页数：133页文件大小：26.95 MB来源： 塑料成型及模具设计ppt课件
本课件讲解注射模的七大组成系统与典型结构分类，分型面的形式与选择原则、型腔数目的确定与排列方式，以及主流道、分流道、冷料穴、浇口、排气槽与热流道浇注系统的设计要点和流变学计算。
第四章注射模设计第一节注射模分类及典型结构第二节塑料制品在模具中的位置第三节浇注系统设计第四节成型零部件设计第五节导向与定位机构设计第六节脱模机构设计第七节侧向分型与抽芯机构设计第八节温度调节系统设计第九节热固性塑料注射成型模具设计第十节第十一节新型塑料注塑成型工艺及模具设计简介第十二节注塑模的标准化第十三节设计举例与分析
第一节注射模分类及典型结构一、注射模结构组成与分类（一）注射模的组成注射模由动模和定模两大部分组成。动模安装在注射机的动模板上，定模安装在注射机的定模板上。
模具的动模部分
本页为图片内容，展示模具的动模部分的结构与要点。
动定模的配装
本页为图片内容，展示动定模的配装的结构与要点。
（一）注射模的组成所示为一典型的单分型面注射模。根据模具中各个零件的不同功能，注射模可由以下七个（或部分）系统或机构组成
（一）注射模的组成
二、注射模的分类1、按模具总体结构特征分类
二、注射模的分类2、按注射成型工艺热塑性塑料注射模，热固性塑料注射模，低发泡注射模，精密注射模3、按模具型腔的容量分类
单分型面注射模
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单分型面注射模（2）
本页为图片内容，展示单分型面注射模（2）的结构与要点。
双分型面注射模
本页为图片内容，展示双分型面注射模的结构与要点。
双分型面注射模（2）
本页为图片内容，展示双分型面注射模（2）的结构与要点。
带侧向抽芯注射模
本页为图片内容，展示带侧向抽芯注射模的结构与要点。
带侧向分型的注射模
本页为图片内容，展示带侧向分型的注射模的结构与要点。
斜导柱抽芯模具
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带有活动镶件的注射模
本页为图片内容，展示带有活动镶件的注射模的结构与要点。
带斜滑杆注射模
本页为图片内容，展示带斜滑杆注射模的结构与要点。
自动卸螺纹注射模
本页为图片内容，展示自动卸螺纹注射模的结构与要点。
齿轮齿条抽芯注射模
本页为图片内容，展示齿轮齿条抽芯注射模的结构与要点。
热流道注射模
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热流道注射模（2）
本页为图片内容，展示热流道注射模（2）的结构与要点。
第二节塑料制品在模具中的位置一、分型面的设计分型面是模具上用于取出塑件和（或）浇注系统冷凝料的可分离的接触表面。
（一）分型面的形式分型面按其位置与注射机开模运动方向的关系来分的有
选择设计分型面的基本原则是：分型面应选择在塑件截面轮廓最大的位置，以便顺利脱模。同时在选择设计分型面时还应考虑以下因素：1．分型面的选择应便于塑件脱模并简化模具结构2．分型面的选择应考虑塑件的技术要求
分型面的选择原则
水管夹
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分型面的选择原则
分型面的选择原则
分型面的选择原则
分型面的选择原则
分型面的选择原（6）
本页为图片内容，展示分型面的选择原（6）的结构与要点。
二、型腔布置型腔的布置包括了两方面的问题:一是模具型腔的数目二是各型腔在模具中的排列方式（一）型腔数目的确定为了使模具的生产效率与注塑机相匹配，提高生产效率和经济效益，并保证塑件的精度，设计模具时应合理确定型腔的数目。一般确定型腔数目有以下几种方法1．按注塑机的最大注射量确定模腔个数n2.按注塑机额定锁模力确定型腔个数n3．按制品的精度要求确定型腔个数n4、按经济性确定型腔数n
1．按注塑机的最大注射量确定模腔个数nn≤（4-1）n≤（4-2）式中：Vg（mg）——是注塑机最大注射量（cm3或g）；Vj（mj）——是浇注系统冷凝料量（cm3或g）；Vz（mz）——是单个塑件的容积或质量（cm3或g）。
2.按注塑机额定锁模力确定型腔个数nn≤（4-3）式中：F——注塑机的额定锁模力（N）；Pm——塑料熔体对型腔的平均压力（MPa）Aj——浇注系统在制品分型面上的投影面积（mm2）；Az——单个制品在分型面上的投影面积（mm2）。
3．按制品的精度要求确定型腔个数n生产经验认为，增加一个型腔，塑件的尺寸精度将下降4%。为满足制品的尺寸要求需使LS+（n-1）LᇫS4%≤（4-4）式中L——塑件的基本尺寸（mm）；±——塑件的尺寸公差（mm），为双向对称公差标注；±ᇫS——单型腔注射时塑件可能产生的尺寸误差的百分比。
上式简化可得型腔数目为n≤25－24（4-5）
4、按经济性确定型腔数n根据总成型加工成本最小的原则，并忽略准备时间和试生产原料费用，仅考虑模具费和成型加工费。模具费用Xm= n C1+C2（4-6）成型加工费用Xj= N（4-7）总加工费X = Xm+ Xj（4-8）为使加工费最小，令=0，则得n =（4-9)C1——每一腔所需承担的与模腔数有关的模具费用；C2——与型腔数无关的费用；N——制品总件数；Y——每小时注射成型加工费（元/h）；t——成型周期（s）
(二)型腔的布置型腔布置的原则：要求塑料通过分流道能同时到达浇口进入型腔。按分流道的布置特点来分:平衡式布置非平衡式布置按分流道的布置形状来分:O形排列（辐射形排列）I形排列H形排列X形排列混合形排列等多种形式。
分流道的几种O型排列
本页为图片内容，展示分流道的几种O型排列的结构与要点。
平衡式型腔分布
本页为图片内容，展示平衡式型腔分布的结构与要点。
分流道的I、H型平衡式排列
本页为图片内容，展示分流道的I、H型平衡式排列的结构与要点。
分流道的I、H型非平衡式排列
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非平衡式型腔分布
本页为图片内容，展示非平衡式型腔分布的结构与要点。
考虑锁模力平衡的型腔分布
本页为图片内容，展示考虑锁模力平衡的型腔分布的结构与要点。
非平衡式分流道设计
本页为图片内容，展示非平衡式分流道设计的结构与要点。
点浇口的型腔分布
本页为图片内容，展示点浇口的型腔分布的结构与要点。
辅助流道的型腔分布
本页为图片内容，展示辅助流道的型腔分布的结构与要点。
冷却循环对充模的影响
本页为图片内容，展示冷却循环对充模的影响的结构与要点。
第三节浇注系统设计一、浇注系统的组成及作用二、浇注系统的设计要点三、排溢系统设计四、热流道浇注系统设计
（一）浇注系统的流变学概念1．浇注系统的流变学方程在注射模中浇注系统多数是由圆形或矩形流道组成的。圆形和矩形管壁处的剪切速率γ́w可分别近似用下式描述：圆形管壁的剪切速率为：（4-10）矩形管壁的剪切速率为：（4-11）式中γ́w1——是圆形管道管壁处熔体的剪切速率（s-1）；γ́w2——是矩形管道管壁处熔体的剪切速率（s-1）；R——圆形管半径（cm）; h——矩形管高度（cm）;W——宽度（cm）;Q——熔体的体积流量（cm3/ s）。
1．浇注系统的流变学方程根据剪切应力的定义，对于圆形和矩形管，分别有：（4-12）（4-13）根据假塑性流体粘性流动方程，则圆形得矩形得式中τw1——圆形管道管壁处熔体的切应力（104P a）;τw2——矩形管壁处熔体的切应力（104P a）;L——管长（cm）;P——熔体流经管长为L（cm）的流道时产生的压力降（104P a）
2、流变参数的变化与选择由式（4-16）和式（4-17）可知熔体的体积流量与流道的长度L、流道的截面尺寸R4或W h3有关熔体表观粘度ηa压力降ᇫP而且这些参量还互相关联，当改变其中一个参量，可引起其他参量的变化。
(1)浇口截面尺寸和长度当流量qv一定时，↑R（或W、h）、↓L→↓ᇫP但同时会使熔体流速↓→γ́↓→ηa↑ →ᇫP↑另一方面：当浇口的直径较小时→剪切作用↑→ηa↓→ᇫP↓
（3）表观粘度的控制在注射成型中，当充模不满时，降低塑料熔体的表观粘度也是一个行之有效的方法。降低表观粘度的方法有：提高温度提高剪切速率但是，这不意味着浇口越小越好，一些塑料熔体对温度和剪切速率较敏感，较高的温度或剪切速率可能引起熔体破裂，使塑件的质量得不到保证。
二、浇注系统设计要点（一）浇注系统的设计要求设计浇注系统时应注意以下问题：1．应考虑成型塑料的工艺特性：如成型塑料熔体的流动性，对压力、温度的敏感性，收缩性，分子取向等性能。2．浇口位置、数量的设计要有利于熔体的流动，有利于排气等。
3．应尽量缩短熔体到型腔的流程，以减少压力损失。4．避免高压熔体直接对型芯和嵌件的冲击，以防止型芯的变形或嵌件的位移。5．尽量减少浇注系统冷凝料的产生，减少原材料的损耗。6．浇口的设置要便于冷凝料的去除，不影响塑件的外观。
（二）流道设计1．主流道设计设计要点如下
主流道套（注咀）与喷嘴的关系
本页为图片内容，展示主流道套（注咀）与喷嘴的关系的结构与要点。
浇口套的形式浇口套材料:T8、T10，淬火：HRC50-55图a结构的浇口套与定位环做成一体，适用于小型模具。图b用螺丝连接固紧定位环从而压紧浇口套。图c利用注塑机前定模板把定位环和浇口套压住。
2．分流道设计分流道是主流道与浇口之间的进料通道。在多型腔模具中分流道是必不可少的；在单型腔模具中，有时可省去分流道。在设计分流道时主要考虑尽量减少熔体流动时的压力损失和温度降低，同时尽量减小分流道的容积。
（１）分流道的截面形状常见的分流道截面形状如右图从图中可见圆形和正方形流道的效率最高。（但正方形截面流道不利于冷凝料的推出，圆形的加工较困难。）梯形和U形截面，在实际生产中得到较广泛的应用。流道中心最好能与浇口中心同在一直线上，Ra1.25-2.5μm
分流道截面形状
本页为图片内容，展示分流道截面形状的结构与要点。
（2）分流道的截面尺寸一般圆形截面的直径为2-12mm对流动性好的：分流道长度很短的，直径可小到2mm；（如尼龙、聚乙烯、聚丙烯等塑料）对流动性差的：则可大至12mm；（如聚碳酸脂、聚砜等塑料）一般情况下分流道直径常取5-6mm。
梯形流道的深度为截面上端宽度的2/3-3/4，上端面的宽度根据成型条件和模具结构而定，一般取5-10mm，脱模斜度为5°-10°。U形流道是梯形流道的变异，其深度h=2r（r为圆弧半径），脱模斜度为5°-10°。
3．冷料穴与拉料杆设计冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或者在分流道的末端。其作用是收集熔体前锋的冷料，防止进入型腔而影响塑件的质量。冷料穴分两种：一种是专门用于收聚贮存冷料；另一种是既有贮存冷料又兼有拉出主流道冷凝料功能。
（1）冷料穴冷料穴必须设置在熔体流向的转折处，并迎着上游料流的方向。冷料穴的长度一般取流道直径的1.5-2倍。
（2）兼有拉料作用的冷料穴
本页为图片内容，展示（2）兼有拉料作用的冷料穴的结构与要点。
带球头（或菌形头）拉料杆冷料穴
本页为图片内容，展示带球头（或菌形头）拉料杆冷料穴的结构与要点。
带尖锥头拉料杆和无拉料杆的冷料穴
本页为图片内容，展示带尖锥头拉料杆和无拉料杆的冷料穴的结构与要点。
（三）浇口设计浇口是浇注系统的关键部分，它起着调节、控制料流速度、补料时间、防止倒流及在多型腔起着平衡进料的作用。对浇口总的设计要求是：要使熔料以较快的速度进入并充满型腔，同时在型腔充满后适时冷却封冻。一般要求浇口截面小，长度短。
这样可提高料流的剪切速率，有利于充满型腔；同时有利于快速冷却封冻；且便于塑件与浇注系统冷凝料的分离，保证塑件的外观质量。
1．浇口位置选择
本页为图片内容，展示1．浇口位置选择的结构与要点。
（2）浇口应设置在塑件最大壁
本页为图片内容，展示（2）浇口应设置在塑件最大壁的结构与要点。
（4）有利于减少熔接痕和提高熔接痕强度
本页为图片内容，展示（4）有利于减少熔接痕和提高熔接痕强度的结构与要点。
（5）防止型芯变形
本页为图片内容，展示（5）防止型芯变形的结构与要点。
（6）考虑塑件的收缩变形及分子取向
本页为图片内容，展示（6）考虑塑件的收缩变形及分子取向的结构与要点。
(7)应考虑塑件的外观浇口位置应尽量设置在不影响塑件外观的部位，如塑件的边缘、底部或内侧.
表4-3 常用塑料允许的流程比
| 塑料品种 | 壁厚 t（mm） | 允许流程比 |
|---|---|---|
| 聚乙烯 PE | 0.8～3.0 | 240～200 |
| 聚丙烯 PP | 0.8～3.0 | 200～160 |
| 聚碳酸酯 PC | 1.0～3.0 | 120～90 |
| 聚苯乙烯 PS | — | — |
| 聚酰胺 PA | — | — |
说明：源文件该页文字层仅完整保留了 PE、PP、PC 三组数据，PS、PA 两行的壁厚与流程比数值缺失，以「—」占位，请以原课件图片为准核对。
（1）流程比校核当浇口形式和开设位置不同时，流程比的计算有所不同。右图直接浇口其流程比为（4-23）侧浇口的流程比为（4-24）
（2）流动前沿校核熔体流动前沿时间等值线校核的方法有手工校核和计算机流动模拟两种。1）手工校核手工校核是采用作图的方法来描绘塑件的充模过程。左图a和b分别表示中心直接浇口和侧浇口的矩形盒熔体前沿时间等值线分布。图中表明：中心直接浇口流程短，料流末端在分型面上，排气容易。
侧浇口充模的流程长，熔体温降大，熔接痕强度差，且排气困难。
2）计算机软件流动模拟校核
本页为图片内容，展示2）计算机软件流动模拟校核的结构与要点。
2）计算机软件流动模拟校核（2）
本页为图片内容，展示2）计算机软件流动模拟校核（2）的结构与要点。
2）计算机软件流动模拟校核（3）
本页为图片内容，展示2）计算机软件流动模拟校核（3）的结构与要点。
3．浇口类型（1）侧浇口一般开设在模具的分型面，从塑件的边缘进料，故又称边缘浇口。对于中小型塑件:浇口深度H=0.5-2mm宽度B=1.5-5mm长度L=0.5-5mm浇口截面大小影响保压时间，长度影响压力损耗。
3．浇口类型（2）重叠式浇口当浇口开设在塑件端面边缘时，便形成了重叠式浇口，可避免熔体从浇口向型腔喷射现象。
3．浇口类型（3）扇形浇口是一种宽度沿浇口方向逐渐增加呈扇形的浇口形式，这种浇口比较适合于成型长条形或扁平而薄的塑件。
3．浇口类型（4）薄片浇口（又称平缝式浇口）特点:浇口截面宽度很大（可与型腔宽度作成一体），深度很小。浇口的分配流道与型腔平行，其长度略大于型腔的宽度，如右图。一般取L=0.65mm左右h=0.25-0.65mm.
3．浇口类型（5）直接浇口特点:塑料熔体经主流道直接进入型腔。仅适合于单型腔模。d=注塑机喷嘴孔径+（0.5～1）mmα=2°～4°D由锥度α和主流道部分模板厚度决定，应尽量取小值。
3．浇口类型（6）圆环型浇口特点:进料均匀，圆周上各处流速基本相等，排气容易，可避免和减少熔接痕。主要用于圆筒形或中间带孔的塑件成型。
（7）轮辐式浇口和爪形浇口轮辐式浇口冷凝料较少，去除方便，且还由于型芯上部得以定位而增加稳定性。缺点是增加了熔接痕，对塑件的强度和外观有一定的影响。
（7）轮辐式浇口和爪形浇口爪形浇口是轮辐式浇口的一种变异，它是在型芯头部开设流道，分流道与浇口不在同一平面上.这种浇口适用于内孔较小的管状塑件或同心度要求较高的塑件。
（8）点浇口点浇口是截面形状小如针点的浇口，其应用范围非常广泛，它具有如下优点：1）显著提高熔体的剪切速率，有利于充模。2）熔体经过小浇口时由于剧烈的摩擦生热，熔体温度升高，熔体的粘度再次下降，使熔体的流动性更好。3）便于塑件与冷凝料的分离，有利于自动化生产；同时小浇口在塑件上留下的痕迹很小，有利于修整。
4）由于点浇口模具多了一块分流道板，所以可以较自由选择浇口位置，对于大投影面积或易于变形的塑件，可采用多点进料以便于提高塑件的成型质量；而对于一模多腔的，易实现各型腔的平衡进料。
点浇口结构
本页为图片内容，展示点浇口结构的结构与要点。
（8）点浇口
本页为图片内容，展示（8）点浇口的结构与要点。
（8）点浇口点浇口的缺点是：①采用点浇口时，为了能取出浇注系统冷凝料，模具必须使用双分型面的结构或单分型面热流道结构，费用较高。②不适合加工成型粘度高和对剪切速率不敏感的塑料熔体。③不适合加工成型厚壁或壁厚不均匀的塑件成型。
④成型时需较高的注射压力。
第二分型面
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锁模扣
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潜伏式浇口（2）
本页为图片内容，展示潜伏式浇口（2）的结构与要点。
（9）潜伏浇口潜伏浇口是由点浇口演变而来，具有与点浇口类似的特点。不同的是潜伏式浇口潜入分型面一侧，沿斜向进入型腔。
潜伏式浇口
本页为图片内容，展示潜伏式浇口的结构与要点。
牛角水口
本页为图片内容，展示牛角水口的结构与要点。
（10）护耳浇口优点：可防止了小浇口直接对型腔注射时产生喷射现象。能减少因注射压力造成的过量填充，以及因冷却收缩造成的变形。缺点:成型时注射压力较高，成型后去处耳槽较麻烦。耳槽长度L1=1.5D;耳槽宽度W=D耳槽深度H1=0.8-0.9t;其中：D是分流道直径，t是型腔厚度
三、排溢系统设计（一）排气槽的作用排气槽是为使模具型腔中的气体排出模外而在模具上开设的通气槽或通气孔。如果排气槽设计不合理，将会给注射加工带来如下问题:1．由于排气不顺增加了熔体流动阻力，使型腔无法充满，造成塑件棱角不清。
（二）排气方法注射模的排气方式有多种，常见的排气方式有下面几种：1．利用分型面排气是最简单的方法；2．利用型芯（或镶件）与模板的配合间隙排气；3．利用推杆与孔的配合间隙排气；4．利用侧型芯运动间隙排气；5．在适当的位置开设排气槽或排气孔。
（三）排气槽的设计排气槽在设计时应注意以下问题：1．排气槽应尽量设置在分型面上，并靠在凹模一侧，以便于模具制造和清理。2．排气槽应设在塑料熔体最后充满和塑件厚壁处。3．排气槽的排气方向不要朝向操作工人，以免注射时漏料伤人，排气槽最好是呈曲线状。
h=0.015-0.04mm, W=1.5-6mm，L≤2mm，排气槽的后续导气槽应适当增大，以减少阻力。h`=0.8mm-1.6mm，W`≥W。
（四）引气系统在成型大型深腔塑件时，充模时模腔内的气体被塑料熔体完全排出，这时塑件的内表面与型芯的外表面之间基本上形成真空，脱模时由于大气压力将造成脱模困难，若强行脱模将导致塑件变形甚至破坏，为此，必须设置引气系统。引气方式有镶拼式侧隙引气（图4-47a），和气阀式引气（图b和c）。
四、热流道浇注系统设计 热流道浇注系统是属于无流道浇注系统，它与普通浇注系统的主要区别在于： 在注射成型中对浇注系统采用适当的加热和温度控制，使流道内的塑料熔体始终保持熔融状态，不与型腔内的熔体一起冷却，从而避免浇注系统冷凝料的产生。
多点热流道
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分流道板
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热流道模具
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（一）热流道浇注系统的特点及应用1．热流道浇注系统的特点优点
2.热流道浇注系统的适用范围一般具有下列性能的塑料适合于使用热流道模具结构。
(二)热流道浇注系统的结构热流道浇注系统的结构一般分为单型腔和多型腔两类。按流道的加热方式可分为外热式、内热式、阀式等不同形式。1、延长喷嘴是单型腔热流道的一种形式。采用的绝热措施，常见的有塑料层绝热和空气绝热两种方法。
2．多型腔热流道多型腔热流道装置是由流道板与浇口套组成。根据流道板的加热方式不同，可分为内热式和外热式。
热流道板
本页为图片内容，展示热流道板的结构与要点。
外热式热流道（喷嘴无加热装置）
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外热式热流道（喷嘴加热）
本页为图片内容，展示外热式热流道（喷嘴加热）的结构与要点。
1）流道板升温所需功率热流道板辐射和对流引起的热损失，当流道板温度在200-300ºC范围时，1 cm2表面积的热损失近似为：热辐射损失：（0.00302ΔT–0.356）α对流热损失：0.00079Δ T-0.43α为金属表面状态的热辐射，镜面时α = 0.05，车削表面α = 0.4，氧化表面α =0.8-0.9，完全黑体α = 1。
取α = 0.8，设流道板的表面积为（cm2），则两者的热损失为：W2=（0.003206Δ T-0.3278）A（4-27）式中Δ T = t m–t 0各支撑零件的热传导损失为：W3=（4-28）式中W3是各支撑件的总传导热损失（W）；α是支撑件的接触面积（cm2）；Δ T΄是热流道板与定模各板的温度差（ºC）；δ是支撑物的厚度（cm）；λ是支撑物的热传导系数，中碳钢λ= 0.5336W/ (cm•ºC )，不锈钢λ=0.6124W/(cm•ºC )，空气λ= 0.000356W/ (cm•ºC )。
1）流道板升温所需功率当流道板温度200-300ºC，表面氧化处理α=0.8，加热器效率η=0.3-0.5，加热时间0.5h的中小模具，留1.1的余量。由以上三式可得到热流道板所需的总功率为W=1.1[+（0.003206ΔT-0.3278）A+]（4-29）流道板的温度控制流道装置一般采用加热丝、加热棒、加热圈、加热板等加热装置。
加热装置必须均匀、高效地对流道板加热。必须避免局部过热。
2）流道板的热膨胀是利用喷嘴端面的滑动环的滑动来补偿的；
是利用铍铜制作的热流道喷嘴的挠性来补偿。
2）流道板的热膨胀设计时可先计算偏心量，并预留偏心量，力求在工作时使两中心线重合。
用于成型粘度很低的塑料阀式热流道
本页为图片内容，展示用于成型粘度很低的塑料阀式热流道的结构与要点。
针阀热流道
本页为图片内容，展示针阀热流道的结构与要点。
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