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XX大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文
圓桶件塑料模具設(shè)計(jì)及加工過程的動(dòng)畫演示
摘 要
由于塑料具有許多金屬和其它非金屬所無法比擬的優(yōu)點(diǎn), 所以近年來發(fā)展尤為迅速。在現(xiàn)代工業(yè)和日用產(chǎn)品中，越來越多的塑料制品代替了以往的多類產(chǎn)品，而模具作為塑件的成型技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。
此論文在第一章緒論中主要介紹了塑料模具現(xiàn)階段的發(fā)展?fàn)顩r，在現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)中采用了大量的新技術(shù)，新工藝和新材料。模具設(shè)計(jì)已經(jīng)成為一種綜合型技術(shù)。還簡(jiǎn)單的介紹了塑料的一般成份及塑料的一些特性。還介紹了注射模具的主要組成部件（如定模板、動(dòng)模板、復(fù)位桿、頂桿、導(dǎo)柱等）及模板的材料選擇。
第二章第一節(jié)中寫的是塑料的注塑成型工藝，包括塑料的注塑成型工
藝、注塑成型參數(shù)的選擇（溫度、壓力和時(shí)間）。第二節(jié)介紹的是塑料制
品的設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的因素。塑料制品設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括塑料制品
的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量。
在第三章塑料模具的設(shè)計(jì)中介紹了塑料模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)包括：注
射模具的分類、注射模具與注射機(jī)的關(guān)系（基本技術(shù)參數(shù)和選用注射成型
機(jī)時(shí)基本工藝參數(shù)的校核）、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（模具分型面的選擇和凹模、凸模、型芯的設(shè)計(jì)及組合形式）。后三節(jié)是由三個(gè)零件的注射模具的設(shè)計(jì)過程。每個(gè)零件的設(shè)計(jì)步驟一般由產(chǎn)品分析及零件選擇、塑件幾何特性分析、注射成型機(jī)的選擇、注射成型機(jī)參數(shù)的校核、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、成型零件的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、成型零件的尺寸、加熱冷卻裝置的設(shè)計(jì)及模具的零件等組成。
關(guān)鍵詞 塑料；注塑成型工藝；塑料模具；注射機(jī)
Circle barrel parts Plastic Mould Design and The animation that process the process plays to show
Abstract
Because the plastics have many advantages that the metals and other nonmetals with for can't compare to, it developed quickly these yeas. In the modern industry and the articles for daily use, more and more plastic products replaced many products of former, and the mould as the technique of mould for plastic also got the quick development.
This thesis introduced the current development in mould in plastics condition primarily in an introduction, adopting a flood of new technique in modern mould design, new craft with new material. The mould design has become a kind of synthesizing the type technique. Still introduced the general composition of the plastics and the some characteristic of the plastics in brief. Still introduced to inject the mould to constitute the material choice between parts( if settle the template, move the template, reply a pole, crest pole and lead pillar etc.) and template primarily.
It write in the second a first knot of is a plastics to note the plastics mould the craft, including the plastics note the plastics mould the work craft, note the choice that plastics mould parameter.( Temperature, pressure with time) an introductive is a plastics system design and designs of the article inside should the factor of the consideration. The main contents that plastics ware design includes the plastics ware of several why shape, size accuracy with surface quantity.
Introduced in the design of a plastics mould the foundation knowledge of the plastics mould design include: Note inject the classification of the mould and inject the mould with the relation that inject machine( basic technique parameter with choose to use to inject to mould The school core of the basic craft in hour in machine parameter), sprinkle the design that note the system, Mould the construction design of the spare parts( the mould divides the choice of the type with the cave mould, convex mould, type of design and combination form).Empress three the section be injected by three spare parts the design process of the mould makes .The design step of each spare parts is general to be analyzed by product and the spare parts choice, the piece of plastics is several why the characteristic analyzes and note inject the choice that mould the machine, inject the school core that mould the machine parameter, sprinkle the design that note the system and mould the spare parts The organization design, mould the size of the spare parts and heat the design of the cooling device and the spare parts of the mould etc.
Keywords plastics； the craft that plastics of injecting model； plastics mould；inject machine
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- III -
目 錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 塑料模具的發(fā)展?fàn)顩r 1
1.2 注射模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要 2
第2章 塑料的成型工藝 4
2.1 注塑成型工藝 4
2.1.1 注射成型 4
2.1.2 注射成型工藝 4
2.2 塑料制品的設(shè)計(jì) 7
2.2.1 塑料制品的幾何形狀 7
2.2.2 塑料制品的尺寸精度 9
2.2.3 塑料制品的表面質(zhì)量： 10
第3章 塑料注射模具設(shè)計(jì) 11
3.1 塑料注射模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí) 11
3.1.1 注射模具分類 11
3.1.2 注射模具與注射機(jī)的關(guān)系 12
3.1.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12
3.1.4 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
3.2 塑料注射模具設(shè)計(jì) 20
3.2.1 注射機(jī)的選擇 22
3.2.2 模具材料的選擇 24
3.2.3 成型收縮及尺寸計(jì)算 25
3.2.4 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 26
3.2.5 強(qiáng)度計(jì)算 29
3.3 塑料注射模具零件設(shè)計(jì) 30
3.3.1 模具零件設(shè)計(jì) 30
3.3.2 模具裝配圖 33
第4章 UG 35
4.1 UG介紹 35
4.2 UG特點(diǎn) 35
4.3 UG的工作界面 36
4.4 動(dòng)畫創(chuàng)建的一般過程 37
結(jié) 論 41
致謝 42
參考文獻(xiàn) 43
附錄 45
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- V -
第1章 緒論
1.1 塑料模具的發(fā)展?fàn)顩r
塑料模具作為塑料工業(yè)的基礎(chǔ)，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展受到了極大的挑戰(zhàn)。汽車的內(nèi)飾件、燈具反光鏡等塑制品的復(fù)雜外形，而鐘表、DVD光驅(qū)用傳動(dòng)齒輪等塑制件又有很高的精度要求。很短的制模周期、相當(dāng)?shù)膲勖悄＞咧圃斓挠忠恢匾笜?biāo)，例如有的只需幾十、幾百模次（可用簡(jiǎn)易快速制模法），有的如制瓶用吹塑模卻需要上千萬模次，制造周期要求越來越短。各種特殊的成型方式的出現(xiàn)等等，都要求塑料模具技術(shù)有相應(yīng)的提高。而計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，適時(shí)的給模具技術(shù)配上了騰飛的翅膀，徹底改變了手工作坊式的模具設(shè)計(jì)和制作。在模具設(shè)計(jì)中廣泛的運(yùn)用CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)），不但拋棄了沿用上百年的圖板，而且由于計(jì)算機(jī)的快速運(yùn)算和大容量的內(nèi)存，使得復(fù)雜曲面的生成、快速的作圖以及豐富制模技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的綜合、推廣成為可能，不少CAD軟件已具有某些智能化的功能。例如，有些CAD軟件可以運(yùn)用人機(jī)對(duì)話的形式，輸入塑料制品的某些外形特征（外形主要尺寸、分型面位置、抽心位置、脫模方向等）即可以畫出模具總圖。各種模具零件的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)器數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)用更縮短了模具設(shè)計(jì)周期和制造時(shí)間。而對(duì)某些無法用數(shù)學(xué)方式描述的形狀，則可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)反向（求）工程的方法獲得，即首先將一些需要復(fù)制的樣件進(jìn)行仿形三坐標(biāo)測(cè)量，計(jì)算機(jī)在獲得有關(guān)數(shù)據(jù)之后，通過相應(yīng)的軟件運(yùn)算得到與原形相同的三為曲面圖形機(jī)器數(shù)據(jù)，而運(yùn)用這些獲得的圖形和數(shù)據(jù)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)和制作，從而大大提高模具制作水平。在模具設(shè)計(jì)中、為了更加準(zhǔn)確，縮短試模、調(diào)整、修模的周期和降低費(fèi)用，常常運(yùn)用CAE技術(shù)（計(jì)算機(jī)輔助分析）進(jìn)行模內(nèi)塑料流動(dòng)、壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)的分析，對(duì)模具設(shè)計(jì)中的流道、澆口等澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及模具強(qiáng)度校驗(yàn)提供了十分有力的參考意見。在模具制作過程中更是離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)，模具的計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）的推廣使用已經(jīng)有數(shù)十年的歷史，近年來已經(jīng)趨于普及，而其技術(shù)也日益完善，復(fù)雜型面的加工，編程和加工周期的大幅度降低，加工精度的提高等待可以用日新月異來形容也不為過，不少CAM軟件，不但有快速、復(fù)雜的造型功能，而且可提供大量切削經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以便編程和操作者參考使用。加工過程中的測(cè)量、計(jì)劃編制、生產(chǎn)準(zhǔn)備、工具管理、生產(chǎn)調(diào)度等等也都有計(jì)算機(jī)技術(shù)參與其中。模具設(shè)計(jì)，制作過程中的經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)的記錄、統(tǒng)計(jì)、分析機(jī)器智能軟件的編制也同樣離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)。當(dāng)然這絲毫不能代替機(jī)械加工、電加工等傳統(tǒng)加工工藝的重要性，這工藝也有很大的發(fā)展，例如高速切削工藝及機(jī)床、低損耗高效電加工工藝及機(jī)床以及一些全心觀念的機(jī)械成型工藝，如三為等離子堆積成型、三為激光成型等等。因此可以這樣說，當(dāng)今的模具技術(shù)是不斷發(fā)展的傳統(tǒng)技術(shù)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的完美結(jié)合。因此只有將二者融合在一起，運(yùn)用自如，盡力發(fā)揮，才能不斷將塑模技術(shù)推向新的高度。
塑料模自身的成型技術(shù)也在不斷得到發(fā)展。例如高速高精度擠塑工藝及模具、高速吹塑成型工藝及模具、注壓成型工藝及模具、模內(nèi)反應(yīng)成型工藝和模具、多色注塑成型模、氣體輔助注塑成型工藝和模具等等。為了獲得滿意的外形，一是要求加工精良的型腔、型心，二要有合適的澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，例如大型平板狀塑制件模具的進(jìn)料澆口位置考慮到塑料流縱橫收縮的不一致性，就應(yīng)采用側(cè)面薄膜式，而冷卻亦必須均勻。一些帶有肋的塑制件，由于收縮的不一致，就應(yīng)采用氣體輔助注塑成型工藝，這類模具又有其特殊的設(shè)計(jì)。機(jī)密塑件注塑模，則無論是模具零件的加工精度，還是澆注系統(tǒng)、型腔型心尺寸的計(jì)算等等都要有特殊的處理。冷卻系統(tǒng)的計(jì)算和設(shè)計(jì)也顯得由為重要，冷卻的速率必然影響到塑制品的生產(chǎn)率，而冷卻的均勻性則影響到塑制件的精度，尤其是型心的冷卻已有多種形式的出現(xiàn)，熱管冷卻也已在模具冷卻系統(tǒng)中得到應(yīng)用。排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也是十分重要的一環(huán)，可以防止塑件的缺陷和燒焦，有些特殊場(chǎng)合已使用多孔金屬排氣，其通氣孔直徑為3~10μm，厚度為0.5~1.5mm。注壓成型模具已被廣泛應(yīng)用于激光唱片，激光打印機(jī)等光學(xué)塑性零件的壓制，其工作過程是注塑前模具先進(jìn)行閉合且留有適當(dāng)?shù)木嚯x，然后注射熔融料進(jìn)入密封的型腔（型腔設(shè)計(jì)成階梯形）而后進(jìn)一步推進(jìn)動(dòng)模達(dá)到完全閉合，塑件成型、冷卻后開模，塑件脫模取出，塑制件在成型過程中，由于減小了模腔內(nèi)壓力，即消除了注射壓力，減小了塑件的殘余應(yīng)力，且之后的壓制又減小了塑件的分子取向，從而達(dá)到了光學(xué)零件對(duì)復(fù)映的要求。
模具技術(shù)是一種綜合型技術(shù)，要求從事模具技術(shù)工作者，密切注意和學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，并運(yùn)用到實(shí)際工作中為模具行業(yè)的發(fā)展而努力。
1.2 注射模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要
塑料注射模具是現(xiàn)在所有塑料模具中使用最廣的模具，能夠成型復(fù)雜的高精度的塑料制品。這里只是粗略介紹一下。
設(shè)計(jì)塑料注射模具首先要對(duì)塑料有一定的了解，塑料的主要成分是聚合物。如我們常說的ABS 塑料便是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種單體采用乳液、本體或懸浮聚合法生產(chǎn)，使其具有三種單體的優(yōu)越性能和可模塑性，在一定的溫度和壓力下注射到模具型腔，產(chǎn)生流動(dòng)變形，獲得型腔形狀，保壓冷卻后頂出成塑料產(chǎn)品。聚合物的分子一般呈鏈狀結(jié)構(gòu)，線型分子鏈和支鏈型分子認(rèn)為是熱塑性塑料，可反復(fù)加熱冷卻加工，而經(jīng)過加熱多個(gè)分子發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，連結(jié)成網(wǎng)狀的體型分子結(jié)構(gòu)的塑料通常是一此次性的，不能重復(fù)注射加工，也就是所說的熱固性塑料。
既然是鏈狀結(jié)構(gòu)，那塑料的在加工時(shí)收縮的方向也是跟聚合物的分子鏈在應(yīng)力作用下取向性及冷卻收縮有關(guān)，在流動(dòng)方向上的收縮要比其垂直方向上的收縮多。產(chǎn)品收縮也同制品的形狀、澆口、熱脹冷縮、溫度、保壓時(shí)間及內(nèi)應(yīng)力等因素有關(guān)。通常書上提供的收縮率范圍較廣，在實(shí)際應(yīng)用中所考慮的是產(chǎn)品的壁厚、結(jié)構(gòu)及確定注塑時(shí)溫度壓力的大小和取向性。 一般產(chǎn)品如果沒有芯子支撐，收縮相應(yīng)要大些。 塑料注塑模具基本分為靜模和動(dòng)模。
在注塑機(jī)的注射頭一邊的帶澆口套的為定模，定模一般有澆口套、靠板、模板組成，簡(jiǎn)單模具（特別是靜模沒有芯子的模具）也可以不使用靠板，直接用厚一點(diǎn)的模板就可以了。澆口套一般為標(biāo)準(zhǔn)件，除非特殊原因，不建議取消。澆口套的使用有利于安裝模具、更換方便，不用自己拋光。有些特殊模具澆口套可用鉆出來或用錐度線割割成。部分模具必須定模脫模時(shí)，還得加上定模脫模機(jī)構(gòu)。動(dòng)模的結(jié)構(gòu)一般為動(dòng)模板、動(dòng)?？堪?、脫模機(jī)構(gòu)以及模腳和裝機(jī)固定板。
脫模機(jī)構(gòu)中除了脫料桿，還有復(fù)位桿，部分模具還要增加彈簧以實(shí)現(xiàn)例如自動(dòng)脫模等功能。還有導(dǎo)柱、冷卻水孔、流道等也是不可少的模具的基本結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，斜導(dǎo)模具還有斜導(dǎo)盒、斜導(dǎo)柱等。 當(dāng)為一產(chǎn)品設(shè)計(jì)模具時(shí)，首先要設(shè)定模具的基本結(jié)構(gòu)尺寸以備料，來加快模具制造的速度。復(fù)雜產(chǎn)品應(yīng)先繪制好產(chǎn)品圖，再定好模具的尺寸?，F(xiàn)在的模具基本上要進(jìn)行熱處理，加高模具的硬度，提高模具使用壽命。在熱處理前，先對(duì)模板進(jìn)行初步加工：鉆好導(dǎo)柱孔、復(fù)位孔（動(dòng)模）、型腔孔、螺絲孔、澆口套孔（靜模）、拉料孔（動(dòng)模）、冷卻水孔等，銑好流道、型腔，有些模具還應(yīng)銑好斜導(dǎo)柱等?，F(xiàn)在的普通精密模具的模板一般用Cr12、Cr12Mov和一些專業(yè)模具鋼,Cr12等硬度不能太高，在HRC60度時(shí)經(jīng)常開裂，模板的常用硬度一般為HRC55度左右。芯子的硬度可在HRC58以上。如果材料為3Cr2W8v，制造后再氮化處理表面硬度，硬度應(yīng)為HRC58以上，氮化層應(yīng)越厚越好。
澆口直接關(guān)系到塑件的美觀，澆口設(shè)計(jì)不好的話，容易產(chǎn)生缺陷。在沒有任何阻擋的情況下很容易產(chǎn)生蛇型流。對(duì)于要求高的產(chǎn)品，還應(yīng)設(shè)計(jì)溢流和排氣。溢流處可以用頂桿，不要在模板上留有溢流飛邊，才不至于影響模具壽命。
第2章 塑料的成型工藝
2.1 注塑成型工藝
2.1.1 注射成型
注塑成型是熱塑性塑料制品生產(chǎn)的一種重要方法，除個(gè)別熱塑性塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用次方法成型。近年來，注塑成型還已成功地用來成型某些熱固性塑料制品。
注塑成型可以成型各種形狀的塑料制品。它的特點(diǎn)是成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精密、帶有嵌件的塑料制品，生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，所以應(yīng)用廣泛。
注射成型用設(shè)備是各種類型的注射機(jī)，注射機(jī)的主要作用是將料筒內(nèi)的塑料加熱，使其熔化（塑化），然后對(duì)熔融塑料施加高壓，使其經(jīng)噴嘴高速注入模具型腔。
2.1.2 注射成型工藝
2.1.2.1 注塑成型工藝過程
注塑成型工藝過程是注塑成型工藝制訂的中心環(huán)節(jié)，它包括：成型前的準(zhǔn)備，注塑過程和制品的后處理。
1． 成型前的準(zhǔn)備
為使注射過程順利進(jìn)行，保證塑料制品質(zhì)量，在注塑成型前應(yīng)做好如下準(zhǔn)備工作：
1） 原料的檢驗(yàn)和預(yù)處理
在成型前對(duì)原料進(jìn)行外觀和工藝性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)內(nèi)容包括對(duì)色澤、粒度及均勻性、流動(dòng)性（熔體指數(shù)、粘度）、熱穩(wěn)定性、收縮性的檢驗(yàn)等。
2） 嵌件的預(yù)熱
為了滿足裝配和使用的強(qiáng)度要求，塑料制品內(nèi)常需要嵌入金屬嵌件。由于金屬嵌件和塑料的熱性能、收縮率存在較大差別，因而在塑料制品冷卻時(shí)，在嵌件周圍會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致嵌件周圍遷都下降或出現(xiàn)裂紋。為克服上述問題可對(duì)金屬嵌件進(jìn)行預(yù)熱，這樣可以減少熔料和嵌件的溫度差，使熔料收縮比較均勻，減少嵌件周圍的內(nèi)應(yīng)力。
3） 料筒的清洗
若需要更換新的塑料，則在注射之前，均須對(duì)殘存在塑料筒內(nèi)的塑料進(jìn)行清洗。
對(duì)于螺旋式注射機(jī)的料筒通常采用直接換料清洗。換料清洗時(shí)，必須掌握料筒內(nèi)的塑料和欲換的新塑料的特性，然后采用正確的清洗方法。
目前已經(jīng)研制出一種新的塑料清洗劑，適用于成型溫度范圍在180～280o C的各種熱塑性塑料的注射機(jī)料筒清洗。
4） 脫模劑的選用
塑料制品的脫模，主要依賴于合理的工藝條件和正確的模具設(shè)計(jì)。在生產(chǎn)上順利脫模通常使用脫模劑。
常用的脫模劑有三種：硬脂酸鋅、液體石蠟（白油）和硅油。在使用脫模劑時(shí)，涂抹要均勻適量。
2． 注塑過程
注塑過程包括加料、塑化、注塑、保壓、冷卻和脫模等步驟。但實(shí)際上說主要是塑化和流動(dòng)與冷卻定型兩大過程。
塑化是指塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)并具有良好的可塑性的全過程。
對(duì)塑化的要求是：塑料在進(jìn)入模腔之前，應(yīng)達(dá)到規(guī)定的成型溫度，并能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)提供足夠數(shù)量的熔融塑料，熔料各點(diǎn)溫度應(yīng)均勻一致。為達(dá)到上述要求，應(yīng)視塑料的特性，正確選擇工藝參數(shù)和注塑機(jī)類型。塑化情況直接關(guān)系到塑料制品的質(zhì)量和生產(chǎn)率，這在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)必須預(yù)以重視。
流動(dòng)與冷卻定型：這是只用柱塞和螺桿推動(dòng)塑化后的塑料熔體諸如并充滿塑料模型腔，熔體在壓力下的冷卻和凝固定型，直至塑料制品脫模的全過程。這一過程時(shí)間不長(zhǎng)，但合理地選擇和控制該過程的溫度、壓力、時(shí)間等工藝參數(shù)，對(duì)塑料制品的質(zhì)量有重要影響。
塑料熔體進(jìn)入模腔內(nèi)的流動(dòng)情況可分為充模、壓實(shí)、倒流和叫澆口凍結(jié)后的冷卻四個(gè)階段。在這四個(gè)階段中，塑料熔體溫度將不斷降低。
3． 制品的后處理
由于塑料的塑化不均勻或在型腔內(nèi)冷卻不均勻，常會(huì)使塑料制品的收縮不均勻，形成一定的內(nèi)應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力的存在會(huì)導(dǎo)致塑料制品在使用過程中產(chǎn)生變形和開裂。為了消除內(nèi)應(yīng)力長(zhǎng)須對(duì)塑料進(jìn)行后處理。
塑料制品的后處理包括：退火和調(diào)濕處理。
2.1.2.2 注塑成型工藝參數(shù)的選擇
注射成型的主要工藝參數(shù)是溫度、壓力、時(shí)間。
溫度：注射成型工藝過程需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度
和模具溫度，前兩種主要影響塑料的塑化和流動(dòng)，后一種溫度主要影響塑料的流動(dòng)和冷卻定型。
料筒溫度的分布，一般從料斗一側(cè)（后端）起至噴嘴（前端）止，是逐步升高的，以達(dá)到均勻塑化的目的。對(duì)于螺桿式注射機(jī)，起料筒內(nèi)的溫度受螺桿攪動(dòng)產(chǎn)生剪切摩擦熱，有助于塑化，為了防止塑料的過熱分解，料統(tǒng)前端的溫度也略低于中段。
噴嘴溫度通常略低于料筒最高溫度的，這是為了防止塑料在直通式噴嘴上可能發(fā)生的“流涎”現(xiàn)象。由噴嘴溫度產(chǎn)生的影響可從塑料注射時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱中得到一定的補(bǔ)償，但噴嘴溫度也不能過低，否則，噴嘴處的熔料可能產(chǎn)生早凝而將噴嘴堵塞，或?qū)⒃缒献⑷胄颓欢绊懰芰现破返馁|(zhì)量。
模具溫度對(duì)塑料熔體在型腔內(nèi)的流動(dòng)和塑料制品的內(nèi)在性能與表面質(zhì)量影響很大。
模具溫度的選擇與塑料的特性，塑料制品的結(jié)構(gòu)、尺寸和性能要求以及成型工藝參數(shù)有關(guān)。
對(duì)于非結(jié)晶性塑料，在熔料注入型腔后，隨著溫度的不斷降低而固化，但不發(fā)生相的轉(zhuǎn)變，模具溫度主要影響熔料的粘度，也就是影響充模的能力和冷卻時(shí)間，如充模順利，采用低模溫是可取的，這樣可以縮短冷卻時(shí)間，提高生產(chǎn)率。對(duì)于結(jié)晶形塑料，模具溫度直接影響到塑料制品的結(jié)晶速度和結(jié)晶結(jié)構(gòu)，從而影響塑料制品的性能。一般來說模具溫度較高，冷卻速度小，為結(jié)晶充分進(jìn)行創(chuàng)造了條件，因而得到塑料制品的結(jié)晶度高，硬度大剛度大，耐磨性能較好，但成型周期長(zhǎng)收縮率較大，制品發(fā)脆；模具溫度較低，冷卻速度大，結(jié)晶不充分對(duì)某些塑料還會(huì)出現(xiàn)后期結(jié)晶過程，使塑料制品后收縮率增大。因此對(duì)于結(jié)晶形塑料，模具溫度以取中等為宜。
壓力：注射成型過程中的壓力包括塑化壓力和注射壓力。
1．塑化壓力 增加塑化壓力可以提高熔體溫度和使溫度均勻，但會(huì)減少塑化速率，延長(zhǎng)成型周期，可導(dǎo)致塑料降解。在滿足塑料制品的前提下，塑化壓力低一點(diǎn)為好，通常不超過2Mpa。
2．注射壓力 注射壓力的作用是克服塑料熔體從料筒流向型腔的流動(dòng)阻力，使塑料具有一定的充模速率并對(duì)熔體進(jìn)行壓實(shí)。
注射壓力的大小與塑料品種、注射機(jī)類型、塑料制品和模具結(jié)構(gòu)及其他工藝參數(shù)有關(guān)。
為保證塑料制品的質(zhì)量，對(duì)注射速率有一定的要求，而注射速率又主要取決于注射壓力，注射壓力高則注射速率高。在滿足塑料制品成型前提下，一般應(yīng)盡量采用低的注射壓力。
時(shí)間：完成一次注射成型過程所需要的時(shí)間稱為成型周期。
在整個(gè)成型周期中，注射時(shí)間和冷卻時(shí)間是基本組成部分，注射時(shí)間和冷卻時(shí)間的多少對(duì)塑料制品的質(zhì)量有決定性影響。
注射時(shí)間中的充模時(shí)間不長(zhǎng)，一般不超過10s；保壓時(shí)間較長(zhǎng)，一般為20～120s，壁厚特別大的可達(dá)到5～10min，通常以塑料制品的收縮率最小為保壓時(shí)間的最佳值。.
冷卻時(shí)間主要決定于塑料制品的壁厚、模具溫度、塑料的熱性能和結(jié)晶性能冷卻時(shí)間的長(zhǎng)短應(yīng)以保證塑料制品脫模時(shí)不引起變形為原則，一般為30～120s。
成型周期的長(zhǎng)度直接影響生產(chǎn)率和設(shè)備利用率，因此，在生產(chǎn)中，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量縮短成型周期中個(gè)階段的時(shí)間。
2.2 塑料制品的設(shè)計(jì)
塑料制品的設(shè)計(jì)不僅要滿足使用要求，而且要符合塑料的成型工藝特點(diǎn)，并且盡可能使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。這樣，可使成型工藝穩(wěn)定，保證塑料制品的質(zhì)量，又可使生產(chǎn)成本降低。
塑料制品的設(shè)計(jì)必須考慮以下幾個(gè)因素：
1. 塑料的性能：塑料制品的設(shè)計(jì)與塑料的物理力學(xué)性能和工藝性能有密切關(guān)系。
2. 成型方法：塑料制品的設(shè)計(jì)要求視成型方法而異。
3. 模具結(jié)構(gòu)和制造工藝性：塑料制品的設(shè)計(jì)應(yīng)有利于模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化和制造。
塑料制品設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括塑料制品的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量。
2.2.1 塑料制品的幾何形狀
塑料制品的幾何形狀包括形狀、壁厚、脫模斜度、加強(qiáng)肋、支承面、圓角、孔、螺紋、嵌件等。
2.2.1.1 形狀
塑料制品應(yīng)盡量避免側(cè)壁凹槽或與制品脫模方向垂直的孔，這樣可以避免采用掰合分型或側(cè)抽芯等復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu)和分型面上留下飛邊。
塑料制品的形狀還要有利于提高制品的強(qiáng)度和剛度。如將塑料制品設(shè)計(jì)成球面或帶凸圓形狀。
2.2.1.2 壁厚
塑料制品的壁厚主要決定于塑料制品的使用條件。但壁厚的大小對(duì)塑料成型影響很大，因此必須合理選擇。
壁厚過小則成型時(shí)流動(dòng)阻力大，對(duì)大型復(fù)雜塑料制品就難以充滿型腔，而不能保證塑料制品的強(qiáng)度和剛度；壁厚過大則浪費(fèi)材料，增加原料制品的成本，而且會(huì)增加成型時(shí)間和冷卻時(shí)間，降低生產(chǎn)率，還容易產(chǎn)生氣泡、縮孔等缺陷。
塑料制品的壁厚一般應(yīng)力求于均勻，否則會(huì)因固化或冷卻速度不同而引起收縮不均勻，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致塑料制品產(chǎn)生翹曲變形或縮孔。
2.2.1.3 脫模斜度
為了便于脫模，所設(shè)計(jì)塑料制品的內(nèi)外壁應(yīng)有足夠的脫模斜度。脫模斜度的大小與塑料性能、塑料收縮率、塑料制品的形狀和壁厚等因素有關(guān)。
在選擇脫模斜度時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1）塑料制品的精度要求高，應(yīng)選用較小的脫模斜度。
2）塑料制品尺寸較高的部位，應(yīng)選用較小的脫模斜度。
3）塑料制品的形狀復(fù)雜，不易脫模，應(yīng)選用較大的脫模斜度。
4）塑料制品脫模后要求留在型芯的一邊，則塑料制品的內(nèi)表面的脫模斜度應(yīng)小于外表面，反之，塑料制品脫模后要求留在型腔一邊，則塑料制品的外表面的脫模斜度應(yīng)小于內(nèi)表面。
取斜度的方向，一般內(nèi)孔以小端為準(zhǔn)，符合圖樣要求，斜度由擴(kuò)大方向取得，外形以大端為準(zhǔn)，符合圖樣要求，斜度由縮小方向取得。在一般情況下，脫模斜度不包括在 塑件制品公差范圍內(nèi)。
2.2.1.4 加強(qiáng)筋
為確保塑料制品的強(qiáng)度和剛度而又不至于使制品的厚度過大，可在塑料制品的適當(dāng)位置設(shè)置加強(qiáng)筋。加強(qiáng)類可以避免塑件制品的變形，有時(shí)還可以改善成型時(shí)塑料熔體的流動(dòng)狀況。
加強(qiáng)筋布置時(shí)，應(yīng)盡量減少塑料的布局集中，以避免產(chǎn)生氣泡和縮孔。容器的底或蓋上要設(shè)置加強(qiáng)筋。
2.2.1.5 支承面
若要用塑料制品的整個(gè)地面作為支承面，則稍有變形就會(huì)造成地面不平。為了更好的起支承作用，常采用凸邊或幾個(gè)凸起的支腳作為支承面，這樣即可以增加塑料制品的剛度又保證了塑料制品的平穩(wěn)性。
2.2.1.6 圓角
在塑料制品設(shè)計(jì)中，制品的轉(zhuǎn)角處盡可能采用圓弧過度。這樣可以避免應(yīng)力集中，提高塑料制品的強(qiáng)度，改變塑料制品成型時(shí)的塑料流動(dòng)情況及便于脫模。
2.2.1.7 孔
在塑料制品上各種孔（如通孔、盲孔、羅紋孔）是位置時(shí)，應(yīng)不影響塑料制品的強(qiáng)度，并盡量不增加模具制造的復(fù)雜性。塑件空的形狀宜簡(jiǎn)單。孔與孔之間、孔與壁之間應(yīng)保持一定的距離，孔的直徑與空的深度也有一定的關(guān)系。
通孔可用一端固定的成型芯或者兩端分別固定的對(duì)頭成型芯來成型。盲孔則可以用一端固定的成型芯來成型。較復(fù)雜的孔可以用型芯拼合的方法成孔。
2.2.1.8 螺紋
塑料制品上的螺紋可直接成型，也可以在成型后進(jìn)行機(jī)械加工。對(duì)于經(jīng)常拆裝或受力較大的螺紋則采用金屬的螺紋嵌件。
螺紋的牙形尺寸不宜過細(xì)，否則會(huì)使強(qiáng)度不夠。直接成型的外螺紋直接不宜小于4mm，內(nèi)螺紋直徑不宜小于2mm。塑料螺紋公差的登記一般低于IT8。提高模具上的螺紋沒有考慮塑料的收縮值，則塑料制品螺紋與金屬螺紋的配合長(zhǎng)度一般不大于螺紋直徑的1.5～2倍。
2.2.1.9 嵌件
在塑料制品內(nèi)嵌入金屬零件形成不可卸的連接，所嵌入的零件稱為金屬嵌件。
金屬嵌件能起到提高塑料制品的機(jī)械強(qiáng)度及耐磨性，保證電器性能，增加塑料制品形狀和尺寸的穩(wěn)定性，提高精度等作用。
金屬嵌件周圍的塑料層不能太薄，否則塑料制品會(huì)因冷卻收縮而破裂。
金屬嵌件常用的類型有圓柱形，圓筒形，板形和片形等形狀。
在設(shè)計(jì)帶金屬嵌件的塑料制品時(shí)，主要應(yīng)保證嵌件固定的牢靠性，嵌件在成型過程中的穩(wěn)定性和塑料制品的強(qiáng)度。
2.2.2 塑料制品的尺寸精度
影響塑料制品尺寸精度的因素很多，其主要因素是材料收縮和模具的制造誤差。
影響塑料制品尺寸精度因素有以下幾個(gè)方面：
1．成型材料：塑料本身的收縮性，原料內(nèi)含水分及揮發(fā)物量，原料的配置工藝，生產(chǎn)批量大小，保存方法和保存時(shí)間等因素，均會(huì)造成收縮不穩(wěn)定。
2．成型條件：塑料制品的成型溫度、壓力、時(shí)間等成型條件都直接影響成型收縮。
3．塑件形狀：塑料制品的形狀和壁厚會(huì)影響成型收縮，脫模斜度大小直接影響尺寸精度。
4．模具
1）主流道尺寸大時(shí)收縮小，主流道小時(shí)收縮大。
2）料流方向：與料流方向平行的尺寸收縮大，與料流方向垂直的尺寸收縮小。
3）分型面的選擇：它決定了飛邊產(chǎn)生的位置，飛邊使垂直于分型面的制品尺寸產(chǎn)生誤差。
4）模具制造誤差及磨損：尤其是成型零件的制造和裝配誤差以及使用中的磨損會(huì)直接影響塑料制品的精度。
5．成型后的條件
1）測(cè)量誤差：由于測(cè)量工具、測(cè)量方法、測(cè)量溫度等造成的誤差。
2）存放條件：塑料制品如果存放不當(dāng)，會(huì)使塑料制品產(chǎn)生彎曲、扭曲等變形。
成型收縮：
塑料制品在冷卻定型后，其尺寸要縮小，所以模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須把塑料制品收縮量補(bǔ)給到模具成型零件的相應(yīng)尺寸中去，這樣才能制造出符合設(shè)計(jì)圖樣要求的塑料制品。
塑料制品的收縮值一般用收縮率表示。
收縮率的計(jì)算公式如下：
……………….（2-1）
式中S—收縮率（%）；
A—模具型腔在室溫下的尺寸；
B—塑料制品在室溫下的尺寸。
由式（2-1）可得：
2.2.3 塑料制品的表面質(zhì)量：
塑料制品表面質(zhì)量包括 無斑點(diǎn)、條紋、凹痕、氣泡、變色等缺陷，還有表面光澤性和表面粗糙度。表面缺陷必須避免，表面光澤性和表面粗糙度視塑料制品的使用要求而定。
第3章 塑料注射模具設(shè)計(jì)
3.1 塑料注射模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)
3.1.1 注射模具分類
注射模具的分類方法很多，按塑料品種可分為熱固性塑料和熱塑性塑料注射模具；按注射機(jī)類型可分為臥式、立式和角式注射模具；按安裝方式可分為移動(dòng)式（在立式注射機(jī)上用）和固定式注射模具；按型腔數(shù)目可分為單型腔和單型腔注射模具等。
根據(jù)注射模具各部分的功用，注射模具一般由以下幾部分組成：
1） 澆注系統(tǒng)
2） 成型零件。包括凹模（型腔）、凸模和型芯等。
3） 脫模系統(tǒng)。包括推出和抽芯機(jī)構(gòu)等。
4） 導(dǎo)向系統(tǒng)。
5） 控溫系統(tǒng)。
6） 固定和安裝部分等。
下面按照模具分型面特征介紹幾種類型的注射模具：
1. 單分型面注射模具
它是注射模具中、最簡(jiǎn)單的一種模具，它由定模和動(dòng)模兩塊板組成，只有一個(gè)分型面，開一次模即可取出塑料制品。
這種模具可以設(shè)計(jì)成多型腔，但對(duì)型腔在模板上的布局應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1）型腔排列緊湊 這樣可以減少模具的外形尺寸，節(jié)省制模材料。
2）流道長(zhǎng)度要求最短。
3）要求熔料充模時(shí)，模具內(nèi)壓力分布均衡 除應(yīng)注意澆口開設(shè)位置外，型腔布局力求對(duì)稱，以防止模具受偏載而產(chǎn)生溢料。
2. 雙分型面注射模具
雙分型面注射模具除了有兩塊模板外，中間還有一塊活動(dòng)板，這塊活動(dòng)板設(shè)有澆口、流道及動(dòng)模所需要的其他零件和部件，還有兩個(gè)互相平行的分型面，所以叫做雙分型面注射模具。當(dāng)模具開啟時(shí)，中間這塊活動(dòng)板與其他兩快模板分離，塑料制品與澆口冷料分別從該板兩側(cè)取下。
雙分型面注射模具用途廣泛，主要用于：
1）中心進(jìn)料的點(diǎn)澆口單型腔模具。
2）中心進(jìn)料的多型腔模具。
3）表面進(jìn)料復(fù)式點(diǎn)澆口模具。
4）邊緣進(jìn)料的不平衡多型腔模具。
雙分型面注射模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，零件加工困難，模具重量增加，一般不用于大型或特大型塑料制品的成型。
3. 活動(dòng)鑲塊式注射模具
這類注射模具主要應(yīng)用于成型有側(cè)孔或內(nèi)凹的塑料制品。活動(dòng)鑲塊的動(dòng)作方向和動(dòng)模開模方向相垂直。
按模具結(jié)構(gòu)特征分為四大類：
1）靠楔塊形拉板操作的活動(dòng)鑲塊。
2）靠定模（或動(dòng)模）上斜導(dǎo)柱操作的活動(dòng)鑲塊。
3）靠推出機(jī)構(gòu)操作的活動(dòng)鑲塊。
4）靠手動(dòng)操作的活動(dòng)鑲塊。
3.1.2 注射模具與注射機(jī)的關(guān)系
3.1.2.1 注射成型機(jī)的基本技術(shù)參數(shù)：
注射成型機(jī)的基本技術(shù)參數(shù)包括最大注射量，最大注射壓力、塑化能力、鎖模力、模板行程、模板最大開距、模板最大厚度和最小厚度、模板尺寸和安裝螺釘孔位置尺寸、定位孔尺寸、噴嘴球面半徑等。
3.1.2.2 注射成型機(jī)基本工藝參數(shù)的校核
注射成型機(jī)基本工藝參數(shù)的校核包括：
1. 最大注射量的校核。
2. 注射壓力的校核
3. 鎖模力的校核及型腔數(shù)的確定
4. 模具閉合高度和平面尺寸的校核
3.1.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)通常分為普通澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)。首先要對(duì)塑料制品所采用的塑料品種，制品的幾何形狀、尺寸使用的機(jī)床設(shè)備，注塑時(shí)可能產(chǎn)生的缺陷及填充條件等作全面分析。同時(shí)模具的分型面的選擇與澆注系統(tǒng)也有密切關(guān)系
3.1.3.1 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)基本要點(diǎn)
1. 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，流道應(yīng)盡量減少?gòu)澱?，表面粗糙度為Ra1.6～Ra0.8μm。
2. 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該考慮模具是一模一腔還是一模多腔，澆注系統(tǒng)應(yīng)該按型腔布局設(shè)計(jì)，盡量與模具中心線對(duì)稱。
3. 塑料制品投影面積較大時(shí)，在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)避免在模具的單面開設(shè)澆口，否則會(huì)造成注射時(shí)受力不均。
4. 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮去除澆口方便，修正澆口時(shí)在塑料制品上不留痕跡，以保證塑料制品的外觀。
5. 一模多件時(shí)，應(yīng)防止將大小相差懸殊的塑料制品放在同一付模具內(nèi)。
6. 在設(shè)計(jì)主流道時(shí)，避免熔融的塑料直接沖擊小直徑型芯及嵌件，以免產(chǎn)生彎曲或折斷。
7. 在滿足塑料成型和排氣良好的前提下，要選取最短的流程（流道），這樣可以縮短填充時(shí)間。
8. 能順利的引導(dǎo)熔融的塑料填充各個(gè)部位，并在填充過程中不至于產(chǎn)生塑料渦流、紊亂現(xiàn)象，使型腔內(nèi)的氣體順利排除模外。
9. 在成批塑料制品生產(chǎn)時(shí)，在保證質(zhì)量的前提下，要縮短冷卻時(shí)間及成型周期。
10. 因主流道處有收縮現(xiàn)象，若塑料制品在這個(gè)部位要求精度較高時(shí)，主流道應(yīng)留有加工余量或者修正流量。
3.1.3.2 主流道設(shè)計(jì)
1. 主流道的作用
主流道（也叫進(jìn)料口）它是連接注射機(jī)料筒噴嘴和注射模具的橋梁，也是熔融的塑料進(jìn)入模具型腔時(shí)最先經(jīng)過的地方，主流道的大小和塑料進(jìn)入型腔的速度及充模時(shí)間長(zhǎng)短有著密切關(guān)系。若主流道太大，其主流道塑料體積增大，回收冷料多，冷卻時(shí)間增長(zhǎng)，是包藏的空氣增多，如果排氣不良，易在塑料制品內(nèi)造成氣泡或組織松散等缺陷，影響塑料制品質(zhì)量，同時(shí)也易造成進(jìn)料時(shí)形成旋渦及冷卻不足，主流道外脫模困難；若主流道太小，則塑料在流動(dòng)過程中的冷卻面積相應(yīng)增加，熱量損失增大，粘度提高，流動(dòng)性降低，注射壓力增大，易造成塑料制品成形困難。
在一般情況下，主流道不直接開設(shè)在定模板上，而是制造成單獨(dú)的澆口套，鑲在定模板上，小型注射模具，批量生產(chǎn)不大，或者主流道方向也鎖模方向垂直的注射模具，一般不用澆口套，而直接開設(shè)在定模板上。
澆口套是注射機(jī)噴嘴在注射模具上的坐墊，在注射時(shí)它承受很大的注射機(jī)噴嘴端部的壓力。為了防止?jié)部谔滓驀娮於瞬繅毫Χ鴫喝肽＞邇?nèi)，澆口套的結(jié)構(gòu)上要增加臺(tái)肩，并用螺釘緊固在定模板上，這樣亦可防止模腔壓力的反作用力而把澆口套頂出。
2. 主流道設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1）套內(nèi)孔（主流道）呈圓錐形，錐度為2°～6°，若壓力過大造成壓力減弱，流速減慢，塑料形成渦流，熔體前進(jìn)時(shí)易混進(jìn)空氣產(chǎn)生氣孔；錐度過下，會(huì)使流速增大，熱量損失大，表面粘度上升，造成注塑困難。
2）澆口套進(jìn)口的直徑d應(yīng)比注塑機(jī)噴嘴孔直徑大1～2mm。若小于或等于注塑機(jī)噴嘴直徑，在注塑成型時(shí)或造成死角，并存積塑料，注塑壓力下降，塑料冷凝后脫模困難。
3）澆口套內(nèi)孔出料口處（大端）應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角r，一般為0.5～3mm。
4）澆口套也注塑機(jī)噴嘴接觸處球面的圓弧度必須吻合。設(shè)澆口套球面半徑為R，注塑機(jī)球面半徑為r，其關(guān)系式如下：
R=r+0.5～1mm
澆口套球面半徑比注塑機(jī)噴嘴球面半徑大，接觸是圓弧度剛好吻合。
5）澆口套長(zhǎng)度（主流道）長(zhǎng)度應(yīng)盡量縮短，可以減少冷料回收量，減少壓力損失和熱量損失。
6）澆口套錐度內(nèi)壁表面粗糙度為0.8～1.6μm，保證料流順利，易脫模。
7）澆口套不能制成拼塊結(jié)構(gòu)，以免塑料進(jìn)入接縫處，造成冷料脫模困難。
8）澆口套長(zhǎng)度應(yīng)與定模板厚度一致，它的端部不應(yīng)凸在分型面上，否則會(huì)造成合模困難，不嚴(yán)密，產(chǎn)生溢料，甚至壓壞模具。
9）澆口套部位是熱量最集中的地方，為了保證注射工藝順利進(jìn)行和塑件質(zhì)量，要考慮冷卻措施。
3.1.3.3 分流道設(shè)計(jì)
1. 分流道的作用
分流道是主流道的連接部分，其基本作用是在壓力損失最小的條件下，將來自主流道的熔融塑料。以較快的速度送到澆口出充模。同時(shí)，在保證在充滿型腔的前提下，要求分流道中殘留的熔融塑料最少，以減少冷料的回收，因此分流道的截面積不能太大，也不能太小。分流道截面積太小弊病較多，會(huì)降低單位時(shí)間可輸送的熔融塑料量，使充模時(shí)間增長(zhǎng)，塑料制品出現(xiàn)缺料、燒焦、產(chǎn)生波紋及凹陷等；分流道截面積過大，易在模具腔內(nèi)積存氣體，造成塑料制品上的缺陷，增加冷料回收量，延長(zhǎng)了塑料制品的冷卻時(shí)間，因而延長(zhǎng)了成型周期，降低了生產(chǎn)率。
對(duì)于粘度大和透明度要求高的塑料應(yīng)采用較大的分流道。
在設(shè)計(jì)分流道時(shí)，為減少在分流道中的壓力損失，必須保證分流道的表面積與其體積之比值應(yīng)最小，也就是在分流道長(zhǎng)度一定情況下，要求分流道的表面積或者側(cè)面積與其截面積的比值為最小。
2. 分流道的類型
常用的分流道的類型有四種：圓形，半圓形，矩形及梯形。
分流道拉料桿：因?yàn)樵诜至鞯乐兴娴乃芰喜灰酌撀洌悴捎梅至鞯览蠗U。
3. 分流道設(shè)計(jì)基本要點(diǎn)
1）在保證正常的注射成型工藝條件下，分流道的截面應(yīng)盡量最小，長(zhǎng)度盡量短。
2）較長(zhǎng)的分流道應(yīng)在末端開設(shè)冷料穴，以便容納注射開始時(shí)產(chǎn)生的冷料和防止空氣進(jìn)入模具型腔內(nèi)。
3）在多型腔注射模具中，各分流道的長(zhǎng)度均應(yīng)一致，長(zhǎng)度應(yīng)盡量縮短，以保證熔融的塑料同時(shí)均勻的充滿各個(gè)型腔，主流道的截面積應(yīng)大于各分流道的總和。如當(dāng)一模同時(shí)成型幾個(gè)不同重量和形狀各異的塑料制品時(shí)，要求各分流道的截面積和塑料制品大小形狀相適應(yīng)。
4）當(dāng)分流道開設(shè)在定模的側(cè)邊，并在澆口處延伸很長(zhǎng)時(shí)，要加設(shè)分流道拉料桿，便于開模時(shí)棱料易脫落。
5）分流道的表面粗糙度要求達(dá)到1.6μm。時(shí)間經(jīng)驗(yàn)證明，對(duì)分流面表面粗糙度的要求，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定，如一模多件，分流道又長(zhǎng)，則表面粗糙度應(yīng)相應(yīng)降低。
6）設(shè)計(jì)分流道時(shí)，應(yīng)選取較小的尺寸，以便于試模后根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修正。
7）多型腔注射模具的分流道布局取決于型腔布局，要保持相對(duì)平衡。
8）如果分流道較多時(shí)，應(yīng)加設(shè)分流錐，分流錐是注射模具及傳遞模具上的一個(gè)重要零件。它的作用是避免熔融塑料直接進(jìn)入模具型腔而沖擊型腔，同時(shí)也避免塑料從主流道到分流道急轉(zhuǎn)90°。采用分流錐使塑料逐漸而平穩(wěn)的轉(zhuǎn)變90°方向，并且能縮短分流道長(zhǎng)度，使熔融的塑料順利的充滿型腔。
3.1.3.4 澆口設(shè)計(jì)
1. 澆口的作用
澆口是分流道和型腔之間的連接部分，也是注射模具澆注系統(tǒng)的最后部分，通過澆口直接使熔融的塑料進(jìn)入型腔內(nèi)。澆口的作用是使從流道來的熔融塑料以較快的速度進(jìn)入并充滿型腔，澆口能順利冷卻封閉，防止型腔內(nèi)還未冷卻的熱塑料回流。
澆口設(shè)計(jì)與塑料制品形狀、塑料制品斷面尺寸，模具結(jié)構(gòu)，注射工藝參數(shù)（壓力等）及塑料性能等因素有關(guān)。澆口的截面要小，長(zhǎng)度要短，這樣才能增大料流速度，快速冷卻封閉，便于使塑料制品分離，塑料制品的澆口痕跡亦不明顯。
塑料制品質(zhì)量的缺陷，如缺料、縮孔、拼縫線、質(zhì)脆、分解、白班、翹曲等，往往都是由于澆口設(shè)計(jì)不合理而造成的。
2. 澆口的類型
根據(jù)模具澆注系統(tǒng)在塑料制品上開設(shè)的位置、形狀不同，澆口的形式的多種多樣的，但通常的家口，其種類大致分為以下幾種：盤形澆口、扇形澆口、環(huán)行澆口、點(diǎn)澆口、側(cè)澆口、直接澆口、潛伏澆口。
3. 澆口設(shè)計(jì)基本要點(diǎn)
1）澆口應(yīng)開設(shè)在塑料制品斷面較厚的部位，能使熔融的塑料從塑料制品厚斷面流向薄斷面，保證塑料充模完全。
2）澆口位置的選擇，應(yīng)使塑料充模流程最短，減少壓力損失，有利于排除模具型腔中的氣體。
3）不能使熔融塑料直接進(jìn)入型腔，否則會(huì)產(chǎn)生漩流，在塑料制品上留下螺旋形痕跡，特別是點(diǎn)澆口、側(cè)澆口等，更容易出現(xiàn)這種現(xiàn)象。
4）位置的選擇，應(yīng)防止在塑料制品表面上產(chǎn)生拼縫線，特別是環(huán)行或筒形塑料制品，應(yīng)在澆口對(duì)面的熔料結(jié)合加開冷料穴。
5）裝有細(xì)長(zhǎng)型芯的注射模具所開設(shè)的澆口位置，應(yīng)當(dāng)離型芯較遠(yuǎn)，以防止熔融料流的沖擊而使型芯變形、錯(cuò)位和折斷。
6）大型和扁平塑料制品成型時(shí)，為了防止塑料制品翹曲、變形、和缺料，可采用多點(diǎn)形澆口。
7）澆口位置應(yīng)盡量開設(shè)在不影響塑料制品外觀的部位，如開設(shè)在塑料制品的邊緣和底部等。
8）澆口尺寸的大小，應(yīng)取決于塑料制品的尺寸、幾何形狀、結(jié)構(gòu)和塑料的性能。
9）設(shè)計(jì)多行腔注射模具時(shí)，結(jié)合流道平衡并考慮澆口的平衡，應(yīng)作到熔融塑料同時(shí)均勻充滿型腔。對(duì)于同一塑料制品的多型腔注射模具來說，可按澆口與主流道的距離，逐漸加大澆口的截面，減少較遠(yuǎn)澆口的阻力。采取保持個(gè)澆口大小相等、改變其長(zhǎng)度或保持澆口寬度和長(zhǎng)度一定、改變其深度兩種辦法，來使?jié)部谄胶狻?duì)于不同塑料制品的多型腔注射模具來說，常把最大塑料制品的型腔布置在最靠近主流道的部位。
10）為了在開模時(shí)從澆口套內(nèi)拉出主流道凝料使與注射機(jī)噴嘴分離，一般在冷料穴的盡端設(shè)置拉料桿。拉料桿的直徑等于澆口內(nèi)孔大端的直徑，以便鉤住冷料。開模時(shí)，塑料制品脫模，主流道凝料由拉料桿拉出。
3.1.3.5 冷料穴
當(dāng)注射機(jī)未注射塑料之前，噴嘴最前端的熔融塑料的溫度較低，形成冷料渣，為了積存這部分冷料渣，在進(jìn)料口的末端動(dòng)模板上開設(shè)一洞穴或者在流道的末端開設(shè)洞穴，這個(gè)洞穴就是冷料穴。
3.1.3.6 排氣槽
塑料注射模具的型腔，在熔融塑料填充過程中，除了模具型腔內(nèi)有空氣外，還有因塑料受熱而產(chǎn)生的氣體，尤其在高速注射成型時(shí)產(chǎn)生的氣體更多，因此在模具設(shè)計(jì)時(shí)必須設(shè)計(jì)排氣槽。
選擇排氣槽的位置是很重要的，一般在塑料填充的同時(shí)，必須把氣體排出模外。否則被壓縮的氣體變成高溫燃燒，使熔融的塑料焦化或使熔接線處強(qiáng)度降低以及不成型，影響塑料制品質(zhì)量，尤其對(duì)于大型注射模具，開設(shè)合理的排氣槽顯得尤為重要。
開設(shè)排氣槽應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1）根據(jù)進(jìn)料口的位置，排氣槽應(yīng)開設(shè)在型腔最后充滿的地方。
2）盡量的把排氣槽開設(shè)在分型面上，如直接澆口排氣的位置。
3）對(duì)于流速較小的塑料制品，可利用模具的分型面及頂桿零件配合的間隙進(jìn)行排氣。
4）排氣槽不要開設(shè)在工人操作的一方，以防止塑料在注射時(shí)溢出模外，發(fā)生燒傷事故。
5）對(duì)于大型塑料注射模具，為了防止溢料，排氣槽應(yīng)開設(shè)在模具的分型面上，并成為曲線形。
6）排氣槽的尺寸，應(yīng)根據(jù)塑料的流動(dòng)能夠性能來選擇。
3.1.3.7 熱流道
熱流道這項(xiàng)新技術(shù)的開發(fā)，是塑料模具的重大發(fā)展它使用于大型模具制品成型工藝的要求。熱流道又叫做無流道。它的含義可以從以下兩方面理解：
1）在塑料注射模具的澆注系統(tǒng)中取消了流道，使熔融塑料直接由注射機(jī)噴嘴經(jīng)過粗短的進(jìn)料口到達(dá)澆口，然后進(jìn)入模具型腔內(nèi)。它是靠塑料本身的熱量使進(jìn)料口中的塑料保持熔融狀態(tài)。
2）在模具的澆注系統(tǒng)中仍然有流道，只不過這種流道比通常的流道大，或者采用噴嘴式流道，而這種流道還采用內(nèi)部或外部加熱的方法來保溫，使流道中的塑料始終保持熔融狀態(tài)。
在大型塑料注射模具中，熱流道澆注系統(tǒng)的應(yīng)用愈來愈廣泛，熱流道模具，熱流道模具，是大型塑料注射模具設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。
熱流道注射模具的優(yōu)點(diǎn)如下：
1）縮短成型周期，提高生產(chǎn)率。
2）減少材料消耗，沒有冷料。
3）因嚴(yán)格控制了溫度，有利于提高塑料制品質(zhì)量，減少了廢品。
4）熱流道有利于壓力傳遞，從而可降低注射壓力。
5）縮短開模行程，有利于保護(hù)模具，延長(zhǎng)模具使用壽命。
缺點(diǎn)：熱流道塑料注射模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要求嚴(yán)格控制溫度，需裝有溫度控制裝置，制造成本高，它不適合于小批量生產(chǎn)。
3.1.4 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1.4.1 模具分型面
注射模具一般由動(dòng)模和定模兩部分組成，其動(dòng)模和定模的接觸表面即模具分型面。每套模具可能有一個(gè)或多個(gè)分型面。
在選擇分型面一般應(yīng)考慮以下幾個(gè)因素：
1）塑料制品的形狀、尺寸和壁厚。
2）塑料性能及填充條件。
3）澆注系統(tǒng)的布局。
4）成型效率及成型操作。
5）排氣及脫模。
6）模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，制造容易。
模具分型面可能垂直于合模方向，有可以傾斜于合模方向或平行于合模方向。
分型面的選擇很重要，它對(duì)塑料制品的質(zhì)量、模具操作和模具制造等均有較大的影響。
3.1.4.2 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
成型零件是直接成型塑料制品的零件。它主要包括凹模（型腔）、凸模、型芯等。
成型零件形狀復(fù)雜、精度高，表面粗糙度低。一般用工具鋼制造，需要經(jīng)過熱處理。
凹模是成型塑料制品外表面的零件，它一般裝在定模板上。其形式有整體式和組合式兩種類型。
1. 凹模（型腔）結(jié)構(gòu)形式
1）整體式凹模 凹模由整塊加工而制成。
其優(yōu)點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是塑料制品上無拼縫痕跡；缺點(diǎn)是對(duì)于形狀復(fù)雜的凹模，其加工工藝性較差。它適用于中、小型且形狀簡(jiǎn)單的模具。
2）組合式凹模 凹模由兩個(gè)以上零件組合而成。
優(yōu)點(diǎn)是改善了加工工藝性，減少了熱處理變形，節(jié)省了模具材料；缺點(diǎn)是塑料制品表面可能有拼縫痕跡。它適用于形狀復(fù)雜的模具。
3）框架組合式模具 大型或復(fù)雜的凹模采用框架組合式凹模。
2. 組合式凹模的設(shè)計(jì)原則如下：
1）拼塊件數(shù)應(yīng)少，以減少加工量和塑料制品上過多的拼縫痕跡。
2）拼縫接線應(yīng)盡量與塑料制品脫模方向一致，一面滲入的塑料妨礙塑料制品脫模。
3）拼塊應(yīng)無銳角，在允許的情況下，拼塊的角度應(yīng)盡量成直角，或者鈍角（大于90°）。
4）拼塊之間應(yīng)采用凹凸槽嵌接，防止模具在注射時(shí)拼塊發(fā)生位移。
5）個(gè)別凹凸模易磨損部分，應(yīng)制造成獨(dú)立件，便于加工和更換。
6）設(shè)計(jì)拼塊和鑲件時(shí)，盡量把復(fù)雜的內(nèi)形變?yōu)橥庑渭庸ぁ?
7）為使接合面正確配合，并減少磨削加工量，應(yīng)減少接逢面的長(zhǎng)度。
8）塑料制品上的外形圓弧部分應(yīng)單獨(dú)制成一塊，拼縫的接合線應(yīng)位于塑料制品的外形部分。
3. 凸模結(jié)構(gòu)形式：
凸模是成型塑料制品內(nèi)表面的零件，它一般裝的動(dòng)模板上。凸模的結(jié)構(gòu)多數(shù)是整體的，便于加工制造。
凹模和凸模的工作部分尺寸與塑料制品的尺寸和公差、塑料收縮率及模具的磨損個(gè)制造公差等因素有關(guān)。
凹模和凸模工作部分尺寸計(jì)算方法如下：
1） 模內(nèi)形尺寸計(jì)算公式如下：
.................. （3-1）
2） 凸模外形尺寸計(jì)算公式如下：
..................（3-2）
3） 凹模高度尺寸計(jì)算公式如下：
.................. （3-3）
公式中各符號(hào)的意義如下：
—凹模內(nèi)形公稱尺