信、轻工、建材业产品、日用品以及家用电器行业中的零件塑料化的趋势不断加强，并且陆续出现全塑产品。据报道，美国塑料工业已变为全美第四个最大的工业，每年的塑料消耗量已经超过钢材。在全世界按照体积和重量计算塑件的消耗量也超过了钢材。我国的塑料工业发展也很快，特别是近20年，产量和品种都大大增加，许多新颖的工程塑料也已投入批量生产。塑件1990年达到536.8万吨，居世界第四位。如今，我国塑料工业已形成了相当规模的完整体系，它包括塑料的生产，成型加工，塑料机械设备，模具加工以及科研、人才培养等。塑料工业在国民经济的各个部门中发挥了愈来愈大的作用。

随着科学技术的进步与国民经济发展对塑件的广泛需求，塑料模塑成型技术正在向高精度、高效率与长寿命的方向迈进。由于它是一项综合性技术，所以它的发展必然涉及许多领域的共同配合。

1. 塑料成型理论的进展 塑料在充模过程中的各种流变行为的研究不断深入；有关挤出成型的流变理论和数学模型已经基本上建立，并且已在生产实际中得到应用；有关注射成型的流变理论尚在进行探讨；注射成型的塑料熔体在一维和二维简单模腔中的充模流动理论和数学模型已经有所解决，今后的工作是如何将理论与生产实际相结合，进一步加强对塑料熔体在三维模腔中流动行为的研究。进一步加深塑料成型理论基础和工艺原理的研究借以改进成型工艺方法、成型模具和成型设备。

2. 塑料成型方法的革新 对于一些新型塑料和一些具有特殊要求的塑件，旧的成型方法已不再适用。因此，近年来出现了许多新型的塑料成型方法，如无流道凝料的注射成型、热固性塑料的注射成型、低发泡注

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射成型、排气注射成型、流动注射成型、动力熔融注射成型、气体辅助注射成型以及多品种塑料的共注射成型、铸塑成型、塑料粉末烧结成型等。

3. 塑件的精密化、微型化和超大型化 为了满足国民经济各个部门对塑件的精密化、微型化和超大型化的使用要求，高精度模具、微型和大型模具得到发展，小型和新型的塑料成型设备亦不断涌现，例如，德国研制的注射量只有0.1g的微型注射机。可以生产0.05g左右的微型塑料产品。国内制造的0.5g的注射机，可以生产0.1g左右的微型塑料产品（如手表轴等）。

模具是塑件生产的重要工艺装备之一。模具以其特定的形状通过一定的方式使原料成型。不同的塑料成型方法使用着不同的模塑工艺和原理及结构特点及不相同的塑料模具。塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素占80%。一副质量好的注射模可以成型上百万次，压缩模大约可以生产25万件，这些都同模具设计和制造有很大的关系。在现代塑件生产中，合理的模塑工艺、高效的模塑设备、先进的塑料模具和制造技术是必不可少的因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求、塑件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才可能发挥其效能，产品的生产和更新都是以模具的设计制造和更新为前提。随着国民经济领域的各个部门对塑件的品种和产量需求愈来愈大、产品更新换代周期愈来愈短、用户对塑件质量的要求愈来愈高，因而对模具设计与制造的周期和质量提出了更高的要求，促使塑料模具设计和制造技术不断向前发展，从而也推动了塑料工业生产高速发展，可以说，模具设计与制造水平标志着一个国家工业化发展的程度。

1.1原始资料的分析

1.1.1 塑件的工艺性分析

塑件的工艺性就是塑件对成型加工的适应性。塑件工艺性的好坏不但关系到塑件能否顺利成型，也关系到塑件的质量以及塑料模具结构是否经济合理。塑件工艺性的好坏主要取决于塑件设计，在设计塑件时不仅要满足使用要求，而且要符合成型工艺特点，并尽可能简化模具结构。这样，不仅能保证成型工艺顺利实施，提高产品质量，又能提高生产率，降低成本。

在设计塑件时，必须考虑以下一些因素：

（1）成型方法 不同的成型方法对其塑件的工艺性要求不同。 （2）塑料的成型工艺性能 如流动性，收缩率等。

（3）塑料的使用性能 塑料的尺寸、公差、结构形状应与塑件的物理性能、力学性能等相适应。在保证使用性能的前提下，力求结构简单、壁厚均匀、使用方便。

（4）模具结构及加工工艺性 塑料的形状应有利于简化模具的结构，要考虑模具零件尤其是成型零件的加工工艺性。

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塑料工艺性设计的主要内容包括：尺寸、精度、表面质量、结构形状、螺纹、齿轮、嵌件等。

塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型。由于侧抽芯或瓣合凹模或凸模不但使模具结构复杂，制造成本高，而且还会在分型面上留下飞边，增加塑件的修整量。因此，塑件设计时应尽可能避免侧向凹凸，如果有侧向凹凸，模具设计时应在保证塑件使用要求的前提下，适当改变塑件的结构，以简化模具结构。塑件内侧凹较浅并允许带有圆角时，则可以用整体凸模采取强制脱模的方法使塑件从凸模上脱下，但此时塑件在脱模温度下应具有足够的弹性，以使塑件在强制脱模时不会变形。塑件外侧凹凸也可以强制脱模，但是多数情况下塑件的侧向凹凸不可能强制脱模，此时应采用侧向分型抽芯机构的模具。

塑件的壁厚对塑件质量有很大的影响，壁厚过小成型时流动阻力大，大型复杂塑件就难以充满型腔。塑件壁厚的最小尺寸应满足以下方面要求：具有足够的强度和刚度；脱模时能经受推出机构的推出力而不变形；能承受装配时的紧固力。塑件最小壁厚值随塑料品种和塑件大小不同而异。壁厚过大，不但造成原料的浪费，而且对热固性塑料成型来说增加了模压成型时间，并且造成固化不完全；对热塑性塑料则增加了冷却时间，降低了生产率。另外也影响产品质量，如产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。所以，塑件的壁厚有一个合理的范围。

该塑件是一个管架，其零件图如图所示。本塑件的材料采用ABS，生产类型为大批量生产。

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技 术 要 求1. 材料为ABS； 1.材料为ABS2. 塑件颜色为黑色。

技术要求

1. 塑件的原材料分析

ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯3种单体合成。每种单体都具有不同的性能；丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性，苯乙烯具有易加工、高光洁度、高强度的特性。从形态上看，ABS是非结晶型材料。

三种单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯—丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的组成比率以及两相中的分子结构，这在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上具有不同品质ABS材料。不同品质的材料提供了不

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同的特性，如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温热曲性能等。

ABS材料具有超强的易加工性、外观特性、低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的冲击强度。

干燥处理：ABS材料具有吸湿性，在注塑成型之前要进行干燥。建议干燥条件：80～90℃下最少干燥2小时，且材料温度波动应保证小于 0.1﹪。

熔化温度：210～280℃；建议：245℃ 模具温度：25～70℃ 注射压力：50～100MPa 注射速度：中高速度

2. 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析 （1）结构分析

该零件的形状为一直角弯板，在大板的一侧有两个直径为￠8的通孔，小板的一侧有两个直径为￠3.5的通孔，两板之间有一个宽1㎜，高10㎜的筋板，因此，模具设计时必须设置侧向分型抽芯机构，该零件属中等复杂程度。

（2）尺寸精度分析

该零件尺寸为未注公差，按MT5计算 该零件重要尺寸有￠8，￠3.5，

17±0.19，25±0.34，4±0.22，24±0.32

该零件尺寸精度一般，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。从塑件的壁厚上来看，壁厚最大出为2㎜，最小处为1㎜的筋板，壁厚偏差为1㎜，由于塑件结构简单，相关零件尺寸可以保证，有利于成型。

（3）表面质量分析

该零件的表面除要求没有缺陷毛刺外，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。

综合以上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。

1.1.2计算塑件的体积和重量 计算塑件的体积：

3.528V＝32×35×2＋12×35×2－3.14×（）2×2×2－3.14 ()×2

226.25?10×2＋×1

2 ＝2240＋840－200.96－38.465＋31.25

＝2871.825㎜3

计算塑件的重量：查手册得ABS的密度为ρ=1.04㎏/dm?3

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故塑件的重量为：W＝Vρ

＝2871.825×1.04㎏/dm?3

＝2.987g 1.1.3注塑机的选用 注射机的种类和特点

注射机的类型和规格较多，分类的方法也不同，主要的分类方法如下： （1） 按外形可分为卧式、立式和角式。

（2） 按传动方式可分为机械式、液压式、和机械液压联合作用式。 （3） 按用途可分为通用注射机和专用注射机。 注射机的结构组成及作用

一台通用型注射机主要包括注射装置、合模装置、液压传动系统和电气控制系统。

1. 注射装置 其主要作用是将塑料均匀地塑化，并以足够的压力和速度将一定量的熔料注射到模具的型腔中。注射装置主要由塑化部件以及料斗、计量装置、传动装置、注射和移动液压缸等组成。

2. 合模装置 其作用是实现模具的启闭，在注射时保证成型模具可靠地合紧，以及脱出制品。合模装置主要由前后固定板、移动模板、连接前后固定模板用的拉杆、合模液压缸、移模油缸、连杆机构、调模装置以及塑件顶出装置等组成。

3. 液压系统和电气控制系统 其作用是保证注射机按工艺过程预定的要求和动作顺序准确有效的工作。注射机的液压系统主要由各种液压元件和回路及其他附属设备组成。电气控制系统则主要由各种电器和仪表组成。液压系统和电气控制系统有机地组织在一起，对注射机提供动力和实现控制。

本塑件采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸、注射时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注射机为SZ-40/25型。

1.4塑件注塑工艺参数的确定

查找（塑料模设计及制造）附录H和参考工厂实际应用的情况，ABS塑料的成型工艺参数可作如下选择。试模时，可根据实际情况作适当调整。

注射温度：包括料筒温度和喷嘴温度。

料筒温度：后段温度t1选用160℃； 中段温度t2选用180℃； 前段温度t3选用200℃； 喷嘴温度：选用180℃；

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注射压力：选用100MPa； 注射时间：选用50s； 保 压：选用75MPa； 保压时间：选用10s； 冷却时间：选用30s。

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第2章 确定模具的结构方案

注射模结构设计主要包括：分型面选择、模具形腔数目的确定以及形腔的排列方式和冷却水道的布局及浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、侧向分型与抽芯机构的设计、推出机构的设计等内容。

2.1分型面选择

模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。

分型面的选择受到塑件的形状、壁厚、尺寸精度、嵌件位置及其形状、塑件在模具内的成型位置、脱模方法、浇口的形式及位置、模具类型、模具排气、模具制造、及其成型设备结构因素的影响。因此，在选择分型面时，应反复比较与分析，选取一个较为合理的方案。

1.便于塑件的脱模

（1）在开模时塑件应尽可能留于下模或动模内。 （2）应有利于侧面分型和抽芯。

（3）应合理安排塑件在型腔中的方位。 2.考虑塑件的外观。

3.保证塑件尺寸精度要求。

4.有利于防止溢料和考虑飞边在塑件上的部位。 5.有力于排气。

6.考虑脱模斜度对塑件尺寸的影响。 7.尽量使成型零件便于加工。

塑料的应用非常广泛，其制品多不胜数，条件互不相同，很难有一个固定的模式。因此，模具分型面的选择既是非常重要，又是一个非常复杂的问题。

该零件为管架，表面质量无特殊要求，但要考虑侧向抽芯机构的抽出，若选择如图所示的水平分型方式既可降低模具的复杂程度，减少模具加工难度又便于成型后出件。故选用如图所示的分型方式比较合理。

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分型面选择 2.2确定型腔的排列方式

本塑件在注射时采用一模两件，即模具需要两个型腔。综合考虑浇注系统，模具结构复杂程度等因素拟采用如图所示的型腔排列方式。

采用如图所示的型腔排列方式的最大优点是便于设置侧向分型抽芯机构，其缺点是熔料进入型腔后到另一端的料流长度较长，但因本塑件较小，故对成型没有太大影响。

采用如图所示的分型方式可降低模具的复杂程度，减少模具加工难度又便于成型后出件。故选用如上图所示的分型方式比较合理。

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若采用如上图所示排列方式，抽芯竿将变长，侧抽芯及形腔加工变得复杂，势必增加模具的复杂程度和加工难度，综合考虑选择排列方式一。

2.3浇注系统设计

浇注系统设计的基本原则： 1. 适应塑料的成型工艺特性

注射成型时，熔融塑料在浇注系统和型腔中的温度、压力和剪切速率是随时随处变化的，相应的表观粘度也不断发生变化。因此在设计浇注系统时，应综合考虑这些因素，以便在充模这一阶段能使熔融塑料以尽可能低的表观粘度和较快的速度充满整个型腔，而在保压这一阶段有能通过浇注系统，使压力充分地传递到型腔的各个部位，同时还能通过浇口的适时凝固来控制补料时间，以获得外形清晰、尺寸稳定、质量较好的塑件。

2. 利于型腔内气体的排出

浇注系统应顺利而平稳地引导熔融塑料充满型腔的各个角落，在充填过程中不产生紊流或涡流，使型腔内的气体顺利排出。

3. 尽量减少塑料熔体的热量及压力损失

浇注系统应能使熔融塑料通过时其热量及压力损失最小，以防止因过快的降温降压而影响塑件的成型质量。为此，浇注系统的流程应尽量短，尽量减少折弯，表面粗糙度Ra值应小。

4.避免熔融塑料直冲细小型芯或嵌件

经浇口进入型腔的熔融塑料的速度和压力一般都较高，应避免直冲型芯或嵌件，以防止细小型芯和嵌件产生变形或位移。

5.便于修整和不影响塑件的外观质量

设计浇注系统时要结合塑件的大小、形状及技术要求综合考虑，做到去除、修整浇口方便，并且不影响塑件的美观和使用。

6.防止塑件翘曲变形

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当流程较长或需采用多浇口进料时，应考虑由于浇口收缩等原因引起塑件翘曲变形问题，必须采用必要的措施予以防止或消除。

7.便于减少塑料耗量和减少模具尺寸

在满足以上各项原则的前提下，浇注系统的容积尽量小，以减少其占用的塑料量，从而减少回收料，同时浇注系统与型腔的布局应合理对称，以减少模具尺寸，节约模具材料。

主流道是熔融塑料进入模具型腔时最先经过的部位，其截面尺寸直接影响塑料的流动速度和填充时间，如果主流道截面尺寸太小，则塑料在流动时的冷却面积相对增加，热量损失大，使熔体粘度增大，流动性降低，注射压力损失也相应增大，造成成型困难。反之，如果主流道截面尺寸太大，则使流道的容积增大，塑料耗量增多，且塑件冷却定型时间的延长，降低了生产效率。同时主流道过粗还容易使塑件在流动过程中产生紊流或涡流，在塑件中出现气泡，从而影响其质量。因此，主流道的设计主要应恰当地选择主流道的截面尺寸。通常对于粘度大、流动性差的塑料或尺寸较大的塑件，主流道应设计得大一些；粘度小、流动性好的塑料或尺寸较小的塑件，主流道应设计得小一些。

小型塑件的单型腔模具常不设分流道，而塑件尺寸较大采用浇口进料的单型腔模具和所有多型腔模具都需设置分流道。分流道的设计应能使塑料熔体的流向得到平稳的转换并尽快地充满型腔，流动中温度降得尽可能低。同时应能将塑料熔体均衡得分配到各个型腔。

1.分流道的截面形状；选择分流道的形状时应综合考虑塑料的注射成型需要和加工的难易程度。通常，从减少压力损失和热量散失考虑，采用圆形截面分流道最好。从便于加工考虑，宜采用梯形、U形或半圆形分流道截面。

2.分流道的布置：在多型腔注射模具中分流道的布置有平衡式和非平衡式两种，一般以平衡式布置为佳。所谓平衡式布置就是各分流道的长度、截面形状和尺寸都是对应相同的。这种布置可以达到各型腔能均衡得进料，同时充满各型腔。在加工平衡式布置的分流道时，应特别注意各对应部位尺寸的一致性，否则达不到一致进料的目的。一般来说，其截面尺寸和长度误差以在1%以内为宜。

3.分流道设计及制造要点：设计分流道时，除了要正确选择分流道的截面形状和布置形式外，还应注意以下几点：

（1）圆形截面分流道的长度短、塑件尺寸小时取较小值，否则取较大值，其他截面形状的分流道尺寸，可根据与圆形截面分流道的比表面积相等的条件确定。分流道长度一般在8～30㎜之间，也可根据型腔数量和布置取得更长一些，但不宜小于8㎜，否则会给修剪带来困难。

（2）分流道的表面不必很光滑，起表面粗糙度值一般为1.6即可，这样流道内流料的外层流速较低，容易冷却而形成固定表面层，有利于流道的保温。

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（3）分流道与浇口处的连接应光滑过渡，以利于熔体的流动及填充。 （4）在考虑型腔与分流道布置时，最好使塑件和流道在分型面上总投影面积的几何中心与锁模力的中心相重合。这对于锁模的可靠性和锁模机构受力的均匀性都是有利的，而且还可以防止发生溢料现象。

（5）当分流道较长时，其末端应设置冷料穴，以防止冷料头堵塞浇口或进入型腔而影响塑件质量。

分流道截面积大小应与制模车间所备有的铣刀尺寸相一致，即针对分流道直径规定的标准尺寸配备铣刀。在生产中，U形和梯形截面的流道应用较多。复杂的分流道还需要、采用数控机床加工。

浇口的设计

浇口是连接分流道和型腔或者说是塑件的桥梁，它是整个浇注系统的最薄弱点和关键环节，其形式、尺寸开设在形腔的什么部位对塑件质量影响很大。在大多数情况下，浇口是整个浇注系统中截面最小的部分。当熔融塑料通过狭小的浇口时，流速增高，并因摩擦使料温也增高，有利于填充型腔。同时，狭小的浇口适当保压补缩后首先凝固封闭型腔，使型腔内的熔料即可在无压力的状态下自由收缩凝固成型，因而塑件内残余应力小，可减小塑件的变形和破裂。此外狭小的浇口便于浇道凝料与塑件分离，便于修整塑件，成型周期较短。但是，浇口截面尺寸不能过小，过小的浇口压力损失大；冷凝快、补缩困难会造成塑件缺料、缩孔等缺陷，甚至还会产生熔体破裂形式喷射现象，使塑件表面出现凹凸不平。同样，浇口截面尺寸也不能过大，过大的浇口注射速率，温度下降快，塑件可能产生明显的熔接痕和表面云层现象。

一般浇口的尺寸很难用理论公式计算，通常根据经验确定，取其下限，然后在试模过程中逐步加以修正。一般浇口的尺寸截面面积约为分流道截面面积的3%～9%，截面形状常为矩形或圆形，浇口长度为0.5～2㎜，表面粗糙度值不低于0.4。

1.浇口的类型及特点 注射模的浇口结构形式较多，不同类型的浇口其尺寸稍有不同，特点和适用情况也有所不同。按浇口的特征可分为非限制浇口和限制浇口；按浇口形式可分为点浇口、扇形浇口、环行浇口、盘形浇口、轮辐式浇口、薄片式浇口；按浇口的特殊性可分为潜伏式浇口、护耳浇口；按浇口所在塑件的位置可分为中心浇口和侧浇口等。

2.浇口的位置选择 浇口的开设位置对塑件的质量影响很大，因此在设计浇口时应合理地选择浇口的开设位置，在确定浇口位置时，应根据塑件的几何形状和技术要求，对熔融塑料在流道和型腔中的流动状态、填充、补缩及排气等因素作全面考虑。一般应遵循以下原则：

（1）避免引起熔体破裂现象 （2）有利于熔体流动和补缩 （3）有利于型腔内气体的排出 （4）减少熔接痕和增加熔接强度

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（5）防止料流将型心或嵌件挤压变形 （1） 主流道设计

查表得SZ-40/25型注射机喷嘴的有关尺寸； 喷嘴前端孔径：d0＝4㎜； 喷嘴前端球面半径：R0＝10㎜； 根据模具主流道与喷嘴的关系 R＝R0＋（1～2）㎜ d＝d0＋(0.5～1)㎜

取主流道球面半径R＝12㎜； 取主流道的小端直径d＝4.5

为了便于将凝料从主流道中拔出将主流道设计成圆锥形，其斜度为1°～3°，经换算得主流道大端直径D＝￠8㎜。 为了使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径r＝5㎜的过度圆弧。

（2） 分流道设计

分流道的形状及尺寸，应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率、分流道长度等因素来确定。本塑件的形状不算太复杂，熔料填充型腔比较容易。根据型腔的排列方式可知分流道的长度较短，为了便于加工，选用截面形状为半圆形分流道，查表5-9(塑料模设计及制造 P216)得分流道直径为￠4.8～￠9.5，取￠8。

（3） 浇口设计

根据塑件的成型要求及形腔的排列方式，选用侧浇口较为理想。 设计时考虑选择从壁厚为2㎜处进料，料由厚处往薄处流，而且在模具结构上采用镶拼式型腔、型芯，有利于填充、排气。故采用截面为矩形的侧浇口，查表（塑料模设计及制造P230表5-17）初选尺寸为（b×l×h）1.6㎜×1㎜×1.2㎜,试模时修正。

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第3章抽芯机构设计

当塑件上有内外侧孔或内、外侧凹时，塑件不能直接从模具中脱出。此时需将成型塑件侧孔或侧凹等的模具零件做成活动的，这种零件称为侧型芯。在塑件脱模前先将侧型芯从塑件上抽出，然后再从模具中推出塑件。完成侧抽芯抽出和复位的机构就叫做侧向分型与抽芯机构。

本塑件的侧壁有两个通孔，它们垂直于脱模方向，阻碍塑件从模具中脱出。因此成型孔时必须做成活动的型芯，即须设置抽芯机构。

本模具采用斜销抽芯机构 3.1确定抽芯距

抽芯距一般应大于成型孔的深度，本塑件孔壁厚度为2㎜，另加2～3㎜的抽芯安全系数，可取抽芯距S抽＝4㎜

3.2确定斜销倾角

斜导柱的倾斜角α是斜抽芯机构的主要技术数据之一，它与抽拔力以及抽芯距有直接关系，一般取α＝15°～25°，这里取α＝20°。

3.3确定抽拔力

F＝pAcos(f-tanα)/(1+fsinα1cosα1) 塑料模具设计P117 6-22 式中：p——塑件的收缩应力，MPa，模内冷却的塑件p＝19.6MPa,模外冷却的塑件p＝39.2MPa；

A——塑件包括型芯的侧面积，㎡； f——摩擦系数，一般f＝0.15～1.0；

α1——脱模斜度； F——抽拔力，N。

代入数据：F＝pAcos(f-tanα)/(1+fsinα1cosα1)

＝19.6×4.4×10?5cos(0.5－tan20°)/（1＋0.5×sin30′cos30′）

＝8.6×10?4N 斜导柱受弯曲力为：

F弯＝F/cosα 塑料模具设计 P117 6-23 式中：α——斜导柱倾斜角； F弯——斜导柱所受弯曲力，N。 代入数据：

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F弯＝F/cosα

＝8.6×10?4/cos20° ＝9.1×10?4N

3.4确定斜销的尺寸

斜导柱的直径取决于抽拔力及其倾斜角度 斜导柱直径计算公式：

d＝(F弯×L/0.1[σ]弯cosα)1/3 式中：α——斜导柱倾斜角； F弯——斜导柱所受弯曲力，N； L——斜导柱的有效工作长度，m；

[σ]弯——弯曲许用应力，对于碳钢可取140MPa。 代入数据得：

d＝(F弯×L/0.1[σ]弯cosα)1/3

＝（9.1×10?4×(0.004/cos20°)/0.1×140×cos20°）

1/3

＝0.01434m≈14㎜ 取d＝15㎜

斜销的长度根据抽芯距、固定端模板的厚度、斜销直径及斜角大小确定，其计算如图所示：

根据公式： L＝l1＋l2＋l3＋l4

由于上模座板和上凸模固定板尺寸尚不确定，即ha不确定，故暂选ha＝25㎜。如以后该设计中ha有变化，则就修正L的长度，取固定凸肩D＝1.5d 则D≈28㎜，所以根据上式计算：

L＝l1＋l2＋l3＋l4

S抽haD ＝tanα＋＋＋（5～10）

sin?2cos?- 17 -

＝＝53.4㎜ 取L＝55㎜。

28425tan20°＋＋＋10

cos20?sin20?2- 18 -

第4章 滑块与导滑槽设计

滑块在斜销分型抽芯机构中是运动零件，在工作时是由斜销将它驱动并沿着导滑槽运动，实现对侧型芯等的抽出和复位。

4.1滑块与侧抽芯的连接方式设计

该零件的侧向抽芯机构用于成型零件的侧向孔，由于侧向孔的尺寸较小，考虑到型芯强度和装配问题，采用组合式结构。型芯与滑块的连接采用螺钉顶紧的固定方式。

4.2滑块的导滑方式

为使模具结构紧凑，降低模具装配复杂程度，拟采用整体式滑块和组合式导滑槽形式。

为提高滑块的导向精度，装配时可对导滑槽或滑块采用配磨、配研的装配方法。

4.3滑块的导滑长度和定位装置设计

该零件由于侧抽芯距较短，故导滑长度只要符合滑块在开模时的定位要求即可。滑块的定位装置采用弹簧与台阶的组合形式。

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第5章 成型零件结构设计

成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸、型腔和型芯的深度尺寸和中心距尺寸等。

在设计时必须根据塑件的尺寸和精度要求及塑料收缩率来确定成型零件尺寸和制造误差，但影响塑件的尺寸及公差的因素相当复杂，因而确定成型零件尺寸时应综合考虑各种影响因素。

由于在一般情况下，模具制造公差、磨损、和成型收缩波动是影响塑件公差的主要因素，因而，计算成型零件时应主要考虑以上三项因素的影响。

成型零件工作尺寸的计算方法有两种：有种是平均值法，即按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量进行计算；另一种是按极限收缩率，极限制造公差和极限磨损量进行计算。前一种计算方法简便，但可能有误差，在精密塑件的模具设计中受到一定限制；后一种计算方法能保证所成型的塑件在规定的公差范围内，但计算比较复杂。以下计算按平均值的计算方法。

在计算成型零件和型芯的尺寸时，塑件和成型零件尺寸均按单向极限制，如果塑件上的公差是双向分布的，则应按这个要求加以换算。而孔中心距尺寸则按公差带对称分布的原则进行计算。

型腔和型芯尺寸计算应注意的事项如下：

1.型腔和型芯径向尺寸的计算公式中考虑了成型收缩率、磨损和模具成型零件的制造误差的影响，而型腔深度和高度尺寸的计算中只考虑收缩率和成型零件制造误差的影响，由于磨损对其影响甚小，故不考虑。但在压缩模塑中，如果采用溢式和半溢式模具成型时，不可忽视飞边厚度波动对塑件高度的影响，故在必要时，型腔深度的计算需考虑飞边厚度对塑件高度所造成的误差δt。δt一般取0.1～0.2㎜，以纤维为填料的塑料取0.2～0.4㎜。

2.对于成型收缩率很小的塑料，在注射成型薄壁塑件时，可以不考虑收缩率对模具成型零件尺寸的影响。

3.设计计算成型零件工作尺寸时，必须深入了解塑件的要求，对于配合尺寸应认真设计计算，对不重要的尺寸，可以简化计算，甚至可用塑件的基本尺寸作为模具成型零件的相应尺寸。

对于精度要求高的塑件尺寸，成型零件相应尺寸取小数点后的第二位，第三位四舍五入，精度要求低的塑件尺寸，成型零件相应尺寸取小数点后第一位，第二位四舍五入。

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第10章 模具装配与试模

模具装配时要求相邻装配单元之间的配合与联接均需要按装配工艺确定的装配基准进行定位与固定，以保证其间的配合精度和位置精度，从而保证型芯与型腔间能精密均匀的配合和定位，开合运动及侧向抽芯机构与推出脱模机构都能够实现运动的精确性。

具体的工艺要求： 1、通过装配与调整，使装配尺寸链的精度能够完全满足密封性的要求； 2、装配完成的模具其塑料注射完全满足规定的要求； 3、寿命期限可以达到预先规定的数值和水平等。 模具的装配方法

1.配作法 在零件加工时需对配作及装配有关的必要部位进行高精度加工而孔位精度需由钳工配作来保证：在装配时，由配作使各零件装配后的相对位置保持正确关系，如在导套与导柱的装配及圆柱销的装配等；

2.直接装配法 零件的型孔、型面及安装孔。单件按图样要求加工装配时，按图样要求把各零件连接在一起，如在 定位环、动模板、定模板、垫块、动模垫板之间的装配均采用直接装配法。

塑料注射模结构与装配单元

塑料注塑模结构主要取决于塑件的形状与结构要素。在本套模具设计中采用的是斜导柱侧向分星抽芯注射模结构，当开模时，由斜导柱将四个滑块侧向分型。然后，再由注射机推动推板，使腿杆顶出塑件与流道凝料，合模时再由定模推动复位杆，由复位杆带动顶杆固定板和顶杆实现顶杆的复位，为下一个注塑循环作准备。

塑料注塑装配单元

塑料注射模具使用过程： 精确合模?塑料注射?塑件冷却成形?侧向分型抽芯?开模主分型?塑件与流道凝料脱模。

同时为适应塑件注射成型条件，还必须设置有合理的塑料注射流道和冷却系统元器件，诸如：

（1）定位、导向元件与配合副。包括：圆柱销、导柱与导套副、定位环等；

（2）旁侧向分型抽芯与配合副。

（3）塑件脱模、复位元件和结构。包括：推杆、复位杆、推板等； （4）定模板、动模板还分别装有冷却、注射系统中的节流水管接头； （5）浇口套、隔板、O形圈等；

（6）塑料注射模装配，一般分为组装定模组合和组装动模组合单元。其中，定模装配单元又主要由动模板与型芯装配完之后再与动模垫板一起装配构成动模装配单元。

模具的安装

（1） 清理模板平面定位孔及模具安装面上的污物、毛刺。

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（2） 因本模具外形尺寸不大，故采用整体安装法。先在机器下面两根导轨上垫好木板，模具从侧面进入机架间，定模如定位孔。并放正，慢速闭合模板，压紧模具，然后用压板或螺钉压紧定模，并初步固定动模，然后慢速开闭模具，找正动模，应保证开闭模具时平衡、灵活、无卡住现象，然后固定动模。

（3） 调节锁模机构，保证有足够开模距及锁模力，使模具闭合适当。 （4） 慢速开启模板直至模板停止后退为止，调节顶出装置，保证顶出距离。开闭模具观察顶出机构运动情况，动作是否平衡、灵活、协调。

（5） 模具装好后，等料筒及喷嘴温度上升到距预定温度20～30℃，即可校正喷嘴与浇口套的相对位置及弧面接触情况，可用一纸片放在喷嘴与浇口套之间，观察两者接触印痕，检查吻合情况，须使松紧合适，校正后拧紧注射座定位螺钉，紧固定位。

（6） 开空车运转，观察模具各部分运行是否正常，然后才可注射试模。

试模

通过试模塑件上常会出现各种弊病，为此必须进行原因分析、排除故障。造成次废品的原因很多，有时是单一的，但经常是多方面综合的原因。需按成型条件、成型设备、模具结构、及制造精度、塑件结构及形状等因素逐个分析找出其中主要矛盾，然后再采用调节成型条件、修整模具等方法加以解决。

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结 论

以上内容详细介绍了管架注塑模具的设计过程。该设计是按照注塑模设计的一般步骤进行的，步骤包括：原始资料的分析、确定模具结构方案、抽芯机构设计、导滑槽和滑块的设计、成型零件结构设计、型腔侧壁厚度和底板厚度的计算、加热和冷却系统计算、标准模架的选用、注塑机参数校核、模具装配与试模等，并加入了模流分析的内容及数据使资料更加充实、可靠。

注塑成型作为一种重要的成型加工方法，在家电行业、汽车工业、机械工业等都有着广泛的应用，且生产的制件具有精度高、复杂度高、一致性高、生产率高和消耗低的特点。在模具制造业竞争激烈的今天，对设计人员来说，关键问题是如何提高模具设计质量，缩短模具设计周期，降低设计和制造的成本。本模具在设计计算中，尽量采用标准零件和标准模架并对塑件进行了模流分析。采用标准化的设计方法结合计算机软件的模流分析数据对模具结构进行优化和改进，缩短了设计周期，提高了设计质量。

该管架模具设计属于中等复杂程度，由于零件有侧孔，所以必须设计侧抽芯机构。从整个设计过程来看，该管架模具设计结构合理，计算准确，数据可靠，符合工厂生产实际和注塑模具设计的一般要求。

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致谢

毕业设计已经接近尾声，从一开始的对塑料模具一无所知到能自己完整的设计出一套中等复杂程度的注塑模具，我学到了很多知识。不仅学到了很多关于注射模具方面的知识，更主要的是提高了我的设计能力，发现问题、分析问题、解决问题的能力，以及创新能力。

这次毕业设计是在老师的悉心关怀和细心指导下完成的。老师有着扎实的专业知识和丰富的现场经验，他以其渊博的知识、严谨的治学态度、开拓进取的精神和高度的责任心给我的学习和生活以很大的帮助。在此向袁建民老师表示衷心的感谢并致以崇高的敬意！

同时也感谢模具厂的师傅们，通过跟他们交流以及现场的参观使我对注塑模具的结构、设计要领、模具加工方法等有了从感性到理性的认识，为这次毕业设计提供了很大的帮助。

感谢机械工程系的领导和老师们对我们此次毕业设计的重视和关怀！ 感谢我们小组的其他同学在毕业设计时给我的帮助！ 感谢在毕业设计中给予我帮助的其他老师和同学们！

[参考文献]

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