天津职业技术师范大学2011届本科生毕业设计
考虑湿度对材料性能影响
一些热塑性材料，特别是PA6和PA66，吸湿性很强。这可能会对它们的机械性能和尺寸稳定性产生较大的影响。在进行设计时，应特别注意这种性能，考虑其对产品性能的影响。
模具材料的选用取决于制品材料，细致分析制品材料后，才能在模具设计时选用最为合适的模具材料。 塑料制品模具材料选用
细致分析塑料制品使用的材料后，选取最为合适的模具材料。目前我国市场常见的、适合热缩性材料的模具材料有：非合金型塑料模具钢（即碳素钢）、渗碳型塑料模具钢、预硬型塑料模具钢、时效硬化型塑料模具钢、整体淬硬型塑料模具钢、耐腐蚀型塑料模具钢几种。在模具材料选取时，根据制品材料是否改性和增加填充剂，添加何种添加剂来选取适合的模具材料。例如：制作形状复杂的大、中型精密塑料制品时，其模具材料可选用预硬型塑料模具钢；制造复杂、精密且生产时间较长，需要高寿命模具时刻采用时效硬化型塑料模具钢。具体选用时主要还是要针对塑料制品的材料和模具预计使用情况选取。适宜的材料加上合理的设计将极大的提高模具使用周期，同时也可以提高产品质量
塑料加工工业中和塑料成型机配套，赋予塑料制品以完整构型和精确尺寸的工具。由于塑料品种和加工方法繁多，塑料成型机和塑料制品的结构又繁简不一，所以，塑料模具的种类和结构也是多种多样的。
分类 塑料模具按塑料的成型特性分为热固性塑料模具和热塑性塑料模具两大类；按成型工艺分为压塑模、传塑模、注塑模、吹塑模、铸塑模和热成型模等 6大类。压塑模又可按溢料方式分为溢式、半溢式、不溢式 3类，还可按装卸方式分为移动式和固定式两类。注塑模又可按浇注系统分为冷流道模和热流道模两类。挤塑模又称挤塑模头，和其他模具不同，它只决定垂直于料流方向的制品尺寸和其横截面形状，在结构和设计原则上都另成体系。
设计要素 模具设计和制造与塑料加工有密切关系。塑料加工的成败，很大程度上取决于模具设计效果和模具制造质量，而塑料模具设计又以正确的塑料制品设计为基础。塑料模具设计要考虑的结构要素有：①分型面，即模具闭合时凹模与凸模相互配合的接触表面。它的位置和形式的选定，受制品形状及外观、壁厚、成型方法、后加工工艺、模具类型与结构、脱模方法及成型机结构等因素的影响。②浇注系统，即由注塑机喷嘴至型腔之间的进料通道，包括主流道、分流道、浇口和冷料穴。特别是浇口位置的选定应有利于熔融塑料在良好流动状态下充满型腔，附在制品上的固态流道和浇口冷料在开模时易于从模具内顶出并予以清除(热流道模除外)。③塑料收缩率以及影响制品尺寸精度的各项因素，如模具制造和装配误差、模具磨损等。此外，设计压塑模和注塑模时，还应考虑成型机的工艺和结构参数的匹配。在塑料模具设计中已广泛应用计算机辅
32
天津职业技术师范大学2011届本科生毕业设计
助设计技术。
结构及基本零件 吹塑模、铸塑模和热成型模的结构较为简单。压塑模、注塑模和传塑模结构较为复杂,构成这类模具的零件也较多。基本零件有：①成型零件，包括凹模、凸模、各种成型芯，都是成型制品内、外表面或上、下端面、侧孔、侧凹和螺纹的零件。②支承固定零件，包括模座板、固定板、支承板、垫块等，用以固定模具或支承压力。③导向零件,包括导柱和导套,用以确定模具或推出机构运动的相对位置。④抽芯零件，包括斜销、滑块等,在模具开启时用以抽出活动型芯,使制品脱模。⑤推出零件，包括推杆、推管、推块、推件板、推件环、推杆固定板、推板等，用以使制品脱模。注塑模多推广采用标准模架，这种模架是由结构、形式和尺寸都已标准化和系列化的基本零件成套组合而成，其模腔可根据制品形状自行加工。采用标准模架有利于缩短制模周期。
使用 热固性塑料模具使用时都要加热。最常用的加热方法是电加热法,即将电热元件镶嵌在加热板内,或制成不同形状的电热圈装配在模具表面。模具加热应均匀，并应保温，防止热的传导和辐射损失。所加工的塑料品种不一样,模具温度（即加工温度）也不同。
热塑性塑料模具都要冷却。特别是在注塑工艺中，模具冷却直接影响塑料的充模和制品的定型，从而也直接影响注塑周期和制品质量。常用热塑性塑料的加工温度和模具冷却温度见表2 。模具冷却多采用管道水冷却法,即在模具或模板上钻孔并嵌入铜管通以冷水。对于细长型芯的冷却，也可采用导热杆冷却法，即在型芯中钻孔，并嵌入金属导热杆导出其热量。冷却水道应布局均匀。冷却水应软化，防止水道内壁结垢而丧失冷却效果。
模具材料 塑料模具的寿命，除取决于模具结构设计，以及模具使用和维护条件外，主要还在于模具材料基本性能是否适应模具制造要求和使用条件。因此，合理选用模具材料应以模具结构和使用条件为依据。模具材料以钢材为主,但根据塑料加工工艺条件,也可采用低熔点合金、低压铸铝合金、铍铜和其他非金属材料，如环氧树脂、石膏等。 制模钢材应具有良好的机械加工性能，热处理后变形小，抛光性能良好，耐磨、耐腐蚀，强度高。常用品种有碳素结构钢、碳素工具钢、合金工具钢和合金结构钢等。
塑料模具依总体功能结构可分为﹕导向系统﹑支承系统﹑成型零件系统﹑浇注系统﹑冷却系统﹑顶出系统﹑排气系统。
动模部分包括动模板组件、支撑块、支撑板、推出机构和顶杆推出系统。这样设计的动模部分与最基本的模具结构中的动模部分相同。
模具的开模顺序是：浮动型腔板和定模板先分开，确保模具打开时浇注系统凝料立即从交口套中脱出。为实现这样的顺序，定模板和浮动型腔板之间装有弹簧。弹簧的弹力必须足够大，以确保在初始推力的作用下浮动型腔板跟动模部分一起运动。弹簧套在导柱上，一同装在浮动型腔板班相应的弹簧座处，这种形式在弹簧装配中十分常见。
33
天津职业技术师范大学2011届本科生毕业设计
浇注系统的主要部分开设在定模板上，为便于自动操作，分流道应采用梯形截面，以便于脱出浇注系统凝料。注意，如果采用圆形分流道，分流道的一半开设在浮动型腔板上，开模时分流道可能留在浮动型腔板上，将阻碍凝料的脱落或去除。
现在我们将仔细讨论模具的结构。 浇注系统
在塑料模具中，连接注塑机喷嘴和哥哥型腔的流动通道是十分必要的，这种进料通道称作浇注系统。通常，浇注系统由主流道、分流道和浇口组成。
定义﹕模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。其由主流道﹑分流道﹑浇口及泠料穴组成。
(一).主流道﹕
1.定义﹕主流道是指从注射机喷嘴与模具接触的部位起﹐到分流道为止的这一段。 2.设计上的注意事项﹕
（1）.主流道的端面形状通常为圆形。
（2）.为便于脱模﹐主流道一般制作都带有斜度﹐但如果主流道同时穿过多块板子时﹐一定要注意每一块块子上孔的斜度及孔的大小。
（3）.主流道大小的设计要根据塑料材料的流动特性来定
（4）.主流道在设计上大多采用圆锥形.（如图示）制作时要注意﹕ A.小端直径D2=D1+（0.5~1mm） B.小端球半径R2=R1+（1~2mm）
(其中D1﹑R1分别为注射机射出口的直径及注射头的球半径) 3.浇口套
由于主流道要与高温塑料及喷嘴接触和碰撞﹐所以模具的主流道部分通常设计成可拆卸更换的衬套﹐简称浇注套或浇口套
（1）.其作用主要为﹕
A.使模具安装时进入定位孔方便而在注塑机上很好地定位与注塑机喷嘴孔吻合﹐并能经受塑料的反压力﹐不致被推出模具
B.作为浇注系统的主流道﹐将料筒内的塑料过渡到模具内﹐保证料流有力畅通地到达型腔﹐在注射过程中不应有塑料溢出﹐同时保证主流道凝料脱出方便。
（2）结构形式有整体式和分体式
整体式﹕即台肩与构成主流道部份做成一体 分体式﹕即台肩与构成主流道部份分开制作 日本的工业标准﹕JIS 中国的工业标准﹕SJB (二)。分流道﹕
定义﹕主流道与浇口之间的一段﹐它是熔融塑料由主流道流入型腔的过渡段也是
34
天津职业技术师范大学2011届本科生毕业设计
浇注系统中通过断面面积变化及塑料转向的过渡段﹐能使塑料得到平稳的转换。
1.截面设计
A.一般设计截面为圆形
B.从加工方便性来看一般设计为U形﹐V形﹐梯形﹐正六边形
C.分流道的断面形状及尺寸大小﹐应根据塑件的成型体积﹐塑件壁厚﹐塑件形状﹐所用塑料工艺特性﹐注射速率﹐分流道长度等因素来确定。
2.分流道的布置形式有平衡式进料和非平衡式进料两种形式。平衡式进料就是保证各个进料口同时均衡地进料﹐非平衡式进料就是各个进料口不能同时均衡地进料﹐一般要做模流分析来进行评估。
(三).浇口
1.定义﹕浇口又称进料口或内流道。它是分流道与塑件之间狭窄的部份﹐也称浇注系统最短小的部份﹔
2.作用﹕能使分流道输送过来的熔融塑料的流速产生加速度﹐形成理想的流态﹐顺序﹐并速速地充满型腔﹐同时还起着封闭型腔防止熔料倒流的作用﹐并在成型后便于使浇口与塑件分离。
3.浇口的形式﹕ 内侧浇口
普通侧浇口（边缘浇口）﹕ 外侧浇口
扇形浇口﹕常用来成型宽度较大的薄片状塑件 平缝式浇口 护耳式浇口 隙式浇口 一般点浇口
潜伏式浇口（我公司大多采用此种方式） 盘环型浇口 轮辐式浇口 爪形浇口 园环形浇口 3>.浇口位置的选择
（1）浇口选择有阻挡物最近的距离。
（2）浇口的尺寸及位置选择应避免产生喷射和蠕动。 （3）浇口应开设在塑件断面最厚处。
（4）浇口位置的选择应使塑料流程最短﹐料流变向最少。 （5）浇口位置选择应有利于型腔内气体的排出。
35
天津职业技术师范大学2011届本科生毕业设计
（6）浇口位置的选择应减少或避免塑件的熔接痕增加熔接牢度。 （7）浇口位置的选择应防止料流将型腔﹐型蕊﹐嵌件挤压变形。 (四)冷料穴
1.结构﹕冷料穴是用来储臧注射间隔期间产生的冷料头的﹐防止冷料进入型腔而影响塑件质量﹐并使熔料能顺利地充满型腔﹐冷料穴又称冷料井。
2.拉料形式﹕
（1）钩形（工形）拉料杆 （2）球形拉料杆 3.圆锥形拉料杆
4.拉料穴﹕A.带顶杆﹔ B.不带顶杆
模具的型腔和型芯分别形成塑件内部和外部形状，型腔形状决定了塑件形状，接下来简要说明选择哪种方式把型腔和型芯安装在模具中。这些方式可以归纳为两大类。即整体式和镶拼式。另一种组成行腔的方式是加入拼块或滑块。
当型腔或型芯由一块大的钢板或钢块加工而成，或者铸造一体，不需要使用支撑件而形成一块模板时，就构成整体式型腔板或型芯板。这种设计因具有强度高、尺寸小和成本低的特性，而主要应用在单型腔模具中。整体式型腔和型芯一般不用在多型腔模具中，因为多型腔模具设计时必须考虑一些其他因素，例如安装组合镶件等。
对于成型部位复杂的模具和多型腔模具，像整体式模具那样用一块钢材加工型腔和型芯并不容易。如果采用整体式结构，则加工顺序和操作过程将变得非常复杂，成本也高，因此镶拼式装配方式替代了整体式。
镶拼式型腔由小钢块加工而成，加工后的小钢块作为镶件，相反地，形成型腔部分的称为型腔镶件。然后，把这些镶件牢固地安装在被称为垫板的空中，垫板由实心钢板或钢块加工而成。在后一种方式中，垫板后部还要增加一块模板，起加固作用，确保镶件安装到位。
整体式和镶拼式结构均有优点，这取决于塑件尺寸和形状、模具的复杂程度、所需的是单型腔模具还是多型腔模具以及模具的制造成本等。通常，塑件的形状、尺寸等特征确定后，采用哪种方式的型腔和型芯就已经确定了。
滑块
在设计中，滑块安放在有导向作用的模板上，并且能砸机械力或液压力作用下沿平面运动。滑块由模具另一块模板上的楔紧块牢固地锁紧在适当的位置。驱动滑块产生相对模板运动的方式包括斜导柱、弯凸轮装压缩弹簧以及液压系统。凸轮驱动滑块运动的基本方式如下：开模时，安装在定模部分的凸轮带动滑块沿动模板向一侧滑动。
斜滑块
在这种设计中，滑块安装在动模套板中，动模套板构成了模具的运动部分。滑块沿倾斜方向向外移动，使塑件侧凹凸部位完成抽芯运动。滑块通常由推出机构驱动，倾斜
36
天津职业技术师范大学2011届本科生毕业设计
方向在滑块导向上并不起关键作用。合模后，滑块机构被动模套板固定在适当位置上。导向系统需满足的条件是滑块必须被限制在模板上，且沿指定方向移动。
带有特殊驱动方式的驱动系统有如下几种：斜导销驱动；凸轮驱动；弹簧驱动。 冷却系统
注塑生产的基本原理是把高温熔体注入模具行腔，熔体在行腔内迅速冷却到固化温度，并保持一定形状。由于模具温度在一定程度上控制塑件的整个成型周期，因此在生产中非常重要。熔体在高温模具内流动流畅，但固化塑件推出前，一定的冷却阶段是必不可少的。零一方面，熔体在温度较低的模具中固化较快，又可能造成塑件末端填充不满。因此必须在这两种对立的条件中选择一个平衡点，以获得最佳的生产循环。
模具的工作温度与几种因素有关，包括成型材料的等级与类型、熔体在行腔内的流动路线、塑件壁厚以及浇注系统长度等。使用此充模要求稍高的温度注塑比较有利。这样生产的塑件熔接痕少、流痕不明显，其他缺陷也较少，因此可提高塑件表面质量。
为保持模具和塑件熔体之间所需的温差，水在模具上的通道或通孔中循环。这些通道或通孔称为流到或水道，整个水道系统称为冷却循环系统。
在充模阶段，温度最高的熔体位于进口，即浇口附近；温度最低的熔体位于距离进口最远的地方。冷却介质在模具内循环时，介质温度将升高。因此，为是塑件表面获得均匀的冷却速率，冷却通道的入口应开设在高温塑件附近，受热后冷却介质温度升高，出口开设在低温塑件附近。然而有下面讨论可知，这种理想状态并不总是可行的。为避免不必要的模具浪费，设计这往往凭借经验设计冷却水道。
冷却水贿赂所需的部件在市场上就可以买到。这些部件通过软管与模具直接连在一起，通过这些部件形成的冷却回路式不可能精确地控制模具温度的。
为模具提供合适的冷却系统式设计这的责任。通常，最简单的冷却系统是在模板上纵向钻出通孔。然而对于精密模具，这不是最有效的冷却方法。
冷却水道不能距离同意模板上任何其他的孔道太近，这使得冷却回路的布局通常比较复杂。模板上存在大量的孔道或凹陷，用来安装推杆、导柱、导套、浇口套以及镶件等。冷却水道与其他孔道之间的安全距离在很大程度上取决于所需冷却水道的钻入深度。流道深度较深时，钻头又偏离预定加工路线的趋势。
为获得最佳的冷却回路，设计初期就考虑冷却回路的位置不失为一种好办法。其他模具零件，如推杆、导套等，可相应地确定安装位置。
37