塑料注射模具設計與制造實例是通過設計圖1.1所示的防護罩的注射模，全面介紹了從塑料成形工藝分析到确定模具的主要結構，最後繪制出模具的塑料注射模具設計全過程。

設計任務：

産品名稱：防護罩

産品材料：ABS（抗沖）

産品數量：較大批量生産

塑料尺寸：如圖1.1所示

塑料質量：15克

塑料顔色：紅色

塑料要求：塑料外側表面光滑，下端外沿不允許有澆口痕迹。塑料允許最大脫模斜度0.5°

圖1.1 塑件圖

（1）塑料材料特性

ABS塑料（丙乙烯—丁二烯—苯乙烯共聚物）是在聚苯乙烯分子中導入了丙烯腈、丁二烯等異種單體後成為的改性共聚物，也可稱為改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯更好的使用和工藝性能。ABS是一種常用的具有良好的綜合力學性能的工程材料。ABS塑料為無定型料，一般不透明。ABS無毒、無味，成型塑料的表面有較好的光澤。ABS具有良好的機械強度，特别是抗沖擊強度高。ABS還具有一定的耐磨性、耐寒性、耐水性、耐油性、化學穩定性和電性能。ABS的缺點是耐熱性不高，并且耐氣候性較差，在紫外線作用下易變硬發脆。

（2）塑料材料成形性能

使用ABS注射成形塑料制品時，由于其熔體黏度較高，所需的注射成形壓力較高，因此塑料對型芯的包緊力較大，故塑料應采用較大的脫模斜度。另外熔體黏度較高，使ABS制品易産生熔接痕，所以模具設計時應注意減少澆注系統對料流的阻力。ABS易吸水，成形加工前應進行幹燥處理。在正常的成形條件下，ABS制品的尺寸穩定性較好。

（3）塑料的成形工藝參數确定

查有關手冊得到ABS（抗沖）塑料的成形工藝參數：

密 度 1.01~1.04克/mm³

收 縮 率 0.3%~0.8%

預熱溫度 80°c~85°c，預熱時間2~3h

料筒溫度 後段150°c~170°c，中段165°C~180°c，前段180°c~200°c

噴嘴溫度 170°c~180°c

模具溫度 50°c~80°c

注射壓力 60~100MPa

注射時間 注射時間20~90s，保壓時間0~5s，冷卻時間20~150s.

（1）塑件的尺寸精度分析

該塑件上未注精度要求的均按照SJ1372中8級精度公差值選取。

（2）塑件表面質量分析

該塑件要求外形美觀，外表面表面光滑，沒有斑點及熔接痕，粗糙度可取Ra0.4μm，下端外沿不允許有澆口痕迹，允許最大脫模斜度0.5°，而塑件内部沒有較高的表面粗糙度要求。

（4）塑件的結構工藝性分析

A、從圖紙上分析，該塑件的外形為回轉體，壁厚均勻，且符合最小壁厚要求。

B、塑件型腔不大，适合批量生産。

C、在塑件側壁有1個

的孔，因此成型後塑件不易取出，需要考慮側抽芯裝置。

結論：綜上所述，該塑件可采用注射成型加工。

（1）計算塑件的體積和重量

計算塑件的重量是為了選擇注射機及确定模具型腔數。

A、計算塑件的體積：V=12723.2mm3（過程略）

B、計算塑件的重量：根據有關手冊查得ρ=1.2Kg·dm3

所以，塑件的重量為：W=ρV

=12723.2×1.2×10-3

=15.26g

（2）設備選擇

根據塑件形狀及尺寸，采用一模兩腔的模具結構，考慮外形尺寸及注射時所需的壓力情況，參考模具設計手冊初選螺杆式注射機：G54—S200/400

選用G54—S200/400型卧式注射機，其有關參數為：

額定注射量 200/400cm³

注射壓力 109MPa

鎖模力 2540KN

最大注射面積 645cm³

模具厚度 165~406mm

最大開合模行程 260mm

噴嘴圓弧半徑 18mm

噴嘴孔直徑 4mm

拉杆間距 290mm×368mm

查相關手冊得出工藝參數如下表，試模時可根據實際情況作适當調整

（1）質量保證措施

根據塑件技術要求和塑料模塑成型工藝文件技術參數，為保證達到塑件要求采取了如下措施：

①分型面的設置方法

塑料分型面的選擇應保證塑件的質量要求，本實例中塑件的分型面有多種選擇，如圖1.2所示。圖1.2a所示的分型面選擇在軸線上，這種選擇會使塑件表面留下分型面痕迹，影響塑件表面質量。同時這種分型面也使抽芯困難；圖1.2b的分型面選擇在下端面，這樣的選擇使塑件的外表面可以在整體上凹模型腔内成形，塑件大部分外表面光滑，僅在側向抽芯處留有分型面痕迹。同時側向抽芯容易，而且塑件脫模方便。因此塑件選擇如圖1.2b所示的分型面

圖1.2 分析面的選擇

②側抽芯的措施

塑件的側面有直徑為10mm的圓孔，因此模具應有側向抽芯結構，由于推出距離較短，抽出力較小，所以采用斜面斜導柱、滑塊抽芯機構。斜導柱裝在定模闆上，滑塊裝在推件闆上。

③脫模斜度的數值

為确保塑件外形美觀，外表面表面光滑，沒有劃傷、熔接痕，需要将脫模斜度設計略微大一些，而制件允許最大脫模斜度0.5°，故脫模斜度即設計該值。

（2）合理的确定型腔數

為提高塑件生産的經濟效益，在注射機容量能滿足要求的前提下，應計算出較合理的型腔數。随型腔的數量增多，每一隻塑件的模具費用有所降低。該塑料形狀較簡單，質量較小，生産批量較大。所以應使用台多型腔注射模具。考慮到塑件側面有直徑為10mm的圓孔，需側向抽芯，所以模具采用一模兩腔、平橫布置。這樣模具尺寸較小，制造加工方便，生産效率高，塑件成本較低。其布置如圖1.3所示。

圖1.3 塑件布置圖

（3）澆道和澆口設置

澆口對塑件的形式、尺寸精度、熔接痕位置、二次加工和商品價格等有很大影響，因而必須首先對澆道和澆口對具體塑件的成型關系進行分析。根據該制件的結構特點可以考慮采用點澆口和側澆口兩種形式，但是塑件明确要求下端外沿不允許有澆口痕迹，所以塑件采用點澆口成形，其澆注系統如圖1. 4所示。點澆口直徑為0.8mm，點澆口長度為1mm，頭部球R1.5~2mm，錐角α為6°。分流道采用半圓截面流道，其半徑R為3~3.5mm。主流道為圓錐形，上部直徑與注射機噴嘴相配合，下部直徑6~8mm。

圖1.4 點澆口澆注系統

（4）模具制造成本估算（略）

（1）塑料采用注射成形法生産。為保證塑料表面質量，使用點澆口成形，因此模具應為雙分型面注射模（三闆式注射模）。

（2）因塑件尺寸較小，模具規模不大，為了降低加工難度，該模具采用直接加工型腔，即整體式結構。

（3）從塑件側孔的角度考慮，制件孔較小，所需的抽芯力不大，所以可以利用斜導柱抽芯。

（1）模具的結構形狀

模具結構為雙分型面注射模，如圖1.5所示。采用拉杆和限位螺釘，控制分型面A—A的打開距離，其開距應大于40mm，方便澆口。分型面B—B的打開距離，其開距應大于65mm用于取出制件。模具分型面的打開順序，由安裝在模具外側的彈簧—滾柱式機構控制。

圖1.5 雙分型面注射模模具結構

1－限位拉杆 2－導套 3－定模闆 4－螺釘 5－推件闆 6－推杆 7－動模闆 8－支承闆 9－推杆固定闆 10－推闆 11－墊塊 12－動模座 13－導柱 14－導套 15－導套 16－定模座 17－流道闆 18－導套 19－導柱 20－限位螺釘

（2）選擇模架

①模架的結構，如圖1.6所示.

②模架安裝尺寸校核

模具外形尺寸為長300mm、寬250mm、高345mm,小于注射機拉杆間距和最大模具厚度,可以方便的安裝在注射機上。

圖1.6 模架

（3）型腔布置

根據塑件的幾何結構特點、尺寸精度要求，确定了一模兩腔的模具結構，其排布方式如圖1.7所示。

圖1.5 型腔排布方式

（4）确定分型面

如前所述，為了保證塑件的表面質量，且有利于模具加工、排氣、脫模及成型操作，分型面選擇如圖1.5所示的A-A分型面。

（5）确定澆注系統和排氣系統

主澆道、分澆道及澆口的形狀、位置、大小以及排氣方法、排氣槽的位置、大小如圖1.4所示。

（6）選擇推出方式

由于塑件形狀為圓殼形而且壁厚較薄，使用推杆推出容易在塑件上留下推出痕迹，不宜采用。所以選擇推件闆推出機構完成塑件的推出，這種方法結構簡單、推出立均勻，塑件在推出時變形小，推出可靠。

（7）冷卻系統

①模具加熱

一般生産ABS材料塑性的注射模具不需要外加熱。

②模具冷卻

模具的冷卻分為兩部分，一部分是型腔的冷卻，另一部分是型芯的冷卻。

型腔的冷卻是由定模闆（中間闆）上的兩條Φ10mm的冷卻水道完成，如圖1.6所示。

圖1.6 定模闆冷卻水道

型芯的冷卻如圖1.7所示，在型芯内部開有Φ16mm的冷卻水孔，中間用隔水闆2隔開，冷卻水由支承闆5上的Φ10mm冷卻水孔進入，沿着隔水闆的一側上升到型芯的上部，翻過隔水闆，流入另一側，再流回支承闆上的冷卻水孔。然後繼續冷卻第二個型芯，最後由支承闆上的冷卻水孔流出模具。型芯1與支承闆5之間用密封圈3密封。

圖1.7 型芯的冷卻

1－型芯 2－隔水闆 3－密封圈 4－定模闆 5－支承闆

（8）模具總體結構

模具結構示意如圖1.8所示。

圖1.8 模具結構示意圖

1－導柱 2－導套 3－拉杆 4－定模闆（中間闆） 5－螺釘 6－導套 7－複位杆 8－動模座闆 9－螺釘 10－推闆 11－推杆固定闆 12－墊塊 13－支承闆 14－密封圈 15－隔水闆 16－動模闆 17－定位銷 18－推件闆 19－側滑塊 20－斜楔 21－斜導柱 22－型芯 23－螺釘 24－脫出闆 25－定模座闆 26－定模鑲塊 27－拉料杆 28－定位圈 29－澆口套 30－導柱 31－導套 32－導套 33－限位螺釘

（9）模具零件厚度及外形尺寸

①型腔結構

如圖1.8所示，型腔由定模闆4、定模鑲件26和19共三部分組成。定模闆4和滑塊19構成塑件的側壁，定型鑲件26成形塑件的頂部，而且點澆口開在定模鑲件上，這樣使加工方便有利于型腔的抛光。定模鑲件可以更換，提高了模具的使用壽命。

②型芯結構

如圖1.8所示，型芯由動模闆16上的孔固定。型芯于推件闆18采用錐面配合，以保證配合緊密，防止塑件産生飛邊。另外，錐面配合可以減少推件闆在推件運動時與型芯之間的磨損。型芯中心開有冷卻水孔，用來強制冷卻型芯。

③模具的導向結構

如圖1.8所示，為了保證模具的閉合精度，模具的定模部分與動模部分之間采用導柱子1和導套2導向定位。推件闆18上裝有導套6，推出制件時，導套6在導柱1上運動，保證了推件闆的運動精度。定模座闆上裝有導柱30，為點澆口凝料推闆24和定模闆4的運動導向。

④結構強度計算（略）

（7）計算成型零件工作尺寸

取ABS的平均成形收縮為0．6%，塑件未注公差按照SJ1372中8級精度公差值選取。

①型腔徑向尺寸

模具最大磨損取塑件公差的1/6；模具制造公差〥z=△/3；取X=0.75.

Φ40 0.26→Φ40.26-0.26

(Lm1) 〥0=[(1 S)Ls1-X△] 〥0

=[(1 0.6%)×40.26-0.75×0.26] 0.09

=40.31 0.09

R25＋0.94→R25.94-0.94

(Lm2) 〥0=[(1 S)Ls2-X△] 〥0

=[(1 0.6%)×25.94-0.75×0.94] 0.31

=25.39 0.31

②型腔深度尺寸

模具最大磨損量取塑件公差的1/6；模具制造公差〥z=△/

取X=0.5。

50 1.2→51.2-1.2

（Hm1） 〥0=[(1 S)Hs1-X△] 〥0

=[(1 0.6%)×51.2-0.5×1.2] 0.40

=50.91 0.40

45 1.2→46.2－1.2

(Hm2) 〥0=[(1 S)Hs2-X△] 〥0

=[(1 0.6%)×46.2×1.2] 0.40

=45.88 0.40

(3) 型芯徑向尺寸

模具最大磨損量取塑件公差的1/6； 模具制造公差〥z=△/3；取X=0.75.

Φ36.8 0.26→Φ36.8 0.26

(Ls1)0-〥z=[(1 S)Ls1 X△]0-〥Z

=[(1 0.6%)×36.8 0.75×0.26] -0.09

=37.220-0.09

Φ10 0.52→Φ10 0.52

(Ls2) 0-〥z=[(1 S)Ls2 X△]0-〥Z

=[(1 0.6%)×10 0.75×0.25] -0.17

=10.450-0.17

(4) 型芯高度尺寸

模具最大磨損量取塑件公差的1/6； 模具制造公差〥z=△/3；取X=0．5。

1）48.4 1.2→48.4 1.2

(hm1) 0-〥z=[(1 S)hs1 X△] 0-〥Z

=[(1 0.6%)×48.4 0.5×1.2]-0.40

=49.29-0.40

2) 15 0.68→15 0.68

(hm2) 0-〥z=[(1 S)hs2 X△] 0-〥Z

=[(1 0.6%)×15 0.5×0.68] -0.23

=15.43-0.23

（略）

（略）

（略）

試模是模具中的一個重要環節，試模中的修改、補充和和調整是對于模具設計的補充。

（1）試模前的準備

試模前要對模具及試模用的設備進行檢驗。模具的閉合高度，安裝與注射機各個配合尺寸、推出形式、開模距、模具工作要求等要符合所選設備的技術條件。檢查模具各滑動零件配合間隙适當，無卡住及緊澀現象。活動要靈活、可靠，起止位置的定位要正确。各鑲嵌件、緊固件要牢固，無松動現象。各種水管接頭、閥門、附件、備件要齊全。對于試模設備也要進行全面檢查，即對設備的油路、水路、電路、機械運動部位、各操縱件和顯示信号要檢查、調整，使之處于正常運轉狀态。

（2）模具的安裝及調試

模具的安裝是指将模具從制造地點運至注射機所在地，并安裝在指定注射機的全過程。

模具安裝在注射機上要注意以下幾方面：

①模具的安裝方位要滿足設計圖樣的要求。

②模具中有側向滑動結構時，盡量使其運動方向為水平方向。

③當模具長度與寬度尺寸相差較大時，應盡可能使較長的邊與水平方向平行。

④模具帶有液壓油路接頭，氣路接頭，熱流道元件接線闆時，盡可能放在非操作一側，以免操作不方便。

模具在注射機上的固定多采用螺釘，壓闆的形式，如圖1.9所示。一般每側4～8塊壓闆，對稱布置。

圖1.9 模具固定

1－壓闆 2－螺釘 3－模具 4－注射機安裝闆

模具安裝于注射機上之後，要進行空循環調整。其目的在于檢驗模具上各運動機構是否可靠、靈活，定位裝置是否能夠有效作用。要注意以下方面：

①合模後分型面不得有間隙，要有足夠的合模力。、

②活動型芯、推出及導向部位運動及滑動要平穩、無幹涉現象，定位要正确可靠。

③開模時，推出要平穩，保證将塑件及澆注系統凝料推出模具。

④冷卻水要暢通，不漏水，閥門控制正常。

（3）試模

模具安裝調試後既可以進行試模

①加入原料

原料的品種、規格、牌号應符合産品圖樣中的要求，成形性能應符合相關标準的規定。原料一般要預先進行幹燥。

②調整設備

按照工藝條件要求調整注射壓力、注射速度、注射量、成形時間、成形溫度等工藝參數。

③試模

将模具安裝在注射機上，選用合格的原料，根據推薦的工藝參數調整好注射機，采用手動操作。開始注射時，首先采用低壓、低溫和較長的時間條件下成形。如果型腔未充滿，則增加注射時的壓力。在提高壓力無效時，可以适當提高溫度條件。試模注射器出樣件。試模過程中容易産生的缺陷及原因可參考表10-9。

試模過程中，應進行詳細記錄，将結果填入試模記錄卡，并保留試模的樣件。

（4）檢驗

通過試模可以檢驗出模具結構是否合理；所提供的樣件是否符合用戶的要求；模具能否完成批量生産。針對試模中發現的問題，對模具進行修改、調整、再試模，使模具和生産出的樣件滿足客戶的要求，試模合格的模具，應清理幹淨，塗防鏽油入庫保存。

定模闆（中間闆）零件圖如圖1.10所示。

圖1.10 中間闆零件圖

定模闆（中間闆）的加工工藝：

（1）以基準角定位，加工Φ52 0．02mm和Φ40．31 0．09mm的型腔孔，可以采用坐标镗或加工中心完成。

（2）以基準角定位，加工寬32mm、長40mm、深25mm及寬10mm、深20．66-0．23mm的裝配側滑塊孔，可以采用銑床或加工中心完成。

（3）以基準角定位，加工寬32mm、長20mm、深40mm的斜楔裝配孔及其上的M8螺釘沉孔，可以采用銑床和鑽床加工。

（4）鉗工研配側滑塊和斜楔。

（5）将側滑決裝入定模闆側滑塊孔内鎖緊固定，共同加工Φ15mm的斜導柱孔，可以采用銑床和鑽床加工。

（6）以基準角定位，加工4×Φ16mm孔，可以銑床和鑽床加工。

（7）加工2×Φ10mm冷卻水孔，由鑽床或深孔鑽床完成。

側滑塊加工工藝如下：

（1）加工外形尺寸，由銑床或加工中心完成。

（2）鉗工研配，首先與推件闆研配側滑塊的滑道部分，要求滑動靈活，無晃動間隙；其次研配側滑塊與型芯及定模闆的配合，要求配合接觸緊密，注射成形時不産生飛邊；最後研配斜楔，要求斜楔在注射成形時鎖緊側滑塊。

（3）與定模闆配鑽斜導柱孔。

（4）加工側滑塊的兩個Φ3mm定位凹孔。

動模闆（型芯固定闆）零件圖如圖1.11所示。

圖1.11 動模闆（型芯固定闆）零件圖

動模闆（型芯固定闆）加工工藝如下：

（1）以基準角定位，加工Φ50 0.02mm和Φ60mm的型芯固定孔，可以采用坐标镗床或加工中心完成。

（2）以基準角定位，加工4×Φ21mm孔，可采用镗床鑽床完成。

（3）鉗工裝配型芯。

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