1、塑料模具設計緒論一、 橡塑模具在國民經(jīng)濟中的地位模具是工業(yè)生產(chǎn)中用來成型制品的重要工業(yè)裝備，是國民經(jīng)濟各部門發(fā)展的重要基礎之一。模具直接影響著新產(chǎn)品的開發(fā)和老產(chǎn)品的更新?lián)Q代，影響著產(chǎn)品的質(zhì)量的提高和經(jīng)濟效益的增加。美國工業(yè)界認為模具工業(yè)是工業(yè)的基石。日本則稱模具是促進社會繁榮富裕的動力。的確，沒有高水平的模具工業(yè)，就沒有高水平的機電工業(yè)。塑料工業(yè)是隨著石油工業(yè)的發(fā)展應運產(chǎn)生的。自40年代研制出聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯等塑料產(chǎn)品以來，塑料工業(yè)的發(fā)展日新月異，新材料、新工藝、新技術不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)品產(chǎn)量不斷翻番。塑料已經(jīng)成為繼金屬材料、纖維材料、硅酸鹽材料之后的第四大材料。以塑料代替金屬材料、木材等

2、材料已經(jīng)成為塑料發(fā)展的趨勢。近幾年來，由于生產(chǎn)設備技術的提高和發(fā)展，橡膠產(chǎn)品也已不只是單純的壓制產(chǎn)品，注射產(chǎn)品等也越來越多的應用于工業(yè)、家電等各行業(yè)。這些橡塑產(chǎn)品的應用，提高了工業(yè)產(chǎn)品的附加值。事實上，儀器儀表、家用電器、交通、通訊和輕工業(yè)等行業(yè)的產(chǎn)品零件中，絕大多數(shù)是采用模具加工而成的。沒有模具加工業(yè)，就沒有橡塑制品。就塑料加工業(yè)而言，塑料產(chǎn)品的不斷開發(fā)與應用，就不斷地向模具設計、研制和生產(chǎn)提出更高的要求，這又極大地促進了模具的發(fā)展。在許多發(fā)達國家，模具工業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)超過或接近機床工業(yè)的產(chǎn)值。我國也已經(jīng)把模具工業(yè)作為重點發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，模具工業(yè)已經(jīng)成為我國國民經(jīng)濟發(fā)展的重要部分。二、 塑料橡膠模

3、具概述在各種材料加工工業(yè)中廣泛地使用著各種模具，例如塑料制品使用的塑料模具，橡膠制品使用的橡膠模具，金屬壓力加工使用的金屬模具，陶瓷、玻璃制品使用的陶瓷、玻璃模具，金屬鑄造成型使用的砂型模具等等。模具是利用特定的形狀和尺寸成型一定制品的工具。成型橡塑制品的模具就是橡塑模具。隨著新材料、新工藝、新技術的不斷發(fā)展，越來越多橡塑產(chǎn)品應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、家電等各行業(yè)。特別是塑料材料已成為繼金屬材料、纖維材料、硅酸鹽材料之后的第四大材料。許多形狀復雜、尺寸精度高的產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，這些產(chǎn)品的產(chǎn)生勢必帶動模具工業(yè)的發(fā)展，同時對模具工業(yè)也提出了更高的要求。CAD/CAM/CAE已經(jīng)成為模具加工、設計的主流。

4、生產(chǎn)高效率、自動化、大型、微型、精密、壽命長的模具已經(jīng)成為模具發(fā)展的趨勢和判斷一個國家模具行業(yè)制造水平高低的主要因素。近幾年來，隨著我國不斷引進國外的先進的模具加工設備與計算機軟硬件，我國模具的設計制造水平不斷提高。性能穩(wěn)定的設備、合理的生產(chǎn)工藝、高質(zhì)量的模具是生產(chǎn)高質(zhì)量制品的必備條件。三、塑橡模具的結構類別及使用設備（一）、塑料橡膠模具分類不同成型方法成型的制品使用的模具結構與成型原理是不同的。按成型加工方法的不同，橡塑成型模具可分為以下幾大類。1 注射成型模具在注射機的料筒內(nèi)加入物料，物料在注射機螺桿或柱塞的作用下，向前輸送，經(jīng)螺桿和外部加熱裝置的作用，由固態(tài)變?yōu)槿廴跔顟B(tài)，然后在注射機螺桿

5、或柱塞的作用經(jīng)模具的澆注系統(tǒng)注入型腔中定型。塑料中熱塑性塑料多用注射模具生產(chǎn)，橡膠制品中也越來越多的使用注射模具生產(chǎn)。特點：模具結構復雜、適用于生產(chǎn)大型、厚壁、薄壁、形狀復雜、尺寸精度高的制品；生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、能實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。 圖2-3-1 注射模具結構2 壓制成型模具將物料直接加入敞開的模具型腔內(nèi)，然后合模施壓。物料在模具中經(jīng)熱和壓力的作用成為熔融狀態(tài)，經(jīng)過物理或化學變化物料硬化定型。橡膠制品目前多采用壓制成型的方法生產(chǎn)。特點：模具結構簡單，通用性強、使用面廣、操作方便。圖2-3-2 壓制模具結構3 擠出成型模具擠出成型模具又稱機頭。在擠出機中的物料經(jīng)螺桿旋轉(zhuǎn)向前輸送，在料筒加熱裝置

6、的作用下，由固態(tài)變?yōu)槿廴跔顟B(tài)，經(jīng)擠出機機頭擠出成型。隨著機頭斷面形狀的改變可生產(chǎn)不同斷面形狀的連續(xù)制品。特點：生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、能實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。圖3-2-3擠出模具結構4 塑料中空吹塑成型模具塑料中空吹塑成型根據(jù)成型工藝方法可分為擠出成型和注射成型等多種。擠出成型就是將擠出機擠出的熔融管胚放入模具中，模具閉合夾緊，然后在管胚中通入壓縮空氣，使料胚膨脹貼緊模具定型成型。注射成型就是把注射機生產(chǎn)的型材放入模具中加熱并使之軟化，然后通入壓縮空氣，使料胚膨脹貼緊模具定型成型。特點：模具受力小，模具結構相對來講簡單，可成型用其他方法不能成型的制品。圖3-2-4 塑料中空吹塑模具結構除以上常用的模具

7、外，還有壓鑄成型模具，塑料真空或壓縮空氣成型模具，塑料發(fā)泡模具等等。圖3-2-5 壓鑄模具結構圖3-2-6 塑料真空或壓縮空氣模具（二）、設備簡介1 注射成型機2 平板硫化機3 擠出成型機4 塑料中空成型機第一節(jié) 概述利用塑料注射成型機成型塑料制品的模具就是塑料注射模具，其結構由制品的形狀及注射機形式?jīng)Q定的。注射機成型的原理及特點在第二章中已有表述。塑料注射模具是塑料制品中應用最廣的，由注射模具生產(chǎn)的制品已占塑料產(chǎn)品的80%以上。注射模具在結構上也是塑料模具中最復雜的。掌握注射模具的基本結構，其它模具也就觸類旁通了。注射模具安裝在注射機上生產(chǎn)，因此模具設計要和注射機的規(guī)格相聯(lián)系，同時也與制品的

8、要求、生產(chǎn)要求有關。圖3-1-1為單分型面塑料注射模具的結構形式。它主要由六部分組成。圖3-1-1 單分型面塑料注射模具（一）、澆注系統(tǒng)將塑料熔體由注射機引向模具成型部分的通道稱為澆注系統(tǒng)。它分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料井組成。圖3-1-1為普通澆注系統(tǒng)的模具結構。（二）、成型零部件成型制品的部分，它由型腔和型芯組成。是模具設計好壞的關鍵，它涉及到模具的結構設計、成型零部件的尺寸計算、強度計算等。（三）、導向部分導向裝置的作用是確保動模與定模在生產(chǎn)過程中閉合的準確性，從而保證制品的質(zhì)量。由導柱和導向孔組成。大型模具或頂出零件比較多的模具在頂出板上也

9、設有導向部分，目的是保證頂出過程中的準確性。（四）、頂出部分塑料注入模具經(jīng)冷卻定型后，由模具的頂出裝置頂出。實現(xiàn)模具的下一次注射。根據(jù)制品的結構形式頂出結構有簡單頂出、二次頂出結構等。（五）、排氣系統(tǒng)在注射過程中把型腔內(nèi)氣體排出模具以外。保證制品的完整成型。（六）、冷卻加熱系統(tǒng)為了保證注射工藝對模具溫度的要求，模具設有冷卻加熱系統(tǒng)。普通澆注系統(tǒng)的模具設冷卻系統(tǒng)；熱流道模具的澆注系統(tǒng)設加熱裝置，成型部分設冷卻系統(tǒng)。 第二節(jié) 澆注系統(tǒng)設計一、 概述澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的流動通道，它分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)對制品性能、外觀質(zhì)量和成型難易程度都有直接影響，因此

10、在設計澆注系統(tǒng)時，應綜合考慮以上因素。設計塑料模具時必須遵循塑料熔體的流動規(guī)律，這樣才能使所成型的塑料制品獲得最佳的質(zhì)量。塑料在注射過程中可分為三個區(qū)段。第一區(qū)段是塑料在螺桿（柱塞）與料筒壁之間進行的輸送、壓縮、熔融和塑化，并將塑化好的塑料熔體存儲在料筒的前端，這方面的理論主要研究塑料由固態(tài)變?yōu)檎沉鲬B(tài)的過程；第二區(qū)段是儲存在料筒前端的塑料熔體經(jīng)螺桿（柱塞）作用，經(jīng)注射機噴嘴、模具澆注系統(tǒng)進入型腔；第三區(qū)段是塑料熔體進入模具型腔過程中的流動、相變和固化。注塑過程的研究主要集中在第二區(qū)段，它涉及到熔體通過澆注系統(tǒng)時所受到的剪切力及熔體表觀粘度的變化，這些都直接影響到澆注系統(tǒng)的尺寸大小、制品的質(zhì)量等

11、。下面就從理論上簡要討論塑料熔體在此區(qū)段的流動特性。（一）、熔體流變方程的基礎概念當塑料熔體在外力作用下經(jīng)澆注系統(tǒng)流動時，由于各點的流速不同存在著剪切力。設有剪切力于定溫下施于相距dy的兩平行液層，使兩平行液層以du的相對速度移動。du/dy 稱為剪切速率或速度剃度（）。對牛頓液體來說，剪切力與剪切速率du/dy成正比。= （3-2-1）比例常數(shù)稱為牛頓粘度，它是液體流動難易程度的量度。當塑料在圓形流道內(nèi)作穩(wěn)定流動時，如圖3-2-1，設在長為L半徑為R的圓形流道兩端的壓力差為，其任意半徑r處的熔體所受的剪切力為：= （3-2-2） 圖3-2-1 塑料熔體在圓形流道內(nèi)的流動情況在管壁處其剪應力為

12、：= （3-2-3）矩形流道剪應力為： =對于牛頓液體在圓管橫截面內(nèi)各點流速呈拋物線分布（圖3-2-1 b所示），在中心的流速最大，在管壁處流速為零，其剪切速率在中心為零，在管壁處最大，其值為： （3-2-4）式中Q：單位時間的流量，厘米故在管壁處有：= （3-2-5）Q = 但大多數(shù)塑料熔體屬于非牛頓流體，剪應力與剪切速率的關系不符合式3-2-1的正比關系，恒溫下，在一定的剪切速率范圍內(nèi)，可近似地用下面的指數(shù)定律描述它：=K （3-2-6）式中n：非牛頓指數(shù)，表示該流體與牛頓流體的偏離程度，對牛頓流體，n=1非牛頓流體其粘度已不在是一個常數(shù)。在圓管內(nèi)流動時，其各點流速分布不再呈拋物線分布，因

13、此管壁處的剪切速率為乘以校正系數(shù)。 （3-2-7）為了討論方便，將叫做非牛頓流體在管壁處的表觀剪切速率，管壁處的剪應力與表觀剪切速率之比叫做表觀粘度。表觀粘度隨剪切速率的變化而變化。= 所以 （3-2-8） （3-2-9）矩形流道：式中：W：矩形流道寬度h：矩形流道深度由上面的公式可以看出：1 澆口斷面尺寸增大澆口斷面尺寸，有利于Q值的提高。從式中可知，Q值隨或成正比。但澆口斷面尺寸的增加，熔體在澆口處的流速減慢，其表觀粘度相應提高，Q值反而下降，所以澆口斷面尺寸的增大有個極限值，就是大澆口尺寸的上限。超過此值，會取得相反的效果。而小尺寸澆口，由于絕大多數(shù)塑料熔體的表觀粘度是剪切速率的函數(shù)。熔

14、體流率越快，越低，越有利于充模。另外，由于熔體流徑小澆口，部分動能因高速摩擦而轉(zhuǎn)換成熱能，提高了澆口處的局部溫度，熔體的粘度再次降低，Q值增加。但當剪切速率達到極限值時（一般為1/s），剪切速率于表觀粘度便失去了依存關系，稱之為“剪切速率效應”。超過此極限值，剪切速率在增加，表觀粘度也不在降低。此時澆口的斷面尺寸就是點澆口的極限尺寸。2 澆口長度當注射壓力恒定時，則澆口處的壓力保持不變。澆口長度短，熔體流經(jīng)澆口的阻力毫秒年兆升毫秒度減小，也就使?jié)部诘娜肟谟诔隹陂g的壓力降減小，從而使塑料熔體在澆口處的流速增大，Q值得到提高。反映在注射螺桿上，螺桿向前推進的速度加快，也即注射速度加快。因此縮短澆口

15、長度，在不增加澆口截面的條件下，就能提高注射速率Q值。同時由于熔體在澆口中速率的提高，也即剪切速率增加，熔體的表觀粘度相應降低。此外，短澆口可保持常開，有利于補縮。由上可知，在設計澆口長度時，選擇其最小值最好。3 剪切速率的選擇由于絕大多數(shù)塑料熔體屬于非牛頓流體，其表觀粘度與剪切速率的函數(shù)關系不是線形關系（如式3-2-6）。由實驗知，在較低的剪切速率范圍內(nèi)，剪切速率的微小變化會引起表觀粘度的很大變化。這將使注射過程難于控制。導致制品表面不光滑，沖模不均，密實性差，內(nèi)應力高，翹曲變形等缺陷。因此，選擇一段剪切速率，使其的變化對表觀粘度的影響最小，這樣有利于注射過程的控制。一般來說，剪切速率取最高

16、值，對粘度的影響最小。所以，注射過程的剪切速率通常?。?/s），而且盡可能提高。4 表觀粘度的控制在注射過程中，當沖模不滿，除增大注射量和提高注射速度等工藝條件外，降低塑料熔體的表觀粘度是比較好的方法。降低粘度的方法之一是升高溫度。而升高溫度則帶來熱量損耗的增加和冷卻時間的延長，溫度過高還會引起塑料的分解。二是提高剪切速率。但剪切速率的提高也不能超過其極限值。提高剪切速率的方法，一是提高注射壓力，二是減小澆口尺寸。綜上所述，一般情況下，薄壁、小型等制品采用小澆口尺寸對制品的沖模及制品質(zhì)量是有利的；而大型、厚壁、粘度高的熔體則采用大尺寸澆口。二、普通澆注系統(tǒng)（一）、普通澆注系統(tǒng)的組成普通澆注系統(tǒng)

17、由主流道、分流道、澆口、冷料井組成。它的作用就是使注射機噴嘴射出的熔融塑料流入型腔。澆注系統(tǒng)組成部分如圖3-2-2。1主流道 2分流道 3澆口 4冷料井圖3-2-2 澆注系統(tǒng)主流道是指緊接注射機噴嘴到分流道為止的那一段流道，熔融的塑料進入模具時先經(jīng)過它。分流道是指把主流道的融料引入各個型腔的流道。對普通澆注系統(tǒng)而言，它開設在分型面上。澆口是指在分流道的末端將融料引入型腔的流道。冷料井就是為了避免冷料堵塞澆口或進入型腔而設置的。在每次注射中，前鋒的料流首先與溫度較低的模具接觸，從而造成料流前端存在一些低溫料，常稱冷料。冷料井一般開設在主流道或分流道的末端。（二）普通澆注系統(tǒng)的設計1主流道的設計由

18、于主流道首先與高溫、高壓的融料以及和注射機的噴嘴反復接觸，為增加主流道的耐磨性和耐腐蝕性主流道部分常設計成可拆卸的主流道襯套，又稱澆口套。對于模板尺寸較小的模具可直接在模板上加工主流道。大型模具中為了主流道加工的方便；另外有些模具的定模板有幾塊板組成，為了防止開模時模板的縫隙留有溢料無法使主流道順利脫出，也設計有主流道襯套。澆口套與定模板的配合一般取過渡配合（H7/k6）或過盈配合(H7/m6)。常用的主流道襯套的結構如圖3-2-3所示。圖3-2-3 主流道襯套結構在主流道結構中，為了使凝料順利脫出，主流道設計成圓錐形，具有26的錐角，澆口套長度長,其夾角小些,澆口套長度小,其夾角可大些，澆口

19、套內(nèi)壁表面粗糙度值一般在 以下，小端直徑應大于注射機噴嘴直徑1毫米。主流道與噴嘴接觸處一般成半球形，為使兩者緊密配合，避免注射時的融料溢出，球面半徑應比噴嘴半徑大12毫米。在小端直徑和錐角一定的情況下，大端直徑也就確定了。然而，有些情況下要確定大端直徑的大小，以滿足熔體體積流率的充模要求。大端直徑可由下列公式計算。D=2( ) (cm) Q流經(jīng)該流道的熔體體積流率，cm/s；Q= D圓形流道截面直徑，cm；g熔體在該流道內(nèi)的剪切速率，1/s，圓形截面流道 g=510；為滿足注射成型的需要，注射機最大熔體體積流率必須大于注射該制品的熔體體積流率。2定位環(huán)的設計定位環(huán)起模具與注射機定模板定位孔定位

20、的作用。目的一是支撐模具，二是使模具中心與注射機噴嘴中心一致。澆口套與定位環(huán)相配合的結構見圖3-2-4。當定位環(huán)尺寸較小時，可把定位環(huán)與主流道襯套做成一體。定位環(huán)用螺釘使之與模具連接。當澆口套在注射過程中受力很大時，為減少螺釘?shù)氖芰?，可把定位環(huán)結構設計成如圖3-2-5所示。圖3-3-4 定位環(huán)結構圖3-2-5 定位環(huán)的另一種結構定位環(huán)外徑為注射機定模板定位孔直徑，定位環(huán)與澆口套的配合一般取間隙配合，常用的有H7/f6。定位環(huán)凸出定模板的高度一般在20毫米以下。緊固定位環(huán)的螺釘一般選M6、M8，數(shù)量23個。3分流道的設計分流道是連接主流道與型腔的通道。分流道的形狀有圓形、半圓形、梯形、U形等，從

21、壓力傳遞的角度講：要求流道截面積最大；從熱傳導的角度講：要求流道外周長度最小。判斷分流道形狀優(yōu)劣的標準是流道的比表面積。比表面就是流道的截面積與外周長之比。比表面積小，熱量損耗小。常用的分流道的斷面形狀與尺寸見表2-1所示。表2-1分流道斷面尺 寸尺 寸 數(shù) 據(jù)（mm) d5 6 7 8 9 10 11 12 R2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 H 5 6 7 8 9 10 11 12 W H 5 6 7 8 9 10 11 123.5 4 5 5.5 6 7 8 9U形、梯形分流道中，當H=（2）R及H=（）W時，流道的比表面積較小。分流道尺寸視制品大小和塑料品種、注射速率、以

22、及分流道長度而定。圓形分流道一般在510毫米之間；對于流動性好的塑料，如聚丙烯、尼龍等，當分流道很短時，直徑可小到2毫米。對流動性差的塑料，可大到10毫米。實驗證明，多數(shù)塑料分流道直徑在510毫米時，對流動性影響較大，在增加直徑，對流動性影響已經(jīng)很小了。分流道尺寸可用下述公式計算。a圓形分流道截面直徑D=2( ) (cm)Q流經(jīng)一分流道的熔體體積流率，cm/s；D圓形流道截面直徑，cm；A熔體在該流道內(nèi)的剪切速率，1/s；熔體體積流率見表1。（注：計算分流道體積流率時，應除以分流道數(shù)。）常用A值圓形截面分流道A=51010；b對于壁厚在3.2mm以內(nèi)，重量為200g以下的塑料制品的圓形分流道直

23、徑，可按下列經(jīng)驗公式求得。流道直徑限于3.29.5mm以內(nèi)。D=0.2654其中：D：流道直徑 (mm) W：制品重量(g) L：流道長度(mm)c對梯形分流道截面，其截面深度H可用下面公式計算。H=1.587( ) (cm)截面寬度W，W=（）H在多型腔中，分流道的布置有平衡式和非平衡式兩種。所謂平衡式布置，就是從主流道到各個型腔的分流道長度、形狀、斷面尺寸都是對應相等的，這種設計可達到各個型腔的均勻進料。如圖3-2-6所示。非平衡式布置如圖3-2-7所示。圖3-2-6 圖3-2-7型腔的分布以平衡布置為佳。從流道長度看：直線排列最短。從流動平衡角度看：一模四腔的H形排列和圓形排列的熱平衡性

24、、流動性最好。對于精密成型時排列，圓形排列最理想。非圓制品作為一模四腔，H形排列最理想。不管是平衡布置還是非平衡式布置，都牽扯到型腔數(shù)目的問題。型腔數(shù)目以制品精度、所選擇注射機大小都有關系。對于技術要求高的塑件如光學件等，一般只能一模一腔。對于技術要求不嚴格的一般塑件，可用以下公式求得。a 由注射機鎖模力確定設：鎖模力F(N) 型腔內(nèi)樹脂壓力P(N/cm)一個零件的投影面積a(cm)分流道、澆口的投影面積b(cm)則n=(b)ab由注射量確定設：最大注射量G（kg）一個零件的重量W（kg）一組主流道、分流道的重量W（kg）則n=(0.8GW)W若注射機注射量以體積標注，則n=（0.8V）V：注

25、射機的標稱注射量，cm：主流道、分流道的體積cm：一個塑件的體積cm4澆口 澆口是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。澆口的形狀與尺寸對制品的質(zhì)量影響很大，正如前面熔體流變方程的基礎概念所討論的，在多數(shù)情況下是澆注系統(tǒng)中截面積最小的，而且是有利的。采用小澆口的原因是：（1）控制填充熔融樹脂的流動方向與流量的同時，把樹脂封在澆口內(nèi)，直到制品充分固化到能頂出的狀態(tài)，防止樹脂向流道回流。（2）樹脂通過狹窄的澆口產(chǎn)生摩擦熱，使樹脂溫度上升，減小流動及熔接痕的產(chǎn)生。（3）容易切斷與制品的連接，二次加工方便。（4）對多型腔多澆口，通過調(diào)整澆口的尺寸能取得向型腔的平衡填充。1 直澆口 直澆口注射時塑料從型腔深處流向分型面有

26、利于型腔氣體的排出；塑件表面一般無熔接痕。由于澆口處于塑件中心的位置，因此對塑料注入成型時，近似于等距離注滿，澆注系統(tǒng)流程最短，因此壓力損耗、熱量損失均小，塑件質(zhì)量好，常用于成型大型、長流程的制品。但由于其尺寸大，固化時間長，去除困難，制品表面留有痕跡，注射壓力直接作用在制品上，制品表面容易產(chǎn)生殘留應力。直澆口的型式見圖3-2-8。圖3-2-8 直澆口直澆口類似于主流道的形式，其小端直徑由所選注射機的噴嘴直徑?jīng)Q定，且大于注射機的噴嘴直徑12mm。直澆口大端尺寸的計算也可參照主流道大端尺寸的計算公式。直澆口常用的一般數(shù)據(jù)為：當l30 時，D=912，當l30時， D=46。2 針點澆口 針點澆口

27、是一種尺寸很小的澆口，在制品表面留有很小的痕跡，且澆口在開模時容易自動切斷，為了取出中間澆注系統(tǒng)的凝料，模具結構為三板式。相對于其他澆口而言，澆口的位置不受限制；多點進料時能取得澆口的平衡；對于投影面積大或易變形的制品，采用多個澆口也能得到理想的結果。針點澆口的型式見圖3-2-9。圖3-2-9 (a)適用于外觀要求不高的塑件，圖(b)適用于外觀要求高、薄壁及熱固性塑料。尺寸計算d=2( ) (cm)Q流經(jīng)一針點澆口的熔體體積流率，cm/s， D針點澆口截面直徑，cm；A熔體在針點澆口內(nèi)的剪切速率，1/s常用A值如下：苯乙烯類：A=51010；聚烯烴類：A=10510；尼龍類： A=410；聚甲

28、醛 A=610510。點澆口常用的一般數(shù)據(jù)為：d =0.51.5，l=0.52，a=615。3潛伏式澆口潛伏式澆口是由點澆口演變而來的。它具有點澆口的優(yōu)點。其特點之一是澆口可設置在塑件側面不明顯處，分模時澆口與塑件自行分離，可使塑件生產(chǎn)達到自動化。由于潛伏式澆口的結構特點，對脆性、過于強韌的塑料，潛伏式澆口是不適宜的。潛伏式澆口的型式見圖3-2-10。圖3-2-10 潛伏式澆口尺寸計算：潛伏式澆口的澆口尺寸可按點澆口尺寸的計算公式計算。常用的潛伏式澆口的澆口尺寸 d = 0.81.5，a = 3045，= 520，= 11.5，R = 1.53，b = 0.60.8t，= 02，L3d1。4側

29、澆口 側澆口是一種簡單而有常用的澆口，它開設在分型面上，與其它形式的澆口相比，它具有澆口截面形狀簡單，易于機械加工；澆口的尺寸精度易于滿足；澆口尺寸修改方便；充填型腔的速度受澆口封閉時間的限制不大；適用于各種塑料。缺點是塑件上留有明顯的痕跡。側澆口型式見圖3-2-11。圖3-2-11 側澆口尺寸計算：h = nt w = n30式中： h澆口的深度(mm)； w澆口的寬度(mm)； A制品外側表面積(mm)； t制品的壁厚(mm)；n樹脂系數(shù) ，不同樹脂的系數(shù)見表2-2。 表2-2樹 脂 名 稱樹 脂 系 數(shù) PS、PE 0.6 POM、PC、PP 0.7 PVC 0.9 PVAC、PMMA、

30、PA 0.8幾種常用塑料澆口的推薦尺寸見表2-3表2-3 (mm) 形 狀 塑料名稱 h制品壁厚 PE PP PS PMMA ABS POM PS PSF PPO 簡單 3 0.81.1 1.21.5 1.01.6 復雜 0.81.0 1.01.4 1.41.6臺階長l=0.82.0mm，澆口寬度w：中小型塑件310h；大型塑件10h。搭接澆口搭接澆口由側澆口演變而來,主要是克服注射時料流在型腔產(chǎn)生噴射現(xiàn)象。這種澆口除粘度較大的PVC塑料外，其它塑料均適用。搭接澆口的型式見圖3-2-12。圖3-2-12 搭接澆口5扇形澆口扇形澆口是側澆口的一種變異形式。常用來成型寬度較大的制品，澆口沿進料方向

31、逐漸變寬，厚度逐漸變薄。由于澆口呈展狀，注射時流痕很小，因此塑件的定向性也相對減小，降低了制品的內(nèi)應力，型腔內(nèi)的氣體容易排出。當用于成型有色塑料時，不會象針點澆口那樣使色澤有散射狀感覺，塑件色澤一致；除粘度較大的PVC外，其它塑料均適用。扇形澆口的型式見圖3-2-13。 圖3-2-13 扇形澆口扇形澆口的尺寸同側澆口尺寸基本一樣。 為了能夠充分發(fā)揮扇形澆口的優(yōu)點，可采用比計算結果更大的澆口寬度。寬度為35mm的扇形澆口在設計中也是經(jīng)常見到的。為了補償壓力損失，澆口的深度宜做成如圖3-2-14所式的型式，以改善成型條件。圖3-2-14 扇形澆口的改善型7平縫式澆口平縫式澆口適用于成型尺寸較大和要

32、求翹曲變形小的薄壁塑件。對一些有透明度要求、表面不允許有流動痕跡以及要求平直的平板塑件尤為適用。平縫式澆口的型式見圖3-2-15。 平縫式澆口的尺寸見表1-15。圖3-2-15 平縫式澆口 尺寸計算h=0.7nt常用的尺寸h=0.21.5，l1.5，b=0.751 B注：公式中的n、t同前。8圓環(huán)形澆口圓環(huán)形澆口主要用來成型圓筒形制品。圓環(huán)形澆口進料均勻，型腔氣體容易排出。若塑件內(nèi)孔要求較高，則應把澆口設在型腔上；反之，若孔內(nèi)允許殘留澆口痕跡，則把澆口設在型芯上。圓環(huán)形澆口的型式見圖3-2-16。圖3-2-16圓環(huán)形澆口 圓環(huán)形澆口的尺寸同側澆口 ，常用尺寸為h = 0.21.5，l = 0.

33、829輪幅式澆口輪幅式澆口適用范圍類似于圓環(huán)形澆口，但它是把整個圓周進料改成幾個小段圓弧進料，這種澆口去除方便。缺點是制件上有接合縫。輪幅式澆口的型式圖3-2-17 輪輻式澆口10爪澆口爪澆口是輪幅式澆口的一種變異。澆道開設在分流錐上，適用于成型內(nèi)孔較小的管狀塑件和同心度要求較高的塑件。其尺寸可參照輪幅式澆口選取。爪澆口型式見圖3-2-18所示。圖3-2-18 爪澆口11護耳式澆口護耳式澆口是一種注塑塊狀實體塑件的特別形式的澆口。塑件側邊外有凸起的耳柄，注塑時塑料經(jīng)耳柄進入型腔。由于熔融的塑料從橫流通道通過澆口后不是直接進入型腔中去，而是先注入一個與型腔成90的耳柄處，這樣塑料就不會產(chǎn)生噴射，

34、而是平穩(wěn)地充滿型腔。同時澆口離塑件較遠，所以定向效果不明顯，從而塑件上不會產(chǎn)生波紋、白斑等疵病。故適合于成型透明度要求較高、內(nèi)應力小的塑件。護耳式澆口型式見圖3-2-19。圖3-2-19 護耳式澆口護耳式澆口常用尺寸為L=1529，B=1015，H=0.8t，l、w、h參見側澆口尺寸及計算公式。5冷料井設計冷料井是用來儲存注射時前鋒的冷料，避免冷料進入型腔造成制品缺陷及堵塞澆口，并在開模時拉出主流道的凝料。冷料井的直徑稍大于主流道的大端直徑。冷料井的結構型式有：（1） 帶Z形頭拉料桿的冷料井 在冷料井有一根其頭部形狀為Z形頭的桿，它的作用就是利用Z形頭的側凹在開模時拉出主流道的凝料，并在頂出時

35、頂出冷料井的冷料。帶Z形頭拉料桿的冷料井，常用于熱塑性塑料，也可用于熱固性塑料其結構形式見圖3-2-19。圖3-2-20帶Z形頭拉料桿的冷料井（2） 帶球形頭或菌形頭的拉料桿 這種拉料桿常用于頂板頂出時的情況。其固定在動模板上，開模時由于拉料桿上的側凹拉出主流道的凝料，頂出時，由于拉料桿不動，頂板頂出，從而將拉料桿上的凝料硬刮下來。因此帶球形頭或菌形頭拉料桿的冷料井，常用于頂板頂出的彈性較好的塑料。其結構形式見圖3-2-22。圖3-2-22 帶球形頭或菌形頭拉料桿的冷料井帶分流錐形拉料桿的拉料桿，通常用于成型單腔模中帶中心孔的制品及熱固性塑料。結構形式見圖3-2-23。圖3-2-23帶分流錐形

36、拉料桿的拉料桿 分流道的拉料桿常用于多腔點澆口結構中，尺寸要比主流道拉料桿小。（三）澆口位置對制品的影響澆口的開設位置對制品質(zhì)量影響很大。確定澆口位置應對制品、模具作全面的考慮。1澆口位置設計原則（1）澆口的位置在能同時充滿到各型腔末端的位置；（2）澆口應開設在制品壁厚最厚處，并有利于樹脂的流動、排氣、補料；（3）澆口應開設在不影響制品使用的部位或能容易處理的部位；（4）澆口應開設在不易產(chǎn)生熔接痕的部位；多點進料時，各股料之間由于沒有充分融合而產(chǎn)生的痕跡。熔接痕的產(chǎn)生對制品的質(zhì)量、強度都有影響。澆口位置應使熔接痕產(chǎn)生在制品不重要的部位或要求低的部位。圖3-2-24為澆口與熔接痕的關系。圖3-2

37、-24 澆口與熔接痕的關系（5）澆口應避開細型芯、鑲件或細長桿的部位，以及由于流動壓力可能造成壁厚不均及成型零件變形的部位；（6）澆口的開設應避免在制品中產(chǎn)生困氣現(xiàn)象；（7）不在制品承受彎曲載荷及沖擊栽荷的地方開設；（8）澆口的開設應避免注射時產(chǎn)生噴射現(xiàn)象，即采用沖擊型澆口（見搭接澆口）；由于澆口的尺寸較小，受到的剪切力很高，若在注射中正對著一個寬度和厚度比較大的型腔，則高速的塑料流過澆口時，會產(chǎn)生噴射和蠕動等熔體斷裂現(xiàn)象。有時塑料熔體直接從型腔一端噴到另一端，造成熔體的折疊，使制品上產(chǎn)生波紋狀痕跡；或在高速剪切速率下，噴出的高度定向的細絲或斷裂物很快冷卻變硬，與后進入的塑料不能很好的融合，造

38、成制品缺陷。噴射還會使型腔中的氣體難以順利排出。因此，在模具設計時應采取加大澆口斷面尺寸或采用沖擊型澆口。沖擊型澆口即澆口開設的方位正對著型腔壁或型芯。使高速料流沖擊在型腔壁或型芯上，改變流向和降低流速，并使之均勻沖模。圖3-2-25為沖擊型澆口和非沖擊型澆口。圖中 為非沖擊型澆口。圖3-2-25沖擊型澆口和非沖擊型澆口（9）在制品的重心部位開設澆口；（10）澆口的開設還應考慮樹脂分子定向方位對塑件性能的影響。分子定向就是熔體的分子沿注射壓力的方向進行排列。對一個制品而言，垂直流向與平行流向的強度、應力開裂傾向等都有差別。澆口開設位置不同，分子流向不同，對制品的影響不同。充分利用分子定向的特性

39、，對有些制品是有利的。如聚丙烯材料，利用分子定向可作成具有鉸鏈特性的制品。 如圖3-2-26。圖3-2-26 聚丙烯鉸鏈盒鉸鏈處的定向側澆口成型板狀制品就是利用了分子定向的作用，而使制品變形量減小。不同的制品應根據(jù)制品材料及制品結構的特殊性，合理選擇澆口的位置，使分子定向有利于制品的成型及保證制品的質(zhì)量。2澆口位置選擇實例 澆口位置選擇實例見表3-2-。表3-2- 澆口位置選擇實例選擇合理選擇不合理說明 圓環(huán)形塑件采用切向進料，可減少熔接痕，提高熔接部位的強度，有利于排氣 盒罩形塑件頂部壁薄，采用點澆口可減少熔接痕，有利于排氣，可避免頂部缺料或塑件燒焦 殼體塑件采用中心全面進料，可減少熔接不良

40、 多型腔深腔殼體塑采用多點澆口，可防止型芯受力不均而偏斜變形 圓片塑件采用徑向扇形進料，防止旋渦和排氣不良產(chǎn)生的接縫及氣孔 罩形、細長圓筒形、薄壁等塑件設置澆口時，應防止缺料，熔接不良，排氣不良，型芯受力不均，流程過長等缺陷 大尺寸薄板塑件采用中間孔兩面進料，既可縮短流程，防止缺料或熔接不良，又可防止模具受力不均、鎖模力不足而造成的制品缺陷 選擇澆口時，應注意去澆口后 殘留痕跡不影響塑件使用要求及外觀質(zhì)量3流動比 流動比是指塑料的流動長度與制品厚度的比值。流動比在模具設計中是比較重要的設計參數(shù)，它可以判斷設計時澆口的位置是否合理。成型時的總流程的流動比等于各個部分流程（包括主流道、分流道、澆口

41、、成型部分）的流動比之和。圖3-2-27為塑料流動比的計算示意圖。圖3-2-27 流動比流動比 = 2對于大型塑件來說，判斷制品能否成型的標準還需要把流動比和面積比同時考慮。 面積比= t(制品的厚度） A（制品的表面積）一般面積比為（110310）（110310）被認為是成型條件。塑料制品常用的流動比見表3-2- 。表3-2- 塑料制品常用的流動比 塑料名稱注射壓力 p/MPa 流 動 比 塑料名稱注射壓力 p/MPa 流 動 比PE150280250PA90320200PE60140100ABS60300260PP120280PS90300280PP70240200PS120150120P

42、P50140100PC90130904澆口的平衡在多腔模具中，當型腔為非平衡布置時，由于各型腔距離主流道的遠近不同，各腔不能同時注滿，容易引起遠方型腔填充不足或密度不足，導致制品的尺寸及質(zhì)量問題。因此，必須對澆口的尺寸加以調(diào)整，以達到各型腔澆口的平衡。一般情況下，各級分流道已經(jīng)按計算設定，最后對各型腔的調(diào)整主要是改變各型腔澆口處的流動阻力。同一模具中，應使各腔的澆口平衡值（Balanced Gate Value)相等，即： SBGV = - L 式中： S各型腔澆口的截面積，mm； L各型腔澆口的長度,mm； L各型腔自主流道流經(jīng)的分流道長度，mm。（四）排氣槽設計排氣槽的開設是為了把型腔的氣

43、體在注射過程中能順利排出，不影響制品的成型及制品的質(zhì)量（如制品形成氣孔、接縫或燒焦等）。排氣間隙要使制品不產(chǎn)生飛邊、溢料。排氣的方式有分型面排氣、間隙排氣、強制排氣、粉末燒結金屬排氣、設置冷料井排氣。1分型面排氣 分型面排氣的結構型式如圖3-2-28所示。圖3-2-28 分型面排氣排氣槽的深度可取0.0250.1mm, 寬 1.56mm。排氣槽做成彎曲狀，為的是避免象腔中被壓縮的熱空氣直接噴入人體上。排氣槽深度的取值要小于被注射塑料的溢料值。常用塑料的排氣間隙見表1-24 。表 1-24 塑 料 名 稱 間 隙 塑 料 名 稱 間 隙PE 0.02ASA0.01PP 0.010.02POM0.

44、010.03PS0.02PA0.01PB0.03GRPA0.010.02ABS0.03PBTP0.010.03SAN0.03PC0.010.032 間隙排氣 間隙排氣是利用成型件、頂桿與孔的配合間隙來排氣。間隙排氣的結構型式如圖3-2-29所示。圖3-2-29 間隙排氣排氣間隙的取值要小于被注射塑料的溢料值。因此在設計模具時，配合件的配合精度一定要選擇合理。常見塑料的溢料值見表1-25 。表1-25常見塑料的溢料值塑料名稱溢料值塑料名稱溢料值聚乙烯聚丙烯軟聚氯乙烯聚苯乙烯聚酰胺0.020.030.030.030.02聚甲醛372有機玻璃ABS聚碳酸酯聚砜0.030.030.040.060.08

45、3強制排氣 強制排氣是由于制品的形狀復雜，成型時型腔的氣體不能順利排出而被包裹在型腔內(nèi)部（非分型面及成型桿的配合處），影響制品的質(zhì)量。此時可采用強制排氣的方法，使氣體排出。強制排氣的結構型式為，在產(chǎn)生氣體的地方設置排氣桿（類似于間隙排氣）或利用真空泵排氣。但由于在制品上留有桿的痕跡，排氣桿應設置在制品內(nèi)側。4粉末燒結合金排氣 此方法是利用球狀顆粒燒結而成材料的間隙排氣，但要考慮材料的強度，以免成型時造成變形。粉末燒結合金排氣的結構型式如圖3-2-30所示。圖3-2-30 粉末燒結合金排氣5設置冷料井排氣 冷料井的作用是儲存注射時的前鋒冷料，但用在氣體滯留區(qū)，將氣體趕入冷料井也可起到排氣的效果。

46、這種冷料井應設在塑料熔融部位。冷料井排氣的結構型式如圖3-2-31所示。圖3-2-31 冷料井排氣型式三、熱流道澆注系統(tǒng)熱流道澆注系統(tǒng)是利用加熱的方法，使從注射機噴嘴起到型腔為止的這一段流道的塑料一直保持熔融狀態(tài)，從而在頂出制品時沒有澆注系統(tǒng)的余料。與普通澆注系統(tǒng)相比有許多優(yōu)點，它避免了普通澆注系統(tǒng)的回料；熱澆口有利于壓力傳遞，在一定程度上克服了塑料因補料不足而產(chǎn)生的凹陷和縮孔；省略了修剪澆口，回收凝料等工序；縮短了成型周期，容易實現(xiàn)自動化操作。其缺點是模具結構復雜維修困難，對模具制造有較高的要求，對模具的維修及使用要求有較高的技術和較豐富的經(jīng)驗，塑料的使用有一定的局限性。用于熱流道模具的塑料

47、應具有的性質(zhì)：（1）加工的溫度范圍寬，粘度隨溫度改變而變化小，在較低溫度下有較好的流動性，在高溫下具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性。（2）對壓力敏感，不加注射壓力時不流動，施以較低的注射壓力即可流動。（3）熱變形溫度高，制品在比較高的溫度下可快速固化頂出。部分塑料適應熱流道澆注系統(tǒng)的情況見下表。表 部分塑料對熱流道澆注系統(tǒng)的適用程度流道方式聚乙烯聚丙烯聚笨乙烯ASABS聚氯乙烯聚碳酸酯聚甲醛延伸式噴嘴可可可不可不可可熱流道可可可可可可（一）延伸式噴嘴延伸式噴嘴將注射機噴嘴延長，直接與模具型腔接觸，其延長部分代替了點澆口澆道。為使噴嘴內(nèi)的塑料保持熔融狀態(tài)，防止噴嘴前端受冷而堵塞，必須安裝外加熱器。為避免噴嘴熱

48、量過多地傳給低溫型腔，必須采用有效的絕熱措施（如塑料絕熱和空氣絕熱）。此外，還應使模具不變形。延伸式噴嘴的結構型式見圖3-2- 。圖3-2- 延伸式噴嘴的結構型式此結構的延伸式噴嘴。加熱噴嘴與模具設計成一體，采用空氣絕熱和噴嘴外而加熱器，結構簡單可靠，更換模具時不需要更換注射機噴嘴（二）多點進料的熱流道多點進料的熱流道是在定模固定板與型腔板之間設有加熱流道板。熱流道板用加熱器加熱，使流道內(nèi)的塑料完全處于融熔狀態(tài)。流道板利用絕熱材料或空氣的間隙與其余部分隔熱。主流道和分流道均設在熱流道板內(nèi)，分流道直徑一般為1018毫米。流道表面應光滑，流道孔端的螺塞應采用比流道孔徑大的細牙螺紋，并用銅或氟塑料墊

49、圈密封以防止塑料泄漏。流道及流道噴嘴的拐角應盡量避免死角。以防塑料滯留劣化變形。多點直接澆口熱流道的型式見圖3-2- 。圖3-2-多點直接澆口熱流道 1熱流道板；2流道噴嘴；3滑動壓環(huán)多點直接澆口熱流道。流道板的熱膨脹可通過端接觸的噴嘴及活動壓環(huán)的移動來補償。塑件留有直接澆口凝料。適用于成型大型塑件。多點點澆口若流道（全絕熱式噴嘴）。噴嘴前端與活動壓之間采用塑料絕熱，適用于成型較小塑件。見圖3-2- 。圖a 為熱流道結構，圖b為其尺寸圖3-2- 多點點澆口熱流道常見的流道板的固定基本上有兩種。一種是靠螺釘緊固在定模板上。采用這種方式時，熱流道板上的螺釘過孔要留有分流板熱膨脹的余量，否則螺釘會被

50、拉斷。另一種是用附加模板將熱流道板及噴嘴等整個系統(tǒng)壓在定模板上。緊固結構見圖形 及圖形 。圖形 圖形（三）熱流道噴嘴熱流道模具，當成型周期過長時，澆口也有發(fā)生凍結的危險。下面的噴嘴結構形式可解決這一問題。1內(nèi)熱式噴嘴內(nèi)熱式噴嘴結構見圖 所示。加熱棒放在噴嘴內(nèi)的魚雷體中，熱量損失小，省電。魚雷體尖端可以伸到注射孔中，熱量可傳到頂部。因此注射孔可以做得很少（075）。內(nèi)熱式噴嘴結構見圖3-2- 。圖 內(nèi)熱式噴嘴結構2外熱式噴嘴外熱式噴嘴結構見圖 所示。這種結構因加熱器套在外面，熱量損耗大。只有約30%的熱量傳給模具，模具須冷卻。 3外熱式閥式噴嘴對于融熔粘度很低的塑料來說，為避免流延現(xiàn)象。熱流道模

51、具可以采取特殊的閥式澆口。在注射和保壓階段澆口處的針形閥門開啟，在保壓結束后針形閥門關閉。閥的啟閉可以在模具上設計專門的液壓或機械驅(qū)動裝置，也可采用壓縮彈簧的針形閥。彈簧閥式澆口的熱流道模具結構型式見圖3-2- 。圖3-2- 彈簧閥式澆口的熱流道模具結構型式（四）噴嘴及熱流道板的選擇在了解塑件的情況和熱流道標準元件的基礎上，可根據(jù)下面的條件選擇。（1）根據(jù)塑件的投影面積、深度、制件生產(chǎn)量及批量決定是否用熱流道板、系列規(guī)格、注射口數(shù)量；（2） 根據(jù)塑件澆口痕跡選噴嘴形式。針點澆口內(nèi)熱式噴嘴直澆口外熱式噴嘴凹平澆口閥式澆口無同心圓無頭噴嘴（3）根據(jù)材料流動性（高、中、低）及塑件重量選用噴嘴規(guī)格及注射孔徑。選用時，噴嘴的長度尺寸L的選擇由定模板厚度決定。在選擇噴嘴及熱流道板時，勿須考慮