塑料成型的注射模具设计
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作者: 周树义
摘 要： 介绍塑料模具注射成型设计过程注意事项，分析塑件工艺性，塑件工艺分析以塑件制作要求和生产要求、塑件品种结构特点、塑件尺寸精度分析、塑件表面质量分析、塑件结构工艺性分析、塑件使用性能，然后选择参数符合的注塑机，确定注塑机，进行模具注射结构设计，确定分型面，确定型腔数目及型腔排列及浇注部位安排、成型结构设计、抽芯机设计、推出机设计、排气设计、冷却设计、标准模架定位，最后对成型工件数据计算，订制工艺参数，注射成型是最重要的塑料成型方法之一，如何提高注射成型技术水平，生产出高精度的塑料制品，除应考虑一般模具设计事项外，还要特别考虑成型收缩率误差、成型变形、脱模变形。
关键词： 注射成型；模具设计；注塑机
中图分类号：TQ320.66 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1210056－01
运用三维实体软件Solidworks对塑料成型进行注射加工产品的总体设计，运用Cosmosxpress分析想到检验制件结构正确性，以及模具实际可行性。启动Solidworks通过三维图像直接生成平面图形，应用计算机辅助设计，提升产品设计数据精确度，缩短产品设计周期。注射成型是最重要的塑料成型方法之一，如何提高注射成型技术水平，生产出高精度的塑料制品，创造附加值高的产品，模具的设计是重要环节。
塑料工艺性分析得出大部分为生产批量大，应用于生活各领域，要求化学稳定性好、熔点高、玻纤增强、成型工艺性能好，所以主材选用PVC。注射塑料成型模具设计中，除了考虑模具设计，还要特别考虑如下事项：防止产生成型收缩率误差；防止产生成型变形；防止产生脱模变形；降低模具制作误差等。
1 注塑机的选择
注射模安装于注射机上须符合注射机技术规范，每幅注射模具只能安装于适合的注射机上进行生产，因此在设计注射模时应准确注塑机的最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、最大成型面积、模具最大厚度和最小厚度、最大开模行程及机床模板和安装模具的螺钉口位置和具体尺寸。模选择好注射机针对注射确定型腔数，估计塑料的体积和重量，根据塑件的计算重量和体积选择设备型号规格，确定型腔数。然后对注塑机的主要工艺参数进行校核，首先选择注射机的注射量，接着进行锁模力校核，对模具外形与注塑机拉杆间距进行校核，对注塑机安装尺寸进行校核。保证模具定位圈与注塑机定位孔配合，有良好的可安装模具高度，精确的喷嘴尺寸，保证开模行程和定出机构，保证模具装固尺寸。即使模具尺寸一定，制品实际尺寸也因实际收缩不同而异。所以收缩率的控制是十分重要的。
2 浇注系统
浇注系统分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。正常采用普通流道浇注系统，其包括：主流道、冷料穴、浇口。浇注系统设计采用平衡式布局，设置平衡式分流道；型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载产生溢料现象，型腔布置排列序需紧凑，减小模具外形尺寸，热量及压力损失降到最低，尽量过程确保均衡，塑料消耗量少，排气良好，防止塑件出现缺失，提高产效。主流道作为连接注射机喷嘴与分流道的进料通道，其形状大小直接影响塑料的流速及填充时间。在卧式或立式注射机用模具中，主流道垂直与分型面，在淬硬浇口套内部，为使塑料凝料可顺利从流道中拔出，须将主流道设计为圆锥口状，起定位作用，与注射机定模板的定位孔构成间隙配合，可方便更换拆装，注射模具的定位圈与浇口套分开设计。冷料井位于主流道正对面动模板上，或分流道末端，用于采集料流前锋，防止冷料流入型腔影响质量，开模时可将主流道中冷凝料拉出，冷料井直径大于主流道大端，长度为主流道大端直径。推板式钩料装置由冷料穴和钩料杆构成。浇口为主流道分流道与型腔间的连接部分，是浇注的终端，截面积很小。浇口使熔融料快速充满型腔在保压过程中进行补料弥补塑件收缩留出的空间。一模多腔采用潜伏式浇口，提高注射效率。直接浇口位置选在型腔中心点，从塑件型腔侧面中心进料。浇口套端部设一个与注射机定位孔相配的定位环，并在断面用螺钉将浇口套压在模体内克服对套的反作用力。
3 注射模零件设计
1）分型面：选择在塑件外形最大轮廓处，利于留模和脱模；保证塑件精确度要求；满足塑件外观要求；便于制造；减小成型面积；增强排气；将侧抽芯行程降到最短。
2）排气槽：为利用配合间隙排气，可利用推出机构与模板间活动型芯与模板间的配合间隙进行排气，不必另设排气槽。
3）型腔结构：采用整体嵌入式凹模，将稍微大于塑件外形一个强度的壁厚的材料制成凹模，再将此凹模嵌入模板固定住，既保证凹模的使用寿命，又节约了价格昂贵的模具材料，即使凹模损坏后，将嵌入的凹模取下进行维修与更换都是很方便的。注意采用整体嵌入式凹模，零件数量多、分割拼装件多，各分割拼装件加工精度互相间的匹配精度都需要提高，取下后维修作业增加下次匹配难度。
4）型芯结构：采用嵌入式凸模。采用型芯带有凸肩，型芯嵌入固定板同时，凸肩部分沉入固定板的沉孔部分，然后将凸肩垫上垫板，用螺钉将垫板和固定板连接。
5）对合导向机结构：采用导柱对合导向机零部件结构。导柱对合导向机在模具设计中应用最广，分为两个部分导柱和导套。导柱与安装在对半模上导套配合，导柱直径是模具大小决定，要求具有高抗弯强度，表面耐磨，芯部坚韧，多采用低碳钢、碳素钢。导柱长度须高出凸模端面6mm，导柱配合精度与安装孔采用过渡配合。导柱在模具分型面四周均匀分布，注射模导柱一般为4根。导套安装在对半模与导柱配合，确定动定模相对位置，多采用直导套和带头导套，带头导套尾部与对半模配合其定位作用，省去定位销。导柱中心至模具外缘应该有一个导柱直径厚度，且不应设在矩形类模具四角危险截断面处。导柱导套多采用耐磨性碳素工具钢。
6）复位机构：塑件脱模后进行下一个循环，返回初始位置，根据具体情况设计在型芯处的孔配合，下端安装在推杆固定板上。
4 脱模推出机构设计
注塑成型后，使塑件从凸模或凹模上脱出的机构。采用推杆脱模机构，推杆直接与塑件接触，开模后将塑件推出，设置正确的推杆导柱，完成一个脱模循环后，采用弹簧复位机构将推杆版退回原位即合模时弹簧的回力就将脱模机构复位。
提高注射成型技术水平，生产出高精度的塑料制品，创造附加值高的产品，为涉及精密注射塑料成型模具各行各业提供高精密度的模具共同进步研究探讨塑料模具注射成型技术。
参考文献：
[1]塑料模具设计手册编写组，《塑料模具设计手册》[M].北京：机械工业出版社，2002.
[2]翁其金主编，《塑料模塑成型技术》，北京：机械工业出版社，2001.
[3]李学锋主编，《模具设计及制造》，北京：轻工业出版社，2001.
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