注塑模具設(shè)計(jì)必須掌握的基礎(chǔ)知識

注塑模的設(shè)計(jì)

一、 注塑模主要由成型部件（指動、定模部分有關(guān)組成型腔的零件）、澆注系統(tǒng)（將熔融的塑料從注射機(jī)噴嘴進(jìn)入模具型腔所經(jīng)的通道）、導(dǎo)向部件（使模具合模時(shí)能準(zhǔn)確對合）、推出機(jī)構(gòu)（模具分型后，塑料從型腔中推出的裝置）、調(diào)溫系統(tǒng)（為滿足注射工藝對模具溫度的要求）、排氣系統(tǒng)（將成型時(shí)型腔內(nèi)的空氣和塑料本身揮發(fā)的氣體排出模外，常在分型面上開設(shè)排氣槽）和支承零部件（用來安裝固定或支承成型?零部件及其它機(jī)構(gòu)的零部件）組成，有時(shí)還有側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。

二、 注塑模具的設(shè)計(jì)步驟

1、 設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作

（1） 設(shè)計(jì)任務(wù)書

（2） 熟悉塑件，包括其幾何形狀，塑件的使用要求，塑件的原料

（3） 檢查塑件的成型工藝性

（4） 明確注塑機(jī)的型號和規(guī)格

2、制定成型工藝卡

（1） 產(chǎn)品的概況?如簡圖、重量、壁厚、投影面積、外形尺寸、有無側(cè)凹和嵌件

（2） 產(chǎn)品所用的塑料概況?如品名、型號、生產(chǎn)廠家、顏色、干燥情況

（3） 所選的注塑機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)?如注射機(jī)與安裝模具間的相關(guān)尺寸、螺桿類型、功率

（4） 注塑機(jī)壓力與行程

（5） 注塑成型條件?如溫度、壓力、速度、鎖模力等

3、注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟

（1） 確定型腔的數(shù)目。?條件：最,大.注射量、鎖模力、產(chǎn)品的精度要求、經(jīng)濟(jì)性

（2） 選擇分型面。?應(yīng)以模具結(jié)構(gòu)簡單、分型容易且不影響塑件的外觀和使用為原則

（3） 確定型腔的布置方案。?盡可能采用平衡式排列

（4） 確定澆注系統(tǒng)。?包括主流道、分流道、澆口、冷料穴等。

（5） 確定脫模方式。?根據(jù)塑件所留在模具的不同部位而設(shè)計(jì)不同的脫模方式。

（6） 確定調(diào)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。?調(diào)溫系統(tǒng)主要由塑料種類所決定。

（7） 確定凹?；蛐托静捎描倝K結(jié)構(gòu)時(shí)，命題地劃分鑲塊并同時(shí)鑲塊的，可加工性及安裝固定方式。

（8） 確定排氣形式。?一般排氣可以利用模具分型面和推出機(jī)構(gòu)與模具的間隙，而對于大型和高速成型的注塑模，必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的排氣形式。

（9） 決定注塑模的主要尺寸。?根據(jù)相應(yīng)的公式計(jì)算成型零件的工作尺寸及決定模具型腔的側(cè)壁厚度、型腔底板、型芯墊板、動模板的厚度、拼塊式型腔的型腔板厚度及注塑模的閉合高度。

（10） 選用標(biāo)準(zhǔn)模架。?根據(jù)設(shè)計(jì)、計(jì)算的注射模的主要尺寸，來選用注塑模的標(biāo)準(zhǔn)模架，并盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)模具零件。

（11） 繪模具的結(jié)構(gòu)草圖。?繪制注塑模的完整的結(jié)構(gòu)草圖，繪制模具結(jié)構(gòu)圖是模具設(shè)計(jì)的十分重要的工作。

（12） 校核模具與注射機(jī)的有關(guān)尺寸。?對所使用的注射機(jī)的參數(shù)進(jìn)行校核：包括最,大.注射量、注塑壓力、鎖模力、及模具的安裝部分的尺寸、開模行程和頂出機(jī)構(gòu)的校核。

（13） 注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的審查。?進(jìn)行初步審查并征得用戶的同意，同時(shí)有必要對用戶提出的要求加以確認(rèn)和修改。

（14） 繪制模具的裝配圖。?清楚地表明注注塑的各個(gè)零件的裝配關(guān)系、必要的尺寸、序號、明細(xì)表、標(biāo)題欄及技術(shù)要求（技術(shù)要求的內(nèi)容為以下幾項(xiàng)：1、對模具結(jié)構(gòu)的性能要求，如對推出機(jī)構(gòu)、抽芯機(jī)構(gòu)的裝配要求；2、對模具裝配工藝的要求，如分型面的貼合間隙、模具上下面的平行度；3、模具的使用要求；4、防氧化處理、模具編號、刻字、油封及保管等要求；5、有關(guān)試模及檢驗(yàn)方面的要求。）。

（15） 繪制模具零件圖。?由模具裝配圖或部件圖拆繪零件圖的順序?yàn)椋合葍?nèi)后外，先復(fù)雜后簡單，先成型零件后結(jié)構(gòu)零件。

（16） 復(fù)核設(shè)計(jì)圖樣。 注塑模設(shè)計(jì)的最.后.審核是注射模設(shè)計(jì)的最.后.把關(guān)，應(yīng)多關(guān)注零件的加工性能。

三、注塑模具的審核

1、基本結(jié)構(gòu)方面

（1） 注塑模的機(jī)構(gòu)和棊參數(shù)是否與注射機(jī)匹配。

（2） 注塑模是否具有合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理。

（3） 分型面選擇是否合理，有無產(chǎn)生飛邊的可能，塑件是否滯留在設(shè)在頂出脫模機(jī)構(gòu)的動模（或定模）一側(cè)。

（4） 型腔的布置與澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理。 澆口是否與塑料原料相適應(yīng)，澆口位置是否相當(dāng)，澆口與流道幾何形狀及尺寸是否合適，流動比數(shù)量是否合理。

（5） 成型零部件設(shè)計(jì)是否合理。

（6） 頂出脫模機(jī)構(gòu)與側(cè)向公型。 或抽芯機(jī)構(gòu)是否合理、安全和可靠。有無干涉與咬合。

（7） 是否有排氣機(jī)構(gòu)，其形式是否合理。

（8） 是否需要溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。?其熱源和冷卻方式是否合理。

（9） 支承零部件結(jié)構(gòu)是否合理。

（10） 外形尺寸能否保證安裝，固定方式選擇得是否合理可靠，安裝用的螺栓孔是否與注射機(jī)構(gòu)、定模固定板上的螺孔位置一致。

2、設(shè)計(jì)圖紙方面

（1） 裝配圖?零部件的裝配關(guān)系是否明確，配合代號標(biāo)注得是否恰當(dāng)合理，零件的標(biāo)注是否齊全，與明細(xì)表中的序號是否對應(yīng)，有關(guān)的說明是否具有明確的標(biāo)記，整個(gè)注塑模的標(biāo)準(zhǔn)化程度如何。

（2） 零件圖?零件號、名稱、加工數(shù)量是否胡確切的標(biāo)注，尺寸公差和五花八門公差標(biāo)注是否合理齊全，成型零件容易磨損的部位是否預(yù)留了修磨量，哪些零件具有超高精度要求，這種要求是否合理，各個(gè)零件的材料靠墊是否恰當(dāng)，熱處理要求和表面粗糙度要求是否合理。

（3） 制圖方法?制圖方法是否正確，是否合乎國家標(biāo)準(zhǔn)，圖面表達(dá)的幾何圖形與技術(shù)要求是否容易理解。

3、注塑模設(shè)計(jì)質(zhì)量

（1） 設(shè)計(jì)注塑模時(shí)，是否正確地考慮了塑料原料的工藝特性、成型性能，注塑機(jī)類型可能對成型質(zhì)量產(chǎn)生的影響，對成型過程中可能產(chǎn)生的是否在注塑模設(shè)計(jì)時(shí)采取了相應(yīng)的預(yù)防措施。

（2） 是否考慮了塑件對注塑模導(dǎo)向精度的要求，導(dǎo)向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得是否合理。

（3） 成型零部件的工作尺寸計(jì)算是否正確，能否保證產(chǎn)品的精度，其本身是否有足夠的強(qiáng)度和剛度。

（4） 支承零部件能否保證模具具有足夠的整體強(qiáng)度和剛度。

（5） 是否考慮了試模和修模要求。

4、裝拆及搬運(yùn)條件方面

有無便于裝拆時(shí)用的槽、孔等，是否作了標(biāo)記。

分型面的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)塑料成型模具時(shí)，分型面的設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)內(nèi)容，分型面選擇合理，模具結(jié)構(gòu)簡單，塑件容易成型，并且塑件質(zhì)量高。如果分型面選擇不合理，模具結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，塑件成型困難，并且塑件質(zhì)量差。

分型面的形狀 主要有平面、斜面、階梯面、曲面等。

選擇分型面的一般原則 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：

1、為了便于塑件起模，分型面一般使塑件在開模時(shí)留在下?；騽幽Ｉ?，且分型面應(yīng)選在塑件外形的最.大.輪廓處。

2、選擇分型面時(shí)，應(yīng)盡量只采用一個(gè)與開模方向垂直的分型面，并盡量避免側(cè)向抽芯與側(cè)向分型。

3、對于有同軸度要求的塑件，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將有同軸度要求的部分設(shè)計(jì)在同一模板內(nèi)。

4、分型面的選擇應(yīng)有利于防止溢料。當(dāng)塑件在分型面上的投影面積接近于注射機(jī)的最.大.面積時(shí)，就有可能產(chǎn)生溢料。

5、分型面的選擇應(yīng)有利于排氣。為此，一般分型面應(yīng)與熔體流動的末端重合。

對于高度較高的塑件，其外觀無嚴(yán)格要求時(shí)，可將分型面選擇在中間。此外，選擇分型面是還應(yīng)考慮到塑件的精度、塑件的外觀質(zhì)量要求、模具加工難易程度等因素。

澆口的設(shè)計(jì)

澆口的規(guī)劃和塑件的尺度、形狀模具結(jié)構(gòu)，注射工藝條件及塑件功能等要素有關(guān)。但就根本效果來說，澆口截面要小，長度要短，由于只要毖才能滿足增大流料速度，快速冷卻封閉，便于塑件分離以及澆口殘痕最.小.等要求。

一、澆口位置的要求

1.外觀要求(澆口痕跡,熔接線)

2.產(chǎn)品功能要求

3.模具加工要求

4.產(chǎn)品的翹曲變形

5.澆口容不容易去除

二、對生產(chǎn)和功能的影響

1.流長（FlowLength）決定射出壓力，鎖模力，以及產(chǎn)品填不填的滿流長縮短可降低射出壓力及鎖模力。

2.澆口位置會影響保壓壓力，保壓壓力大小，保壓壓力是否平衡，將澆口遠(yuǎn)離產(chǎn)品未來受力位置（如軸承處）以避免殘留應(yīng)力，澆口位置必須考慮排氣，以避免積風(fēng)發(fā)生不要將澆口放在產(chǎn)品較弱處或嵌入處，以避免偏位（CoreShaft）。

三、選擇澆口位置的技巧

1.將澆口放置于產(chǎn)品最,厚處，從最,厚處進(jìn)澆可提供較佳的充填及保壓效果。如果保壓不足，較薄的區(qū)域會比較厚的區(qū)域更快凝固，避免將澆口放在厚度突然變化處，以避免遲滯現(xiàn)象或是短射的發(fā)生。

2.可能的話，從產(chǎn)品中央進(jìn)澆，將澆口放置于產(chǎn)品中央可提供等長的流長，流長的大小會影響所需的射出壓力，中央進(jìn)澆使得各個(gè)方向的保壓壓力均勻，可避免不均勻的體積收縮。

3.澆口(Gate)：澆口是一條橫切面面積細(xì)小的短槽,用以連接流道與模穴.橫切面面積所以要小,目的是要獲得以下效果:

1）模穴注不久,澆口即冷結(jié)

2）除水口簡易

3）除水口完畢,僅留下少許痕跡

4）使多個(gè)模穴的填料較易控制

5）減少填料過多現(xiàn)象

設(shè)計(jì)澆口的方法并無硬性規(guī)定,大都是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而行,但有兩個(gè)基本要素須加以折衷考慮:

1.澆口的橫切面面積愈大愈好,而槽道之長度則愈短愈佳,以減少塑料通過時(shí)的壓力損失.

2.澆口須細(xì)窄,以便容易冷結(jié)及防止過量塑料倒流.故此澆口在流道中央,而它的橫切面應(yīng)盡可能成圓形.不過,澆口的開關(guān)通常是由模件的開關(guān)來決定的.

3.澆口尺寸：

澆口的尺寸可由橫切面積和澆口長度定出,下列因素可決定澆口最.佳.尺寸:

1）膠料流動特性

2）模件之厚薄

3）注入模腔的膠料量

4）熔解溫度

5）工模溫度

決定澆口位置時(shí),應(yīng)緊守下列原則:

1.注入模穴各部份的膠料應(yīng)盡量平均.

2.注入工模的膠料,在注料過程的各階段,都應(yīng)保持統(tǒng)一而穩(wěn)定的流動前線.

3.應(yīng)考慮可能出現(xiàn)焊痕,氣泡,凹穴,虛位,射膠不足及噴膠等情況.

4.應(yīng)盡量使除水口操作容易進(jìn)行,最.好.是自動操作.

5.澆口的位置應(yīng)與各方面配合。

四、澆口的平衡

如果不能獲得平衡的流道系統(tǒng),可採用下述澆口平衡法.以達(dá)到劃一注模的目標(biāo).這種方法適用于有大量模穴的工模。??澆口的平衡法有兩種：改變澆口槽道的長度及改變澆口的橫切面面積。在另一種情況下,即模穴有不同的投影面積時(shí),澆口也需要平衡.這時(shí),要決定澆口的大小,就要先將其中一個(gè)澆口尺寸定出,求出它與其對應(yīng)模穴體積相較的比率,并且把這個(gè)比率應(yīng)用到其澆口與各對應(yīng)模穴的比較上,便可相繼求出各個(gè)澆口的尺寸.經(jīng)過實(shí)際試注后,便可完成澆口的平衡操作。

五、澆口在流道的位置

當(dāng)塑料流入流道時(shí),塑料接近模面最.先.降熱(冷卻)及凝固.塑料再向前流動時(shí)只是在此凝固的塑料層流過.又由于塑料是低傳熱物質(zhì).固態(tài)的塑料形成絕綠層及保持層的仍可流動.所以,在理想的情況下,澆口應(yīng)設(shè)置在橫流道層位置,使得最.佳.的塑料流動效應(yīng).此情況最.常見.于圓形及六角形的橫流道.然而梯形的橫流道無法達(dá)致此效果,因澆口不能設(shè)置于流道的中間位置.

六、直接澆口(DirectGate)或大水口(SprueGate)

澆道直接供應(yīng)塑料到制成品.澆道黏附在制成品上.在兩板的工模.大水口通常是一出一隻，但在三板?；驘崃鞯拦つ５脑O(shè)計(jì)上,可以一啤多隻。

缺點(diǎn)：在制成品表面形成水口印會影響成品外觀.而水口印大小在于唧咀的細(xì)直徑孔。

七、唧咀的脫模角，唧咀的長度

因此大水口印可以減細(xì),只要將上述唧咀的遲寸改小.但唧咀的直徑受爐咀直徑的影響，而水口要易于出模的關(guān)系，脫模角不能少過3度.所以只有唧咀長度可以減短,用加長爐咀即可.

澆口選擇：澆口是流道和型腔的連接部分，也是注塑模進(jìn)料系統(tǒng)的最.后.部分，其基本作用為：

1）使從流道來的熔融塑料以最.快.的速度進(jìn)入充滿型腔。

2）型腔充滿后，澆口能迅速冷卻封閉，防止型腔能還未冷卻的塑料回流。

八、總結(jié)

澆口的設(shè)計(jì)和塑件的尺寸、形狀模具結(jié)構(gòu),注射工藝條件及塑件性能等因素有關(guān).但是根據(jù)上述兩句基本作用來說,澆口截面小,長度要短,因?yàn)橹挥羞@樣才能滿足增大流料速度,快速冷卻封閉,便于塑件分離以及澆口殘痕最.小.等要求.

澆口設(shè)計(jì)要點(diǎn)可歸納如下:

1.澆口開設(shè)在塑件斷面較厚的部位,使熔料從厚料斷面流入薄斷面保證充模完全;

2.澆口位置的選擇,應(yīng)使塑料充模流程最.短.,以減少壓力損失;

3.澆口位置的選擇,應(yīng)有利于排除型腔中的空氣;

4.澆口不宜使熔料直沖入型腔,否則會產(chǎn)生漩流,在塑件上留下旋形的痕跡,特別是窄的澆口更容易出現(xiàn)這種缺陷;

5.澆口位置的選擇,應(yīng)防止在塑料表面上產(chǎn)生拼縫線,特別實(shí)在圓環(huán)或是圓筒形的塑件中,應(yīng)在澆口的面的熔料澆合處加開冷料井;

6.帶有細(xì)長的型芯的注塑模的澆口位置,應(yīng)當(dāng)離成型芯較遠(yuǎn),不使成型芯受料流沖而變形;

7.大型或扁平塑件成形時(shí),為防止翹曲、變形、缺料可采用復(fù)式澆口；

8.澆口應(yīng)盡量開設(shè)在不影響塑件外觀的位置，如邊緣底部；

9.澆口的尺寸取決于塑件的尺寸、形狀和塑料的性能；

10.設(shè)計(jì)多個(gè)型腔注塑模時(shí)，結(jié)合流道的平衡來考慮澆口的平衡，盡量做到熔融料同時(shí)均勻充。