2.6.2主要缺點

第一章前言2.6.3ABS的改性

2.6.4模具設計

1.1工模部簡介

2.7聚碳酸酯

1.2產品介紹

2.7.1PC優良的綜合性能

1.2.1教育玩具產品

2.7.2PC的主要缺點

1.2.2電話產品

2.7.3模具設計

1.3模具設計與制造流程圖

2.8聚甲醛

第二章常用塑料的性能和注射機

2.8.1主要優點

有關參數、功能的介紹

2.8.2主要缺點

2.1塑料分類

2.8.3模具設計

2.2塑性塑料的分類及相關基本概念

2.9常用注塑機有關參數和電動注塑

2.2.1熱塑性材料的分類

機預頂功能介紹

2.2.2相關的基本概念

2.9.1模具和注塑機的關系

2.3聚乙烯

2.9.2FANUC機型的預頂出功能

2.3.1基本性能

第三章膠件結構

2.3.2模具設計時應注意

3.1注塑工藝對膠件結構的要求

2.4聚丙烯

3.1.1壁厚

2.4.1PP性能上的主要優點

3.1.2（筋）骨位

2.4.2PP性能的主要缺點

3.1.3澆口

2.4.3模具設計

3.2模具對膠件結構的要求

2.5聚苯乙烯

3.2.1脫模斜度

2.5.1PS性能的主要優點

3.2.2擦、碰面

2.5.2PS性能的主要缺點

3.2.3行位、斜頂

2.5.3PS的改性

3.2.4分模面

2.5.4模具設計

3.2.5尖、薄鋼位

2.6ABS

3.2.6膠件出模

2.6.1主要優點

3.3產品裝配對膠件的結構要求

3.3.1裝配干涉分析5.3.3加強組件強度

3.3.2裝配間隙5.4成型零件設計

3.3.3柱位、扣位連接5.4.1膠料的成形收縮率

3.4表面要求5.4.2脫模斜度

3.4.1文字、圖案和浮雕5.4.3成形零件的工藝性

3.4.2膠件外形5.5常用結構件設計

3.4.3表面紋理5.5.1定位圈

附錄1客戶資料的轉換與處理5.5.2唧咀

1.1資料處理5.5.3緊固螺釘

1.2文件轉換5.5.4頂針

1.3IGS文件的處理5.5.5司筒

第四章模具報價5.5.6密封圈

4.1模具類型5.5.7拉料桿

4.1.1二板模（大水口模）5.5.8垃圾釘

4.1.2三板模（細水口模）5.5.9彈簧

4.2報價圖的繪制及訂料5.5.10定距拉板

4.2.1繪制報價圖5.6模具圖紙規范

4.2.2訂料5.6.1視圖格式

4.2.3模具材料選用5.6.2圖紙編號

第五章模具結構設計5.6.3基準角標識

5.6.4圖紙輸出要求

5.1膠件排位

第六章物料清單“BOM”及文

5.2分模面的確定

5.2.1分模面選擇原則件管理

5.2.2分模面注意事項及要求6.1物料清單“BOM”的編制

5.3模具強度6.1.1物料清單“BOM”的基本格式

5.3.1強度校核6.1.2物料清單“BOM”的要求

5.3.2提高整體強度6.1.3物料清單“BOM”的流程

6.2文件管理9.1澆注系統設計原則

第七章行位設計9.2流道設計

7.1常用行位機構類型9.3澆口設計

7.2行位設計要求9.4流動平衡分析

7.3前模行位機構應用Moldflow軟件分析澆注平衡（另見

7.4后模行位機構CAE應用章節）

7.5內行位機構9.5流道脫落機構

7.6哈吠模9.6排氣

7.7斜頂、擺桿機構第十章模溫控制

7.8液壓（氣壓）行位機構10.1模具溫度控制的原則和方式

第八章脫模機構10.1.1模具溫度控制的原則

8.1頂針、扁頂針脫模10.1.2模具溫度的控制方式

8.1.1頂針、扁頂針配合間隙10.1.3常用膠料的注射溫度與模

8.1.2頂針固定具溫度

8.2司筒脫模10.2冷卻系統設計

8.2.1司筒配合要求10.2.1冷卻系統設計原則

8.2.2大司筒針固定10.2.2“0”型密封圈的密封結構

8.3推板脫模10.2.3冷卻實例

8.3.1機構要點第十一章雕刻模具

8.3.2推板機構示例11.1制作流程

8.4推塊脫模11.2雕刻模具設計

8.4.1機構要點11.3雕刻模加工

8.4.2推塊機構示例放樣雕刻、模具雕刻、電極雕刻

8.5二次脫模及PL面Fit模方法

8.6先復位機構第十二章雙色模具

第九章澆注系統、流道脫落機12.1ARBURG520C注射機

構及排氣12.1.1設備技術規格

12.1.2回轉板尺寸15.2.1內六角螺釘（杯頭螺絲）

12.1.3設備頂出結構15.2.2外六角螺釘（垃圾釘）

12.2模具結構15.2.3內六角緊定螺釘（無頭螺

12.2.1一般結構絲）

12.2.2注意要點15.2.4內六角圓柱頭軸肩螺釘

12.2.3后模冷卻方式（內六角起模頂桿脫模螺絲）

12.3模具示例15.3彈簧、彈弓膠

第十三章無流道凝料模具15.3.1具用藍色（輕荷重）彈簧

13.1無流道凝料模具的基本形式15.3.2圓線（黑色）彈簧

13.1.1熱唧咀模具結構示例15.3.3彈弓膠

13.1.2熱流道模具結構示例15.4澆口套（唧咀）、定位圈

13.2唧咀、熱流道模具的注意事項15.4.1澆口套（唧咀）

13.3熱唧咀的選用15.4.2定位圈

13.4其它配件的選用15.5密封膠圈

第十四章模具CAE應用15.6導柱、導套

14.1CAE分析簡介15.6.1導柱（邊釘）

14.2流動平衡15.6.2導套（邊司）

14.3冷卻控制15.7銀鋼枝選擇

14.4收縮

第十五章常用模具零件選用

15.1頂針類標準

15.1.1圓頂針

15.1.2有托圓頂針

15.1.3扁頂針

15.1.4司筒

15.2緊固件類標準

模具設計指南

序

《工模部模具^言十指引》是我fl1fl多年來在模具言十與制造中的心得體畬。指引也

可作卷模具^言十新同事的培割I教材.，使他fl1號能在最短畤I司內熟悉蕖矜而逵到我憑的要求.

希望工模部的全體員工畿^把自己在工作中的成功^^不斷地充^到此指引中，

我憑共享成功的^避免重犯謾去的金昔

在此封褊嘉指引以及卷,編嘉此指引給予落助的同事表逢衷心的感割。

工模部模具^言十指引編嘉小,且

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模具設計指南

第一章前言

1.1.工模部簡介

VT-PL工模部建于1988年，以生產塑膠硅膠模為主。在模具制造與設計中，采用

了CAD/CAM/CAE的技術，并裝備了一批先進的數控設備。其中有高速切削加工中心、

石墨電極加工中心、慢走絲線切割、NC火花機、三坐標測量儀等。應用了PRO/E、

SPACE-E.MOLDFLOW等軟件。

工模部目前有四個模具生產組，其功能包括了模具CAD/CAM、EDM與裝配，除此

還有模具工程組與技術支援組、模具維修組，共有員工140余人。其中工程師近30人，

年產約400套模具。工模部以教育玩具與電話二大產品的塑膠模為主。

1.2.產品介紹

121.教育玩具產品

塑膠件以安全性為特點，能觸摸部分都為圓角，要經受一定的摔機試驗，在強度上

也有較高的要求，雕刻件占了一定比例，外表面多為拋光面。

1.2.2.電話產品

外觀以電火花紋為主，注塑條件為高溫、高壓，故對模具有較高強度要求。

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整"模具設計指南

第二章常用塑料的性能和注塑機有關參數、功能的介紹

2.1塑料的分類

2.2熱塑性塑料的分類和相關概念

2.3聚乙烯

2.4聚丙烯

2.5聚苯乙烯

2.6ABS

2.7聚碳酸酯

2.8聚甲醛

2.9常用注塑機有關參數和電動注塑機預頂功能介紹

在注塑模具的設計過程中，模具材料的選擇、流道系統的布置、冷卻方案和頂出方

案的設計，都和塑料本身的性質密切相關。盡管塑料的內部結構比較復雜，系統地掌握

其性能也比較困難，然而，對于一般的模具設計工程師來說，對塑料特性作一些基本的

了解和認識，比如：流動性、機械性能、物理性能、化學性能及成型工藝等等，將有很

大的幫助。

2.1塑料的分類

我們常說的塑料］是對所有塑料品種的統稱，它的應用很廣泛，因此，分類方法也

各有不同。按用途大體可以分為通用塑料和工程塑料兩大類。通用塑料如聚乙烯(PE)、

聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、改性聚苯乙烯(例如：SAN、HIPS)、聚氯乙烯(PVC)等，這

些是日常使用最廣泛的材料?，性能要求不高，成本低。工程塑料指一些具有機械零件或

工程結構材料等工業品質的塑料”其機械性能、電氣性能、對化學環境的耐受性、對高

溫、低溫的耐受性等方面都具有較優越的特點，在工程技術上甚至能取代某些金屬或其

它材料。常見的有ABS、聚酰胺(簡稱PA,俗稱尼龍)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、有

機玻璃(PMMA)、聚酯樹脂(如PET、PBT)等等，前四種發展最快，為國際上公認的四大工

程塑料。

按加熱時的工藝性能，塑料又可以分為熱固性塑料和熱塑性塑料兩大類。熱固性塑

料在受熱后分子結構轉化成網狀或體型而固化成型，變硬后即使加熱也不能使它再軟

化。這種材料的特點是質地堅硬，耐熱性好，尺寸比較穩定，不溶于溶劑。常見的有酚

醛樹脂(PF)、環氧樹脂(EP)、不飽和聚酯(UP)等等。熱塑性塑料在受熱條件下軟化熔

融，冷卻后定型，并可多次反復而始終具有可塑性，加工時所起的是物理變化。常見的

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整"模具設計指南

有聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)及其改性品種、ABS、尼龍

(PA)、聚甲醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、有機玻璃(PMMA)等等。這類塑料在一定塑化溫度及

適當壓力下成型過程比較簡單，其塑料制品具有不同的物理性能和機械性能。

2.2熱塑性塑料的分類及相關基本概念

2.2.1.熱塑性材料的分類

我們現在接觸的都是熱塑性塑料，熱塑性塑料可分為兩大類：結晶形塑料和無定形

塑料。所謂結晶，就是聚合物由熔融態分子的無次序狀態到凝固態有規則地進行重排的

性質。具有這種性質的塑料就叫結晶形塑料“反之，就叫無定形塑料?，或叫非結晶形塑

料”結晶形材料具有比較明顯的熔點，當加工溫度進入熔點后即出現粘流態，聚合物粘

度迅速下降，發生不可逆的塑性形變。而無定形塑料，由常溫下的固態加溫直至軟化最

后到粘流態，中間沒有明顯的熔點。作為判別結晶形塑料和無定形塑料方法，-?般來

說，不透明的或半透明的是結晶形塑料?，例如聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚酰胺、聚酯

等，透明的是無定形塑料?，例如聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(有機玻璃)、

聚碉等。當然，也有例外情況，比如ABS屬于無定形塑料，卻不透明。

2.2.2相關的基本概念

a.流動性

不同形態的熱塑性塑料具有不同的工藝性能、收縮性能及物理、機械性能等。

-一般來說，對于結晶形塑料，當加工溫度高于其熔點時，其流動性較好，能很快的

充滿型腔，它所需要的注射壓力也可以較小。而無定形塑料的流動性較差，因此，注入

型腔的速度較慢，它所需要的注射壓力也要較大。所以，在模具設計時，可以根據塑料

的流動性來設計合理的流道系統尺寸，一方面可避免流道系統尺寸太大而浪費材料，同

時也延長注塑成型周期，另一方面避免流道系統尺寸太小而導致充填、保壓困難。當

然，也有例外，比如，聚苯乙烯雖然是無定形塑料，但它的流動性卻很好。反映流動性

的指標通常有熔融指數(MFR)和表觀粘度。MFR是指在熔體流動速率儀中，在一定的溫度

和負載下，熔體每lOmin從標準毛細管中流出的質量，它的單位是g/10min。對于高分子

聚合物來講，在通常的注塑成型條件下，它們的流動行為大都不服從牛頓流動定律，屬

于非牛頓流體，它們流動剪切應力與剪切速率的比值稱為表觀粘度。表觀粘度在一定溫

度下并不是一個常數，可隨剪切應力、剪切速率而變化，甚至有些還隨時間而變化。

b.收縮性

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模具設計指南

熱塑性塑料由熔融態到凝固態，都要發生不同程度的體積收縮。而結晶形塑料一般

比無定形塑料表現出更大的收縮率和收縮范圍，且更容易受成型工藝的影響。結晶形塑

料的收縮率一般在L0%、3.0除而無定形塑料的收縮率在0.4%?0.8機對于結晶形塑料，

還應考慮其后收縮，因為它們脫模以后在室溫下還可以后結晶而繼續收縮，后收縮量隨

制品厚度和環境溫度而定，越厚后收縮越大。

附表2-1:常見塑料的成型收縮率

塑料名稱收縮率(%)塑料名稱收縮率(酚

1.5^3.5(2.0)*1.8~2.6(2.0)*

HDPEPOM

1.5~3.0(1.5)*0.7~L5

LDPEPA6

1.0^3.0(1.5)*1.0~2.5

PPPA66

0.O.8(0.5)*1.5^2.5(2.0)*

GPPSSPVC

0.4"0.6(0.5)*1.2~2.0(1.6)*

HIPSTPU

0.0.7(0.5)*0.5~0.7(0.5)*

ABSPMMA

0.5^0.7(0.5)*1.3^2.2(1.6)*

PCPBT

注：帶“*”的參數為本公司推薦值。

c.流變性

高聚物的流變性是指加工過程中，應力、形變、形變速率與粘度之間的關系。這就

涉及到溫度、壓力、時間及分子結構、分子量大小及其分布對這些要素的影響。根據塑料

的流變性，塑料又可分為剪敏性材料和熱敏性材料。粘度對剪切速率的依賴性越強，粘度

隨剪切速率的提高而迅速降低，這種塑料屬于剪敏性塑料”常見的剪敏性塑料有ABS、

PS、PE、PP、P0M等等。如果熔體粘度對溫度的依賴性越強，粘度隨溫度的上升而下降得

越快，這種塑料屬于熱敏性塑料。常見的熱敏性塑料PC、PA、PMMA等等。對于高分子聚

合物來講，剪切速率對以上兩種材料的粘度都有影響，剪切速率的提高都可以在不同程度

上降低熔體的粘度，可以使熔體產生“剪切變稀”現象。所以，在設計流道系統時，并不

是流道尺寸越大，壓力降就越小，適當小的流道尺寸可以提高熔體的剪切速率來降低粘

度，進一步減少壓力降，這種效果對剪敏性材料來得明顯些。較小的澆口尺寸可以使增加

熔體的剪切速率，產生大量的摩擦熱，熔體溫度明顯上升，熔體粘度跟著下降，增加流動

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整"模具設計指南

性。所以，小澆口的采用對于剪敏性塑料往往是成功的。但制品的壁厚較厚時，應該考慮

到保壓而適當加大澆口尺寸以延長澆口的凝固時間。

d.取向效應

影響制品性能的因素還有塑料熔體在流動過程中的取向效應。塑料熔體的大分子在

外力的作用下被拉伸而順著流動方向互相平行排列，這種排列在塑料冷卻凝固之前來不及

消除而凍結在固態制品中，便形成了取向效應。取向效應會使制品的整體性受到削弱，表

現為各個的方向的物理機械性能的不一致，也可能導致各個方向收縮不均勻，從而可能導

致制品翹曲變形。按熔體中大分子受力的形式和作用的性質可分為剪切應力作用下的“流

動取向”和受拉伸作用下的“拉仰取向”下。控制取向的條件有以下因素：

(1)熔體溫度和模具溫度的下降會加強取向效應；

(2)注射壓力增加可提高剪切速率和剪切應力而加強取向效應；

(3)制品厚度越薄，取向效應越強；

(4)較大的澆口尺寸將加強取向效應。

有時采取某些特別的措施增強取向效應，使取向方向的拉伸強度和彎曲強度得到提高。

如拉伸薄膜、錢鏈等。

2.3聚乙烯

聚乙烯(Polyethylene,簡稱PE)是塑料中產量最大的、日常生活中使用最普通的一

種，特點是質軟、無毒、價廉、加工方便。注射用料為乳白色顆粒。分子式為：

-[CH2一蝕人

由于主鏈為C-C鍵結構，無側基，柔順性好，分子呈規整的對稱性排列，所以是一種

典型的結晶高聚物。

聚乙烯比較容易燃燒，燃燒時散發出石蠟燃燒味道，火焰上端黃色、下端藍色，熔

融滴落，離火后能繼續燃燒。

目前大量使用的PE料主要有兩種，即HDPE和LDPEo

2.3.1HDPE和LDPE的基本性能

HDPE(低壓高密度聚乙烯，俗稱硬性軟膠)分子結構中支鏈較少，相對密度

0.94g/cm~0.965g/cm，結晶度80%~90虬其最突出的性能是電絕緣性優良，耐磨性、不

透水性、抗化學藥品性都較好，在60c下兒乎不溶于任何溶劑；耐低溫性良好，在-70C

時

仍有柔軟性。缺點主要有：耐驟冷驟熱性較差，機械強度不高，熱變形溫度低。

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模具設計指南

HDPE主要用來制作吹塑瓶子等中空制品，其次用作注塑成型，制作周轉箱、旋

塞、小載荷齒輪、軸承、電氣元件支架等。

LDPE（高壓低密度聚乙烯，俗稱軟膠）分子結構之間有較多的支鏈，密度

0.910g/cm^0.925g/cm\結晶度55貯65虬易于透氣透濕，有優良的電絕緣性能和耐化學

性能，柔軟性、伸長率、耐沖擊性、透光率比HDPE好，機械強度稍差，耐熱性能較差，

不耐光和熱老化。

大量用作擠塑包裝薄膜、薄片、包裝容器、電線電纜包皮和軟性注塑、擠塑件。

HDPE、LDPE在性能上的相同點：

1.吸水率較低，成型加工前可以不進行干燥處理。

2.聚乙烯為剪敏性材料，粘度受剪切速率的影響更明顯。

3.收縮率較大且方向性明顯，制品容易翹曲變形。

4.由於聚乙烯是結晶型聚合物，它的結晶均勻程度直接影簪到裂品密度的分布。所

以，要求模具的冷郤水彳布置儒可能均勻，使密度均勻，保瞪裂品尺寸和形狀精

度。

2.3.2模具設計時應注意：

1）.聚乙烯分子有取向現象，這將導致取向方向的收縮率大于垂直方向的收縮率而引

起的翹曲、扭曲變形，以及對制品性能產生的影響。為了避免這種現象，模具設計時應

注意澆口位置的確定和收縮率的選擇。

2）.聚乙烯質地柔軟光滑，易脫模，對于側壁帶淺凹槽的制品，可采取強行脫模的方

式進行脫模。

3）.由于聚乙烯流動性較好，排氣槽的深度應控制在0.03mm以下。

2.4聚丙烯

.―E-CH2—CH-3-r>

聚丙烯（Polypropylene,簡稱PP,俗稱白折軟膠）

由丙烯聚合而成，分子式為：CH3

屬于結晶形高聚物，有著質輕、無毒、無味的特點，而且還具有耐腐蝕、耐高溫、機械

強度高的特點。注射用的聚丙烯樹脂為白色、有蠟狀感的顆粒。

聚丙烯容易燃燒，火焰上端呈黃色，下端藍色，冒少量黑煙并熔融滴落，離火后

能繼續燃燒，散發出石油味。

聚丙烯大致分為單一的聚丙烯均聚體和改進沖擊性能的乙烯一丙烯共聚體兩種。共

聚的聚丙烯制品其耐沖擊性比均聚聚丙烯有所改善。

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整"模具設計指南

2.4.1PP性能上的主要優點：

1).由于在熔融溫度下流動性好，成型工藝較寬，且各向異性比PE小，故特別適于

制作各種形狀簡單的制品，制品的表面光澤、染色效果、外傷痕留等方面優于PE料.

2).通用塑料中，PP的耐熱性最好。其制品可在100℃下煮沸消毒，適于制成餐具、

水壺等及需要進行高溫滅菌處理的醫療器械。熱變形溫度為100℃~105℃,可在100℃以

上是期使用。

3).屈服強度高，有很高的彎曲疲勞壽命。用PP制作的活動較鏈，在厚度適當的情

況下(如0.25飛.5mm),能承受7000萬次的折疊彎曲而未有大的損壞。

4).密度較小，為目前已知的塑料中密度最小的品種之一。常見塑料的密度范圍見附

-

表22o

表2-2：常見塑料密度范圍

塑料名稱密度范圍塑料名稱密度范圍

HDPE0.94ro.965POM1.4「1.43

LDPE0.9P0.925PA61.12"1.15

PP0.90~0.91PA661.15

GPPS1.04106SPVC1.16135

HIPS1.04105TPU1.2

ABSi.ori.oePMMA1.17^1.20

PC1.2PBT1.26~L30

2.4.2PP性能的主要缺點：

L由于是結晶聚合物，成型收縮率比無定形聚合物如PS、ABS、PC等大。成型時尺

寸又易受溫度、壓力、冷卻速度的影響，會出現不同程度的翹曲、變形，厚薄轉折處易

產生凸陷，因而不適于制造尺寸精度要求高或易出現變形缺陷的產品。

2.剛性不足，不宜作受力機械構件。特別是制品上的缺口對應力十分敏感，因而

設計時要避免尖角缺口的存在。

3.耐候性較差。在陽光下易受紫外線輻射而加速塑料老化，使制品變硬開裂、染

色消退或發生遷移。

2.4.3模具設計:

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灰"模具設計指南

1).成型收縮率大，選擇澆口位置時應滿足熔體以較平衡的流動秩序充填型腔，確保

制品各個方向的收縮一致。

2).帶錢鏈的制品應注意澆口位置的選擇，要求熔體的流動方向垂直于錢鏈的軸心

線。

3).由于PP的流動性較好，排氣槽深度不可超過0.03mm。

2.5聚苯乙烯

聚苯乙烯(Polystyrene,簡稱PS、GPS,俗稱通用級PS或硬膠)是一種無定形透明

的熱塑性塑料?，先由苯與乙烯加成得乙苯，再由乙苯制得苯乙烯，最后由苯乙烯加聚反

應得聚苯乙烯?；瘜W結構式為：「八口■,

-Cri2--CH-J—n

A

聚苯乙烯容易燃燒，火焰為橙黃色，濃黑煙炭束，軟化、起泡，散發出苯乙烯單體

味。

2.5.1PS性能的主要優點:

1).光學性能好。其透光率達881r92%可用作一般透明或濾光材料器件，如儀表

、收錄機上的刻度盤、電盤指示燈、自行車尾燈的透光外罩等。

2).易于成型加工。因其比熱低、熔融粘度低、塑化能力強、加熱成型快，故模塑周

期短。而且，成型溫度和分解溫度相距較遠，可供選擇范圍廣，加之結晶度低、尺寸穩

定性好，被認為是一種標準的工藝塑料。

3).著色性能好。PS表面容易上色、印刷和金屬化處理，染色范圍廣，注射成型溫

度可以調低，能適應多種耐溫性差的有機顏料的著色，制出色彩鮮艷明快的制品。

2.5.2PS性能的主要缺點：

L其最大的缺點是性脆易裂。因其抗沖擊強度低，在外力作用下易于產生銀紋屈服

而使材料表現為性脆易裂，制件僅能在較低的負載使用；耐磨性也較差，在稍大的磨擦

碰刮作用下很易拉毛。

2.耐熱溫度較低。其制品的最高連續使用溫度僅為60~80℃,不宜制作盛載開水和

高熱食品的容器。

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灰"模具設計指南

I.此外，PS的熱脹系數大，熱承載力較差，嵌入螺母、螺釘、導柱、墊塊之類金屬

元件的塑料制品，往往在嵌接處出現裂紋。

4.成型加工工藝要求較高。雖然PS透明、易于成型，但如果加工工藝不善，將帶

來不少問題,例如：

a).PS制品老化現象較明顯，長時間光照或存放后，會出現混濁和發黃。

b).PS對熱的敏感性很大，很易在不良的受熱受壓加工環境中發生降解。

2.5.3PS的改性

為了改善PS強度較低、不耐熱、性脆易裂的缺點，以PS為基質，與不同單體共聚

或與共聚體、均聚體共混，可制得多種改性體。例如：高抗沖聚苯乙烯(HIPS)、苯烯睛-

苯乙烯共聚體(SAN)等等。HIPS它除了具有聚苯乙烯易于著色、易于加工的優點外

,還具有較強的韌性和沖擊強度、較大的彈性。SAN具有較高的耐應力開裂性以及耐油

性、耐熱性和耐化學腐蝕性。

2.5.4模具設計：

LPS的熱脹系數與金屬相差較大，在PS制品中不宜有金屬嵌件，否則當環境溫度

變化時，制品極易出現應力開裂現象。

2.因PS性脆易裂，故制品的壁厚應盡可能均勻，不允許有缺口、尖角存在，厚薄相

連處要用較大的圓弧過渡，以避免應力集中。

3.為防止制品因脫模不良而開裂或增加內應力，除了選擇合理的脫模斜度外，還要

有較大的有效頂出面積、有良好的頂出同步性。

4.PS對澆口形式無特殊要求，僅要求在澆口和制品連接處用較大的圓弧過度，以免

在去澆口時損傷制品。

2.6ABS

ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)俗稱超不碎膠，是一種高強度改性

PS,由丙烯月青、丁二烯和苯乙烯三種組元以一定的比例共聚而成，化學結構式為：

-E~~(-CH2—CH-)-r-(-C2H3^C2H3-)7-(-CH2—CH)Zjn

三元結構的ABS兼具各組分的多種固有特性：丙烯月青能使制品有較高的強度和表面

硬度，提高耐化學腐蝕性和耐熱性；丁二烯使聚合物有一定的柔順性，使制件在低溫下

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整"模具設計指南

具有一定的韌性和彈性、較高的沖擊強度而不易脆折；苯乙烯使分子鏈保持剛性，使材

質堅硬、帶光澤，保留了良好的電性能和熱流動性，易于加工成型和染色。

ABS本色為淺象牙色，不透明，無毒無味，屬于無定形塑料。粘度適中，它的熔體

流動性和溫度、壓力都有關系，其中壓力的影響要大一些。

ABS樹脂是一種緩慢燃燒的材料.，燃燒時火焰呈黃色，冒黑煙，氣味特殊，在繼續

燃燒時不會熔融滴落。

2.6.1主要優點：

1.綜合性能比較好：機械強度高；抗沖擊能力強，低溫時也不會迅速下降；缺口敏

感性較好；抗蠕變性好，溫度升高時也不會迅速下降；有一定的表面硬度，抗抓傷；耐

磨性好，摩擦系數低；

2.電氣性能好，受溫度、濕度、頻率變化影響?。?/p>

3.耐低溫達-40℃；

4.耐酸、堿、鹽、油、水；

5.可以用涂漆、印刷、電鍍等方法對制品進行表面裝飾；

6.較小的收縮率，較寬的成型工藝范圍。

2.6.2主要缺點：

1.不耐有機溶劑，會被溶脹，也會被極性溶劑所溶解；

2.耐候性較差，特別是耐紫外線性能不好；

3.耐熱性不夠好。普通ABS的熱變形溫度僅為95℃~98℃。

2.6.3ABS的改性

ABS能與其他許多熱塑性或熱塑性塑料共混，改進這些塑料的加工和使用性能。

如將ABS加入PVC中，可提高其沖擊韌性、耐燃性、抗老化和抗寒能力，并改善其加工

性能；將ABS與PC共混，可提高抗沖擊強度和耐熱性；以甲基丙烯酸甲酯替代ABS中丙

烯睛組分，可制得MBS塑料.，即通常所說的透明ABS。綜上所述，ABS是一類較理想的工

程塑料?，為各行業所廣為采用。航空、造船、機械、電氣、紡織、汽車、建筑等制造業

都將ABS作為首選非金屬材料。

2.6.4模具設計

1.排氣

為防止在充模過程中出現排氣不良、灼傷、熔接縫等缺陷，要求開設深度不大于

0.04mm的排氣槽。

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灰"模具設計指南

2.7聚碳酸酯

聚碳酸酯（Polycarbonate,簡稱PC,俗稱防彈玻璃膠）常指雙酚A型聚碳酸酯，它性

能優越，不僅透明度高，沖擊韌性極好，而且耐蠕變，使用溫度范圍寬，電絕緣性、耐

候性優良，無毒。是一種有優異工程性能的較理想的塑料，外觀透明微黃，剛硬而帶韌

性。其分子式為：

CH3

聚碳酸酯的結晶傾向較小，沒有準確的熔點，一般認為屬于無定形塑料流動性較

差，冷卻速度較快，制品易產生應力集中。它的流變性很接近牛頓型流體，它的粘度主

要受溫度影響。

聚碳酸酯可緩慢燃燒，火焰呈黃色，黑煙炭束，熔融起泡，散發出特殊花果臭，離

火后慢慢熄滅。

2.7.1PC優良的綜合性能

主要表現在以下兒個方面：

1.機械強度高。其沖擊強度是熱塑性塑料中最高的一種，比鋁、鋅還高，號稱“塑

料金屬”；彈性模量高，受溫度影響極?。豢谷渥冃阅芡怀?，即使在較高溫度、較長時

間下蠕變量也十分小，優于P0M；其他如韌性、抗彎強度、拉伸強度等亦優于PA及其他

一般塑料。PC的低溫機械強度是十分可貴的。所以在較寬的溫度范圍內，低溫抗沖擊能

力較強，耐寒性好，脆化溫度低達T00℃；

2.熱性耐氣候性優良。PC的耐熱性比一般塑料都高，熱變形溫度為135143C,

長期工作溫度達120130C,是?種耐熱環境的常選塑料。其耐候性也很好，有人做過實

驗，將PC制件置于氣溫變化大的室外，任由日曬雨淋，三年后僅僅是色澤稍黃，性能仍

保持不變；

3.成型精度高，尺寸穩定好。成型收縮率基本固定在0.5蛤0.7%,流動方向與垂直方

向的收縮基本一致。在很寬的使用溫度范圍內尺寸可靠性高。

2.7.2PC的主要缺點：

1.是自身流動性差，即使在較高的成型溫度下，流動亦相對緩慢；

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灰"模具設計指南

2.是在成型溫度下對水分極其敏感，微量的水分即會引起水解，使制件變色、起

泡、破裂；

3.抗疲勞性、耐磨性較差、缺口效應敏感。

PC優良的綜合性能使其在機械、儀器儀表、汽車、電器、紡織、化工、食品等領域

都占據著重要地位。制成品有：食品包裝、餐飲器具、安全帽、泵葉、外科手術器械、

醫療器械、高級絕緣材料、齒輪、車燈燈罩、高溫透鏡、窺視孔鏡、電器連接件和鐳射

唱片、鐳射影碟等。

2.7.3模具設計

PC制品與模具設計除了遵循一般塑料制品與模具的設計原則外,還需注意以下幾

/占、、、??

1.由于PC的流動性較差，所以，流道系統和澆口的尺寸都應較大，優先采用側澆

口、扇形澆口、護耳式澆口；

2.由于熔體粘度較大，要求型腔的材料比較耐磨；

3.熔體的凝固速度較快，流動的不平衡對充填過程影響明顯。為了防止滯流，型腔

應該獲得較好的充填秩序；

4.PC對缺口較為敏感，要求制品壁厚均勻一致，盡可能避免銳角、缺口的存在，

轉角處要用圓弧過渡，圓弧半徑不小于1.5mm。

5.為防止在成型過程中出現排氣不良現象，需開設深度小于0.04mm的排氣孔槽.

2.8聚甲醛

聚甲醛（Polyoxymethylene,簡稱POM,俗名賽鋼）是一種沒有側鏈、高密度、高結

晶度的線型聚合物，聚有優異的綜合性能。這種材料最突出的特性是具有高彈性模量，

表現出很高的硬度和剛性。

P0M是一種結晶形塑料，熔融狀態下具有良好的流動性，其表觀粘度主要受剪切速率

影響，是一種剪敏性材料?，

按分子鏈化學結構不同，聚甲醛可分為均聚和共聚兩種。均聚物的密度、結晶度、

機械強度等較高，共聚物的熱穩定性、成型加工性、耐酸堿性較好。

聚甲醛容易燃燒，火焰上端黃色、下端藍色，并熔融滴落，散發出強烈的刺激性甲

醛味，魚腥臭，離火后能繼續燃燒。

2.8.1主要優點：

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灰"模具設計指南

a.POM具有良好的耐疲勞性和抗沖擊強度，適合制造受周期性循環載荷的齒輪類制

品；

b.耐蠕變性好。與其他塑料相比，POM在較寬的溫度范圍內蠕變量較小，可用來作

密封零件；

c.耐磨性能好。POM具有自潤滑性和低摩擦系數，該性能使它可用來作軸承、轉

軸；

d.耐熱性較好。在較高溫下長期使用力學性能變化不大，均聚POM的工作溫度在

100C共聚POM可在114℃0

e.吸水率低，成型加工時，對水分的存在不敏感。

2.8.2主要缺點：

a.凝固速度快，制品容易產生皺紋、熔接痕等表面缺陷；

b.收縮率大，較難控制制品的尺寸精度；

c.加工溫度范圍較窄，熱穩定性差，即使在正常的加工溫度范圍內受熱稍長，也會

發生聚合物分解；

2.8.3模具設計

a.在熔融態時，凝固速度快，結晶度高，體積收縮大，為滿足正常的充填和保壓，

要求澆口尺寸大一些，且流動平衡性好一些；

b.剛性好而韌性不足，弧形澆口不適合于POM,以防澆口斷裂而無法正常脫模；

c.為防止POM分解而腐蝕型腔，型腔材料應該選用耐腐蝕的材料

d.POM熔體流動性較好，為防止排氣不良、熔接痕、灼傷變色等缺陷，要求模具開

設良好的排氣槽，深度不超過0.02mm,寬度在3mm左右。

2.9常用注塑機有關參數和電動注塑機預頂功能介紹

2.9.1模具和注塑機的關系

為了降低注塑生產的成本，我們希望一套模具能在盡可能小的機型上生產，所以，

工程師在模具設計時，應考慮能否在滿足模具強度的條件下，將模坯尺寸控制在較小機

型的容模范圍。下面是我們常用注塑機系列日鋼機、川口機和法蘭克機的有關參數表:

額定鎖模容模尺寸（寬*高*厚度范圍）

機型螺桿型號額定射膠量（克）

力（噸）（mm*mm*mm）

56310*460*160^300

J5OE-C3A

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模具設計指南

50

J5OE-D

J5OEII-C

J5OEII-P

55

KM5OC310*440*150^300

B

KM50-C246

FANUC50C46320*460*150^350

J75E-D

75J75EII-CA105360*530*180^350

J75EII-P

80KM8OCB100360*520*180^350

KM80-B2

410*604*200^400

J1OOE-D4160

100KM100CB410*580*180^400

FANUC100C95410*610*150~450

197

KM140CA

140200460*660*200^450

KM140-C2

B250

J150E-D

A273

J150SAII

B&BMII335510*740*220^450

150

J150EII-PAMVII273

J150EII-CB335

FANUC150C248510*750*200^490

180KM180C339510*740*200~500

A

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模具設計指南

J220E-DBMII505580*840*230^500

A421

J220SAII

560*820*230^500

220B&BMII505

J220SBIIB

J220EII-PAMVII

421580*840*230~500

J220EII-CA

265KM265-CB668610*815*200^560

280KM28OCB681610*900*300^600

KM280C2

300FANUC300C593710*1030*300^600

330J330SAIIB965690*995*320~670

J350E-DBMVII965

350730*1035*320^670

J350EII-C810

AMVII

450J450E-DB1511810*1175*380^750

850J850E-C3A29031060*1560*550^1100

備注：

1.正常情況下，鎖模力不應超過額定鎖模力的90%；

2.額定射膠量是以GPPS塑料的熔融狀態為標準測定；

3.正常使用射膠量（以GPPS為標準）范圍：大于是15%額定射膠量，小于85%額定射

膠量；

4.正常使用容模尺寸，表中給定的寬度和高度尺寸減5mm,最小厚度加5mm,最大

厚度減5mmo

2.9.2FANUC機型的預頂出功能

FANUC型注塑機為全電動注塑機，其射膠、開合模、頂出動作由三組電機分別控

制，具有預頂出功能，即在開模之前，就可執行頂出動作。預頂有三種模式：1.基本模

式。其特點是預頂針頂出后要回縮，然后才開模。這種模式可用于“預剪澆口”的功

能，節約人工剪切澆口的工作；2.保持模式。其特點是預頂針頂出后不回縮，一直保持

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灰’模具設計指南

在頂出位置，直到開模，頂針直接從預頂出結束位置開始頂出制品。這種模式可用于制

品在型腔的“預壓”功能，改善局部厚膠位置收縮過大的缺陷；3.后拉模式。其特點是

預頂針不是向前頂而是向后拉。

圖1T：預頂機構簡圖

2.9.3J850E-C3注射機的固定墊板尺寸

由于1850￡^3注射機的最小合模厚度為550.01?!,為滿足合模要求，通常給

模具增加一塊固定墊板，其尺寸見附圖。2d\J850C-E3.prt

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模具設計指南

第三章膠件結構

膠件結構不合理，會造成模具制造和膠件成形的困難；模具工程師應對膠件結構提

出改進方案，并知會產品設計人員，由其確認。

當接到客戶資料］應對資料進行必要的處理，其方式見本章附錄1。

根據客戶資料?，膠件結構分析主要有以下幾方面：（1）注塑工藝對膠件結構的要求;

（2）模具對膠件結構的要求；（3）產品裝配對膠件結構的要求；（4）表面要求。

3.1注塑工藝對膠件結構的要求

膠件產生收縮凹陷、氣烘、困氣、變形、燒焦等工藝性問題，是與膠件的局部膠厚、

澆口設置、冷卻等因素影響有關。分析膠件結構的工藝性應從以下兒方面進行。

3.1.1壁厚

膠件壁厚應均勻一致，避免突變和截面厚薄懸殊的設計，否則會引起收縮不均，使

膠件表面產生缺陷。

膠件壁厚一般在1?6mm范圍內，最常用壁厚值為1.8?3mm,這都隨膠件類型及膠

件大小而定。

對已建3D模型之膠件，應用Pro/E進行截面分析，可發現膠件壁厚不均勻問題，

其步驟：

Analysis—>ModelAnalysis—>Thickness—>［給定最大膠厚和最小膠厚，選分

析起始點和結束點，確定分析所對應的平行截面］fCompute,如圖3.1.1圖3.1.2所

Zj\o

圖3.1.1圖3.1.2

另外，膠件壁厚還與熔體充模流程有密切關系；其流程是指熔料從澆口起流向型腔

各處的距離。在常規工藝條件下，流程大小與膠件壁厚成正比關系。膠件壁厚越大，則

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灰"模具設計指南

允許最大流程越長?？衫藐P系式或圖表(見《塑料模具技術手冊》68?69頁)校核膠件

成形的可能性。

膠件壁厚為2.5mm,常規成形條件，其常用料的流程如下：

ABS：流程220mm；PC：流程120mm；

HDPE：流程280mm；POM：流程180mm0

常見壁厚不均會產生的問題：

(1)局部厚膠位如圖3.1.1所示，易產生表面收縮凹陷。

(2)如圖3.1.2所示，膠件兩邊薄膠位，易產生成形滯流現象。