注塑模结构、分类、设计特点
2009-12-29 09:21:31| 分类：
机械CAD知识
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塑料的注射成型过程，是借助螺杆或柱塞的推力，将已塑化的塑料熔体以一定的压力和速率注入闭合的模具型腔内，进冷却固化定型后开模而获得制品。注射成型在整个塑料制品生产中占有重要位置。除少数几种塑料外，几乎所有的塑料都可以注射成型。
据估计，注塑制品占所有模塑件总产量的三分之一；注塑模具占塑料成型模具数量的二分之一以上。注射模应用十分广泛，且结构很复杂。 本节对注塑模结构、分类、设计特点等方面进行简单介绍，作为学习注塑模CAD软件的预备知识。 |
| | | --------------------------------------------- 成型工艺对制品几何形状的要求 塑料制品几何形状的设计包括脱模斜度、制品壁厚、加强肋、圆角、孔、支承面、标志及花纹等的设计。在设计时应在满足使用要求的基础上，一方面使模具结构尽量简单，另一方面要使制品的几何形状能适应成型工艺要求。 | | 1、脱模斜度
由于制品冷 却后产生收缩，会紧紧地包住模具型芯或型腔中凸出的部分，为了使制品易于从模具内脱出，在设计时必须保证制品的确内外壁具有足够的脱模斜度。 脱模斜度还没有比较精确的计算公式，目前仍依靠经验数据。脱模斜度与塑料的品种、制品的形状及模具的结构有关，一般情况下脱模斜度取0.5°，最小为 15′到20′。
2、制品厚度
制品应有一定的厚度，这不仅是为了制品在使用中有足够的强度和刚度，而且也是为了塑料在成型时有良好流动状态。
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| 根据成型工艺的要求，应尽量使制品各部分壁厚均匀，避免有的部位太厚或太薄，否则成型后因收缩不均匀会使制品变形或产生缩孔、凹 陷烧伤以及填充不足等缺陷。 热塑性塑料制品的壁厚，一般在1—4mm。壁厚过大，易产生气泡和凹陷，同时也不易冷却。热固性塑料制品的厚度一般在1—6mm之间，壁过厚既要增加塑压 时间，制品内部又不易压实。壁过薄则刚度差、易变形。
3、加强肋
加强肋的作用是在不增加制品壁厚的条件下增加制品的刚度和强度。在制品中适当设置加强肋，还 可以防止制品翘曲变形。
4、圆角
为了避免应力集中，提高塑料制品的强度，改善熔体的流动情况和便于脱模，在制品各内外表面的连接处，均应采用过渡圆弧。制品上的圆角对于模具制造，提高模具的强度也是必要的。
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| | 5、孔
制品上各种空的位置应尽可能开设在不减弱制品的机械强度的部位，孔的形状也应力求不增加模具制造工艺的复杂性。孔间距、孔边距不应太小，否则在装配时孔的周围易破裂。 6、支承面
以制品的整个底面作为支承面是不合理的，因为制品稍许翘曲或变形就会使底面不平。通常采用凸起的边框或底脚（三点或四点）来作支承。当制品底部有加强肋时，肋的端部应低于支承面约0.5mm左右。 。 | 注塑模基本组成 注塑模具由动模和定模两部分组成，动模安装在注射成型机的移动模板上，定模安装在注射成型机的固 定模板上。在注射成型时动模与定模闭合构成浇注系统和型腔，开模时动模和定模分离以便取出塑料制品。 根据模具中各个部件所起的作用，一般可将注塑模细分为以下几个基本组成部分。
1、成型部件
成型 部件由型芯和凹模组成。型芯形成制品的内表面，凹模形成制品的外表面形状。合模后型芯和型腔便构成了模具的型腔。按工艺和制造要求，有时型芯和凹模由若干 拼块组合而成，有时做成整体，仅在易损坏、难加工的部位采用镶件。
2、浇注系统
浇注系统又称流道系统，它是将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的一组进料通道，通常由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。它直接关系到塑料制品的成型质量和生产效率。
| | 3、导向部件
为了确保动模和定模在合模时能准确对中，在模具中必须设置导向部件。在注塑模中通常采用四组导柱与导套来组成导向不见，有时还需在动模和定模上分别设置互相吻合的内、外锥面来辅助定位。 4、推出机构
在开模过程中，需要有推出机构将塑料制品及其在流道内的凝料推出或拉出。推出固定板和推板用以夹持推杆。在推杆中一般还固定有复位杆，复位杆在动、定模合模时使推板复位。 | |
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5、调温系统
为了满足注射工艺对模具温度的要求，需要有调温系统对模具的温度进行调节。对于热塑性塑料用注塑模，主要是设计冷却系统使模具冷却。模具冷却的常用办法是 在模具内开设冷却水通道，利用循环流动的冷却水带走模具的热量；模具的加热除可利用冷却水通道热水或蒸汽外，还可在模具内部和周围安装电加热元件。
6、排气槽
排气槽用以将成型过程中型腔的气体充分排除。常用的办法是在分型面处开设排气沟槽。
7、侧抽芯机构
有些带有侧凹或侧孔地塑料制品，在被推出以前必须先进行侧向分型，抽出侧向型芯后方能顺利脱模，此时需要在模具中设置侧抽芯机构。
8、标准模架
为了减少繁重的模具设计和制造工作量，注塑模大多采用了标准模架。
注射模分类 注塑模的分类方法很多。从设计的角度看，按注塑模具的总体结构特征分类最方便。一般可将注塑模具分为以下几类： 1. 单分型面注射模具
单 分型面注射模具又称为两板式模具，它是注射模具中最简单而又最常用的一类。型腔的一部分(型芯)在动模板上，另一部分(凹模)在定模板上。主流道设在定模 一侧，分流道设在分型面上。开后由于动模上拉料杆的拉料作用以及制品因收缩包紧在型芯上，制品连同流道内的凝料一起留在动模一侧，动模上设置有推出机械， 用以推出制品和流道内的凝料。 2. 双分型面注射模具
双分型面注射模具以两个不同的分型面分别取出流道内的凝料和塑料制品，与两板式的单分型面注射模具相比，双分型面注射模具在动模板与定模板之间增加了一块 可以移动的中间板(又名浇口板)，故又称三板与动模板之间设置型腔，中间板适用于采用点浇口进料的单型腔或多型腔模具。 下图左为双分型面注射模具动作原理。图中分型后流道凝料卡在模具内的流道中，需要手工取出，生产效率低。为了使流道和浇口凝料能自动脱落，需要改进模具结 构。下图右示的是利用侧凹取出凝料的方法。 3. 带有活动镶件的注射模具
由于塑料制品的复杂结构，无法通过简单的分型从模具内取出制品，这时可在模具中设置活动镶件和活动的侧向型芯或半块(哈夫块)，开模时这些活动部件不能简 单地沿开模方向与制品分离，而是在脱模时必须将它们连同制品一起移出模外，然后用手工或简单工具将它们与制品分开。当将这些活动镶件装入模具时还应可靠地 定位。
4.带侧向分型抽芯的注射模具
当塑料制品上有侧孔或侧凹时，在模具内可设置由斜导柱或斜滑块等组成的侧向分型抽芯机构，它能使侧型芯作横向移动。在开模时，斜导柱利用开模 力带动侧型芯横向移动，使侧型芯与制品分离，然后推杆就能顺利地将制品从型芯上推出(如下图为某侧向分型抽芯模具)。
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| | 5.自动卸螺纹的注射模具
当要求能自动脱卸带有内螺纹或外蚴纹的塑料制品时，可在模具中设置转动的螺纹型芯或型环，这样便可利用机械的旋转运动或往复运动，螺纹制品脱出；或者用专门的驱动和传动机构，还动蚴纹型芯或型环转动，将螺纹制品脱出。
6.推出机构设在定模的注射模具
由于制品的特殊要求或形状的限制，制品必须要留在定模内，这时就应在定模一侧设置推出机构，以便将制品从定模内脱出。定模一侧的推出机构一般由动模通过拉板或链条来驱动。
| 7.无流道凝料注射模具
无流道凝料注射模具常被简称为无流道注射模具。这类模具包括热流道和绝热流道模具，它们通过采用对流道加热或绝热的办法来保持从注射机喷嘴到浇口处之间的塑料保持熔融状态。 注射模设计程序 | |
（1）注射制品的几何造型
采用几何造型系统如线框造型、面造型和实体造型，在计算机中生成注射制品的几何模型，这是注射模结构的CAD的第一步。由于注射制品大多是薄壁件且又具有复杂的表面，因此常用表面造型方法来产生制品的几何模型。
（2）模腔面形状的生成
在注射模具中，型腔用以生成制品外表面，型芯用以生成制品的内表面。 | | 
| 由于塑料的成型收缩率，模具磨损及加工精度的影响，制品的内外表面尺寸并不就是模具的型芯面、型腔面的尺寸，两者之间需要经过比较繁琐的换算，由于目前流 行的商品化注射模CAD软件并未能较好地解决这种换算，因此制品的形状和模腔的形状要分别地输入，工作量大且十分繁琐，如何由制品形状方便、准确、快捷地 生成型腔和型芯表面形状仍是当前的研究课题。
（3）模具结构方案设计
采用计算机软件来计算最佳型腔数目，引导模具设计者布置型腔，构思浇注系统、冷却系统和推出机构，为选择标准模架和设计动模部装图和定模部装图作准备。
（4）标准模架选择
采用计算机软件来设计模具的前提是尽可能多地实现模具标准化，包括模架标准化、模具零件标准化、结构标准化及工艺参数标准化等。一般而言，用作标准模架选 择的设计软件应具有两个功能，一是能引导模具设计者输入本企业的标准模架，以建立专用的标准模架库；二是能方便地从已建好的专用标准模架库中，选出在本次 设计中所需的模架类型及全部模具标准件的图形和数据。
（5）部装图及总装图的生成
根据所选定的标准模架及已完成的型腔布置，模具设计软件以交互方式引导模具设计者生成模具部装图和总装图，模具设计者在完成总装图时，能利用光标在屏幕上拖动模具零件以搭积木的方式装配模具总图。
（6）模具零件图的生成
模具设计软件能引导用户根据模具部装图、总装图以及相应的图形库完成模具零件的设计、绘图和标注尺寸。
（7）常规计算和校核
模具设计软件可将理论计算和行之有效的设计经验相结合，为模具设计师提供对模具零件全面的计算和校核，以验证模具结构等有关参数的正确性。
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