注塑模的設計步驟

一、 注塑模主要由成型部件（指動、定模部分有關組成型腔的零件）、澆注系統（将熔融的塑料從注射機噴嘴進入模具型腔所經的通道）、導向部件（使模具合模時能準确對合）、推出機構（模具分型後，塑料從型腔中推出的裝置）、調溫系統（為滿足注射工藝對模具溫度的要求）、排氣系統（将成型時型腔内的空氣和塑料本身揮發的氣體排出模外，常在分型面上開設排氣槽）和支承零部件（用來安裝固定或支承成型　零部件及其它機構的零部件）組成，有時還有側向分型與抽芯機構。

1、 設計前的準備工作

（1） 設計任務書

（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） 明确注塑機的型号和規格

2、制定成型工藝卡

（1） 産品的概況　如簡圖、重量、壁厚、投影面積、外形尺寸、有無側凹和嵌件

（2） 産品所用的塑料概況　如品名、型号、生産廠家、顔色、幹燥情況

（3） 所選的注塑機的主要技術參數　如注射機與安裝模具間的相關尺寸、螺杆類型、功率

（4） 注塑機壓力與行程

（5） 注塑成型條件　如溫度、壓力、速度、鎖模力等

3、注塑模具結構設計步驟

（1） 确定型腔的數目。　條件：最大注射量、鎖模力、産品的精度要求、經濟性

（2） 選擇分型面。　應以模具結構簡單、分型容易且不影響塑件的外觀和使用為原則

（3） 确定型腔的布置方案。　盡可能采用平衡式排列

（4） 确定澆注系統。　包括主流道、分流道、澆口、冷料穴等。

（5） 确定脫模方式。　根據塑件所留在模具的不同部位而設計不同的脫模方式。

（6） 确定調溫系統結構。　調溫系統主要由塑料種類所決定。

（7） 确定凹模或型芯采用鑲塊結構時，命題地劃分鑲塊并同時鑲塊的，可加工性及安裝固定方式。

（8） 确定排氣形式。　一般排氣可以利用模具分型面和推出機構與模具的間隙，而對于大型和高速成型的注塑模，必須設計相應的排氣形式。

（9） 決定注塑模的主要尺寸。　根據相應的公式計算成型零件的工作尺寸及決定模具型腔的側壁厚度、型腔底闆、型芯墊闆、動模闆的厚度、拼塊式型腔的型腔闆厚度及注塑模的閉合高度。

（10） 選用标準模架。　根據設計、計算的注射模的主要尺寸，來選用注塑模的标準模架，并盡量選擇标準模具零件。

（11） 繪模具的結構草圖。　繪制注塑模的完整的結構草圖，繪制模具結構圖是模具設計的十分重要的工作。

（12） 校核模具與注射機的有關尺寸。　對所使用的注射機的參數進行校核：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、開模行程和頂出機構的校核。

（13） 注塑模結構設計的審查。　進行初步審查并征得用戶的同意，同時有必要對用戶提出的要求加以确認和修改。

（14） 繪制模具的裝配圖。　清楚地表明注注塑的各個零件的裝配關系、必要的尺寸、序号、明細表、标題欄及技術要求（技術要求的内容為以下幾項：1、對模具結構的性能要求，如對推出機構、抽芯機構的裝配要求；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、模具編号、刻字、油封及保管等要求；5、有關試模及檢驗方面的要求。）。

（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為：先内後外，先複雜後簡單，先成型零件後結構零件。

（16） 複核設計圖樣。 注塑模設計的最後審核是注射模設計的最後把關，應多關注零件的加工性能。

1、基本結構方面

（1） 注塑模的機構和棊參數是否與注射機匹配。

（2） 注塑模是否具有合模導向機構，機構設計是否合理。

（3） 分型面選擇是否合理，有無産生飛邊的可能，塑件是否滞留在設在頂出脫模機構的動模（或定模）一側。

（4） 型腔的布置與澆注系統的設計是否合理。 澆口是否與塑料原料相适應，澆口位置是否相當，澆口與流道幾何形狀及尺寸是否合适，流動比數量是否合理。

（5） 成型零部件設計是否合理。

（6） 頂出脫模機構與側向公型。 或抽芯機構是否合理、安全和可靠。有無幹涉與咬合。

（7） 是否有排氣機構，其形式是否合理。

（8） 是否需要溫度調節系統。　其熱源和冷卻方式是否合理。

（9） 支承零部件結構是否合理。

（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構、定模固定闆上的螺孔位置一緻。

2、設計圖紙方面

（1） 裝配圖　零部件的裝配關系是否明确，配合代号标注得是否恰當合理，零件的标注是否齊全，與明細表中的序号是否對應，有關的說明是否具有明确的标記，整個注塑模的标準化程度如何。

（2） 零件圖　零件号、名稱、加工數量是否胡确切的标注，尺寸公差和五花八門公差标注是否合理齊全，成型零件容易磨損的部位是否預留了修磨量，哪些零件具有超高精度要求，這種要求是否合理，各個零件的材料靠墊是否恰當，熱處理要求和表面粗糙度要求是否合理。

（3） 制圖方法　制圖方法是否正确，是否合乎國家标準，圖面表達的幾何圖形與技術要求是否容易理解。

3、注塑模設計質量

（1） 設計注塑模時，是否正确地考慮了塑料原料的工藝特性、成型性能，注塑機類型可能對成型質量産生的影響，對成型過程中可能産生的是否在注塑模設計時采取了相應的預防措施。

（2） 是否考慮了塑件對注塑模導向精度的要求，導向結構設計得是否合理。

（3） 成型零部件的工作尺寸計算是否正确，能否保證産品的精度，其本身是否有足夠的強度和剛度。

（4） 支承零部件能否保證模具具有足夠的整體強度和剛度。

（5） 是否考慮了試模和修模要求。

4、裝拆及搬運條件方面

有無便于裝拆時用的槽、孔等，是否作了标記。

設計塑料成型模具時，分型面的設計是一個重要的設計内容，分型面選擇合理，模具結構簡單，塑件容易成型，并且塑件質量高。如果分型面選擇不合理，模具結構變得複雜，塑件成型困難，并且塑件質量差。

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 如何确定分型面，需要考慮的因素比較複雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統設計、塑件的結構工藝性及精度、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應綜合分析比較，從幾種方案中優選出較為合理的方案。選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則：

1、為了便于塑件起模，分型面一般使塑件在開模時留在下模或動模上，且分型面應選在塑件外形的最大輪廓處。

2、選擇分型面時，應盡量隻采用一個與開模方向垂直的分型面，并盡量避免側向抽芯與側向分型。

3、對于有同軸度要求的塑件，模具設計時應将有同軸度要求的部分設計在同一模闆内。

4、分型面的選擇應有利于防止溢料。當塑件在分型面上的投影面積接近于注射機的最大面積時，就有可能産生溢料。

5、分型面的選擇應有利于排氣。為此，一般分型面應與熔體流動的末端重合。

對于高度較高的塑件，其外觀無嚴格要求時，可将分型面選擇在中間。此外，選擇分型面是還應考慮到塑件的精度、塑件的外觀質量要求、模具加工難易程度等因素。

澆口是分流道與型腔的連接通道，它是澆注系統中截面最小的部分。當熔融的塑料流通過澆口時，流速加快，同時，由于摩擦作用，塑料流的溫度升高、粘度降低，流動性提高，有利于充滿型腔。所以，澆口的表面粗糙度Ra值不大于0.4um。澆口的大小對塑件是否成型和成型後的質量有很大的關系。澆口位置的選擇有以下幾個原則：

1、澆口設置在正對着型腔壁或粗大型心的地方，使高速料流直接沖擊在型腔壁或型心壁上，從而改變流向，降低流速，平穩的充滿型腔，可避免溶體破裂現象，消除塑件明顯的溶接痕。

2、澆口的位置應開設在塑件截面最厚處，以利于熔體填充材料。

3、澆口的位置應使熔體流程最短，流向變化最小，能量損失最小。

4、澆口的位置應有利于型腔内氣體的排出。

5、避免塑件産生熔接痕。

6、防止料流将型心或嵌件擠壓變形。

7、澆口位置應盡量避免由于高分子定向作用産生的不利影響，利用高分子定向作用産生的有利影響。

當塑件側壁上帶有的與開模方向不同的内外側孔或側凹等阻礙塑件成型後直接脫模時，必須将成型側孔或側凹零件做成活動的，這種零件稱為側型芯（俗稱活動型芯）。在塑件脫模前必須先抽除側型芯，然後再從模具中推出塑件，完成側型芯的抽出和複位的機構即叫做側向分型抽芯機構。

側向分型抽芯機構根據動力來源的不同，一般可将其分為機動、液壓或氣動以及手動等三大類型。

機動側向分型與抽芯機構是利用注射機開模力作為動力，通過有關傳動零件使力作用于側向成型零件而将模具側向分型或把側向型芯從塑料制品中抽出，合模時又靠它使側向成型零件複位。這類機構雖然結構比較複雜，但分型與抽芯無需手工操作，生産率較高，并且機動抽芯具有較大的抽芯力，抽芯距大，故生産中廣泛采用，

機動抽芯按傳動方式又可分為斜導柱分型與抽芯機構、斜滑塊分型與抽芯機構、齒輪齒條抽芯機構和其它形式抽芯機構

在注塑成型 的每一循環中，塑件必須由模具型腔中脫出，脫出塑件的機構稱為脫模機構或頂出機。

脫模機構由頂杆、頂杆固定闆、頂出闆、回程杆、拉料杆、回程彈簧組成，其中，勾料杆的作用是使澆注系統自動脫離塑件，并從模具中順利脫落，頂杆用來頂制品，頂出固定闆，用來固定頂杆，回程杆，利用回程彈簧起複位導向作用。

脫模機構可按動力來源分類也可按模具結構分類:

1、按動力來源分類。分為手動脫模、機動脫模、液壓脫模、氣動脫模。

2、按模具結構分類。分為簡單脫模機構、雙脫模機構、順序脫模機構、二級脫模機構、澆注系統脫模機構等。

1、塑件滞留于動模邊，以便借助于開模力驅動脫模裝置，完成脫模動作，緻使模具結構簡單。

2、防止塑件變形或損壞，正确分析塑件對模腔的粘附力的大小及其所在部位，有針對性地選擇合适的脫模裝置，使推出重心與脫模阻力中心相重合。

由于塑料收縮時包緊型芯，因此推出力作用點應盡量靠近型芯，同時推出力應施于塑件剛性和強度最大的部位，作用面積也應盡課能大一些，以防塑件變形或損壞。

3、力求良好的塑件外觀，在選擇頂出位置時，應盡量設在塑件内部或對塑件外觀影響不大的部位。在采用推杆脫模時尤其要注意這個問題。

4、結構合理可靠，脫模機構應工作可靠，運動靈活，制造方便，更換容易且具有足夠的剛度和強度。

頂杆加工簡單，更換方便，脫模效果好，頂杆設計的注意事項：

1、頂出位置頂杆的頂出位置應設在脫模阻力大的地方，頂杆不宜設在塑作最薄的處，以免塑件變形或損壞，當結構需要頂在薄壁處時，可增加頂出面積，來改善塑件受力狀況。此時，一般采用頂出盤頂出。

2、頂杆直徑不宜過細，應有足夠的剛度承受頂出力，當結構限制頂出面積較小時，為了避免細長杆變形，可設計成階梯形頂杆。

3、配位置頂杆端面應和型腔在同一平面或比型腔的平面高出0.05～1mm，否則，會影響塑件使用。

4、數量不保證塑件質量，能夠順利脫模的情況下，頂杆的數量不宜過多。當塑件不許可有頂出痕迹，可用頂出耳的形式脫模後将頂出耳剪掉。

1、熱加工工具鋼，它能承受模鑄、鍛造和擠壓時的相對高的溫度。

2、冷加工工具鋼，它用于下料和剪切、冷成形、冷擠壓、冷鍛和粉末加壓成形。

塑料-一些塑料會産生腐蝕性副産品，例如PVC塑料。長時間的停工引起的冷凝、腐蝕性氣體、酸、冷卻/加熱、水或儲存條件等因素也會産生腐蝕。 在這些情況下，推薦使用不鏽鋼材料的模具鋼。

模具尺寸 － 大尺寸模具常常使用預硬鋼。 整體淬硬鋼常常用于小尺寸模具。

鋼的化學成分很重要。 鋼的合金成分越高，就越難加工。 當碳含量增加時，金屬切削性能就下降。

鋼的結構對金屬切削性能也非常重要。 不同的結構包括： 鍛造的、鑄造的、擠壓的、軋制的和已切削加工過的。 鍛件和鑄件有非常難于加工的表面。

硬度是影響金屬切削性能的一個重要因素。 一般規律是鋼越硬，就越難加工。 高速鋼（HSS）可用于加工硬度最高為330-400 HB的材料；高速鋼 钛化氮（TiN）塗層，可加工硬度最高為45 HRC的材料； 而對于硬度為65-70 HRC的材料，則必須使用硬質合金、陶瓷、金屬陶瓷和立方氮化硼（CBN）。

非金屬參雜一般對刀具壽命有不良影響。 例如Al2O3 （氧化鋁），它是純陶瓷，有很強的磨蝕性。

最後一個是殘餘應力，它能引起金屬切削性能問題。 常常推薦在粗加工後進行應力釋放工序。

粗略地說，成本的分布情況如下：

1、工件材料 20％

2、熱處理 5％

3、加工（CNC、放電、線割等） 65％

4、裝配/調整 10％

塑料-一些塑料會産生腐蝕性副産品，例如PVC塑料。長時間的停工引起的冷凝、腐蝕性氣體、酸、冷卻/加熱、水或儲存條件等因素也會産生腐蝕。 在這些情況下，推薦使用不鏽鋼材料的模具鋼。

模具尺寸 － 大尺寸模具常常使用預硬鋼。 整體淬硬鋼常常用于小尺寸模具。

模具使用次數 － 長期使用（> 1 000 000次）的模具應使用高硬度鋼，其硬度為48－65 HRC。 中等長時間使用（100 000到1 000 000次）的模具應使用預硬鋼，其硬度為30－45 HRC。 短時間使用（ 表面粗糙度 － 許多塑料模具制造商對好的表面粗糙度感興趣。 當添加硫改善金屬切削性能時，表面質量會因此下降。 硫含量高的鋼也變得更脆。

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