注塑模具设计-一模多腔及浇道设计

注塑机作业中的模腔设计与流道系统优化注塑机是一种广泛应用于塑料制品生产行业的设备，它通过加热、熔融并压力注入塑料原料到模具中，以制造各种塑料制品。

在注塑机的作业过程中，模腔设计和流道系统的优化是关键的因素之一。

本文将重点讨论注塑机作业中的模腔设计与流道系统的优化方法和技术。

一、模腔设计模腔设计是注塑机作业中的重要环节，它直接关系到最终产品的质量和产量。

一个优秀的模腔设计应该考虑以下几个方面：1.1 模腔结构设计模腔结构的设计要考虑到产品的形状、尺寸以及成型工艺的要求。

合理的模腔结构可以有效地防止产品变形和缺陷的产生，提高成型的成功率。

1.2 模腔材料选择模腔材料的选择直接关系到产品的表面质量和寿命。

通常情况下，模腔应该选择具有高硬度和耐磨性的材料，例如工具钢或硬质合金。

这些材料能够有效地抵抗注塑过程中的高温和高压，减少磨损和变形的风险。

1.3 模腔冷却系统设计模腔冷却系统的设计是为了有效地控制模具温度，以防止产品变形和缺陷的产生。

一般来说，模腔冷却系统应该采用合理的布局和适当的冷却介质，例如水或油，以确保冷却速度和效果的均衡性。

1.4 模腔排气系统设计在注塑过程中，气体的排除是非常关键的。

模腔设计应该考虑到排气系统的设置，以确保在注塑过程中可以及时有效地排除气体，避免产品表面产生气泡或瑕疵。

二、流道系统优化流道系统是指将熔融的塑料原料从注塑机的喷杆输送到模具中的管道系统。

流道系统的优化可以有效地提高产品成型的质量和生产效率。

2.1 流道截面设计流道截面的大小和形状对产品的成型质量有很大的影响。

通常情况下，流道截面的设计应符合原料的流动特性和注塑机的工作参数。

合理的流道截面设计可以减少熔料在流道中的压力损失和流动阻力，提高注塑过程的稳定性和效率。

2.2 流道长度设计流道长度的设计应根据模具的结构和尺寸来确定。

过长或过短的流道长度都会影响产品的成型质量。

流道长度过长可能导致注塑过程中的熔料失去温度和熔融性，从而影响产品的表面质量和尺寸精度。

浇口类型选择浇口类型和选择最佳的浇口尺寸以及浇口位置一样重要。

浇口类型可分为人工和自动去除式浇口。

人工去除式浇口人工去除式浇口主要是指那些要求操作者在进行制件再加工时将其与流道分离。

使用人工去除式浇口的原因有：•浇口体积过大，以至于当模具打开时无法从制件处剪切。

•一些剪切敏感的材料（如PVC）不能存在高剪切率，从而不能应用自动去除式浇口设计。

•在穿过较宽处的时候，为了保证流动分布的同时性，以达到特定的分子纤维排列，通常不使用自动浇口去除方式。

型腔的人工去除式浇口类型包括：•注道式浇口•边缘浇口•凸片浇口•重叠式浇口•扇形浇口•薄膜浇口•隔膜浇口•外环浇口•轮辐或多点浇口自动去除式浇口自动去除式浇口的特点是，在打开制模模具顶出制件的过程中，可以切断或剪切浇口。

自动去除式浇口应用于：•避免在再加工时去除浇口•保持所有顶出的周期时间一致•浇口残留最小化自动去除式浇口包括：•针点浇口•潜入式（隧道式）浇口•热流道浇口•阀门浇口注道浇口推荐这种浇口应用于单型腔模具或要求对称充填的制件。

这种类型的浇口适合于较大壁厚处，这样保压压力将更为有效。

较短的浇口最好，这样模具充填更为快速，且压力损失较低。

浇口另一侧需配备一个冷料井。

使用这种浇口的劣势在于，流道（或注道）被修整之后，制件表面会产生浇口痕迹。

可以通过制件厚度来控制凝固，但凝固并不取决于制件厚度。

一般而言，在注道浇口附近的收缩率较低，而注道浇口处的收缩率较大。

这会导致浇口附近具有较高的拉伸应力。

尺寸起初，注道直径由机器射嘴来控制。

该注道直径必须比射嘴口直径大 0.5mm左右。

标准注道衬套的锥度为2.4度，开口面向制件。

因此可以通过注道长度来控制制件处附近的浇口直径，该直径应当比该处壁厚至少大 1.5mm或约为该处壁厚的两倍。

注道和制件的连结点应为放射状的，以避免应力裂化。

•锥角较小（最小为1度），可能导致在喷射过程中注道无法与注道衬套脱离。

•锥度较大，造成材料浪费且冷却时间延长。

毕业设计论文一模两腔的塑料模具设计姓名：系别：机械工程系专业：模具设计与制造班级：学号：目录绪论 (5)1 模具概论 (8)1.1注射模简介 (8)1.1.1注射模的定义 (8)1.2塑料制件几何形状及材料 (11)２注射机的选用 (11)2.1注射机的分类 (12)2.2分析制件结构、尺寸精度及表面质量 (12)2.2.1结构分析 (15)2.2.2尺寸精度分析 (17)2.2.3表面质量分析 (17)2.3注射机选定 (17)2.3.1计算制品的体积和质量: (17)2.3.2 初步选定注射机 (18)3 确定型腔数目及位置布局 (19)3.1型腔数目的确定 (19)3.2 型腔布局方案 (20)4 确定模具结构方案 (21)4.1分型面 (21)4.1.1分型面的选择 (21)4.1.2分型面个数的确定 (21)4.3浇注系统设计 (22)4.3.1主流道设计 (22)4.3.2主流道浇口套的设计 (23)4.3.3分流道设计 (24)4.3.4浇口的设计 (25)4.3.5冷料穴的设计 (27)4.3.6排气系统的设计 (27)5 成型零件的设计与计算 (28)5.1成型零部件设计 (28)5.2成型零件工作尺寸的计算方法 (28)5.2.1 成型零件型腔的计算结果 (29)5.2.2 确定标准模架型号和规格 (29)6 侧向分型与抽芯机构的设计 (30)6.1抽芯距的确定 (31)6.2抽芯力的确定 (31)6.3合模导向机构 (35)6.4设计推出脱模机构 (32)6.5浇注系统凝料的脱出机构 (34)7 注射机与模具有关的参数及尺寸的校核 (36)7.1 注射机注射量的校核 (36)7.1.1注射压力和锁模力的校核 (36)7.2注射机闭合高度和开模行程的校核 (36)7.3 模具在注射机上安装尺寸的校核 (37)结论 (41)参考文献 (38)致谢 (39)绪论1.塑料工业在国民经济中的作用：由于塑料具有质量轻、强度高、耐腐蚀、绝缘性好、易着色、制件可加工成任意形状，而且具有生产率高、价格低廉等特点，所以应用日趋广泛，年增长居四大工业材料之首．已经深入到国民经济的各个部门。

毕业论文（设计）题目：一模多腔的注塑模具结构设计及仿真分析（英文）：The Design of Multi-cavity InjectionMould For Multi-way Buttons andSimulation Analysis院别：机电学院专业：机械设计制造与其自动化(CAD/CAM)姓名：学号：指导教师：日期：2011年5月一模多腔的注塑模具结构设计及仿真分析摘要本次设计主要特点是根据MOLDFLOW软件仿真模流分析来指导模具结构的设计。

MOLDFLOW软件模拟塑料熔体在整个注射过程中的充填、冷却及流动情况，确保获得高质量制件。

打破传统模具结构设计的试模、修模等过程，达到降低成本，提高生产率的目的。

在得到仿真分析最佳质量效果的数据、参数之后用来作为模具结构设计的依据。

本次设计主要包括：（1）模流仿真分析注射成型时熔体在型腔中的流动过程非常复杂，与许多因素如聚合物性能、制件结构、温度、压力、时间、模具结构及注射设备等有关。

仿真定量地给出成型过程的成型窗口状态参数(如压力、温度、速度等)。

（2）依据仿真的成型窗口状态参数进行整个注塑模具的结构设计。

如注射机的选择、浇注系统、成型零件、合模机构、脱模机构和冷却系统的设计，绘制模具零件图和装配图等。

关键词：仿真分析；模具设计；一模六腔；PROE建模The Design of Multi-cavity Injection Mould For Multi-way Buttons and Simulation AnalysisABSTRACTThe main features of the design is based on software simulation flow analysis MOLDFLOW to guide the design of die structure. MOLDFLOW software to simulate the injection of plastic melt in the process of filling, cooling and flow, ensuring access tohigh-quality parts. Breaking traditional mold structure design test mode, the process of repair molds, to reduce costs, improve productivity purposes. Obtained the best quality in the simulation results of the data, parameters after the design used as the basis for the mold.The design includes: （1）Moldflow injection molding simulation of melt flow in the cavity is very complex process with many factors. Such as polymer properties, parts structure, temperature, pressure, time, and injection mold structure and other related equipment. Quantitative simulation of the molding window molding process given the state parameters (such as pressure, temperature, speed, etc.). (2) Simulation based on the parameters of the molding window state the structural design of the injection mold. Such as the choice of injection machine, injection system, molded parts, mold bodies, stripping institutions and cooling system design, drawing die part and assembly drawings, etc..Keywords:Simulation Analysis；Mold Design ；Six-cavity Mold；Proe Modeling目录1绪论 (1)1.1 模具工业在国民经济中的地位 (1)1.2我国模具工业的现状 (1)1.3未来模具发展方向 (1)1.4论文的提出及研究意义 (2)2多向按键工艺分析及模具方案的初步确定 (3)2.1塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析 (4)2.2塑件的原材料分析 (4)2.3模具方案的初步确定 (6)2.31 模具结构各个部件的分析确定 (6)2.32 总体结构方案的论证和初步确定 (6)3运用MOLDFLOW进行模具结构有限元仿真分析 (7)3.1介绍其功能 (7)3.2 MOLDFLOW分析的流程 (7)3.3应用MOLDFLOW进行分析 (8)3.31 划分产品网格 (8)3.32 选择成型材料 (9)3.33 确定最佳浇口位置 (10)3.34 创建浇注系统及优化 (11)3.35 创建冷却系统及优化 (13)3.36 成型窗口分析 (16)3.37 选择分析类型 (17)3.38 注射工艺参数的优化 (20)4多向按键的注塑模具结构的最终确定 (24)4.1型腔数目及布局的确定 (24)4.2注塑机的选择 (25)4.3分型面的设计 (27)4.4浇注系统的设计 (29)4.41主流道的设计及计算 (29)4.42定位圈 (30)4.43分流道的设计 (30)4.5浇口的设计 (32)4.51浇口形状的分析与确定 (32)4.52浇口位置的确定 (33)4.6排气系统的设计 (34)4.7模架的确定 (34)4.8推出机构的设计 (34)4.81顶杆的设计及计算 (35)4.82复位杆的设计 (36)4.83推板和推杆固定板的设计 (37)4.9合模导向机构的设计 (37)4.10成型零件的设计 (39)4.101计算成型零件的工作尺寸 (40)4.11冷却系统 (42)4.12模具工作原理 (44)5设计总结 (46)参考文献 (47)致谢 (49)附录 (50)1绪论1.1模具工业在国民经济中的地位模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。

注塑模具浇注系统设计注塑模的浇注系统，是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。

其作用是使塑料熔体平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。

浇注系统一般分为普通浇注系统和热流道浇注系统两类。

1.浇注系统的组成：一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成，如下图所示：2.主流道设计主流道是连接注塑机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，横截面为圆形，带有一定的锥度，注射机的喷嘴与模具浇口套关系如下图所示：（1）为了防止浇口套与注射机喷嘴对接处溢胶，主流道与喷嘴的对接处应设计成半球形凹坑，凹坑的深度为3~5mm，其球面半径SR应比注塑机喷嘴头球面半径SR0大1~2mm；主流道小端直径d比注塑机喷嘴d0大0.5~1mm，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模。

（2）为了减小对塑料熔体的阻力及顺利脱出主流道凝料，浇口套内壁表面粗糙度应加工到R a0.8μm。

（3）主流道的圆锥角设计过小，会增加主流道凝料的脱出难度；设得过大，又会产生湍流或涡流，卷入空气，所以，通常取α=2°~4°，对流动性差的塑料可取3°~6°。

（4）主流道大端呈圆角，半径r=1~3mm，以减小料流转向过渡时的阻力。

（5）在模具结构允许的情况下，主流道长度尽可能短，一般取L≤60mm，过长会增加压力损失，使塑料熔体的温度下降过多，从而影响熔体的顺利充型。

另外，过长的流道还会浪费塑料材料、增加冷却时间。

（6）最常见的主流道的类型有以下几种形式，如下图所示。

由于浇口套在工作时经常与注塑机喷嘴反复接触、碰撞，所以浇口套常用优质合金钢制造，也可以选用T8、T10，并进行相应的热处理，保证足够的硬度，但其硬度应低于与注塑机喷嘴的硬度，以防止喷嘴被碰坏。

（7）对于小型模具，可将主流道浇口套与定位圈设计成整体式，不过大多数情况下，是将主流道浇口套和定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上面。

塑料模具型腔的排列⽅式及分流道布置
塑料模具多腔注塑模具的排位和分流道布置，往往有很多选择,在实际⼯作中应遵循以下设计原则。

(1)⼒求平衡对称。

⼀模多腔的模具，应尽量采⽤平衡布局，使各型腔在相同温度下同时充模。

流道平衡。

塑料模具⼤⼩型腔对⾓布置，使模具保持压⼒平衡，即注射压⼒中⼼与锁模压⼒中⼼（主流道中⼼）重合，防⽌塑件产⽣飞边。

（2）流道尽可能短以降低废料率、成型周期和热损失。

在这⼀点上H形排位优于环形和对称形状。

（3）对⾼精度塑料制品，型腔数⽬应尽可能少因为每增加⼀个型腔，塑料制品精度下降5%。

精密模具型腔数⽬⼀般不宜超过4个。

（4）浙江塑料模具加⼯⼚设计塑料模具结构紧凑，节约钢材。

（5）⼤近⼩远。

（6）⾼度相近⾼度相差悬殊的塑料制品不宜排在⼀起。

（7）先⼤后⼩，见缝插针⼀模多腔时，相同的塑料制品采⽤对称进浇⽅式；对于不同塑料制品，在同⼀模具中成型时，优先将最⼤塑料制品放在靠近主流道的位置。

（8）同⼀塑料制品，⼤近⼩远塑料制品⼤头应靠近模具中⼼。

（9）⼯艺性好排位时必须考虑模具注射的⼯艺性要好，并保证模具型腔的压⼒和温度平衡。

第一节 注塑模具冷流道系统设计手册一、注塑模具冷流道浇注系统概述:定义：流道浇注系统是指模具中从注射机射嘴到型腔入口为止的熔体流动通道，或在此通道内冷凝的固体塑料。

流道系统分普通冷流道系统与热流道系统。

冷流道浇注系统由主流道﹑分流道﹑冷料井、浇口、流道排气槽、脱料头装置等部分组成。

冷流道浇注系统配件：法兰、唧嘴(热唧嘴)、流道板(热流道板)、钩针、拉料杆、水口边、机械手、弹料镶件、流道定位梢等。

如下图。

图1:一模出4穴的冷流道浇注系统。

从注射机喷嘴至模具模穴的熔融塑料路径称之为流道，其中，浇口套内塑料流动称之为主流道，其余部分称之为分流道，有第一级分流道、第二级分流道…。

分流道末端通向模穴的节流孔称之为浇口，在分流道不通向模穴的末端设置为冷料井。

在设计冷流道浇注系统时，要考虑: 制品的外观与装配标准要求是什么？最主要的要求是外观还是强度或是尺寸精度，找出最主要的矛盾，设计时，立足主要矛盾，同时，在不与主要矛盾发生冲突的前提下，改善其它次要矛盾，要做到进浇的均匀与顺畅。

二、冷流道浇注系统设计的基本要点:在开始设计前，需要清楚成型胶料的特性，此过程很重要，但大家都忽视，了解以下方面: 2.1)材料流动性：材料熔融指数，即材料粘度，粘度越大，表示材料流动性差；最大流长比。

2.2)材料结晶性与冷却速率：每种材料在特定模具温度下，其冷却速度是不同的，这与成型周期有关联。

一般结晶性材料冷却速度要快，成型周期适当快。

对浇口类型选择很重要。

2.3)材料的热性能：热稳定性如何；模具温度；成型温度及成型温度的范围；干燥温度等。

2.4)材料最大允许剪切速率：每种胶料都有最大允许剪切速度，超过此数据，则胶料在通过浇口时会降解，故每种都有其适合浇口型式及相应的尺寸。

2.5)材料是否有腐蚀性：PVC 、POM 及含卤型阻燃剂的材料腐蚀性较大；PPS 、PC 有轻微的 腐蚀性。

决定加工精度及加工工艺与加工成本；每种胶料有其特定排气槽的设计数据。