塑料成型工藝與模具設計任課教師：郭磊目錄第四章注射成型模具結構及注射機第三章塑料成型工藝與塑料成型制件的結構工藝性第二章塑料成型基礎第一章緒論第五章注射模設計第六章注射成型新技術的應用目錄第九章擠出模設計第八章壓注模設計第七章壓縮模設計第十章氣動成型工藝與模具設計第一章緒論第三節塑料模具的分類第二節塑料成型技術的發展趨勢第一節塑料成型在工業生產中的重要性返回目錄第四節學習本課程應達到的要求思考題第一節塑料成型在工業生產中的重要性 一、塑料及塑料工業的發展 塑料工業是一門新興的工業，是隨著石油工業發展應運而生的。塑料工業的發展大致分為以下幾個階段。 (1)初創階段列奧.亨德里克.貝克蘭 (2)發展階段。20世紀30年代，低密度聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯和聚酰胺等熱塑性塑料相繼工業化，奠定了塑料工業的基礎，為其進一步發展開辟了道路。 (3)飛躍發展階段20世紀50年代中期到20世紀60年代末，石油化工的高速發展為塑料工業提供了豐富而廉價的原料。 (4)穩定增長階段二、塑料成型在工業生產中的重要性返回本章目錄第二節塑料成型技術的發展趨勢 （1）CAD/CAE/CAM技術在模具設計與制造中的廣泛應用(CAD即計算機輔助設計(ComputerAidedDesign),計算機輔助工程CAE(ComputerAidedEngineering),CAM(computerAidedManufacturing，計算機輔助制造) （2）大力發展快速原型制造技術RPM(RapidPrototypingManufacturing) （3）研究和應用模具的快速測量技術與逆向工程 （4）發展優質模具材料和采用先進的熱處理和表面處理技術 （5）提高模具標準化水平和模具標準件的使用率 （6）模具的復雜化、精密化與大型化 （7）模具工業信息化返回本章目錄第三節塑料模具的分類 一、注射模 二、壓縮模 三、壓注模 壓注模又稱傳遞模。壓注模的加料室與型腔由澆注系統相連接。首先將預熱過的塑料原料加入預熱的加料室內，然后通過壓柱向加料室內塑料原料施加壓力，塑料在高溫高壓下熔融并通過模具澆注系統進入型腔，最后發生化學交聯反應逐漸硬化定型。壓注模主要用于熱固性塑料制件的成型。 四、擠出模 五、氣動成型模返回本章目錄第四節學習本課程應達到的要求 模具專業學生通過學習本課程，應達到如下目的： 1)了解聚合物的物理性能、流動特性、成型過程中的物理、化學變化以及塑料的組成、分類及其性能。 2)了解各類塑料模具成型的基本原理、工藝過程和工藝參數，正確分析成型工藝對模具的要求。 3)能掌握各種成型設備與模具之間的安裝關系及其對各類模具的要求。 4)掌握各類成型模具的結構特點及設計計算方法，在查閱設計資料的基礎上能設計一般復雜程度的模具。 5)具有初步分析、解決成型現場技術問題的能力，包括具有初步分析成型缺陷產生的原因和提出克服辦法的能力。返回本章目錄思考題 1-1塑料成型在工業生產中有何重要地位？ 1-2簡述塑料成型技術的發展趨勢。 1-3塑料模具是如何分類的？ 1-4課程學習的基本要求是什么？返回本章目錄第二章塑料成型基礎第四節聚合物在成型過程中的物理和化學變化第三節聚合物在成型過程中的流動狀態第二節聚合物流變方程與分析第五節塑料的組成及工藝特性第一節聚合物的分子結構與熱力學性能第六節常用塑料思考題返回目錄第一節聚合物的分子結構與熱力學性能 一、聚合物的分子結構 (一)樹脂與塑料 (二)高分子與低分子 (三)聚合物的分子結構 如果聚合物的分子鏈呈不規則的線狀(或者團狀)，聚合物是一根根的分子鏈組成的，則稱為線型聚合物，如圖2-1a所示。如果在大分子的鏈之間還有一些短鏈把它們相互交聯起來，成為立體結構，則稱為體型聚合物，如圖2-1c所示。此外，還有一些聚合物的大分子主鏈上帶有一些或長或短的小支鏈，整個分子鏈呈枝狀(見圖2-1b)，稱為帶有支鏈的線型聚合物。第一節聚合物的分子結構與熱力學性能圖2-1聚合物分子鏈結構示意圖a)線型b)帶有支鏈線型c)體型第一節聚合物的分子結構與熱力學性能 (四)聚合物的聚集態結構及其性能。結晶型聚合物由“晶區”(分子作有規則緊密排列的區域)和“非晶區”(分子處于無序狀態的區域)所組成，如圖2-2所示。圖2-2結晶型聚合物結構示意圖1-晶區2-非晶區第一節聚合物的分子結構與熱力學性能 二、聚合物的熱力學性能與加工工藝性 (一)聚合物的熱力學性能。圖2-3中曲線1為線型無定形聚合物受恒應力作用時變形程度與溫度的關系曲線，也叫熱力學曲線。圖2-3聚合物的熱力學曲線第一節聚合物的分子結構與熱力學性能 (二)聚合物的加工工藝性 θf與θd一樣都是聚合物材料進行成型加工的重要參考溫度。不同狀態下塑料的物理性能與加工工藝性見表2-1。狀態玻璃態高談態粘流態溫度θfg以下Θg～θfΘf～θd分子狀態分子糾纏為無規則線團或卷曲狀分子鏈展開，鏈段運動高分子鏈運動，彼此滑移工藝狀態堅硬的固態高彈性固態，橡膠狀塑性狀態或高粘滯狀態加工可能性可作為結構材料進行銼、鋸、鉆、車、冼等機械加工彎曲、吹塑、引伸、真空成型、沖壓等，成型后會產生較大的內應力可注射、擠出、壓延、模壓等，成型后應力小表2-1熱塑性塑料在不同狀態下的物理、工藝性能返回本章目錄第二節聚合物流變方程與分析

一、牛頓流體及其流變方程 圖2-4是液體在流道中流動時的速度梯度圖。圖2-4液體在流道中流動時的速度梯度圖第二節聚合物流變方程與分析 圖2-5所示為以切應力對剪切速率作圖時，塑料成型加工中常用聚合物在非牛頓流體狀態下的流動曲線。圖2-5不同類型流體的流動曲線1-膨脹性流體2-牛頓流體3-假塑性流體4-復合型流體第二節聚合物流變方程與分析 將非牛頓流體的粘度定義為表觀粘度ηa(即非牛頓粘度)。圖2-6為不同類型流體的表觀粘度與剪切速率的關系。圖2-6不同類型流體的表觀粘度與剪切速率關系1-膨脹性流體(n＞1)2-牛頓液體(n=1)3-假塑性液體(n＜1)第二節聚合物流變方程與分析 二、溫度和壓力對粘度的影響 （一）溫度對剪切粘度的影響 表2-2列出了幾種常用熱塑性塑料熔體在恒定剪切速率下的表觀粘度與溫度關系的數據。表2-2常用熱塑性塑料在恒定剪切速率下表觀粘度與溫度關系的數據第二節聚合物流變方程與分析 (二)壓力對剪切粘度的影響 幾種聚合物粘度與壓力的關系見圖2-7。圖2-7切應力和溫度恒定時熔體粘度與壓力的關系1-聚甲基丙烯酸甲酯2-聚丙烯(210℃)3-低密度聚乙烯4-聚酰胺-665-聚甲醛(共聚物)第二節聚合物流變方程與分析 三、聚合物熔體的粘彈性 聚合物熔體(包括分散體)不僅具有粘流性，而且還具有如固體般的彈性，即當熔體受到應力時，一部分能量消耗于粘性變形(即流動)；而另一部分變形的能量將會被熔體儲存，一旦外界應力移去，變形就得到恢復，如塑料在擠壓時的出模膨脹(見圖2-8)。圖2-8擠出塑料時的出模膨脹1-擠出物2-擠出機d0-擠出機口模內徑df-擠出物膨脹后的直徑第二節聚合物流變方程與分析 粘彈性熔體的應力-應變關系曲線如圖2-9所示。圖2-9粘彈性熔體的應力-應變關系曲線a-成型加工時的形變(θ＞θg)b-成型后可逆形變回復(θ＞θg)c-成型后可逆形變回復(θ=室溫或θ＜θg)第二節聚合物流變方程與分析 四、熱塑性和熱固性聚合物流變行為的比較 熱塑性聚合物和熱固性聚合物流變行為的不同可由圖2-10加以說明。圖2-10熱塑性聚合物與熱固性聚合物流動行為比較第二節聚合物流變方程與分析 從圖2-10c可以看出，溫度對流動性的影響是由粘度和固化速度兩種互相矛盾的因素決定的，這種關系可進一步用圖2-11來說明。圖2-11溫度對熱固性聚合物流動性的影響A-總的流動曲線B-粘度對流動性的影響線C-硬化速度對流動性的影響曲線返回本章目錄第三節聚合物在成型過程中的流動狀態 一、聚合物熔體在簡單截面導管內的流動 (一)在圓形導管內的流動 取距離管中心為r處的流體圓柱體單元，其長度為L，當它由左向右移動時，在流體層間產生摩擦力，如圖2-12所示。圖2-12圓形導管中流動液體受力分析第三節聚合物在成型過程中的流動狀態 由此看出，切應力在管中心為零，逐漸增大而在管壁處為最大，據此進一步推導的結果，又可說明流體在圓形導管內的速度分布為什么呈拋物線型，如圖2-13所示。圖2-13流體在圓形導管中切應力和流速分布第三節聚合物在成型過程中的流動狀態 為了便于查閱，將牛頓型和非牛頓型流體各計算式匯總列于表2-3。表2-3牛頓型與非牛頓型流體計算式匯總表第三節聚合物在成型過程中的流動狀態 (二)在扁形導槽內的流動 當塑料熔體在等溫條件下經扁形導槽(扁槽)作穩定層流運動時，其情況如圖2-14所示。圖2-14流體在扁槽內的流動第三節聚合物在成型過程中的流動狀態 (三)端末效應與速度分布 只有貼近管壁極薄一層液層處，其速度驟降，至管壁處為零，流體在進入導管后須經一定距離，穩定狀態方能形成，即圖2-15中所示入口Le一段管長。圖2-15聚合物熔體在管子入口區和出口區的流動第三節聚合物在成型過程中的流動狀態 把各種不同類型的流體速度分布繪于圖2-16中，其中牛頓型液體n=1，膨脹性液體取n=3，假塑性液體取n=1/3；另外將n=0，n=∞時的情形也標繪于圖中。圖2-16各種流體的速度分布第三節聚合物在成型過程中的流動狀態 二、注射成型中的流動狀態分析 注射成型中的流動過程如圖2-17所示，可以分成三個區段。圖2-17注射過程中塑料熔體流動的三個區段第三節聚合物在成型過程中的流動狀態 (一)流體在流道中的狀態 應注意只有當W/h≥10時，計算才準確(見圖2-18)。 (二)流體在充模過程中的狀態圖2-18流道和澆口的剖視圖返回本章目錄第四節聚合物在成型過程中的物理和化學變化 一、聚合物的結晶 二、成型過程中的取向 (1)注射、壓注成型塑件中纖維狀填料的取向 注射、壓注成型塑件中填料的取向方向與程度主要依賴于澆口的形狀與位置，如圖2-19所示。圖2-19扇形片試樣中填料的取向第四節聚合物在成型過程中的物理和化學變化 (2)注射、壓注成型塑件中聚合物分子的取向 一般情況下，聚合物在成型過程中只要存在熔體的流動，就會有分子的取向。圖2-20所示是用雙折射法測量長條形注射試件的取向情況。圖2-20注射成型長條形試樣中聚合物取向程度分析a)橫向截面b)軸向縱截面第四節聚合物在成型過程中的物理和化學變化 三、聚合物的降解 1)嚴格控制原材料的技術指標，使用合格的原材料。 2)使用前對聚合物進行嚴格干燥，特別是聚酯、聚醚和聚酰胺等聚合物在存放過程中容易從空氣中吸附水分，使用前通常應使水分含量降低到0.05%以下。 3)確定合理的加工工藝和加工條件，使聚合物在不易產生降解的條件下加工成型，這對于那些熱穩定性差、加工溫度和分解溫度非常接近的聚合物尤為重要。繪制聚合物成型加工溫度范圍圖(見圖2-21)有助于確定合適的成型條件。一般加工溫度應低于聚合物的分解溫度。一些聚合物的加工溫度與分解溫度見表2-4。 4)使用附加劑，根據聚合物性能。 四、聚合物的交聯第四節聚合物在成型過程中的物理和化學變化圖2-21硬聚氯乙烯成型溫度范圍第四節聚合物在成型過程中的物理和化學變化表2-4常用聚合物的分解溫度與加工溫度(℃)返回本章目錄第五節塑料的組成及工藝特性 一、塑料的組成 二、塑料的分類 三、塑料的成型工藝性能 (一)熱塑性塑料的工藝性 1.收縮性 2.流動性 塑料流動性的好壞采用統一的方法來測定。對熱塑性塑料常用的方法有熔融指數測定法和螺旋線長度試驗法。熔融指數測定法是將被測塑料裝入如圖2-22所示的標準裝置內。 螺旋線長度試驗法是將被測塑料在一定的溫度與壓力下注入如圖2-23所示的標準的阿基米德螺旋線模具內，用其所能達到的流動長度(圖中所示數字，單位為cm)來表示該塑料的流動性。第五節塑料的組成及工藝特性圖2-22熔融指數測定儀結構示意圖1-熱電偶測溫管2-料筒3-出料孔4-保溫層5-加熱棒6-柱塞7-重錘(重錘加柱塞共重2160g)第五節塑料的組成及工藝特性圖2-23螺旋流動試驗模具流道示意圖第五節塑料的組成及工藝特性 3.相容性 4.吸濕性 5.熱敏性(二)熱固性塑料的工藝性 1.收縮率 2.流動性 流動性的意義與熱塑性塑料流動性類同，但熱固性塑料通常以拉西格流動性來表示，而不是用熔融指數表示。其測定原理如圖2-24所示。 3.比容和壓縮率 4.硬化速度 5.水分及揮發物含量第五節塑料的組成及工藝特性圖2-24拉西格流動性測定模1-組合凹模2-模套3-流料槽4-加料室返回本章目錄第六節常用塑料 一、熱塑性塑料 二、熱固性塑料 (一)酚醛塑料(PF) (二)氨基塑料 (三)環氧樹脂(EP)返回本章目錄思考題 2-1按照聚集態結構（分子排列的幾何特點）的不同，聚合物可分為哪幾類？各類的特點是什么？ 2-2說明線型無定形聚合物熱力學曲線上的θb、θg、θf、θd的定義，解釋在恒力作用下無定形聚合物隨著溫度的升高變形程度的變化情況，并指出塑料制件使用溫度范圍和塑料制件的成型溫度范圍。 2-3什么是牛頓流體？寫出牛頓流動定律（即牛頓流變方程），并指出其特征。 2-4什么是非牛頓流體？寫出非牛頓流體的指數定律，指出表觀粘度的含義。 2-5熱固性聚合物與熱塑性聚合物的流變行為有什么不同？ 2-6分別寫出壓力損失Δp在圓形截面及扁槽形截面的通道內流動（服從指數定律）的表達式，并分析影響Δp的因素。思考題 2-7線型結晶型聚合物的結晶對其性能有什么影響？ 2-8聚合物在注射和壓注成型過程中的取向有哪兩類？取向的原因是什么？ 2-9什么是聚合物的降解？如何防止降解？ 2-10塑料一般由哪些成份所組成？各自起什么作用？ 2-11塑料是如何進行分類的? 2-12什么是塑料的計算收縮率？塑件產生收縮的原因是什么？影響收縮率的因素有哪些？ 2-13什么是塑料的流動性？影響流動性的因素有哪些？ 2-14測定熱塑性塑和熱固性塑料的流動性分別使用什么儀器？如何進行測定？ 2-15什么是熱固性塑料的比容和壓縮比？比容和壓縮比的大小表征是什么？返回本章目錄第三章塑料成型工藝與塑料成型制件的結構工藝性第二節塑料制件的結構工藝性第一節塑料成型原理與成型工藝特性思考題返回目錄第一節塑料成型原理與成型工藝特性 一、注射成型原理及其工藝特性 (一)注射成型原理、特點及應用 1.注射成型原理 圖3-1所示為柱塞式注射機注射成型的原理。圖3-1注射成型原理之一1-柱塞2-料斗3-分流梭4-加熱器5-噴嘴6-定模板7-塑件8-動模板第一節塑料成型原理與成型工藝特性 圖3-2所示為螺桿式注射機注射成型原理。圖3-2注射成型原理之二1-動模2-塑件3-定模4-料斗5-傳動裝置6-液壓缸7-螺桿8-加熱器第一節塑料成型原理與成型工藝特性 2.注射成型的特點及應用 (二)注射成型工藝 1.成型前的準備 2.注射過程 3.塑件的后處理 (三)注射成型工藝的參數 1.溫度 2.壓力 3.時間 常用塑料注射成型工藝條件見表3-1。 二、壓縮成型原理及其工藝特性 (一)壓縮成型原理、特點與應用 壓縮成型原理如圖3-3所示。第一節塑料成型原理與成型工藝特性表3-1各種塑料的注射工藝參數塑料第一節塑料成型原理與成型工藝特性（續）第一節塑料成型原理與成型工藝特性（續）第一節塑料成型原理與成型工藝特性（續）第一節塑料成型原理與成型工藝特性（續）第一節塑料成型原理與成型工藝特性（續）第一節塑料成型原理與成型工藝特性（續）第一節塑料成型原理與成型工藝特性（續）第一節塑料成型原理與成型工藝特性圖3-3壓縮成型原理第一節塑料成型原理與成型工藝特性 (二)壓縮成型工藝過程 (三)壓縮成型的工藝參數 1.壓縮成型壓力 2.壓縮成型溫度 常用塑料成型壓力見表3-2。表3-2熱固性塑料的壓縮成型溫度和成型壓力第一節塑料成型原理與成型工藝特性 3.壓縮時間 表3-3列出了酚醛塑料和氨基塑料的壓縮成型工藝參數。表3-3熱固性塑料壓縮成型的工藝參數第一節塑料成型原理與成型工藝特性 三、壓注成型原理及其工藝特性 (一)壓注成型原理及其特點 壓注成型原理如圖3-4所示。圖3-4壓注成型原理第一節塑料成型原理與成型工藝特性 (二)壓注成型工藝過程 (三)壓注成型工藝參數 表3-4是酚醛塑料壓注成型的主要工藝參數。其他部分熱固性塑料壓注成型的工藝參數見表3-5。表3-4酚醛塑料壓注成型的主要工藝參數第一節塑料成型原理與成型工藝特性表3-5部分塑料壓注成型的主要工藝參數第一節塑料成型原理與成型工藝特性 四、擠出成型原理及其工藝特性 (一)擠出成型原理及其特點 熱塑性塑料的擠出成型原理如圖3-5所示(以管材的擠出為例)。圖3-5擠出成型原理1-擠出機料筒2-機頭3-定徑裝置4-冷卻裝置5-牽引裝置6-塑料管7-切割裝置第一節塑料成型原理與成型工藝特性 (二)擠出成型工藝過程 圖3-6所示為常見的擠出工藝過程示意圖。圖3-6常見擠出工藝過程示意圖a)管材擠出b)片(板)材擠出1-擠管機頭2-定型與冷卻裝置3-牽引裝置4-切斷裝置5-片(板)坯擠出機頭6-輾平與冷卻裝置7-切邊與牽引裝置第一節塑料成型原理與成型工藝特性 (三)擠出成型工藝參數 (1)溫度。圖3-7所示為聚乙烯的溫度曲線，它是沿料筒軸線方向測得的。圖3-7擠出成型溫度曲線1-料筒溫度曲線2-螺桿溫度曲線3-物料(PE)的最高溫度4-物料(PE)的平均溫度5-物料(PE)的最低溫度D-料筒直徑第一節塑料成型原理與成型工藝特性 表3-6是幾種塑料擠出成型管材、片材和板材及薄膜等的溫度參數。表3-6熱塑性塑料擠出成型時的溫度參數第一節塑料成型原理與成型工藝特性 (2)壓力 (3)擠出速度 (4)牽引速度。表3-7是幾種塑料管材的擠出成型工藝參數。第一節塑料成型原理與成型工藝特性表3-7幾種塑料管材的擠出成型工藝參數返回本章目錄第二節塑料制件的結構工藝性 一、尺寸及其精度 目前，我國已頒布了工程塑料模塑塑料件尺寸公差的國家標準(GB/T14486—1993)，見表3-8。表3-8塑件公差數值表（GB/T14486-1993）/mm第二節塑料制件的結構工藝性（續）第二節塑料制件的結構工藝性（續）第二節塑料制件的結構工藝性 塑件的精度要求越高，模具的制造精度也越高，模具加工的難度與成本亦增高，同時塑件的廢品率也會增加。因此，在塑料成型工藝一定的情況下，按照表3-9合理選用精度等級。表3-9精度等級的選用第二節塑料制件的結構工藝性（續）第二節塑料制件的結構工藝性 二、表面粗糙度 三、形狀 表3-10所示為改變塑件形狀以利于成型的幾個實例。序號不合理合理說明1將左圖側孔容器改為右圖側凹容器，則不需要采用側抽芯或瓣合分型的模具2應避免塑件表面橫向凹臺，以便于脫模表3-10改變塑件形狀以利模具成型的典型實例第二節塑料制件的結構工藝性3塑件外側凹，必須采用瓣合，必須采用瓣合凹模，使塑料模具結構復雜，塑件表面有接縫4塑件內側凹，抽芯困難5改變制件形狀避免側孔抽側型芯6將橫向側孔改為垂直向孔，可免去側抽芯機構（續）第二節塑料制件的結構工藝性 塑件內側凹較淺并允許帶有圓角時，則可以用整體凸模采取強制脫模的方法使塑件從凸模上脫下，如圖3-8a所示。但此時塑件在脫模溫度下應具有足夠的彈性，以使塑件在強制脫下時不會變形，例如聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛等能適應這種情況。塑件外側凹凸也可以強制脫模，如圖3-8b所示。圖3-8可強制脫模的側向凹、凸a)(A-B)×100/B%≤5%b)(A-B)×100/C%≤5%第二節塑料制件的結構工藝性 四、斜度 為了便于從塑件中抽出型芯或從型腔中脫出塑件，防止脫模時拉傷塑件，在設計時，必須使塑件內外表面沿脫模方向留有足夠的斜度，在模具上即稱為脫模斜度，如圖3-9所示。圖3-9脫模斜度第二節塑料制件的結構工藝性 一般情況下，脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內。表3-11為常用塑件的脫模斜度。表3-11塑件脫模斜度第二節塑料制件的結構工藝性 五、壁厚 表3-12為根據外形尺寸推薦的熱固性塑件壁厚值；熱塑性塑料易于成型薄壁塑件，最小壁厚能達到0.25mm，但一般不宜小于0.6～0.9mm，常取2～4mm。各種熱塑性塑料壁厚常用值見表3-13。表3-12熱固性塑件壁厚(mm)第二節塑料制件的結構工藝性表3-13熱塑性塑件最小壁厚及推薦壁厚(mm)第二節塑料制件的結構工藝性 同一塑料零件的壁厚應盡可能一致，否則會因冷卻或固化速度不同產生附加內應力，使塑件產生翹曲、縮孔、裂紋甚至開裂。塑件局部過厚，外表面會出現凹痕，內部會產生氣泡。表3-14為改善塑件壁厚的典型實例。序號不合理合理說明1左圖壁厚不均勻，易產生氣泡及使塑件變形，右圖壁厚均勻，改善了成型工藝條件，有利于保證質量2表3-14改善塑件壁厚的典型實例第二節塑料制件的結構工藝性3左圖壁厚不均勻，易產生氣泡及使塑件變形，右圖壁厚均勻，改善了成型工藝條件，有利于保證質量45平頂塑件，采用側澆口進料時，為避免平面上留有熔接痕，必須保證平面進料通暢，故a>b6壁厚不均勻塑件，可在易產生凹痕表面采用波紋形式或在后壁處開設工藝孔，以掩蓋或消除凹痕（續）第二節塑料制件的結構工藝性 六、加強肋及其他防變形結構 加強肋的主要作用是增加塑件強度和避免塑件變形翹曲。用增加壁厚的辦法來提高塑件的強度，常常是不合理的，且易產生縮孔或凹陷，此時可采用加強肋以增加塑件強度。表3-15所示為加強肋設計的典型實例。序號不合理合理說明1增設加強肋后，可提高塑件強度，改善料流狀況采用加強肋，既不影響塑件強度，又可避免因壁厚不勻而產生伸縮孔2表3-15加強肋設計的典型實例第二節塑料制件的結構工藝性3平板狀塑件，加強肋應與料流方向平行，以免造成充模阻力過大和降低塑件韌性4非平板狀塑件，加強肋應交錯排列，以免塑件產生翹曲變形5加強肋應設計得矮一些，與支承面應有大于0.5mm的間隙（續）第二節塑料制件的結構工藝性 加強肋不應設計得過厚，一般應小于該處的壁厚，否則在其對應的壁上會產生凹陷。加強肋必須有足夠的斜度，肋的底部應呈圓弧過渡。加強肋以設計得矮一些多一些為好。加強肋的典型結構形如圖3-10所示。圖3-10加強肋尺寸第二節塑料制件的結構工藝性 除了采用加強肋外，薄殼狀的塑件可制成球面或拱曲面，這樣可以有效地增加剛性和減少變形，如圖3-11所示。對于薄壁容器的邊緣，可按圖3-12所示設計來增加剛性和減少變形。矩形薄壁容器采用軟塑料(如聚乙烯)時，側壁易出現內凹變形，如圖3-13a所示。如果事先把塑件側壁設計得稍許外凸，使變形后正好平直，則較為理想，如圖3-13b所示，但這是很困難的。因此，在不影響使用的情況下，可將塑件各邊均設計成向外凸出的弧形，使變形不易看出，如圖3-13c所示。圖3-11容器底與蓋的加強第二節塑料制件的結構工藝性圖3-12容器邊緣的增強圖3-13防止矩形薄壁容器側壁內凹變形第二節塑料制件的結構工藝性 七、支承面及凸臺 通常采用的是底腳(三點或四點)支承或邊框支承，如表3-16中序號1所列。序號不合理合理說明1采用凸邊或底腳作支承面，凸邊或底腳的高度s取0.3～0.5mm2安裝緊固螺釘用的凸臺或凸耳應有足夠的強度，避免突然過渡和用整個底面作支承面3凸臺應位于邊角部位表3-16支承面和固定凸臺的結構第二節塑料制件的結構工藝性 八、圓角 圖3-14所示為塑件受應力作用時應力集中系數與圓角半徑的關系。圖3-14R/δ與應力集中系數的關系第二節塑料制件的結構工藝性 九、孔的設計 孔應設置在不易削弱塑件強度的地方。相鄰兩孔之間和孔與邊緣之間應保留適當距離。熱固性塑件兩孔之間及孔與邊緣之間的關系如表3-17所列，當兩孔直徑不一樣時，按小的孔徑取值。表3-17熱固性塑件孔間距、孔邊距與孔徑關系(mm)第二節塑料制件的結構工藝性 塑件上固定用孔和其他受力孔的周圍可設計一凸邊或凸臺來加強，如圖3-15所示。圖3-15孔的加強第二節塑料制件的結構工藝性 (一)通孔 通孔成型方法如圖3-16所示。圖3-16通孔的成型方法第二節塑料制件的結構工藝性 (二)不通孔 各種塑料適宜成型的最小孔徑和最大孔深見表3-18。表3-18塑件的最小孔徑與最大孔深(mm)第二節塑料制件的結構工藝性 （三）異形孔 對于斜孔或形狀復雜的孔可采用拼合的型芯來成型，以避免側向抽芯，圖3-17為幾種常見的例子。圖3-17用拼合型芯成型復雜孔第二節塑料制件的結構工藝性 十、螺紋設計 塑件上的螺紋應選用螺牙尺寸較大者，螺紋直徑較小時不宜采用細牙螺紋(見表3-19)。表3-19螺紋選用范圍第二節塑料制件的結構工藝性 螺紋直接成型的方法有：采用螺紋型芯或螺紋型環在成型之后將塑件旋下；外螺紋采用瓣合模成型，這時工效高，但精度較差，還帶有不易除盡的飛邊；要求不高的螺紋(如瓶蓋螺紋)用軟塑料成型時，可強制脫模，這時螺牙斷面最好設計得淺一些，且呈圓形或梯形斷面，如圖3-18所示。圖3-18能強制脫模的圓牙螺紋第二節塑料制件的結構工藝性 為了防止螺孔最外圈的螺紋崩裂或變形，應使螺紋最外圈和最里圈留有臺階，如圖3-19和圖3-20所示，圖a是不正確的；圖b是正確的。圖3-19塑件內螺紋的正誤形狀圖3-20塑件外螺紋的正誤形狀第二節塑料制件的結構工藝性 螺紋的始端和終端應逐漸開始和結束，有一段過渡長度l，其值可按表3-20選取。螺紋直徑螺距P<0.5>0.5>1始末過渡部分長度尺寸l≤10123>10～20234>20～34246>34～52368>523810表3-20塑件上螺紋始末過渡部分長度(mm)第二節塑料制件的結構工藝性 在同一螺紋型芯或型環上有前后兩段螺紋時，應使兩段螺紋旋向相同，螺距相等，如圖3-21所示。否則無法將塑件從螺紋型芯或型環上旋下來。當螺距不等或旋向不同時，就需采用兩段型芯或型環組合在一起的形式，成型后分段旋下，如圖3-21b所示。圖3-21兩段同軸齒輪螺紋的成型第二節塑料制件的結構工藝性 十一、齒輪設計 輻板厚度H1應小于或等于輪緣厚度H，輪轂厚度H2應大于或等于輪緣厚度H，并相當于軸孔直徑D，最小輪轂外徑D1應為D的1.5～3倍，如圖3-22所示。圖3-22齒輪各部尺寸第二節塑料制件的結構工藝性 為了避免裝配時產生應力，軸和孔應盡可能采用過渡配合而不采用過盈配合，并用銷釘固定或半月形孔配合的形式傳遞扭矩，如圖3-23所示。圖3-23塑料齒輪固定形式第二節塑料制件的結構工藝性 對于薄型齒輪，厚度不均勻能引起齒型歪斜，若用無轂無輪緣的齒輪可以很好地改善這種情況。但如在輻板上有大的孔時(如圖3-24a所示)，因孔在成型時很少向中心收縮，會使齒輪歪斜；若改用圖3-24b的形式，即輪轂和輪緣之間采用薄肋時，則能保證輪緣向中心收縮。圖3-24塑料齒輪輻板結構第二節塑料制件的結構工藝性 十二、嵌件設計 (一)嵌件的用途及形式 圖3-25所示為幾種常見的金屬嵌件的形式。圖3-25常見金屬嵌件形式第二節塑料制件的結構工藝性 其他特種用途的嵌件形式很多，如沖制的薄壁嵌件、薄壁管狀嵌件等等。非金屬嵌件如圖3-26所示，它是用ABS黑色塑料作嵌件的改性有機玻璃儀表殼。圖3-26以黑色塑件作嵌件的透明儀表殼第二節塑料制件的結構工藝性 (二)嵌件的設計 1.嵌件與塑件應牢固連接為了防止嵌件受力時在塑件內轉動或拔出，嵌件表面必須設計成適當的凹凸狀。菱形滾花是最常采用的形狀，如圖3-27a所示，其抗拉和抗扭的力都較大。圖3-27嵌件在塑件內的固定第二節塑料制件的結構工藝性 2.嵌件在模內應可靠定位 安放在模具內的嵌件，在成型過程中要受到塑料流的沖擊，因此有可能發生位移和變形，同時塑料還可能擠入嵌件上預留的孔或螺紋中，影響嵌件使用，因此必須可靠定位。圖3-28所示為外螺紋嵌件在模內固定的形式。圖3-28外螺紋嵌件在模內的定位第二節塑料制件的結構工藝性 圖3-29所示為內螺紋嵌件在模內固定的形式。當注射壓力不大，且螺牙很細小(M3.5mm以下)時，內螺紋嵌件也可直接插在模具內的光桿上，塑料可能擠入一小段螺紋牙縫內，但并不妨礙多數螺紋牙，這樣安放嵌件使操作大為簡便。圖3-29內螺紋嵌件在模內的定位第二節塑料制件的結構工藝性 無論桿形或環形嵌件，其高度都不宜超過其定位部分直徑的兩倍，否則，塑料熔體的壓力不但會使塑件移位，有時還會使嵌件變形。當嵌件過高或為細長桿狀或片狀時，應在模具上設支柱以免嵌件彎曲，但支柱的使用會使塑件上留下孔，設計時應考慮該孔不影響塑件的使用，如圖3-30a、b所示。圖3-30細長嵌件在模內的支撐固定1-嵌件2-支柱第二節塑料制件的結構工藝性 3.嵌件周圍的塑料層厚度 對于酚醛及相類似的熱固性塑料，可參考表3-21選取。表3-21金屬嵌件周圍塑料層厚度(mm)第二節塑料制件的結構工藝性 如圖3-31所示的有菱形滾花的黃銅套，它帶有四條開口槽及內螺紋，一個銅制十字形零件扣在里面，將此嵌件放入成型后的塑件的孔中，用手工或特制工具將十字形零件沿槽推動，黃銅套的菱形滾花部分即脹開而緊固。圖3-31塑件成型后壓入嵌件1-內螺紋黃銅套2-十字形零件第二節塑料制件的結構工藝性 十三、文字、符號及標記 圖3-32所示為凹坑凸字的形式，即在與塑件有文字地方對應的模具上鑲上刻有字跡的鑲塊，為了避免鑲嵌的痕跡，可將鑲塊周圍的結合線作邊框，則凹坑里的凸字無論在模具研磨拋光或塑件使用時，都不會因碰撞而損壞。圖3-32塑件上的標記返回本章目錄思考題 3-1分別闡述柱塞式注射機和螺桿式注射機注射成型的原理。 3-2敘述注射成型的工藝過程。 3-3注射成型工藝參數中的溫度控制包括哪些?如何加以控制? 3-4注射成型過程中的壓力包括哪兩部分?一般選取范圍是什么? 3-5注射成型周期包括哪幾部分? 3-6壓注成型與壓縮成型相比較，在工藝參數的選取上有何區別?

思考題 3-7詳細闡述熱塑性塑料擠出成型的工藝過程。 3-8繪出有臺階的通孔成型的三種形式結構簡圖。 3-9塑料螺紋設計要注意哪些方面? 3-10嵌件設計時應注意哪幾個問題? 3-11塑料制件的公差等級精度及公差數值是如何確定的?返回本章目錄第四章注射成型模具結構及注射機第三節注射模與注射機的關系第二節注射模具的典型結構思考題第一節注射模具的分類及結構組成返回目錄第一節注射模具的分類及結構組成 一、注射模具的分類 二、注射模具的結構組成 根據模具上各零部件所起的作用，一般注射模具可由以下幾個部分組成，如圖4-1所示。第一節注射模具的分類及結構組成圖4-1注射模的結構1-動模板2-定模板3-冷卻水道4-定模座板5-定位圈6-澆口套7-凸模8-導柱9-導套10-動模座板11-支承板12-支承柱13-推板14-推桿固定板15-拉料桿16-推板導柱17-推板導套18-推桿19-復位桿20-墊塊21-注射機頂桿返回本章目錄第二節注射模具的典型結構 一、單分型面注射模 二、雙分型面注射模 雙分型面注射模具有兩個分型面，如圖4-2所示。圖4-2雙分型面注射模1-模腳2-支承板3-動模板4-推件板5-導柱6-限位銷7-彈簧8-定距拉板9-凸模10-澆口套11-定模板12-中間板13-導柱14-推桿15-推桿固定板16-推板第二節注射模具的典型結構 (一)分型脫模原理 (二)設計注意事項 圖4-3所示是彈簧分型拉桿定距式雙分型面注射模。圖4-3彈簧分型拉桿定距式雙分型面注射模1-動模座板2-推板3-推桿固定板4-支承板5-動模板6-推件板7-導柱8-中間板9-定模板10-推桿11-型芯12-澆口套13-彈簧14-定距導柱拉桿15-墊塊第二節注射模具的典型結構 圖4-4是導柱定距式雙分型面注射模，在導柱上開限距槽，并通過定距釘13來達到限制中間板移動距離的目的。圖4-4定距導柱式雙分型面注射模1-動模座板2-支承塊3-推桿4-支承板5-頂銷6-彈簧7-壓塊8-導柱9-定模板10-澆口套11-中間板12-導柱13-定距釘14-推件板15-動模板16-凸模17-推桿固定板18-推板第二節注射模具的典型結構 圖4-5是擺鉤分型螺釘定距的雙分型面注射模。圖4-5擺鉤分型螺釘定距雙分型面注射模1-擋塊2-擺鉤3-轉軸4-壓塊5-彈簧6-定距螺釘7-動模板8-中間板9-定模板10-支承板11-凸模12-推桿第二節注射模具的典型結構 三、斜導柱側向分型與抽芯注射模 圖4-6為一斜導柱驅動型芯滑塊側向移動抽芯的注射模。圖4-6斜導柱側向抽芯注射模1-動模座板2-墊塊3-支承板4-凸模固定板5-擋塊6-螺母7-彈簧8-滑塊拉桿9-楔緊塊10-斜導柱11-側型芯滑塊12-凸模13-定位圈14-定模板15-澆口套16-動模板17-導柱18-拉料桿19-推桿20-推桿固定板21-推板第二節注射模具的典型結構 四、斜滑塊側向分型與抽芯注射模 圖4-7所示是斜滑塊側向分型抽芯的注射模。圖4-7斜滑塊側向抽芯注射模1-推板2-推桿固定板3-拉料桿4-限位螺釘5-螺塞6-動模板7-側型芯8-型芯9-定模鑲件10-動模鑲件11-澆口套12-定模座板13-定模板14-斜導柱15-斜滑塊16-支承板17-墊塊18-推桿19-動模座板第二節注射模具的典型結構 圖4-8所示為斜滑塊側向分型的結構，注射成型開模后，動模部分向下移動。圖4-8斜滑塊側向分型注射模1-導柱2-定模板3-斜滑塊4-定位圈5-型芯6-動模板7-推桿8-型芯固定板9-支承板10-拉料桿11-推桿固定板12-推板13-動模座板14-墊塊第二節注射模具的典型結構 五、帶有活動鑲件的注射模 圖4-9所示是帶有活動鑲件的注射模，開模時，塑件包在型芯4和活動鑲件3上隨動模部分向左移動而脫離定模板1。圖4-9帶有活動鑲件的注射模之一1-定模板2-導柱3-活動鑲件4-型芯5-動模板6-支承板7-模腳8-彈簧9-推桿10-推桿固定板11-推板第二節注射模具的典型結構 圖4-10所示是帶有活動鑲件的又一種形式的模具，塑件的內側有一圓環，無法設置斜導柱或斜滑塊，故采用活動鑲件12，合模前人工將其定位于動模板18中。圖4-10帶有活動鑲件的注射模之二1-動模座板2-推板3-推桿固定板4-墊塊5-彈簧6-支承板7-復位桿8-導柱9-導套10-定模座板11-推桿12-活動鑲件13-澆口套14-凸模15-定模板16-拉桿導柱17-導套18-動模板19-推桿第二節注射模具的典型結構 也可以將活動鑲件設計成合模時一部分與定模分型面接觸，推桿將其推出時，并不全部推出安裝孔，還留一部分(但可方便地取件)，安裝活動鑲件就利用這一部分，將活動鑲件擱住，合模時，由定模分型面將活動鑲件全部推入所安放的孔內，如圖4-11所示。圖4-11活動鑲件的形成1-定模2-活動鑲件3-推桿第二節注射模具的典型結構 圖4-12是用豁口柄的彈性形式將活動螺紋型芯安裝在立式注射機上模的安裝孔內，用來直接成型內螺紋塑件，成型后鑲件隨塑件一起拉出，然后再用專用工具將鑲件從塑件上取下。圖4-12帶彈性連接的活動鑲件安裝形式1-上模2-帶有豁口柄的活動螺紋型芯第二節注射模具的典型結構 六、定模帶有推出裝置的注射模 圖4-13所示為成型塑料衣刷的注射模。由于受衣刷的形狀限制，將塑件留在定模上采用直接澆口能方便成型。圖4-13定模部分帶有推出裝置的注射模1-模腳2-支承板3-成型鑲塊4-拉板緊固螺釘5-動模板6-定距螺釘7-推件板8-拉板9-定模板10-定模座板11-凸模12-導柱第二節注射模具的典型結構 七、角式注射機用注射模 角式注射機用注射模又稱直角式注射模。該類模具在成型時進料的方向與開合模方向垂直。圖4-14所示是一般的直角式注射模。圖4-14直角式注射模1-定模座板2-澆道鑲塊3-定模板4-凹模5-導柱6-推件板7-動模板8-凸模9-限位螺釘(兼推板導柱)10-推板11-推桿12-墊塊13-支承板第二節注射模具的典型結構 圖4-15是自動卸螺紋的直角注射模。開模時，A分型面先分開，同時螺紋型芯1隨著注射機開合模絲杠8的后退而自動旋轉。圖4-15自動卸螺紋的直角式注射模1-螺紋型芯2-墊塊3-支承板4-定距螺釘5-動模板6-襯套7-定模板8-注射機開合模絲杠返回本章目錄第三節注射模與注射機的關系 一、注射機有關工藝參數的校核 (一)型腔數量的確定和校核 (二)注射量校核 (三)塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核 (四)注射壓力的校核 (五)模具與注射機安裝模具部分相關尺寸的校核 (六)開模行程的校核 (1)注射機最大開模行程Smax與模厚無關時的校核 1)對于單分型面注射模(見圖4-16) 2)對于雙分型面注射模(見圖4-17)第三節注射模與注射機的關系圖4-16單分型面注射模開模行程1-動模2-定模圖4-17雙分型面注射模開模行程1-動模板2-中間板3-定模板第三節注射模與注射機的關系 (2)注射機最大開模行程(Smax)與模具厚度有關時的校核 1)對于單分型面注射模(見圖4-18) 2)對于雙分型面注射模 (3)具有側向抽芯時的最大開模行程校核當模具需要利用開模動作完成側向抽芯動作時(見圖4-19)，開模行程的校核還應考慮為完成抽芯動作所需增加的開模行程。第三節注射模與注射機的關系圖4-18直角式單分型面注射模的開模行程a)開模前b)開模后圖4-19有側向抽芯時注射模的開模行程第三節注射模與注射機的關系 二、國產注射機的主要技術規格 注射機類型和規格很多，分類的方法各異，通常按其外形分為臥式、立式和角式三種，應用較多的是臥式注射機，如圖4-20所示。圖4-20臥式注射機1-鎖模液壓缸2-鎖模機構3-移動模板4-頂桿5-固定模板6-控制臺7-料筒及加熱器8-料斗9-定量供料裝置10-注射液壓缸第三節注射模與注射機的關系 (一)臥式注射機 (二)立式注射機 (三)角式注射機 該類機型的注射柱塞(或螺桿)與合模機構運動方向相互垂直，故又稱為直角式注射機。目前國內使用最多的角式注射機系采用沿水平方向合模，沿垂直方向注射，合模采用開合模絲杠傳動，注射部分除采用齒輪齒條傳動外也有采用液壓傳動的。它的主要優點是結構簡單，便于自制。主要缺點是機械傳動無準確可靠的注射和保壓壓力及鎖模力，模具受沖擊和振動較大。常見的角式注射機有：SYS45等。部分國產注射機技術規格列于表4-1中。我國浙江寧波天海生產的注射機的技術規格列于表4-2中，它分為HTF、HTB和HTW三種類型。第三節注射模與注射機的關系表4-1部分國產注射機技術規格第三節注射模與注射機的關系(續)第三節注射模與注射機的關系(續)第三節注射模與注射機的關系(續)第三節注射模與注射機的關系表4-2我國浙江寧波海天生產的注射機的技術規格（一）第三節注射模與注射機的關系表4-2我國浙江寧波海天生產的注射機的技術規格（二）第三節注射模與注射機的關系表4-2我國浙江寧波海天生產的注射機的技術規格（三）第三節注射模與注射機的關系表4-2我國浙江寧波海天生產的注射機的技術規格（四）返回本章目錄思考題 4-1注射模按其各零部件所起的作用，一般由哪幾部分結構組成？ 4-2點澆口進料的雙分型面注射模，定模部分為什么要增設一個分型面？其分型距離是如何確定的？定模定距順序分型有哪幾種形式？ 4-3點澆口進料的雙分型面注射模如何考慮設置導柱？ 4-4斜導柱側向分型與抽芯機構由哪些零部件組成？闡述斜導柱固定在定模、側型芯滑塊安裝在動模的側向分型與抽芯機構注射模的工作原理。 4-5闡述斜滑塊側向分型與抽芯注射模的工作原理。 4-6帶有活動鑲件的注射模設計時應注意哪些問題？ 4-7設計注射模時，應對哪些注射機的有關工藝參數進行校核？返回本章目錄第五章注射模設計第四節合模導向機構設計第三節成型零件的設計第二節澆注系統與排溢系統的設計第五節推出機構設計第一節塑料制件在模具中的位置返回目錄第五章注射模設計第八節注射模的標準模架第七節溫度調節系統第六節側向分型與抽芯機構的設計思考題返回目錄第一節塑料制件在模具中的位置 一、型腔數量及排列方式 (一)型腔數目的確定 (二)型腔的布局 圖5-1列出了多型腔模具型腔布局的幾則實例。圖5-1多型腔模具型腔布局舉例第一節塑料制件在模具中的位置 二、分型面的設計 (一)分型面的形式 分型面的位置及形狀如圖5-2所示。圖5-2分型面的形式第一節塑料制件在模具中的位置 (二)分型面的選擇 (1)分型面應選在塑件外形最大輪廓處 (2)確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模通常分型面的選擇應盡可能使塑件在開模后留在動模一側，這樣有助于動模內設置的推出機構動作，否則在定模內設置推出機構往往會增加模具整體的復雜性。如圖5-3所示塑件。圖5-3分型面對脫模的影響之一第一節塑料制件在模具中的位置 有時即使分型面的選擇可以保證塑件留在動模一側，但不同的位置仍然會對模具結構的復雜程度及推出塑件的難易程度產生影響，如圖5-4所示。圖5-4分型面對脫模的影響之二第一節塑料制件在模具中的位置 (3)保證塑件的精度要求 圖5-5所示為雙聯塑料齒輪，按圖5-5a分型，兩部分齒輪分別在動、定模內成型，則因合模精度影響導致塑件的同軸度不能滿足要求；若按圖5-5b分型，則能保證兩部分齒輪的同軸度要求。圖5-5分型面對塑件精度的影響第一節塑料制件在模具中的位置 (4)滿足塑件的外觀質量要求 選擇分型面時應避免對塑件的外觀質量產生不利的影響，同時需考慮分型面處所產生的飛邊是否容易修整清除，當然，在可能的情況下，應避免分型面處產生飛邊。如圖5-6所示的塑件，按圖5-6a分型，圓弧處產生的飛邊不易清除且會影響塑件的外觀；若按圖5-6b分型，則所產生的飛邊易清除且不影響塑件的外觀。圖5-7所示的塑件，按圖5-7a分型，則容易產生飛邊；若按圖5-7b分型，雖然配合處要制出2°～3°的斜度，但沒有飛邊產生。第一節塑料制件在模具中的位置圖5-6分型面對外觀質量的影響之一圖5-7分型面對外觀質量的影響之二第一節塑料制件在模具中的位置 (5)便于模具加工制造為了便于模具加工制造應盡量選擇平直分型面或易于加工的分型面。如圖5-8所示的塑件，圖5-8a采用平直分型面，在推管上制出塑件下端的形狀，這種推管加工困難，裝配時還要采取止轉措施，同時還會因受側向力作用而損壞；若按圖5-8b采用階梯分型面，則加工方便。再如圖5-9所示的塑件，按圖5-9a分型，型芯和型腔加工均很困難；若按圖5-9b所示采用傾斜分型面，則加工較容易。第一節塑料制件在模具中的位置圖5-8分型面對模具加工的影響之一圖5-9分型面對模具加工的影響之二第一節塑料制件在模具中的位置 (6)對成型面積的影響 如圖5-10所示角尺型塑件，按圖5-10a分型，塑件在合模分型面上的投影面積較大，鎖模的可靠性較差；而若采用圖5-10b分型，塑件在合模分型面上的投影面積比圖5-10a小，保證了鎖模的可靠性。圖5-10分型面對成型面積的影響第一節塑料制件在模具中的位置 (7)有利于提高排氣效果分型面應盡量與型腔充填時塑料熔體的料流末端所在的型腔內壁表面重合，如圖5-11所示。圖5-11分型面對排氣效果的影響第一節塑料制件在模具中的位置 (8)對側向抽芯的影響 當塑件需側向抽芯時，為保證側向型芯的放置容易及抽芯機構的動作順利，選定分型面時，應以淺的側向凹孔或短的側向凸臺作為抽芯方向，將較深的凹孔或較高的凸臺放置在開合模方向，并盡量把側向抽芯機構設置在動模一側，如圖5-12所示。圖5-12分型面對側向抽芯的影響返回本章目錄第二節澆注系統與排溢系統的設計 一、普通流道澆注系統的組成及作用 (一)澆注系統的組成 圖5-13所示為安裝在立式或臥式注射機上的注射模具所用的澆注系統，主流道垂直于模具分型面。圖5-13普通澆注系統形式之一1-型腔(塑件)2-型芯3-澆口4-分流道5-拉料桿6-冷料穴7-主流道8-澆口套第二節澆注系統與排溢系統的設計 圖5-14所示的形式只適用于直角式注射機上的模具，主流道平行于模具分型面，對稱開設在分型面的兩邊。圖5-14普通澆注系統形式之二1-主流道2-分流道3-澆口4-冷料穴5-型腔第二節澆注系統與排溢系統的設計 (二)澆注系統的作用 二、普通流道澆注系統的設計 圖5-15a所示直接澆口進料的塑件，其流動比Φ＝L1/t1+L2/t2+L3/t3；圖5-15b所示側澆口進料的塑件，其流動比Φ＝L1/t1+L2/t2+L3/t3+2L4/t4+L5/t5。圖5-15流動比計算圖例第二節澆注系統與排溢系統的設計 生產中影響所允許的流動比的因素很多，需經大量試驗才能確定，表5-1所列出的數值可供設計模具時參考。表5-1部分塑料的注射壓力與流動比第二節澆注系統與排溢系統的設計 (一)主流道設計 (1)主流道的尺寸主流道部分尺寸見表5-2。表5-2主流道部分尺寸(mm)第二節澆注系統與排溢系統的設計 (2)澆口套的形式 澆口套的形式如圖5-16所示，圖5-16a為澆口套與定位圈設計成整體式，一般用于小型模具；圖5-16b和圖5-16c所示為將澆口套和定位圈設計成兩個零件，然后配合固定在模板上。圖5-16澆口套的形式第二節澆注系統與排溢系統的設計 (3)澆口套的固定澆口套的固定如圖5-17所示。圖5-17澆口套的固定形式1-定模底板2-澆口套3-定位圈4-定模板第二節澆注系統與排溢系統的設計 (二)分流道設計 (1)分流道的形狀及尺寸為便于機械加工及凝料脫模，分流道大多設置在分型面上。常用的分流道截面形狀一般可分為圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等，如圖5-18a所示。圖5-18常用的分流道截面形狀第二節澆注系統與排溢系統的設計 表5-3列出了不同塑料的設計推薦用分流道直徑。表5-3常用的不同塑料的圓形截面分流道直徑推薦值(mm)第二節澆注系統與排溢系統的設計 (2)分流道的長度 (3)分流道的表面粗糙度 (4)分流道在分型面上的布置形式 (三)澆口的設計 1.常用的澆口形式 表5-4列出了常用的澆口形式及其尺寸，每一種澆口都有其各自的適用范圍和優缺點。 (1)直接澆口 (2)側澆口第二節澆注系統與排溢系統的設計表5-4常用的澆口形式第二節澆注系統與排溢系統的設計(續)第二節澆注系統與排溢系統的設計(續)第二節澆注系統與排溢系統的設計序號名稱圖例尺寸及說明5環形澆口L=0.7～1.2mmt=0.35～1.5mm6盤形澆口L=0.7～1.2mmt=0.35～1.5mm盤形澆口也是環形澆口的一種形式(續)第二節澆注系統與排溢系統的設計序號名稱圖例尺寸及說明7輪輻澆口L=0.8～1.8mmb=0.6～6.4mmt=0.5～2.0mm8爪形澆口(續)第二節澆注系統與排溢系統的設計序號名稱圖例尺寸及說明9點澆口d=0.8～1.8mma=0.6～6.4mma1=0.5～2.0mmL=0.8～1.2mmL0=0.5～1.5mmL1=1.0～2.5mm10潛伏澆口潛伏澆口左圖澆口在塑件外側；右圖澆口在塑件內底部，有二次輔助澆口(即在推桿上開設過渡澆口)α＝45°～60°第二節澆注系統與排溢系統的設計序號名稱圖例尺寸及說明11護耳澆口1-耳槽2-澆口3-主流道4-分流道H0＝1.5倍的分流道直徑b0＝分流道直徑t0＝(0.8～0.9)壁厚L0＝300mm(最大值)L＝150mm(最大值)(續)第二節澆注系統與排溢系統的設計 (3)扇形澆口 由于澆口的中心部分與澆口邊緣部分的通道長度不同，因而熔體在其中的壓力降與填充速度也不一致，為此可作一定的結構改進，即可適當加深澆口兩邊緣部分的深度。如圖5-19所示，圖5-19a為改進前的截面形狀；圖5-19b為改進后的澆口截面形狀，但加工比較困難。圖5-19扇形澆口的改進第二節澆注系統與排溢系統的設計 (4)平縫澆口 (5)環形澆 (6)盤形澆口 (7)輪輻澆口 (8)爪形澆口 (9)點澆口 (10)潛伏澆口 (11)護耳澆口 2.澆口形式與塑料品種的相互適應性 各種塑料因其性能的差異而對于不同的澆口形式會有不同的適應性，設計模具時可參考表5-5所列部分塑料適應的澆口形式。第二節澆注系統與排溢系統的設計表5-5常用塑料所適應的澆口形式第二節澆注系統與排溢系統的設計 3.澆口位置的選擇 (1)盡量縮短流動距離 (2)澆口應開設在塑件壁最厚處 (3)必須盡量減少或避免熔接痕 (4)應有利于型腔中氣體的排除 (5)考慮分子定向的影響 (6)避免產生噴射和蠕動(蛇形流) 塑料熔體的流動主要受塑件的形狀和尺寸以及澆口的位置和尺寸的支配，良好的流動將保證模具型腔的均勻充填并防止形成分層。塑料濺射進入型腔可能增加表面缺陷、流線、熔體破裂及夾氣，如果通過一個狹窄的澆口充填一個相對較大的型腔，這種流動影響便可能出現，如圖5-20所示。 (7)不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設置澆口第二節澆注系統與排溢系統的設計 (8)澆口位置的選擇應注意塑件外觀質量 表5-6列出了澆口位置選擇的對比示例，供模具設計時借鑒。圖5-20澆口位置與噴射a)產生噴射b)熔體前端平穩流入第二節澆注系統與排溢系統的設計序號選擇合理選擇不合理說明1盒罩形塑件頂部壁薄，采用點澆口可減少溶解痕，有利于排氣，可避免頂部缺料或塑料碳化2對底面積較大又淺的殼體塑件或平板狀大面積塑件應兼顧內應力和翹曲變形問題，采用多點進料較為合理表5-6澆口位置選擇的對比示例第二節澆注系統與排溢系統的設計序號選擇合理選擇不合理說明3澆口位置應考慮熔接痕的方位，右圖熔接痕與小孔連成一線，使強度大為削弱4圓環塑件采用切向進料，可減少熔接痕，提高熔接部位強度，有利于排氣(續)第二節澆注系統與排溢系統的設計序號選擇合理選擇不合理說明5罩形、細長圓筒形、薄壁等塑件設置澆口時，應防止缺料，熔接不良，排氣不良，型芯受力不均，流程過長等缺陷6左圖的塑件取向方位與收縮產生的殘余拉力方向一致，塑件使用后開裂的可能性大大減小7選擇澆口位置時，應注意去澆口后的殘余痕跡不影響塑件使用要求及外觀質量8對于有細長型芯的圓筒形塑件，設置澆口時應避免料流擠壓型芯變形或偏心(續)第二節澆注系統與排溢系統的設計 (四)澆注系統的平衡 1.型腔布局與分流道的平衡 2.澆口平衡 (1)澆口平衡的計算思路 (2)澆口平衡的計算實例 例：如圖5-21所示為相同塑件10個型腔的模具流道分布圖，各澆口均為矩形狹縫，且各段分流道直徑相等，分流道直徑dR=5.08mm，各澆口長度LG=1.27mm，為保證澆注系統的平衡，應如何確定澆口的尺寸?第二節澆注系統與排溢系統的設計圖5-21澆口平衡計算示例第二節澆注系統與排溢系統的設計 表5-7列出了各澆口的截面尺寸計算結果。 （3）澆口平衡的試模步驟 （五）冷料穴的設計 圖5-22所示為常用冷料穴和拉料桿的形式。圖5-22b～c是底部帶推桿的冷料穴形式；圖5-22a是端部為Z字形拉料桿形式的冷料穴，是最常用的一種形式，開模時主流道凝料被拉料桿拉出，推出后常常需用人工取出而不能自動脫落。表5-7達到澆口平衡的各澆口尺寸(mm)第二節澆注系統與排溢系統的設計圖5-22常用冷料穴和拉料桿的形式1-主流道2-冷料穴3-拉料桿4-推桿5-脫模板6-推塊第二節澆注系統與排溢系統的設計 有時因分流道較長，塑料熔體充模的溫降較大時，也要求在其延伸端開設較小的冷料穴，以防止分流道末端的冷料進入型腔，如圖5-23所示。圖5-23分流道端部的冷料穴1-塑件2-主流道3-澆口4-冷料穴第二節澆注系統與排溢系統的設計 三、排溢系統的設計 （1）利用配合間隙排氣 （2）在分型面上開設排氣 槽排氣分型面上開設排氣槽的形式與尺寸如圖5-24所示。圖5-24分型面上的排氣槽第二節澆注系統與排溢系統的設計 圖5-24b的形式是為了防止在排氣槽對著操作工人的情況注射時，熔料從排氣槽噴出而發生人身事故，因此將排氣槽設計成轉彎的形式，這樣還能降低熔料溢出時的動能。分型面上排氣槽的深度h見表5-8。 （3）利用排氣塞排氣 排氣塞可用燒結金屬塊制成，如圖5-25所示。表5-8分型面上排氣槽深度(mm)第二節澆注系統與排溢系統的設計 （4）強制性排氣圖5-25利用燒結金屬塊排氣第二節澆注系統與排溢系統的設計 四、熱流道澆注系統 （一）塑料品種對熱流道澆注系統的適應性 （二）絕熱流道 （1）井式噴嘴 井式噴嘴的一般形式及推薦使用的尺寸見圖5-26及表5-9；改進型井式噴嘴如圖5-27所示。表5-9井式噴嘴的推薦尺寸第二節澆注系統與排溢系統的設計圖5-26井式噴嘴1-點澆口2-儲料井3-井式噴嘴4-主流道杯第二節澆注系統與排溢系統的設計圖5-27改進型井式噴嘴1-定位圈2-彈簧3-主流道杯4-井式噴嘴第二節澆注系統與排溢系統的設計 （2）多型腔絕熱流道多型腔絕熱流道又稱絕熱分流道，有直接澆口式和點澆口式兩種類型。如圖5-28所示，圖5-28a是直接澆口的形式；圖5-28b是點澆口的形式。圖5-28多型腔絕熱流道示意圖a）直接澆口式b）點澆口式1-主澆口套2-固化絕熱層3-分流道4-二級噴嘴5-分流道板第二節澆注系統與排溢系統的設計 （三）加熱流道 （1）延伸噴嘴 圖5-29所示為頭部是球狀的通用式延伸噴嘴。圖5-29通用式延伸噴嘴1-澆口套2-塑料絕熱層3-聚四氟乙烯墊片4-延伸噴嘴5-加熱圈第二節澆注系統與排溢系統的設計 （2）半絕熱流道 圖5-30所示為帶加熱探針的半絕熱流道示意圖，在澆口始端和分流道之間加設一加熱探針。圖5-30半絕熱流道（加熱探針）1-加熱元件2-加熱探針3-澆口部分第二節澆注系統與排溢系統的設計 （3）多型腔熱流道 加熱式多型腔熱分流道注射模有一個共同的特點，即模內必須設有一塊可用加熱器加熱的熱流道板，如圖5-31所示。圖5-31熱流道板結構示例1-加熱器孔2-分流道3-二級噴嘴安裝孔第二節澆注系統與排溢系統的設計 熱流道板利用絕熱材料（石棉水泥板等）或利用空氣間隙與模具其余部分隔熱，其澆口形式也有主流道型澆口和點澆口兩種，最常用的是點澆口，如圖5-32所示。圖5-32多型腔熱流道示例1-定模座板2-墊塊3-加熱器4-熱流道板5-二級噴嘴6-脹圈7-流道密封鋼球8-定位螺釘第二節澆注系統與排溢系統的設計 （4）二級噴嘴 采用導熱性優良的鈹青銅或具有類似導熱性能的其他合金制造二級噴嘴，是為了縮小熱流道板與澆口之間的溫差，以盡量使整個澆注系統保持溫度一致，同時以防澆口在注射間隔凍結固化，如圖5-33及圖5-34所示。圖5-33帶有加熱器的熱流道二級噴嘴1-定模板2-二級噴嘴3-錐形頭4-錐形體５-加熱器６-電源引線接頭第二節澆注系統與排溢系統的設計圖5-34熱管加熱的熱流道噴嘴（主流道襯套）1-熱管內管2-外加熱圈3-傳熱鋁套4-熱管外殼5-定位環6-傳熱介質7-定模座板8-定模板第二節澆注系統與排溢系統的設計 （5）閥式澆口熱流道使用熱流道注射模成型粘度很低的塑料時，為了避免產生流涎和拉絲現象，可采用閥式澆口，如圖5-35所示。圖5-35彈簧閥式澆口熱流道1-定模座板2-分流道板3-熱流道噴嘴壓環4-活塞桿5-壓簧6-定位圈7-澆口套8-加熱器9-針閥10-隔熱層11-加熱器12-熱流道噴嘴體13-熱流道噴嘴頭14-定模板15-推件板16-凸模返回本章目錄第三節成型零件的設計 一、成型零件的結構設計 （一）凹模 1.整體式凹模 整體式凹模由整塊材料加工而成，如圖5-36所示。圖5-36整體式凹模第三節成型零件的設計 2.組合式凹模 （1）整體嵌入式凹模 凹模與模板的裝配及配合如圖5-37所示。圖5-37整體嵌入式凹模第三節成型零件的設計 （2）局部鑲嵌式凹模 對于型腔的某些部位，為了加工上的方便，或對特別容易磨損、需要經常更換的，可將該局部作成鑲件，再嵌入凹模，如圖5-38所示。圖5-38局部鑲嵌式凹模第三節成型零件的設計 （3）底部鑲拼式凹模 為了便于機械加工、研磨、拋光和熱處理，形狀復雜的型腔底部可以設計成鑲拼式，如圖5-39所示。圖5-39底部鑲拼式凹模第三節成型零件的設計 （4）側壁鑲拼式凹模 側壁鑲拼結構如圖5-40所示。圖5-40側壁鑲拼式凹模第三節成型零件的設計 （5）多件鑲拼式凹模 凹模也可以采用多鑲塊組合式結構，根據型腔的具體情況，在難以加工的部位分開，這樣就把復雜的型腔內表面加工轉化為鑲拼塊的外表面加工，而且容易保證精度，如圖5-41所示。圖5-41多件鑲拼式凹模第三節成型零件的設計 （6）四壁拼合式凹模 大型和形狀復雜的凹模，把四壁和底板