注塑模具設計必須掌握的基礎知識

2022-11-26

注塑模的設計

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(tǒng)（將熔融的塑料從注射機噴嘴進入模具型腔所經(jīng)的通道）、導向部件（使模具合模時能準確對合）、推出機構（模具分型后，塑料從型腔中推出的裝置）、調溫系統(tǒng)（為滿足注射工藝對模具溫度的要求）、排氣系統(tǒng)（將成型時型腔內的空氣和塑料本身揮發(fā)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。

二、注塑模具的設計步驟

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）明確注塑機的型號和規(guī)格

2、制定成型工藝卡

（1）產(chǎn)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）產(chǎn)品所用的塑料概況?如品名、型號、生產(chǎn)廠家、顏色、干燥情況

（3）所選的注塑機的主要技術參數(shù)?如注射機與安裝模具間的相關尺寸、螺桿類型、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）確定型腔的數(shù)目。?條件：最,大.注射量、鎖模力、產(chǎn)品的精度要求、經(jīng)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）確定型腔的布置方案。?盡可能采用平衡式排列

（4）確定澆注系統(tǒng)。?包括主流道、分流道、澆口、冷料穴等。

（5）確定脫模方式。?根據(jù)塑件所留在模具的不同部位而設計不同的脫模方式。

（6）確定調溫系統(tǒng)結構。?調溫系統(tǒng)主要由塑料種類所決定。

（7）確定凹?；蛐托静捎描倝K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）確定排氣形式。?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(jù)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、型腔底板、型芯墊板、動模板的厚度、拼塊式型腔的型腔板厚度及注塑模的閉合高度。

（10）選用標準模架。?根據(jù)設計、計算的注射模的主要尺寸，來選用注塑模的標準模架，并盡量選擇標準模具零件。

（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(shù)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確認和修改。

（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、序號、明細表、標題欄及技術要求（技術要求的內容為以下幾項：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、模具編號、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：先內后外，先復雜后簡單，先成型零件后結構零件。

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

三、注塑模具的審核

1、基本結構方面

（1）注塑模的機構和棊參數(shù)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，有無產(chǎn)生飛邊的可能，塑件是否滯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(tǒng)的設計是否合理。澆口是否與塑料原料相適應，澆口位置是否相當，澆口與流道幾何形狀及尺寸是否合適，流動比數(shù)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。有無干涉與咬合。

（7）是否有排氣機構，其形式是否合理。

（8）是否需要溫度調節(jié)系統(tǒng)。?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、定模固定板上的螺孔位置一致。

2、設計圖紙方面

（1）裝配圖?零部件的裝配關系是否明確，配合代號標注得是否恰當合理，零件的標注是否齊全，與明細表中的序號是否對應，有關的說明是否具有明確的標記，整個注塑模的標準化程度如何。

（2）零件圖?零件號、名稱、加工數(shù)量是否胡確切的標注，尺寸公差和五花八門公差標注是否合理齊全，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?制圖方法是否正確，是否合乎國家標準，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，是否正確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產(chǎn)生的影響，對成型過程中可能產(chǎn)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確，能否保證產(chǎn)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，是否作了標記。

分型面的設計

設計塑料成型模具時，分型面的設計是一個重要的設計內容，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，模具結構變得復雜，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確定分型面，需要考慮的因素比較復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)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(yōu)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?；騽幽Ｉ?，且分型面應選在塑件外形的最.大.輪廓處。

2、選擇分型面時，應盡量只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，模具設計時應將有同軸度要求的部分設計在同一模板內。

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，就有可能產(chǎn)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，可將分型面選擇在中間。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。

澆口的設計

澆口的規(guī)劃和塑件的尺度、形狀模具結構，注射工藝條件及塑件功能等要素有關。但就根本效果來說，澆口截面要小，長度要短，由于只要毖才能滿足增大流料速度，快速冷卻封閉，便于塑件分離以及澆口殘痕最.小.等要求。

一、澆口位置的要求

1.外觀要求(澆口痕跡,熔接線)

2.產(chǎn)品功能要求

3.模具加工要求

4.產(chǎn)品的翹曲變形

5.澆口容不容易去除

二、對生產(chǎn)和功能的影響

1.流長（FlowLength）決定射出壓力，鎖模力，以及產(chǎn)品填不填的滿流長縮短可降低射出壓力及鎖模力。

2.澆口位置會影響保壓壓力，保壓壓力大小，保壓壓力是否平衡，將澆口遠離產(chǎn)品未來受力位置（如軸承處）以避免殘留應力，澆口位置必須考慮排氣，以避免積風發(fā)生不要將澆口放在產(chǎn)品較弱處或嵌入處，以避免偏位（CoreShaft）。

三、選擇澆口位置的技巧

1.將澆口放置于產(chǎn)品最,厚處，從最,厚處進澆可提供較佳的充填及保壓效果。如果保壓不足，較薄的區(qū)域會比較厚的區(qū)域更快凝固，避免將澆口放在厚度突然變化處，以避免遲滯現(xiàn)象或是短射的發(fā)生。

2.可能的話，從產(chǎn)品中央進澆，將澆口放置于產(chǎn)品中央可提供等長的流長，流長的大小會影響所需的射出壓力，中央進澆使得各個方向的保壓壓力均勻，可避免不均勻的體積收縮。

3.澆口(Gate)：澆口是一條橫切面面積細小的短槽,用以連接流道與模穴.橫切面面積所以要小,目的是要獲得以下效果:

1）模穴注不久,澆口即冷結

2）除水口簡易

3）除水口完畢,僅留下少許痕跡

4）使多個模穴的填料較易控制

5）減少填料過多現(xiàn)象

設計澆口的方法并無硬性規(guī)定,大都是根據(jù)經(jīng)驗而行,但有兩個基本要素須加以折衷考慮:

1.澆口的橫切面面積愈大愈好,而槽道之長度則愈短愈佳,以減少塑料通過時的壓力損失.

2.澆口須細窄,以便容易冷結及防止過量塑料倒流.故此澆口在流道中央,而它的橫切面應盡可能成圓形.不過,澆口的開關通常是由模件的開關來決定的.

3.澆口尺寸：

澆口的尺寸可由橫切面積和澆口長度定出,下列因素可決定澆口最.佳.尺寸:

1）膠料流動特性

2）模件之厚薄

3）注入模腔的膠料量

4）熔解溫度

5）工模溫度

決定澆口位置時,應緊守下列原則:

1.注入模穴各部份的膠料應盡量平均.

2.注入工模的膠料,在注料過程的各階段,都應保持統(tǒng)一而穩(wěn)定的流動前線.

3.應考慮可能出現(xiàn)焊痕,氣泡,凹穴,虛位,射膠不足及噴膠等情況.

4.應盡量使除水口操作容易進行,最.好.是自動操作.

5.澆口的位置應與各方面配合。

四、澆口的平衡

如果不能獲得平衡的流道系統(tǒng),可採用下述澆口平衡法.以達到劃一注模的目標.這種方法適用于有大量模穴的工模。??澆口的平衡法有兩種：改變澆口槽道的長度及改變澆口的橫切面面積。在另一種情況下,即模穴有不同的投影面積時,澆口也需要平衡.這時,要決定澆口的大小,就要先將其中一個澆口尺寸定出,求出它與其對應模穴體積相較的比率,并且把這個比率應用到其澆口與各對應模穴的比較上,便可相繼求出各個澆口的尺寸.經(jīng)過實際試注后,便可完成澆口的平衡操作。

五、澆口在流道的位置

當塑料流入流道時,塑料接近模面最.先.降熱(冷卻)及凝固.塑料再向前流動時只是在此凝固的塑料層流過.又由于塑料是低傳熱物質.固態(tài)的塑料形成絕綠層及保持層的仍可流動.所以,在理想的情況下,澆口應設置在橫流道層位置,使得最.佳.的塑料流動效應.此情況最.常見.于圓形及六角形的橫流道.然而梯形的橫流道無法達致此效果,因澆口不能設置于流道的中間位置.

六、直接澆口(DirectGate)或大水口(SprueGate)

澆道直接供應塑料到制成品.澆道黏附在制成品上.在兩板的工模.大水口通常是一出一隻，但在三板?；驘崃鞯拦つ５脑O計上,可以一啤多隻。

缺點：在制成品表面形成水口印會影響成品外觀.而水口印大小在于唧咀的細直徑孔。

七、唧咀的脫模角，唧咀的長度

因此大水口印可以減細,只要將上述唧咀的遲寸改小.但唧咀的直徑受爐咀直徑的影響，而水口要易于出模的關系，脫模角不能少過3度.所以只有唧咀長度可以減短,用加長爐咀即可.

澆口選擇：澆口是流道和型腔的連接部分，也是注塑模進料系統(tǒng)的最.后.部分，其基本作用為：

1）使從流道來的熔融塑料以最.快.的速度進入充滿型腔。

2）型腔充滿后，澆口能迅速冷卻封閉，防止型腔能還未冷卻的塑料回流。

八、總結

澆口的設計和塑件的尺寸、形狀模具結構,注射工藝條件及塑件性能等因素有關.但是根據(jù)上述兩句基本作用來說,澆口截面小,長度要短,因為只有這樣才能滿足增大流料速度,快速冷卻封閉,便于塑件分離以及澆口殘痕最.小.等要求.

澆口設計要點可歸納如下:

1.澆口開設在塑件斷面較厚的部位,使熔料從厚料斷面流入薄斷面保證充模完全;