1、模具设计与制造1 9.19.1注射成形工艺原理及工艺特性注射成形工艺原理及工艺特性9.29.2注射模结构注射模结构9.39.3分型面分型面9.49.4浇注系统设计浇注系统设计 第九章 注塑成型工艺与注塑模模具设计与制造21.注射成型原理及其成型特点注塑成型是热塑性塑料制品生产的一个重要方法，几乎所有的热塑性塑料制品都可以用注塑成型方法生产。注塑机的基本作用：加热熔融塑料，使其达到粘流状态；对粘流的塑料施加高压，使其射入模具型腔。一、注塑成型原理及工艺特点模具设计与制造3一、注射成型原理及工艺特性注射成型原理以螺杆式注射机为例介绍注射成型原理，如图1-1所示。模具设计与制造4模具设计与制造5一、
2、注射成型原理及工艺特性模具设计与制造6一、注射成型原理及工艺特性模具设计与制造7一、注射成型原理及工艺特性模具设计与制造8一、注射成型原理及工艺特性螺杆式注塑机工作循环如图1-2所示：返回模具设计与制造9一、注射成型原理及工艺特性一、注射成型原理及工艺特性成型前的准备工作：p原理检查、预热、干燥原理检查、预热、干燥 塑料色泽、颗粒大小及均匀性和流动性、热稳定性、收缩性及含水量等检查，吸水性强的塑料进行干燥处理。p料筒清洗料筒清洗 改变产品、更换原理、调换颜色或发现塑料变质p嵌件预热嵌件预热p模具预热模具预热p脱模剂的选用脱模剂的选用模具设计与制造10注射过程：p加料加料；p塑化塑化；p充模；充
3、模；p保压保压 由于塑件在由熔融状态冷却凝固到固态的过程中有收缩现象，使熔融态的塑料经浇注系统不断得到补充，得到形状完整、质地致密的塑件；p冷却；冷却；p脱模；脱模；一、注射成型原理及工艺特性一、注射成型原理及工艺特性模具设计与制造11塑件的后处理：p退火处理退火处理 定温的加热装置或热空气循环烘箱中静置，然后缓冷，较小塑件的内应力；温度：高于使用温度10-20或低于塑料热变形温度10-20；p调湿处理调湿处理 ；刚脱模的塑件放到热水中，隔绝空气，防止氧化，加快吸湿平衡；概述塑件的柔韧性，提高抗拉、冲击等力学性能，温度颜色、尺寸。一、注射成型原理及工艺特性一、注射成型原理及工艺特性模具设计与制
4、造12注射成型工艺条件：正确的注射成型工艺可以保证塑料熔体良好地塑化，顺利充模、冷却和定型，产生合格的塑料制件。温度、压力、时间是影响注射成型工艺的重要条件，此外还有用料量和合模力等问题。一、注射成型原理及工艺特性一、注射成型原理及工艺特性模具设计与制造13l注射成型的工艺条件1 1、温度、温度料筒温度料筒温度 决定塑化质量：温度过低塑化不充分，温度过高，会发生塑料分解；喷嘴温度喷嘴温度 略低于料筒温度，防止喷嘴处产生“流涎”；温度过低会产出早凝现象，堵塞喷嘴；模具温度模具温度 影响塑料的流动、冷却定型及塑件的内在性能和外观质量；一、注射成型原理及工艺特性一、注射成型原理及工艺特性模具设计与制
5、造14l注射成型的工艺条件 2 2、压力、压力塑化压力（背压）定义：采用螺杆式注射机时，螺杆头部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力。可以通过液压系统中的溢流阀调整压力大小确定因素：螺杆设计、塑件质量要求、塑料种类塑化压力 ，熔体温度 ，塑化速率 ，成型周期 ，甚至可能导致塑料降解。一、注射成型原理及工艺特性一、注射成型原理及工艺特性模具设计与制造15l注射成型的工艺条件 2 2、压力、压力一、注射成型原理及工艺特性一、注射成型原理及工艺特性注射压力定义：柱塞或螺杆头部轴向移动时期头部对塑料熔体所施加的压力。选择：应该注射机允许的压力范围内作用：克服塑料熔体从料筒向模腔的流动阻力，给予熔体一定的充
6、填速率以及对熔体进行压实等。大小取决于：很多因素，目前尚无定量关系。模具设计与制造16l.注射成型的工艺参数 3 3、时间（成型周期）、时间（成型周期）充填时间保压时间冷却时间：约占整个成型周期的80%其他时间（包括开模、合模、脱模、安放嵌件等时间）约占整个成型周期的15%成型周期的长短直接影响生产效率和注射机的使用率。故应在保证质量的前提下尽可能缩短时间。注射时间，约占整个成型周期的5%一、注射成型原理及工艺特性一、注射成型原理及工艺特性模具设计与制造17压缩成型又称压制成型、压塑成型、模压成型等。压注成型又叫传递成型，挤塑挤出成型气动成型（中空吹塑成型、真空成型、压缩空气成型）其他塑料成型
7、其他塑料成型模具设计与制造18压缩成型又称压制成型、压塑成型、模压成型等。成型方法：将松散的固态成型物料加入到模具中，通过加热、加压方法使他们逐渐软化熔融，然后根据模腔形状进行流动成型，最终经过固化转变为塑料件。中空吹塑成型：借助压缩空气或抽真空的方法来成型塑料瓶、罐、盒类塑料。挤出成型：主要用于生产管材、板材、棒材、片材、线材、薄膜等连续型材模具设计与制造19注塑成型特点成型周期短对成型各种塑料的适应性强生产率高设备昂贵，模具结构复杂，制造成本高。适合大批量生产一、注射成型原理及工艺特性一、注射成型原理及工艺特性注射模具分为动模和定模两大部分注射模具分为动模和定模两大部分根据模具上各个部件所
8、起的作用，注射模具根据模具上各个部件所起的作用，注射模具又可具体分为以下几个部分：又可具体分为以下几个部分：（1）成型零件）成型零件 （2）浇注系统）浇注系统（3）导向与定位机构）导向与定位机构 （4）脱模机构）脱模机构（5）侧向分型抽芯机构）侧向分型抽芯机构（6）温度调节系统）温度调节系统（7）排气系统）排气系统二、注射模的结构组成及分类二、注射模的结构组成及分类注射模的结构组成注射模的结构组成20模具设计与制造 定模部分借助于定模安装板及定位环安装在定模部分借助于定模安装板及定位环安装在注塑机的定模座上，动模部分借助于导柱对准位注塑机的定模座上，动模部分借助于导柱对准位置将动模安装板安装在
9、注塑机的动模座上。置将动模安装板安装在注塑机的动模座上。21模具设计与制造1-螺钉 2-定位环 3-浇口套 4-定模安装板 5-导套 6-凹模 7-定模板 8-导柱 9-定模板 10-回程杆 11-动模垫板 12-垫铁 13-动模安装板 14-顶出固定板 15-顶出板 16-凸模 17-顶杆22模具设计与制造注射模的结构组成注射模的结构组成23模具设计与制造（1）成型零件）成型零件指构成型腔，直接与熔体相接触并成型塑料制件指构成型腔，直接与熔体相接触并成型塑料制件的零件。通常有凸模、型芯、成型杆、凹模、成的零件。通常有凸模、型芯、成型杆、凹模、成型环、镶件等零件。在动模和定模闭合后，成型型环、
10、镶件等零件。在动模和定模闭合后，成型零件确定了塑件的内部和外部轮廓和尺寸。图零件确定了塑件的内部和外部轮廓和尺寸。图3.1-1所示模具，型腔是有凹模所示模具，型腔是有凹模3、凸模、凸模4和动模和动模板板12构成的。构成的。注射模的结构组成注射模的结构组成24模具设计与制造（2）浇注系统）浇注系统 将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的流道称为浇将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的流道称为浇注系统，有主流道、分流道、浇口和冷料井组成。注系统，有主流道、分流道、浇口和冷料井组成。（3）导向与定位机构）导向与定位机构 为确保动模和定模闭合时，能准确导向和定位对为确保动模和定模闭合时，能准确导向和定位对中，通常
11、分别在动模和定模上设置导柱和导套。中，通常分别在动模和定模上设置导柱和导套。深腔注射模还必须在主分型面上设有锥面定位。深腔注射模还必须在主分型面上设有锥面定位。有时为保证脱模机构的准确运动和复位，也设置有时为保证脱模机构的准确运动和复位，也设置导向零件。导向零件。注射模的结构组成注射模的结构组成25模具设计与制造（4）脱模机构）脱模机构 指在开模过程的后期，将塑件从模具中脱出的指在开模过程的后期，将塑件从模具中脱出的机构。图机构。图3.1-1中脱模机构有顶杆中脱模机构有顶杆5、拉料杆、拉料杆6、顶出固定板顶出固定板7、顶出板、顶出板8及回程杆及回程杆10组成。组成。（5）侧向分型抽芯机构）侧向
12、分型抽芯机构 带有侧凹或侧孔的塑件，在被脱出模具之前，必带有侧凹或侧孔的塑件，在被脱出模具之前，必须先进行侧向分型或拔出侧向凸模或抽出侧型芯。须先进行侧向分型或拔出侧向凸模或抽出侧型芯。注射模的结构组成注射模的结构组成26模具设计与制造（6）温度调节系统）温度调节系统 为了满足注射工艺对模具温度的要求，模具设有冷却或加为了满足注射工艺对模具温度的要求，模具设有冷却或加热的温度调节系统。模具冷却，一般在模板内开设冷却热的温度调节系统。模具冷却，一般在模板内开设冷却水道。加热则在模具内或周边安装电加热元件。有的注水道。加热则在模具内或周边安装电加热元件。有的注射模须配备模温自动调节装置。射模须配备
13、模温自动调节装置。注射模的结构组成注射模的结构组成（7）排气系统）排气系统 为了在注射充模过程中将型腔内原有气体排出，常在分型为了在注射充模过程中将型腔内原有气体排出，常在分型面处开设排气槽。小型腔的排气量不大，可直接利用分型面处开设排气槽。小型腔的排气量不大，可直接利用分型面排气。也可利用模具的顶杆或型芯与配合孔之间间隙排面排气。也可利用模具的顶杆或型芯与配合孔之间间隙排气。大型注射模须先设置专用排气槽。气。大型注射模须先设置专用排气槽。27模具设计与制造按模具型腔容量分类按模具型腔容量分类按注射件尺寸精度分类按注射件尺寸精度分类按所安装注射机类型分类按所安装注射机类型分类按模具成型型腔数目
14、分类按模具成型型腔数目分类按射料品种分类按射料品种分类按结构特征分类按结构特征分类注射模的分类注射模的分类28模具设计与制造按模具型腔容量分类按模具型腔容量分类大型注射模具：一般将模具型腔容积大型注射模具：一般将模具型腔容积3000cm3以上，以上，模具重量大于模具重量大于2T，需锁模力约，需锁模力约600T以上的注射模模具以上的注射模模具的设计制造难度高，价格昂贵。必须慎重考虑射料熔的设计制造难度高，价格昂贵。必须慎重考虑射料熔体流动性，模具的力学特性和温度调节系统。体流动性，模具的力学特性和温度调节系统。小型注射模具：型腔容积在小型注射模具：型腔容积在100 cm3以下的注射模以下的注射模
15、介于两者之间为中型注射模介于两者之间为中型注射模注射模的分类注射模的分类29模具设计与制造按注射件尺寸精度分类按注射件尺寸精度分类模塑过程中，塑料成型收缩率很难稳定控制，高模塑过程中，塑料成型收缩率很难稳定控制，高精度的注射件生产涉及众多因素，是综合性技术精度的注射件生产涉及众多因素，是综合性技术难题。难题。精密注射模：一般将中小型注射模中，塑料件应达到精密注射模：一般将中小型注射模中，塑料件应达到部级标准部级标准SJ1372-1978中的中的12级精度，大致相当于级精度，大致相当于金属件的国标中的金属件的国标中的IT89级精度。精密注射模的成型级精度。精密注射模的成型零件的加工精度达到零件的
16、加工精度达到IT67级，且型腔表面达到镜面。级，且型腔表面达到镜面。一般精度及低精度注射模一般精度及低精度注射模注射模的分类注射模的分类30模具设计与制造 按所安装注射机类型分类按所安装注射机类型分类 立式立式 卧式卧式 角式角式注射模的分类注射模的分类按模具成型型腔数目分类按模具成型型腔数目分类单型腔单型腔多型腔多型腔31模具设计与制造按射料品种分类：按射料品种分类：热射性射料注射模热射性射料注射模热固性射料注射模热固性射料注射模橡胶注射模橡胶注射模低发泡射料注射模低发泡射料注射模反应注射模反应注射模共注射模具共注射模具注射模的分类注射模的分类32模具设计与制造按其采用的流道形式可分为按其采
17、用的流道形式可分为普通流道注射模无流道凝料注射模：热塑性塑料的绝热流道、热流道注射模；以及用于热固性塑料的温流道注射模等类型。采用对流道进行绝热或加热的方法，保持从注射喷嘴到型腔浇口之间的塑料呈熔融状态。在每次注射后，只需取出塑制件而没有浇注系统的凝料。这就缩短了成型周期，也保证了压力在流道中的传递。注射模的分类注射模的分类33模具设计与制造一般按其一般按其结构特征结构特征来进行分类来进行分类:单分型面注射模具单分型面注射模具双分型面注射模具双分型面注射模具斜导柱侧向抽芯注射模具斜导柱侧向抽芯注射模具带活动镶件的注射模具带活动镶件的注射模具齿轮齿条侧向抽芯注射模具齿轮齿条侧向抽芯注射模具注射模
18、的分类注射模的分类34模具设计与制造单分型面注射模具定义：分型面注射模的主流道设在定模一侧，分流道设在分型面上，开模后制件连同流道凝料一起留在动模一侧。动模上的脱模机构顶出制件和流道凝料。在打开的动模和定模之间，取走塑件和流道凝料。35模具设计与制造单分型面注射模具36模具设计与制造单分型面注射模具37模具设计与制造 定模部分借助于定模安装板及定位环安装在定模部分借助于定模安装板及定位环安装在注塑机的定模座上，动模部分借助于导柱对准位注塑机的定模座上，动模部分借助于导柱对准位置将动模安装板安装在注塑机的动模座上。置将动模安装板安装在注塑机的动模座上。38模具设计与制造单分型面注射模具39模具设
19、计与制造单分型面注射模具40模具设计与制造双分型面注射模具双分型面注射模具特指浇注系统凝料和制品双分型面注射模具特指浇注系统凝料和制品由不同的分型面取出者，也叫三板式注射模。由不同的分型面取出者，也叫三板式注射模。与单分型面模具相比，增加了一个可移动的与单分型面模具相比，增加了一个可移动的中间板（又名浇口板）。它用于针点浇口进中间板（又名浇口板）。它用于针点浇口进料的单型腔或多型腔模具。料的单型腔或多型腔模具。开模时，开模时，A-A第一次分型，目的是拉出浇道第一次分型，目的是拉出浇道的凝料。的凝料。B-B第二次分型，目的是拉断进料第二次分型，目的是拉断进料口使浇道的凝料与射件分离，从而顶出的射
20、口使浇道的凝料与射件分离，从而顶出的射件不需要再进行去除浇道凝料的处理。件不需要再进行去除浇道凝料的处理。41模具设计与制造双分型面注射模具42模具设计与制造双分型面注射模具系泛指浇注系统凝料和制品由不同分型面取出，亦称双分型面注射模。与单分型面相比，在定模边增加了一块可往复运动的型腔板。此板也被称为型腔中间板，或流道板，多用于针点浇口的单型腔或多型腔模具。43模具设计与制造双分型面注射模具开模时，A面分型，型腔板（中间板）13与定模板16作定距分离，供人工取出浇注系统凝料。B面分型，型腔版13与脱模板5相互分离。然后再由脱模机构顶出板9，顶杆11和脱模板5，将射料件从型芯上脱出。44模具设计
21、与制造双分型面注射模具45模具设计与制造斜导柱侧向抽芯注射模具当塑件有侧孔或侧凹时，模具里设置斜导柱或侧滑块等组成的侧向分型或抽芯机构。开模时利用开模力，驱动侧滑块作侧向移动，使其与塑制件脱离。这类模具也可利用液压或气动实现其侧向分型或抽芯动作。46模具设计与制造斜导柱侧向抽芯注射模具47模具设计与制造模具设计与制造48三、三、分型面分型面定义：模具在取出零件时模具分开的那个面，可能是平面，也可能是曲面或阶梯面等，根据塑料件的几何形状等来设定。分型面形状（图6-13）：模具设计与制造49分型面的选择原则：（1）有利于脱模（图6-14）三、三、分型面分型面模具设计与制造50分型面的选择原则：（2
22、）便于模具加工制造（图6-15）三、三、分型面分型面模具设计与制造51分型面的选择原则：（3）有利于侧向抽芯三、三、分型面分型面模具设计与制造52分型面的选择原则：（4）有利于保证塑件的外观质量三、三、分型面分型面模具设计与制造53分型面的选择原则：（5）有利于保证塑件的精度三、三、分型面分型面模具设计与制造54四、四、浇注系统浇注系统定义：塑料熔体从注塑机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的通道普通浇注系统热流道浇注系统：在注塑成型时不产生流道凝料的浇注系统。利用绝热或者加热，以及缩短喷嘴至模腔距离等方法，使模具浇注系统在注塑过程中以及模具开模等过程中始终保持流通状态，在开模时无需取出浇注系
23、统而又能连续生产的模具（包括堆垛模具等），成为热流道或无流道模具，其浇注系统称为热流道浇注系统或无流道浇注系统。模具设计与制造55四、四、浇注系统浇注系统模具设计与制造56浇注系统实际上就是材料进入模具的型腔的一个通道。浇注系统的位置以及尺寸决定了注射压力的损失大小，热量的消散，摩擦的大小，以及充填速度等等。良好的浇注系统设计是模具成功与否的关键之一。四、四、浇注系统浇注系统模具设计与制造57要求：材料能平稳、快速、均匀地充满型腔；能快速地凝固和封闭，以防止材料倒流；能够适当地使补缩；产品内部应力较小；产品表面质量好；能够方便地去除；材料浪费少。四、四、浇注系统浇注系统模具设计与制造58设计原
24、则：了解塑料的工艺特性排气良好防止型芯和塑件变形减少熔体流程和塑料消耗去除与修整浇口方便热量和压力损失最小四、四、浇注系统浇注系统模具设计与制造59浇注系统组成组成：浇注系统一般由主流道、分流道和浇口、冷料井组成主流道是指从机床喷嘴到模具内部的一小段通道，不带分支，没有转折等。分流道指从主流道到型腔前的这一段主要通道，到每一个型腔至少有一分流道。分流道与型腔还不相连。浇口指使分流道与型腔相连的，一般很小、很短的一段通道（但是也有很多浇口比较大）。冷料井：最前端塑料借助低温模具会降温而变硬成为冷料，为防止其堵塞浇口而设置的料穴。模具设计与制造60浇注系统组成模具设计与制造61普通浇注系统设计轴线
25、在模具中心线上，与注塑机喷嘴轴线重合截面为圆形、半圆形、椭圆形、梯形模具设计与制造62普通浇注系统设计主流道设计设计成圆锥形。进口直径应根据注塑机喷嘴孔径而定。D1喷嘴直径+0.51mmR（与分流道圆角过渡）=13mmL尽量短模具设计与制造631.主流道设计d喷嘴直径+0.51mm=24主流道进口端凹下约35mm模具设计与制造641.主流道设计主流道进口端和喷嘴头部一般是弧面接触主流道单独开在衬套中模具设计与制造651.主流道设计R2应比R1大12mm模具设计与制造661.主流道设计主流道衬套的形式模具设计与制造671.主流道设计主流道衬套与定位圈应分开设计模具设计与制造682.分流道设计设计
26、原则：热损失和压力损失最小，并使流道中的塑料量最少；在相同温度和压力条件下，塑料熔体能同时进入并充满模腔；分流道比表面积尽可能小模具设计与制造692.分流道设计截面形状与特点圆形截面分流道直径一般是212mm8mm影响不大长度一般是830mm模具设计与制造70模具设计与制造712.分流道设计布置形式：取决于型腔布局平衡式（最佳）和非平衡式两种模具设计与制造72分流道设计模具设计与制造73分流道设计模具设计与制造742.分流道设计设计要点断面和长度尽可能取小表面积不必很光较长时要开冷料井与浇口接合处采用圆弧或斜面过渡模具设计与制造753.浇口设计是浇注系统的关键部位模具设计与制造76常用浇口的形
27、式浇口的形式分类：有很多种，可分为限制性浇口和非限制性浇口，也可从几何形状等方面来分。直浇口侧浇口：扇形浇口、平缝浇口、环（盘）形浇口、轮辐浇口点浇口潜伏氏浇口护耳浇口模具设计与制造77直浇口模具设计与制造78侧浇口或边缘浇口模具设计与制造79扇形和平缝浇口模具设计与制造80环（盘）形浇口模具设计与制造81轮辐和爪形浇口模具设计与制造82点浇口和潜伏浇口模具设计与制造83潜伏浇口模具设计与制造84耳状浇口模具设计与制造854.浇口位置和数量的设计浇口位置和数目不当会使塑件产生质量上的问题或使后续加工麻烦，甚至可能使模具报废 1.浇口的位置应该使熔料的流程较短 2.尽可能将浇口设在厚壁处 3.浇
28、口的位置应有利减少熔接痕，增强熔接强度4.有利于型腔中气体的排除5.浇口位置应考虑料流方向及定向作用对塑件性能影响6.避免熔体喷射和蠕动 7.不在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口 8.浇口位置应该不破坏塑件美观程度，同时要便于切除 9.浇口的数目尽量少 模具设计与制造862、尽可能将浇口设在厚壁处壁厚处往往是最后凝固的位置，容易出现缩孔模具设计与制造873、浇口的位置应有利减少熔接痕，增强熔接强度熔接模具设计与制造883、浇口的位置应有利减少熔接痕，增强熔接强度熔接模具设计与制造893、浇口的位置应有利减少熔接痕，增强熔接强度熔接模具设计与制造904、浇口的位置应有利于排气模具设计与制造916、避免熔体喷射喷射和蠕动（蛇形流）模具设计与制造929、浇口的数目尽量少模具设计与制造93防变形模具设计与制造945.冷料井和拉料杆的设计冷料井一般设在主流道末端，主流道对面的动模板上与拉料杆和主流道中凝料的脱模方式有关长分流道应考虑设冷料井模具设计与制造95冷料井的设计直径比主流道大端直径大模具设计与制造96无拉料杆冷料井模具设计与制造97拉料杆的设计钩形（Z形）拉料杆（下图a）锥形或沟槽拉料杆（下图b锥形，c沟槽，也叫环形）球形头拉料杆（下图d）菌形拉料杆（下图e）分流锥形拉料杆（下图f）模具设计与制造98模具设计与制造99
