1、第八章注塑模设计塑料成型工艺及模具设计塑料成型工艺及模具设计第第8章注塑模设计章注塑模设计本章基本内容本章基本内容n模具与注塑机的关系模具与注塑机的关系n浇注系统的组成及其设计原则浇注系统的组成及其设计原则n普通浇注系统的设计普通浇注系统的设计n无流道浇注系统的设计无流道浇注系统的设计n注射模的设计程序注射模的设计程序第章注塑模设计第章注塑模设计学习目的与要求学习目的与要求n了解注塑机的种类了解注塑机的种类n掌握注塑模的设计程序掌握注塑模的设计程序n掌握浇注系统的组成、作用掌握浇注系统的组成、作用n掌握浇注系统设计原则。掌握浇注系统设计原则。第章注塑模设计第章注塑模设计 本章重点本章重点 浇注
2、系统的组成、浇注系统的组成、 设计原则及其作用设计原则及其作用 注塑模设计程序注塑模设计程序 浇口的设计浇口的设计浇口位置的选择浇口位置的选择第章注塑模设计第章注塑模设计本章难点本章难点8.1 8.1 概述概述8.2 8.2 模具与注塑机的关系模具与注塑机的关系8.3 8.3 浇注系统设计浇注系统设计8.4 8.4 注塑模的设计程序注塑模的设计程序8.5 8.5 热塑性塑料注塑模示例热塑性塑料注塑模示例8.6 8.6 思考题思考题第章第章 注塑模设计注塑模设计 概述概述 ：注塑模主要是用来成型热塑性塑料。：注塑模主要是用来成型热塑性塑料。 根据成型的塑料种类分：根据成型的塑料种类分： 1.1.
3、热塑性塑料注塑模热塑性塑料注塑模 2.2.热固性塑料注塑模热固性塑料注塑模 8.1.1 8.1.1 注塑模的特点注塑模的特点 8.1.2 8.1.2 注塑模的品种注塑模的品种. .概述概述. . .注塑模的特点注塑模的特点 用注塑模来生产制品主要有以下特点：用注塑模来生产制品主要有以下特点： 塑料的加热和塑化是在注塑机的高温料筒内完塑料的加热和塑化是在注塑机的高温料筒内完成的，注塑机无加料腔结构，而需要设计浇料筒注系成的，注塑机无加料腔结构，而需要设计浇料筒注系统。成型时，先闭紧模具，熔融塑料通过浇注系统注统。成型时，先闭紧模具，熔融塑料通过浇注系统注入型腔里面。每一模成型中产生的浇注系统凝料
4、为废入型腔里面。每一模成型中产生的浇注系统凝料为废料，它将损耗部分原料。料，它将损耗部分原料。 成型制品精度较高。生产批量较大时，模具应成型制品精度较高。生产批量较大时，模具应当设有温度控制系统。当设有温度控制系统。 对制品成型的适应性很强。对制品成型的适应性很强。 成型周期短，生产效率最高，便于实现成型周期短，生产效率最高，便于实现自动化自动化操作，因此便于大批量制品的生产。操作，因此便于大批量制品的生产。. . .注塑模的品种注塑模的品种 注塑模的品种很多注塑模的品种很多, , 表表8-18-1所为所为生产中常用的模具分类方法，以及种生产中常用的模具分类方法，以及种分类方法下的模具名称。分
5、类方法下的模具名称。 设计模具时设计模具时, ,应详细地了解注应详细地了解注塑机的技术规范塑机的技术规范, ,才能设计出合才能设计出合乎要求的模具。乎要求的模具。 8.2.18.2.1 注塑机的种类及应用注塑机的种类及应用 8.2.28.2.2 对使用注塑机型号的确对使用注塑机型号的确定定. .模具与注塑机的关系模具与注塑机的关系 . .模具与注塑机的关系模具与注塑机的关系 每副模具都只能安装在与其相适应的每副模具都只能安装在与其相适应的 注塑机上进行生产，因此设计模具时，应详注塑机上进行生产，因此设计模具时，应详细地了解注塑机的技术规范，以及注射模与细地了解注塑机的技术规范，以及注射模与设备
6、相关部分。设备相关部分。 一一 、注塑机的种类及应用、注塑机的种类及应用 注塑机的组成注塑机的组成 塑料注射成型机简称塑料注射成型机简称注塑机注塑机。主要由。主要由注注射装置、锁模装置、液压传动及电器控制系射装置、锁模装置、液压传动及电器控制系统、机架统、机架等组成，如图等组成，如图8-18-1所所示。. . .注塑机的种类及应用注塑机的种类及应用 注塑机的种类及其应用注塑机的种类及其应用： 按成型塑料性质：有热塑性塑料注塑机和按成型塑料性质：有热塑性塑料注塑机和热固性塑料注塑机。这两种类型的注塑机的差热固性塑料注塑机。这两种类型的注塑机的差别主要体现在注射螺杆和料筒的结构细节上。别主要体现在
7、注射螺杆和料筒的结构细节上。 按塑化方式：有柱塞式注塑机和螺杆式注按塑化方式：有柱塞式注塑机和螺杆式注塑机。柱塞式注塑机一般在公称注射量塑机。柱塞式注塑机一般在公称注射量60cm60cm3 3 以下，螺杆式注塑机比较先进，是目前产量最以下，螺杆式注塑机比较先进，是目前产量最大，应用最广的类型。大，应用最广的类型。 . . .注塑机的种类及应用注塑机的种类及应用 按可成型塑件的精度高低：有一般注塑机和精按可成型塑件的精度高低：有一般注塑机和精密注塑机。它与一般注塑机相比，具有注射压力高、密注塑机。它与一般注塑机相比，具有注射压力高、注射速度快和温度控制精确的特点。注射速度快和温度控制精确的特点。
8、 按锁模机构驱动方式：有液压式和液压按锁模机构驱动方式：有液压式和液压- -机械联机械联合式。合式。 按操作方式：有全自动、半自动和手动式。按操作方式：有全自动、半自动和手动式。 按结构形式：有立式、卧式和直角式按结构形式：有立式、卧式和直角式 . . .注塑机的种类及应用注塑机的种类及应用 特点及应用：特点及应用： 立式注塑机立式注塑机 如图如图8-28-2所示，它的注所示，它的注射装置垂直装设，并与锁模机构移动方向射装置垂直装设，并与锁模机构移动方向成一条轴线。成一条轴线。优点：占地面积小，拆装模具方便，优点：占地面积小，拆装模具方便，易于安放嵌件等。易于安放嵌件等。缺点：塑件推出后需由人
9、工取出，不缺点：塑件推出后需由人工取出，不易实现全自动操作。易实现全自动操作。 卧式注塑机卧式注塑机 如图如图8-38-3所示，它的所示，它的注射装置轴线与锁模机构轴线呈一条直线并注射装置轴线与锁模机构轴线呈一条直线并水平排列。水平排列。优点优点：机身较低，利于操作和加料，：机身较低，利于操作和加料，可实现全自动操作，机床因重心低而稳定。可实现全自动操作，机床因重心低而稳定。缺点缺点：模具装拆与嵌件安放都比较麻：模具装拆与嵌件安放都比较麻烦，机床占地面积较大。烦，机床占地面积较大。. . .注塑机的种类及应用注塑机的种类及应用 直角式注塑机直角式注塑机 如图如图8-48-4所示，其注射装置所示
10、，其注射装置轴线与锁模机构轴线相互正交垂直。轴线与锁模机构轴线相互正交垂直。优点优点：结构简单，便于自制，适于一模仅成型：结构简单，便于自制，适于一模仅成型一件，而中心部位不留有浇口痕迹，适用于带有自动一件，而中心部位不留有浇口痕迹，适用于带有自动回转脱螺纹机构的模具。回转脱螺纹机构的模具。缺点缺点：占地面积介于立式和卧式两者之间，注：占地面积介于立式和卧式两者之间，注射量的提高也受到限制。射量的提高也受到限制。 此外，还有多工位旋转式注塑机、双色注塑机此外，还有多工位旋转式注塑机、双色注塑机等专用注塑机。等专用注塑机。. . .注塑机的种类及应用注塑机的种类及应用. . .注塑机的种类及应用
11、注塑机的种类及应用 注塑机的规格型号注塑机的规格型号 注塑机的最大注射量：注射柱塞或螺杆作一次注塑机的最大注射量：注射柱塞或螺杆作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注出量。最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注出量。 注出量的表示方法：注出量的表示方法：1.1.公称重量（公称重量（g g） 2.2.公称容积（公称容积（cmcm3 3） 例如：国产注塑机例如：国产注塑机xs-z-30 xs-z-30型、型、xs-zy-500 xs-zy-500型、型、xs-zy-1000 xs-zy-1000型，表示注塑机可注射聚苯乙烯塑料的型，表示注塑机可注射聚苯乙烯塑料的公称容积为公称容积为30c
12、m30cm3 3、500cm500cm3 3和和1000cm1000cm3 3，xsxs- -塑料注射塑料注射成型机，成型机，z-z-柱塞式，柱塞式，zyzy- -螺杆式。螺杆式。型公VV)85.08.0(公V型V. . .注塑机型号的确定注塑机型号的确定 计算校核注塑机成型工艺参数是否满足制品成型的要计算校核注塑机成型工艺参数是否满足制品成型的要求求 1.1.最大注射量的校核计算最大注射量的校核计算 （8-18-1） 式中式中 -注塑机公称注射量，注塑机公称注射量，cmcm3 3 -每模的塑料体积量，每模的塑料体积量，cm3cm3；是所有型腔的；是所有型腔的塑料加上浇注系统塑料的体积总和。塑
13、料加上浇注系统塑料的体积总和。）（公公12/VV 注塑机公称注射量是以注射聚苯乙烯塑料为基础，注塑机公称注射量是以注射聚苯乙烯塑料为基础，当注射其他塑料时，应换算成其他塑料时的最大注当注射其他塑料时，应换算成其他塑料时的最大注射量射量VV公。换算公式为：公。换算公式为： (8-2) (8-2) (P (P2 2/P/P1 1) )为注射塑料的密度（为注射塑料的密度（g/cmg/cm3 3）与聚苯乙）与聚苯乙 烯密度之比。各种塑料的密度值参见烯密度之比。各种塑料的密度值参见表表8-28-2。 成型热敏性塑料时一模的注射量最好不底于设成型热敏性塑料时一模的注射量最好不底于设备最大注射量的备最大注射
14、量的20%20%，物料在料筒内停留时间过长会，物料在料筒内停留时间过长会发生分解，导致制品成型质量变劣。发生分解，导致制品成型质量变劣。. . .注塑机型号的确定注塑机型号的确定件浇公VVKVN 根据注塑机的最大注射量来确定模具所允根据注塑机的最大注射量来确定模具所允许的型腔数目许的型腔数目N N，可用下式计算：，可用下式计算： （8-38-3） 式中式中 V V浇浇 -浇注系统和溢边塑料的体积浇注系统和溢边塑料的体积 cmcm3 3； V V件件 -一个塑料所需要的塑料体积一个塑料所需要的塑料体积 cmcm3 3； K -K -设备公称注射量利用率设备公称注射量利用率 k=0.80.85k=
15、0.80.85。. . .注塑机型号的确定注塑机型号的确定塑机PP. . .注塑机型号的确定注塑机型号的确定 2. 2.注射压力的校核注射压力的校核 塑料机的最大注射压力应等于或大于塑件成塑料机的最大注射压力应等于或大于塑件成 型所需要的注射压力。校核关系式如下：型所需要的注射压力。校核关系式如下： （8-48-4）式中式中 P P机机-注塑机的最大注射压力，注塑机的最大注射压力，MpaMpa或或 N/cmN/cm2 2 P P塑塑-成型塑件所需的注射压力，成型塑件所需的注射压力，MpaMpa 或或 N/cmN/cm2 2。可参考。可参考表表8-38-3取值。取值。 3. 3.锁模力的校核锁模
16、力的校核 锁模力锁模力又称合模力。注塑机的锁模力必须又称合模力。注塑机的锁模力必须大于大于模模具在模腔压力作用下产生的开模力，否则模具分型面具在模腔压力作用下产生的开模力，否则模具分型面将会分开而溢料。校核公式：将会分开而溢料。校核公式： （8-58-5）（8-68-6） 式中式中F-F-注塑机的额定锁模力注塑机的额定锁模力 KNKN A- A-模内所有塑料在水平分型面上的投影面积模内所有塑料在水平分型面上的投影面积cmcm2 2； K-K-设备注射压力的损耗系数，值在设备注射压力的损耗系数，值在1/32/31/32/3范围。范围。 P P腔腔-模腔压力模腔压力 N/cmN/cm2 2； P机
17、机-注塑机的注射压力注塑机的注射压力 N/cmN/cm2 2KPPAPF腔腔1000/. . .注塑机型号的确定注塑机型号的确定. . .注塑机型号的确定注塑机型号的确定 对模具安装固定的校核对模具安装固定的校核 1.1.模板规格与拉杆间距模板规格与拉杆间距 模具需经过注塑机拉杆夹持的空间而装入机模具需经过注塑机拉杆夹持的空间而装入机内。内。 三种装机见图三种装机见图（8-58-5）：）：a.a.从上方将模具吊装入机；从上方将模具吊装入机；b.b.模具由侧面推入机内模具由侧面推入机内c.c.是先以其厚度装入机，然后旋转是先以其厚度装入机，然后旋转9090度安装。度安装。. . .注塑机型号的确
18、定注塑机型号的确定 2. 2.模具厚度与注塑机模板的闭合厚度模具厚度与注塑机模板的闭合厚度 安装模具的厚度（安装模具的厚度（HmHm）应在注塑机的）应在注塑机的最大模具厚度和最小模具厚度之间，即最大模具厚度和最小模具厚度之间，即: : H Hminmin H Hm m 150聚苯乙烯80100100120130150A B S80110100120120150聚甲醛85100100120120150聚酰胺90101101140140123图 8-3 卧 式 注 射 机1-锁 模 机 构 ； 2-注 射 装 置 ； 3机 身123123图8-4 直角式注射机锁模装置；2-模具；3-注射装置；4-
19、机身a）b）44a）b）c）图8-5 模具模板尺寸与注射机拉杆间距的关系图8-6 液压机械式锁模机构的装模厚度调整123456HminsHmax21图8-7 大型模具的定位圈srSRd图8-8 喷嘴与主流道端部的配合D12040 40350+0.1040404033019010012040 40?50+0.0601203004040240+0.16040240+0.160?55+0.060120300100190330动模板定模板图8-9 XS-Z-60 型注塑机模板尺寸中心顶出24-M1224-M12深25350+0.10230260+0.1068-M20 2-?24.5顶出孔68-M20
20、动模板定模板图8-10 XS-ZY-500 型注射机模板尺寸螺孔深355070550870650450350150750550350250150530870650450350150507035025015051012图8-11 单分型面模具开模行程的校核H1H2H1 H2510123图8-12 双分型面模具行程的校核aH1510H2图8-13 制品内表面为阶梯状时开模行程的 校核1234523415a）b） 图8-14 注射浇注系统的组成1-主流道；2-分流道；3-浇口；4-冷料穴；5-塑件a）b）c）图8-15 主流道贯穿模板之间的结构设计51035图8-16 典型浇口套210.8dSR12
21、3图8-17 主流道始端与喷嘴不正确的配合1-定模板；2-浇口套；3-喷嘴SRsrdD图8-18 定位圈的安装形式d(H7/K6)d(H7/K6)1510156012341122334481235812da)b)c)图8-19 用推杆脱模时的冷料穴设计1-定模；2-冷料穴；3-动模；4-推杆（拉料杆）582d+212345图8-20 钩形拉料杆的误用塑件;2-螺纹型芯;3-拉料杆;4-推杆;5-动模d234233456a）b）c）图8-21 用推件板脱模时的冷料穴、拉料杆设计1-定模;2-推件板;3-拉料杆;4-型芯固定板;5-动模板;6-推块d+1图8-22 垂直分型模具的拉料穴拼合面图8-
22、23 拉料穴开设在有斜面配合并向上移动的零件上拉料穴a）b）c）d）e）图8-24 分流道断面形状510RXWhhb）c）图8-25 分流道的平衡式布局a）b）图8-26 分流道的非平衡式布置a） b）图8-27 流道布置形式与锁模力的关系图8-28 分流道的冷料穴设计dbd1b112356图8-29 浇口与分流道的相对位置1-圆形浇口；2-圆形分流道；3-制品；4-熔体流向；5-矩形浇口；6-梯形分流道4图8-30 直接浇口DAA图8-31 侧浇口A-A放大a）R1Dc）R2b）图8-32 分流道与浇口的连接形式LARLR3211-分流道；2-浇口；3-塑件； 图8-33 扇形浇口图8-34
23、 扇形浇口断面形状bD1-平行浇道；2-浇口;3-分流道；4-制品；1234 图8-35 薄片浇口AA-AA 图8-36 环型浇口a）b）c）d）0.51.60.251.61AA图8-37 轮幅浇口0.66.4AA图8-38 爪形浇口24123图3-39 护耳浇口L/2WL123 4a）b）c）d）图8-40 点浇口L10.31213L0.52130.51.8609060900.51.8130.520.81.2RR0.5ttR图8-41 薄壁塑件浇口对面增厚4-86-8b）a）图8-42 为便于人工取出点浇口凝料，在点浇口附近设置凸块或柱体21211-浇口脱件板；2-浇道拉料杆图8-43 自动
24、脱出点浇口流道凝料（多腔模）例一 图8-44 自动脱出点浇口流道凝料（单腔模）例二 1- 凹模板； 2-限位螺钉； 3-脱流道拉板； 4-限位螺钉； 5-定模座板； 6-弹簧； 7-浇口套 32145678910 图8-45 自动脱出点浇口流道凝料例三 1-凸模;2-螺纹型芯;3-齿轮;4-定模座板;5-导柱;6-弹簧顶销; 7-脱流道拉板;8-凹模;9-限位导柱;10-限位螺钉1122图8-46潜伏式浇口30-60610312图8-47 潜伏浇口开在过渡流道处 1-过渡流道凝料；2-推杆21321(a）(b）图8-48 潜伏浇口1-拉料杆；2-分流道推杆；3-推杆a-潜伏浇口在定模b-潜伏浇
25、口在动模 图8-49 喷射造成制品缺陷 1-未填充部分; 2-喷射流;3-填充部分; 4-充填完了; 5-喷射造成的表面疵瘢314512A(a）(b）(c）(d）(e）(f）AAAA图8-50 冲击型浇口与非冲击型浇口AB12图8-51 分子定向对应力开裂的影响1-塑件；2-金属嵌件图8-52 采用多点浇口以减少变形123ABB-BBAAAA2(a)(b)A-AA-A图8-54 增设加强筋以利塑料流动 1-气囊；2-长筋a）b）图8-55 考虑排气条件时的浇口位置气囊; 2-长筋a）b）c）12图8-56 浇口位置对排气的影响1、2-熔接痕a）b）c）图8-57 浇口位置对收缩的影响图8-58
26、 多腔模中浇口方位应一致图8-59 错误的浇口位置AA图8-60 改变浇口类型熔接痕的影响b）a）图8-61 浇口数量与熔结痕的关系b）a）A图3-3-48 开设过渡浇口增加熔结痕强度AAAAA-AA-A图8-63 采用多支点浇口增加熔结痕强度a）b）Ba）b）图8-64 熔接痕在制件上的方向t3A-AA-AAAAAa）b）图8-65 流动比L2L3t2L2L3L3t2L1t1L4t1t2L1t5t4图8-66 浇口位置要便于去除和修整浇口a）b）图8-67 浇口位置要确保塑件质量a） c）b）图8-68 改变浇口位置防止型芯变形 a） b） c）图8-69 改变浇口的形状或位置防止型芯变形d
27、RR35-4090a54321图8-70 井式喷嘴主流道杯主要尺寸1-注射机喷嘴；2-定位环；3-主流道杯4-定模；5-型芯10-15123456图8-71 主流道杯可与定模 稍微分离以防散热1-定位环；2-主流道杯；3-喷嘴；4-型芯；5-压缩弹簧；6-定模654321图8-72 点浇口多型绝热流道模 1-定模座板;2-流道板;3-浇口套;4-凹模板; 5-型芯;6-隔热板图8-73 点浇口绝热流道模12345121110987613B12 图8-74 在浇口处设加热器的的绝热流道 1-冷却水通道；2-加热圈0.75 1A123456 图 8-75 塑 料 层 隔 热 式 热 流 道 模1-
28、注 射 机 料 筒 ;2-延 伸 式 喷 嘴 ;3-加 热 圈 ;4-浇 口 套 ;5-定 模 ;6-型 芯?0.751 0.51A123456789图8-76 空气隔热式热流道模1-加热圈;2-延伸式喷嘴;3-定模座板;4-浇口套;5-凹模板;6-型芯0.75111314多 型 腔 主 流 道 型 浇 口 热 分 流 道图 8-771-一 级 浇 口 套 ； 2-热 流 道 板 ； 3-定 模 座 板 ； 4-辅 助 承 压 块 ； 5-滑 快 压 环 ； 6-热 流 道 喷 嘴 ；7-紧 定 螺 钉 ； 8-堵 头 ； 9-防 转 销 ； 10-电 热 棒 ； 11-支 架 ； 12-二
29、级 浇 口 套 ； 13、 14-型 腔 板123456789101112687914131211 AAA-A 图 8-79 内加热热流道模具 1.5.9管式加热器 2.分流道加热管 3.流道板 4.喷嘴加热管 6.定模底板 7.定位环 8.流道衬套 10.主流道加热管 11.浇口板12.喷嘴 13.型芯 14.型腔板 4510123231AB 图8-80 热管导热机理1-管壳;2-吸液芯;3-蒸气腔图8-81 热管主流道套1-内管；2-加热圈；3-传热铝套；4-外壳123456789 分类方法模具品种和名称 按模具的安装方向分1.卧式模具2.立式模具3.角式模具按模具的操作方式分1.移动式模具2.固定式模具3.半固定式模具按模具型腔数目情况分1.单腔模2.多腔模按模具分型面特征分1.水平分型的模具2.带有垂直分型的模具按模具总体结构分1.单分型面模具（或两板式模具）2.双分型面模具（用点浇口进料的模具常称三板式模具）3.斜销侧向分型抽芯结构模具4.简单推出机构模具5.二极推出机构模具6.定模设推出机构模具7.双推出机构模具8.手动卸除活动镶件模具按浇注系统的形式分1.普通浇注系统模具2.无流道模具按成型塑料的性质分1.热塑性塑料注塑模2.热固性塑料注塑模图8-82 热流道模具
