塑料成型凹模结构设计

模具采购必备基础知识之二：塑胶模具的结构组成图解说明：模具注塑成型是批量生产某些形状复杂部件时用到的一种加工方法。

具体原理指：将受热融化的塑胶原材料由注塑机螺杆推进高压射入塑胶模具的模腔，经冷却固化后，得到塑胶成形产品。

塑胶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。

塑胶模具的结构虽然由于塑胶品种和性能、塑胶制品的形状和结构以及注射机的类型等不同而可能千变万化，但是基本结构是一致的。

一、塑胶模具结构按功能分，主要由：浇注系统、调温系统、成型零件系统、排气系统、导向系统、顶出系统等组成。

其中浇注系统和成型零件是与塑料直接接触部分，并随塑料和制品而变化，是塑模中最复杂，变化最大，要求加工光洁度和精度最高的部分。

1.浇注系统：是指塑料从射嘴进入型腔前的流道部分，包括主流道、冷料穴、分流道和浇口等。

主流道前模架前模仁塑胶件产品行位油缸定位导柱行位定位导套方铁顶针固定板前模架底板6.顶出系统：一般包括：顶针、前后顶针板、顶针导杆、顶针复位弹簧、顶针板锁紧螺丝等几部分组成。

当产品在模具内成型冷却后，模具前后模分离打开，由推出机构--顶针在注塑机的顶杆推动下将塑料制品及其在流道内的凝料推出或拉出模具开腔和流道位置，以便进行下一个注塑成型工作循环。

二、塑胶模具按结构分一般由模架、模仁、辅助零件、辅助系统、辅助设置、死角处理机构等几个部分组成。

1、模架：一般都不需要我们设计，可以直接从标准模架制造厂商那里订购，大大节约的设计模具所需时间，所以称它为塑胶模具标准模架。

它构成了塑胶模具最基本的框架部分。

2、模仁：模仁部分是塑胶模具的核心部分，它是模具里面最重要的组成部分。

塑胶产品的成形部分就在模仁里面，大部分时间的加工也花费在模仁上。

不过，相对有些比较简单的模具，它没有模仁部分，产品直接在模板上面成形。

塑料成型工艺及模具设计
其中，注射成型是最常用的一种塑料成型工艺。

其基本步骤是将塑料颗粒加热熔化后，通过射杆注入到模具腔中，经过一定的冷却时间后，打开模具腔，取出成品。

注射成型具有成型速度快、产品质量高等优点，广泛应用于塑料制品的生产中。

在进行塑料成型之前，需要设计和制造适合的模具。

模具设计的主要目标是确保产品的形状、尺寸和质量的精度，同时提高生产效率和降低成本。

模具设计要考虑以下几个方面：
1.塑料成型工艺：不同的塑料成型工艺对模具的要求不同，需要根据具体的工艺选择合适的模具结构和材料。

2.产品设计：模具设计要基于产品的设计要求进行，确保产品能够被顺利地填充到模具中，并保证成型后的产品质量。

3.模具结构：模具的结构要简单、易于制造和维修，并能够适应长时间的生产运行。

4.流道设计：模具的流道是将熔融的塑料引导到模具腔中的通道，流道设计的合理与否将直接影响成型产品的质量和成型周期。

5.冷却系统：冷却系统的设计要确保塑料在充满整个模具腔的过程中能够快速冷却，以便更快地脱模。

6.凸凹模的设计：凸模和凹模是塑料成型中最基本的组成部分，需要根据产品的形状设计合适的凸凹模。

7.模具材料：模具材料的选择要基于塑料的性质和生产要求，常用的模具材料有金属、塑料和复合材料等。

总之，塑料成型工艺及模具设计是塑料制品生产中不可或缺的环节。

科学合理地选择塑料成型工艺和设计模具，能够提高产品的质量和生产效率，推动塑料制品工业的发展。

塑料制品的设计塑料制品的设计不仅要满足使用要求，而且要符合塑料成型的工艺特点，并且尽可能的使模具简单化。

这样既是成型工艺稳定，保证塑料制品的质量，又可以降低生产成本。

塑料制品要考虑一下因素。

1、塑料性能：塑料的物理学性能和工艺性能。

2、成型方法：要看具体的成型工艺要确定设计法案。

3、模具结构和制造工艺：要利于模具结构简化和方便制造。

一、塑料制品结构设计的一般原则1、力求使制品结构简单，避免侧向凹凸结构,使模具结构简单，易于制造；设计塑料制品时，应满足塑料制品功能的要求的前提下，力求使制品结构简单，尤其是要尽量避免侧向凹凸结构。

因为侧向凹凸结构需要模具增加侧向抽心或斜顶机构，使得模具变复杂，并增加成本。

如果侧向凸凹结构不可避免，则应该使侧向凸凹结构简单化，这里有两种方法可以避免模具采用侧向抽心或斜顶机构：强行脱模和对插。

•注：关于强行脱模：1） 当侧向凹凸较浅且允许有圆角时，可强行脱模； 2）可强行脱模的塑料有PE 、PP 、POM 和PVC 等；斜顶上图的W 不宜小于1/3H 。

制品设计时除了尽量避免侧向抽心外，还力求时模具的其它结构也简单耐用，主要包括一下几方面。

(1) 模具成型零件上不得有尖利和薄弱结构。

模具上的尖利或薄弱结构会影响模具强度及使用寿命。

制品设计时应尽量避免这种现象出现。

制品模具（2）尽可能使成型零件简单易加工。

型芯复杂，难以加工型芯则较容易加工（3）尽量使分型面变得简单。

简单的分型面使模具加工容易，生产时不易产生飞边，容易切除水口。

分型线为阶梯形状，模具加工困难改为直线或曲面，使得模具加工较为容易2、壁厚均匀，避免出现过厚或过薄的胶位壁厚均匀为塑料制件设计的第一原则，应尽量避免出现过厚或过薄的胶位。

这一点即使在转角部位也非常重要。

因为壁厚不均会使制件冷却后收缩不均，造成凹陷，产生内应力、变形及破裂等。

另外，成型制件的冷却时间取决于壁厚角厚的部分，壁厚不均会使成型周期延长，降低生产效率。

《塑料成型工艺与模具结构》课程标准一、前言《塑料成型工艺与模具结构》是一门基于职业岗位群和工作任务分析，以工作过程为导向，以简单到中等复杂塑件和模具为载体，将塑料成型工艺与模具结构设计、UG模具设计及模具制造有机融合，理论与实践一体化的专业技术课程。

本课程是在学生学完《机械制图》、《机械制造工艺基础》、《机械基础》、《Auto CAD绘图》等课程之后，为加强对学生技术应用能力的培养而开设的。

本课程是一门专业核心课，为顶岗实习以及学生从事本行业打下必要的基础。

(=)课程设计思路本课程打破传统的单一学科教学模式，改进了教学方法、结合行业标准及技术发展趋势，以典型的企业任务模具案例、采用了项目教学法及任务驱动法教学，编写符合企业生产、学校设备设施的新型教材/工作页，以加工项目为载体、以考证为驱动制定了课程标准，按照塑料成型工艺与模具结构课程目标及内容设计和模具行业的岗位、竞赛以及技能鉴定(模具工、模具设计师)要求相结合。

通过学习和训练，使学生的技能通过技能部门鉴定，也能通过参加大赛提高本专业技能水平为目的，引领本校及同类学校专业建设水平。

1.岗位分析：模具制造技术专业明确了以“培养适应社会主义市场经济需要，德智体美劳全面发展，贯彻社会主义核心价值观，面向模具制造行业生产，管理和服务第一线，牢固掌握模具岗位所需的基础知识及专业技能，能够胜任模具设计、制造和模具服务等工作的技术技能人才"作为人才培养定位。

2 .竞赛分析：到目前为止，模具制造技术专业参加的竞赛主要有市、省、全国职业院校技能竞赛，近10年我校参加模具制造技术市、省、国赛；全国机械行业职业院校技能大赛。

这三个比赛项目有装配钳工、数控综合、现代模具制造技术、涵盖了模具制造技术专业主要的加工工种。

经分析可知，模具制造技术专业技能大赛中现代模具制造技术竞赛项目要求综合了岗位中模具设计、模具制造、模具省模、模具调试等岗位要求。

因此技能大赛要求与岗位要求一致。

课程设计课程名称塑料成型工艺与模具设计题目名称罩盖模具设计学生学院材料与能源学院专业班级材料成型及控制工程卓越2班学号 2学生姓名 _指导教师目录一、设计课题 (3)二、塑件成型工艺性分析 (3)三、拟定模具的结构形式 (3)四、注射机型号的确定 (7)五、成型零件的结构设计和计算 (8)六、成型零件的结构设计和计算 (9)七、排气槽的设计 (10)八、导向与定位结构的设计 (11)九、总装配图和零件图的绘制 (11)十、结论 (13)十一、参考文献 (13)一、设计课题罩盖，结构如图所示。

大批量生产。

材料ABS。

二、塑件成型工艺性分析2.1、塑件工艺分析（1）外形尺寸该塑件壁厚为3mm,塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太大，适合与注塑成型。

（2）精度等级公差要求等级较低，能够完成。

（3）脱模斜度ABS属于无定型塑料，成型收缩率较小。

三、拟定模具的结构形式3.1、分型面为位置的确定通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在端盖截面积最大且利于开模却取出塑件的底平面上。

如图：圆柱形形芯包紧力的计算：P=EST/R E=塑料弹性模量S=塑件收缩率T=壁厚R=最大径向尺寸经计算后模的包紧力比前模大，故塑件可以留在后模。

3.2、型腔数量和排列方式的确定（1）型腔数量的确定该塑件为大批量生产，可采用一摸多腔的结构形式。

同时考虑到塑件尺寸，模具结构尺寸的大小关系，以及各种成本费用的关系，初步定位一摸两腔的结构形式。

（2）型腔排列形式的确定多腔模式尽量采用平衡式排列布置，且要力求紧凑，并与浇口开设的位置对称。

由于该设计采用的是一摸两腔的布置，故采用直线对称排比。

如下图：（3）模具结构形式的确定从上面的分析可知，本模具设计属于一摸两腔，对称直线排列，采用推管推杆推出的结构形式。

浇注系统设计时，流到采用对称平衡式，浇口采用潜伏式，开模时水口凝料与塑胶自动脱离。

因此定模部分不需要单独开设分型面取出凝料，动模部分需要添加型芯固定板、由上综合分析可知，选用单分型面注射模。

一、塑件成型工艺性分析1、塑件的分析（1）外形尺寸该塑件壁厚为3mm,塑件外形尺寸不大，塑件熔体流程不太长，适合于注射成型。

（2）精度等级每个尺寸的公差都不一样，有的属于一般精度，有的属于高精度，就按实际公差进行计算。

（3)脱模斜度 ABS属无定形塑料，成型收缩率较小，选择该塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为1度。

2、ABS的性能分析（1）使用性能综合性能好，冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电气性能好；易于成型和机械加工，其表面可镀铬，适合制作一般机械零件、减摩零件、传动零件和结构零件。

（2)成型性能1）无定型塑料。

其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种来确定成型方法及成型条件。

2）吸湿性强。

含水量应小于0.3%（质量）。

必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。

3）流动性中等。

溢边料0.04mm左右。

4）模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。

推出力过大或机械加工时塑件表面呈白色痕迹。

（3）ABS的主要性能指标其性能指标见下表ABS性能指标密度/g ·3cm 1.02～1.08 屈服强度/MPa 50 比体积/13-∙g cm0.86～0.96 拉伸强度/MPa 38 吸水率(%) 0.2～0.4 拉伸弹性模量/MPa 1.4×310熔点/C ο 130～160 抗弯强度/MPa 80 计算收缩率（%） 0.4～0.7 抗压强度/MPa 53 比热熔/1)(-∙∙C kg J ο1470弯曲弹性模量/MPa1.4310⨯3、ABS 的注射成型过程及工艺参数 （1）注射成型过程1）成型前的准备。

对ABS 的色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于ABS 吸水性较大，成型前应进行充分的干燥。

2)注射过程。

塑件在注射机料和筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。

凸模与凹模的结构设计凸模和凹模是一种常见的结构设计，在制造过程中起到了重要的作用。

本文将从凸模和凹模的定义、使用场景、设计原则和常见问题等方面进行探讨，共计1200字以上。

一、凸模与凹模的定义凸模是一种具有凸起结构的模具，用于在制造过程中成形凹陷或控制形变。

凹模则是一种具有凹进结构的模具，用于制造造成凸起或控制形变。

凸模和凹模是通过模切或冲压等方法对金属、塑料等材料进行成形的重要工具。

二、凸模与凹模的使用场景凸模和凹模广泛应用于各种行业，如汽车制造、航空航天、电子设备、家电等。

在汽车制造过程中，凸模可用于车身、发动机、底盘等零部件的成型；凹模则可用于制作车身外壳、细节零件等。

在电子设备制造中，凸模可用于冲压电路板、塑料外壳等；凹模则可用于塑料外壳成型。

凸模和凹模的应用范围非常广泛，适用于各种材料的成型。

三、凸模与凹模的设计原则1.基于产品要求：模具的设计应基于产品要求，包括材料选择、尺寸要求、成型方式等。

凸模和凹模的设计应满足产品的形状、尺寸、质量要求。

2.结构合理：凸模和凹模的结构设计应具备合理性，包括凸模凹模的接触方式、固定方式、导向方式等。

模具应具有稳定性、刚度和刚性等特点，以确保成型的精度和质量。

3.使用寿命：凸模和凹模的设计应考虑到使用寿命，选择合适的材料和加工工艺，以延长模具的使用寿命。

同时，设计时应注意凸模和凹模的易损部位，采取合适的保护措施。

4.可制造性：凸模和凹模的设计应具备可制造性，即要考虑到加工、装配和维护的便捷性。

设计时应充分考虑到制造成本和制造难度，以提高生产效率。

四、凸模与凹模的常见问题1.磨损：凸模和凹模在使用过程中会因摩擦而磨损，导致模具失效。

解决方法可以是采用更耐磨的材料、表面处理等。

2.热变形：在高温条件下，凸模和凹模可能发生热变形，导致尺寸偏差。

解决方法可以是采用耐热材料、增加冷却系统等。

3.排气不畅：在成型过程中，凸模和凹模可能会困住气体，影响成型质量。

解决方法可以是增加通气孔、改进冲压方式等。

在注射成型中应控制合理的温度，即控制料筒、喷嘴和模具温度。

根据塑料的特性和使用要求，塑件需进行塑后处理，常进行退火和调质处理。

塑料模具的组成零件按其用途可以分为成型零件与结构零件两大类。

在注射成型时为了便于塑件的脱模，在一般情况下，使塑件在开模时留在动模上。

塑料一般是由树脂和添加剂组成。

塑料注射模主要用来成型热塑性塑料件。

压缩成型主要用来成型热固性塑料件。

排气是塑件成型的需要，引气是塑件脱模的需要。

注射模的浇注系统有主流道、分流道、浇口、冷料穴等组成。

凹模其形式有整体式和组合式两种类型。

导向机构的形式主要有导柱导向和锥面定位两种。

树脂分为天然树脂和合成树脂。

注射模塑最主要的工艺条件，即“三要素”是压力，时间和温度卧式注射机SX-Z-63/50 中的50 表示锁模力为（D ）A、500 cmB、50 cmC、50kND、500kN注射机料筒温度的分布原则是什么（ A ）A、前高后低B、前后均匀C、后端应为常温D、前端应为常温热塑性塑料在常温下，呈坚硬固态属于（ A ）A、玻璃态B、高弹态C、粘流态D、气态下列不属于塑料模失效形式的是（ D ）A、变形B、断裂C、磨损D、冷却凹模是成型塑件（B ）的成型零件A、内表面B、外表面C、上端面D、下端面球头铣刀主要用于加工塑料模具零件中的( D )内容A、大平面B、孔C、键槽D、轮廓下列不属于注射模导向机构的是（ D ）A、导柱B、导套C、导向孔D、推杆主流道一般位于模具中心位置，它与注射机的喷嘴轴心线（ D ）A、垂直B、相交C、相切D、重合下列不属于推出机构零件的是（ C ）A、推杆B、复位杆C、型芯D、推板压缩模具中凸模的结构形式多数是（ B ）的，以便于加工制造。

A、不锈钢B、整体式C、工具钢D、组合式以下属于天然树脂的是（ A ）。

A、松香B、环氧树脂C、聚乙烯D、PVC下列不属于塑料模具结构零件的作用的是（ D ）A、装配B、定位C、安装D、成型下列不属于稳定剂的是： D ,A、光稳定剂B、热稳定剂C、抗氧剂D、树脂（）的作用，除了用其顶部端面构成冷料穴的部分几何形状之外，还负责在开模时把凝料从主流道中拉出。

项目三其他塑料模具设计任务一习题答案：1．压缩模按各零部件的功能作用，可分为哪几个组成部分？答：以下几个部分：（1）型腔型腔是直接成型制品的部位，加料时与加料腔一同起装料作用。

图3-2中的模具型腔由上凸模3、下凸模8、型芯7和凹模4等组成。

（2）加料腔图3-2中指凹模4的上半部，图中为凹模断面尺寸扩大的部分，由于塑料与塑件相比具有较大的比容，塑件成型前单靠型腔往往无法容纳全部原料，因此在型腔之上设有一段加料腔。

（3）导向机构图3-2中由布置在模具上周边的四根导柱6和导套9组成。

导向机构用来保证上下模合模的对中性。

为了保证推出机构上下运动平稳，该模具在下模座板14上设有两根推板导柱，在推板上还设有推板导套。

（4）侧向分型抽芯机构在成型带有侧向凹凸或侧孔的塑件时，模具必须设有各种侧向分型抽芯机构，塑件方能脱出，图3-2中的塑件有一侧孔，在推出之前用手动丝杠抽出侧型芯18。

（5）脱模机构固定式压缩模在模具上必须有脱模机构，图3-2中的脱模机构由推板15、推杆固定板17、推杆11等零件组成。

（6）加热系统热固性塑料压塑成型需在较高的温度下进行，因此模具必须加热。

图3-2中加热板5、10的圆孔中插入电加热棒分别对上凸模、下凸模和凹模加热。

在压缩成型热塑性塑料时，在型腔周围开设温度控制通道，在塑化和定型阶段，分别通入蒸汽进行加热或通入冷水进行冷却。

2．溢式、半溢式、不溢式压缩模凸、凹模配合结构的设计有哪些要求？绘出简图予以说明。

答：1）凸模的结构设计凸模的作用是将液压机的压力传递到制品上，并压制制品的内表面及端面。

压缩模具的凸模与注射模具没有本质区别，只是不溢式和半溢式凸模是由两部分组成；上端与加料腔的配合环部分配合，防止熔体溢出并有导向作用；下端为成型部分并设有脱模斜度。

同时不溢式和半溢式上凸模周围还有排气溢料槽。

凸模结构与注射模具类似，有整体式和组合式等形式。

压缩模具的凸模受力很大，设计时要保证其结构的坚固性，其成型部分没有必要时不宜做成组合式。

2019.27科学技术创新凹槽注射模具设计杨玉霞李艳钰孙海燕（济源职业技术学院，河南济源454650）1塑件分析1.1凹槽塑件分析。

由图可知该制品结构简单，侧方有个直径10mm 的圆孔，经过UG 建模分析，凹槽最终体积v 约等于3.2cm 3，制件所用的材料为PE ，其密度为0.95g/cm 3，经计算，制件的质量m=3.04g 。

图1凹槽零件图1.2塑件材料的性能分析。

聚乙烯是一种常用的塑料材料，在平时常见的各种塑料可以广泛的看到，其实用性很强，稳定性较好，后期成型的制品在使用中比较耐磨，具备一定的强度。

该制件壁厚均一，所选择的塑料性能优良，成本较低，达到了大量生产的要求，2浇注系统和型腔设计2.1选择浇注方案。

从注射机喷嘴至型腔使高温塑料流体布满，同时使压力要保持均一。

模具的浇注机构和最终产品的质量，如表面光洁度等有着密不可分的作用。

因此特别要注意进料机构的设计。

为保证制件表面的光洁度，选用点浇口浇注方案[1]。

2.2型腔的布局和成型尺寸。

凹槽注射模具的型腔尺寸依据凹槽产品的分布来决定的，凹槽注射模采用一模二腔，根据凹槽制品的特点可设置型腔长350mm ，宽230mm ，制品的高度是40mm ，脱模时，由于包紧力的作用，型芯部分与制品的作用力很大，因此脱模最后塑料制品留在型芯上面、整个型腔厚度等于型芯的高度加上20mm 到40mm ，本次取20mm ，初选厚度60mm 。

2.3分型面的设计。

凹槽塑件的顺利脱模与分型面的设计是否合理密切相关。

分析凹槽的形状特点，使用下图分型（即平面分型），设置在投影面积最大处:位进行持续验电，作业前还可使用感应电档位测试作业环境中是否存在感应电的存在给高空作业人员提供是否使用个人保安线的依据，而不是高空作业人员已经遭受了感应电的伤害后再使用个人保安线；图4可无人机携带的感应验电器3.2区分实际电压与环境感应电的能力，最好有电子屏显示来区分电压等级或者环境感应电；并在验电器身设置档位区分感应验电和实际电压验电。

塑料模具设计之挡圈本塑件结构简单，壁厚均匀，模架结构较简单。

中等精度要求，材料为ABS 成型性能通常，其他并无特殊要求。

图一零件图（1）尺寸公差：查文献【1】表2-4得：质件外形：42的公差为A类0.64；34的公差为A类0.56；7的公差为A类0.28；11的公差为B类0.52；22的公差为A类0.44；（2）脱模斜度：塑件精度不是很高且为小型塑件，成型收缩率小，参考文献【1】表2-10选择该塑件上型芯与凹模的统一脱模斜度为1度。

注射成型过程：（1）干燥-螺杆塑化-充模-保压-冷却-脱模-塑件后处理。

（2）注射工艺参数：1）注射成型时各段温度：料筒后段温度：160-180；料筒中段温度：180-200；料筒前段温度：200-220；2）注射压力：ABS熔融的粘度比聚苯乙烯高，在注射是使用较高的注射压力。

但并非所有ABS制件都要施用高压，考虑到塑件不大，结构不算复杂，，厚度较小，能够用较低的注射压力。

关于螺杆式注射机通常去70Mpa-100Mpa。

3）注射速度；ABS塑料使用中等注射速度较好。

4）模具温度：挡圈属于中小型制件，形状较规则，故不用考虑专门对模具加热。

5）料量操纵:注塑机注塑ABS塑料时，其每次注射量仅达标准注射量的80%。

为了提高塑件质量及尺寸稳固，注射量选为标定注射量的50%为宜。

第二部分塑件的分析ABS塑料化学名称：苯乙烯共聚物比重：1.02克/立方厘米查表成型收缩率：0,3-0.8%。

材料分析：ABS无味无毒呈微黄色成型的塑件有较好的光泽具有良好的机械强度与一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性，化学稳固性与电器性能，密度为：1.02-1.16g/cmm3 ABS：有一定的硬度与尺寸稳固性，易于加工，通过配色可配成任何颜色。

成型特点：ABS在升温时粘度增高，因此成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加压前应进行干燥处理，ABS易产节痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力，在正常的成型条件下的壁厚，熔料温度对收缩率影响极小，在要求塑件精度高时，模具温度可操纵在50-60摄氏度.而强调塑件光泽与耐热时，模具温度应操纵在60-80摄氏度。