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注塑模又称注射模，由动模和定模两部分组成。动模安装在注塑机的移动工作台面上，定模安装在注塑机的固定工作台面上。动模与定模闭合后已塑化的塑料通过浇注系统注入到模具型腔中冷却、固化与定型。
通常要求注射模分开后，制品滞留在动模一侧，由设置在动模内的脱模机构将制品从模内推出。
1 注塑模具的设计原则
注塑模具设计的一般步骤：
a.分析产品，明确其结构、材质及批量等方面的要求，深入地了解现有的注塑机；
b.进行模具的设计，选择分型面、模具成型零件的结构形式及数目、浇注系统、排气系统、温度调节系统和顶出机构等；
c.进行必要的计算，比如型腔和型芯的工作尺寸计算；
d.绘制模具图，完成设计。
尽可能地选用标准件，在设计模具的时候遵循标准化的原则，可以缩短模具设计以及制造的周期，同时也有利于降低模具的制造成本。
2 注塑模具的组成
图1 注塑模的基本结构图
如图1所示，注塑模基本可分六个组成部分，分别为：成型部分、浇注系统、排气系统、温度调节系统、脱模机构和模架。
成型部分：根据塑料件的形状、精度和尺寸设计出型腔
浇注系统：是把设备喷射的熔融状态的塑料引导到型腔中的通道
排气系统：用来排出在充模的过程中，在模腔中所产生的气体
温度调节系统：使模具的温度能调节到有利于塑件成型的范围
脱模机构：帮助成型后的制品从模具中分离出来
模架：是整个模具的框架，把各组成部分连接成一个整体，并与注塑机连接在一起，实现正确的导向和定位
3 注塑模具的设计步骤
3.1 塑料产品工艺性分析
一般从材料、几何形状、尺寸、精度和表面粗糙度五个方面对塑料产品工艺性进行分析，其中特别要注意塑件的几何形状。
设计和分析塑件的几何形状时应该注意：
a.塑件应适当采用防变形结如加强筋等，这有助于提高塑件的承载能力，减小塑件变形；
b.塑件应采用易于成型的内外表面形状，尽量避免侧孔、侧凹；塑件要设计适当的脱模斜度（设计上称α角，通常选择30′～1°30′），便于脱模和防止塑件在脱模的过程中出现擦伤的现象；
c.塑件在转角和交接的地方应该使用圆弧的过渡方式，以降低模具制作难度，避免飞边的产生；
d.均匀的塑件壁厚，可以避免因局部厚大而造成翘曲和填充不足的情况出现，在设计上应优先采用；
e.塑件上的孔不应复杂，并注意开设位置；塑件的花纹、符号、标记和文字等通常选择凹坑凸起的结构。
3.2 分型面的确定
分型面指的是，模具上用来取出塑件和凝料的可分离的接触表面。根据塑件的复杂程度，可以设计一个或多个分型面。
分型面通常有平面、斜面、阶梯面和曲面四种类型。分型面设计是否得当,将会对模具的结构、塑件的质量和工艺性以及模具的成本产生直接的影响。
分型面的设计应遵循：
分型面应有助于脱模和简化模具；
分型面不应影响塑件外观；
分型面的选择不应影响塑件尺寸精度；
分型面的选择应有助于顺畅排气；
分型面的选择应助于模具的加工工艺性；
分型面的选择必须考虑注塑机的技术规格。
3.3 型腔的布局
型腔的数量通常根据注塑机的最大注射量和最大锁模力来确定。
单型腔注塑模具的制作周期短，成本低，结构简单，可以获得比较高的制品精度且工艺性能好。缺点是塑件成本高，生产率低，通常用于塑件较大，精度要求高或小批量生产的情况。
多型腔注塑模具的生产率高、塑件成本低。缺点是模具的整体结构复杂、工艺性差、模具的制作成本高、设计周期长，通常用于小件制品的大批量生产。模具型腔在模板上通常有圆形排列、H形排列、直线形排列及复合排列等四种排列方式。
在设计时应考虑：
a.应构建平衡式的浇注系统，这样才能保证均一和稳定塑件的质量，所以在排列上应力求平衡；
b.在一般情况下常用直线和H型排列，从平衡的角度看，应尽量选择H型排列；
c.对称的开设浇口和布置型腔，以避免模具承受偏载而产生溢料；
d.型腔排列力求紧凑，以减少模具的外形尺寸。
3.4 浇注系统的确定
注塑模具的浇注系统通常包括主流道、分流道、浇口及冷料穴。
浇注系统在设计时应注意到：
控制流道长度，缩短熔体流程；位置的选择上，应尽量对称于模具轴线，已便保证各型腔能均衡进料。
主流道的形状通常为圆锥状，通常把它设计在主流道的衬套中，入口地方的大小跟注塑机喷嘴的大小应一致。应注意控制主流道长度和内壁的表面粗糙度（一般控制在Ra=0.8μm以下），这样有利于熔体从注塑机顺利流入模具。
分流道是浇口跟主流道间的通道，在小型塑件单型腔模具中可不设分流道。分流道长度一般为8～30mm，对于比较长的分流道，应该在末端设置冷料穴；分流道表面粗糙度应控制在Ra=1.6μm 以下；分流道截面形状可以选择正方形、梯形、圆形、半圆形、U形等，分流道有平衡式和非平衡式两种布置形式。
平衡式从主流道到所有型腔的流程长度、断面形状和尺寸都相同，这种结构有利于每个型腔均衡地进料。非平衡式从主流道到各个型腔的流程不尽相同，要实现每个型腔同时均匀地进料，需要选择相应的浇口尺寸。相对于平衡式分流道而言，非平衡式分流道的型腔排列比较紧凑，总流程短。
浇口是分流道与型腔之间的细短浇道。浇口的形状、尺寸和进料位置都影响着塑件的质量。常见的塑件缺陷，如缩孔、缺料、熔接痕和翘曲等，都可能和浇口设计有关。
为了能让熔料以较快的速度进入并充满型腔，并能在充满后能适时冷却封闭，在浇口设计时应该综合考虑塑料性能、塑件形状、截面尺寸、模具结构及注射工艺参数等因素，使浇口的面积尽可能小些，长度尽可能短些。
冷料穴，一般设计在主流道上。冷料穴是用来存储并拉出两次注射间隔中产生的冷料及熔体流动的前锋冷料，防止“冷料”进入型腔影响塑件质量。冷料穴的形状一般有带Z形拉料钩的，带球头形的和倒锥形的三种。
3.5 排气系统的设计
在塑料填充型腔的过程中，必须将热空气排到模具外，否则，塑件容易产生填充不足、出现接缝等方面的缺陷。
排气形式主要有：利用模具零件之间的间隙，将型腔中的气体排出、排气槽排气和多孔粉末冶金件渗导排气。
3.6 成型零件（凹模、型芯）的结构设计
凹模也称为型腔，用来实现塑件外表面形状的成型。其结构形式主要有：整体式凹模、整体嵌入式凹模、四壁拼合式凹模、镶嵌式凹模、瓣合式凹模。
型芯用来实现塑件内表面形状的成型。其有两种结构形式：整体式型芯、组合式型芯。凹模和型芯应根据塑件的要求，结合生产条件，准确计算出工作尺寸，确保有足够的强度和刚度，表面粗糙度根据塑件材料和表面质量要求来确定，一般控制在Ra=0.4μm以下。
3.7 脱模机构的设计
注塑模通常使用推杆脱模机构进行脱模。推杆结构主要有标准推杆、阶梯状推杆和组合推杆三种形式。推杆的直径通常选择Φ0.8～1.2mm，不宜过细。推杆跟模板（或型芯）之间的配合长度L=(1.5～2)d。
推杆应该布置在脱模阻力比较大的位置，且不能离型芯、镶件和冷却水道太近，推杆不可以穿过冷却水道；浇口附近应力大、强度低，推杆不应设置在这个位置；对于允许出现推出痕迹的产品，可以采用推出耳的结构，在成型镶块或者嵌件上设置推杆。
3.8 模架尺寸和类型的确定
各种注塑模的结构类型虽然有很大差别，但它们的基本结构都差别不大，都由主模板、导柱导套、复位杆及结构模板（动模座板、定模座板、推件板、垫块、模脚等）两大类。
任何一副模具均由主模板与结构模板按一定顺序装配而成，这些零件构成了模具的框架，我们称之为模架。为了节约设计和制造的时间，将模架标准化是目前普遍使用的方法。通常根据浇口的形式、塑件的顶出、型芯固定方式、塑件的尺寸来确定模架的类型。
3.9 注塑机的选择和参数校核
注塑机可以分为立式、卧式和角式三种。
在选择注塑机时，必须注意：注塑机每次实际的注射量应在最大注射量的80%以内；锁模力必须大于模具型腔注射时所产生的胀开力。
3.10 模具温度调节系统的设置
注塑模具温度控制的好坏将决定塑件的质量的好坏，影响制品的生产效率。塑件在型腔内的冷却要均匀、快速，以便减小塑件的内应力。
在设计冷却系统时，必须注意：
a.在结构允许的情况下，应使冷却更均匀，冷却孔应尽量多些、大些；
b.在位置上，冷却孔应尽量避开可能产生熔接痕的部位；
c.应保证冷却平衡，定模与动模都应冷却，冷却孔尽量排列在型腔周围，在浇口与厚壁处，应加强冷却。
（作者：高茂涛）
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发表于 2015-12-30 09:49:42
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