第四章 注射模具结构设计
4.1型腔的确定
为了使模具与注射机相匹配以提高生产率和经济性，并保证塑件精度，模具设计前应确定合理的型腔数目。由于本模具所要达到的生产批量为5万件，为中批量生产，结合本塑件结构也较复杂，因此综合考虑本模具采用一模二腔比较合理。
4.2制品成型位置及分型面的选择
在注塑过程中，打开模具用于取出塑件或浇注系统凝料的面，通称为分型面。常见的取出塑件的主分型面与开模方向垂直，分型面大多是平面，也有倾斜面、曲面或台阶面。分型面是决定模具机构形式的重要因素，分型面选择的是否合适对塑件质量、模具制造与使用性能都有很大影响，它决定了模具的机构类型，是模具设计中的一个重要环节。 模具设计时应根据制品的结构形状、尺寸精度、浇注系统形式、推出方式、排气方式及制造工艺等多种因素，全面考虑，合理选择。在选择分型面时一般应遵循以下原则：
（1）应便于塑件脱模和简化模具结构，选择分型面应尽可能使塑件开模时留在动（2）分型面应尽可能的选择在不影响外观的部位，并使其产生的溢料边易于消除和修整。
（3）分型面的选择应有利于排气。
（4）分型面的选择应便于模具零件的加工。 （5）分型面的选择应考虑注射机的技术规格。
分析该产品的结构,分型面可设计为以下几种位置，如图4.1。
模。这样便于利用注射机锁模机构中的顶出装置带动塑件脱模机构工作。
分型面方案 一
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分型面方案 二
4.1 分型面的位置
比较两种分型方法，第一种分型方法塑件通过推出很容易从模具体中出来，而且模具型腔设计起来简单，而第二种方法要把模具设计成有哈夫块的形式，由于该模具有侧抽芯结构，这样模具设计起来就很困难，所以本设计采用第一种分型方法。
4.3 浇注系统设计
注射模的浇注系统是塑料熔体从注射机的喷嘴进入模具开始到型腔为止所流经的通道。它的作用是将熔体平稳地引入模具型腔，并在填充和固化定型过程中，将型腔内气体顺利排出，且将压力传递到型腔的各个部位，以获得组织致密，外形清晰，表面光洁和尺寸稳定的塑件。因此，浇注系统设计的正确与否直接关系到注射成型的效率和塑件质量。
浇注系统是由主流道、分流道、浇口、冷料穴等组成。在设计模具浇注系统时，首先考虑使得塑料熔体迅速填充型腔，减少压力与热量损失。其次，应从经济上考虑，尽量减少由于流道产生的废料比例。最后，应容易修除制品上的浇口痕迹。对浇注系统进行总体设计时，一般应遵守如下基本原则：
（1）了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动特性。 （2）采用尽量短的流程，以减小热量与压力损失。 （3）浇注系统设计应有利于良好的排气。 （4）防止型芯变形和嵌件位移。
（5）便于修整浇口以保证塑件外观质量。 （6）浇注系统应结合型腔布局同时考虑。 （7）流动距离比和流动面积比的校核。
（8）尽可能使塑件不进行或少进行后加工，成型周期短，效率高。
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（9）大多数热塑性塑料熔体的假塑性行为，应予以充分考虑。
4.3.1 主流道设计
主浇道即从注射机喷嘴开始到分流道为止的熔融塑料的流动通道。它与注射机的喷嘴在同一轴线上。目前最为普遍的主流道结构，是以浇口套形式镶入模板中，这种主流道适用于所有注射模具。为防止浇口套被注塑机喷嘴撞伤，应采取淬火处理使其具有一定硬度。主流道的基本尺寸通常取决于两个方面：第一个是使用的塑料种类，所成型制品的质量和壁厚，第二个是注射机喷嘴几何参数与主浇道尺寸的关系。
主流道设计时，其设计要点如下：
（1）一般主浇道设计成圆锥形，锥度为2?-4?。以便凝料从流道内取出。查参考文献[1]可得，ABS的流动性良好，取2°合适。内壁表面粗糙度Ra小于0.63～1.25μm，这里取Ra?0.5um。
（2）为防止主流道与喷嘴处溢料，主流道与喷嘴接触处紧密对接，主流道对接处制成球形凹坑，其球面半径R?r?(1~2)mm；主流道的进口直径应根据注射机的喷嘴孔直径确定，一般D?d?(0.5~1)mm。所以主流道：
球面半径：R?(12?2)mm?14mm。 进口直径：D?(4.?1)mm?5mm。 凹坑深h取3-5mm。这里取h=5mm。
由于主流道与塑料熔体及喷嘴反复接触和碰撞，因此常将主流道制成可拆卸的主流道衬套，便于钢材的加工和热处理。通常将主流道衬套在淬火后嵌入模具中，这样在损坏时便于更换或修磨。材料选择T10A，热处理后硬度为53-57 HRC，称套长度与定模板配合部分的厚度一致。浇口套与浇道板配合为H7/m6。
主流道衬套的具体结构如图4.2所示：
4.2 主流道衬套图示
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（3）为了减少料流转向过渡时的阻力，主流道与分流道结合处采用圆角过度，其圆角半径r=1～3mm.所以取r=2mm。
（4）在保证塑料良好成型的前提下， 主流道长度L应尽量短，否则将增多流道凝料，且增加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型。通常主流道长度由模板厚度而定，一般取L≤60mm。由标准模架结合该模具的结构取L=25mm。
（5）主流道大端直径D1?D?2Ltan??5?2?25?0.052?7.62mm （4.1） 锥角为??2?~4?，这里取??3?，取D?8mm。
（6）为了使主流道与喷嘴和料筒对中，将定位环与主流道设计成组合结构，定位环与注射机定模固定板定位孔相配合，配合精度为H11/h11，定位环与定位孔的配合长度本模具取 5 mm。浇口套总长L0=L+h+2=25+5+2=32mm。
4.3.2 冷料穴的设计
冷料穴的作用：贮存因两次注射间隔产生的冷料及熔体流动的前锋冷料，防止熔体冷料进入型腔。设计要求：冷料穴底部成曲折的钩形或下陷的凹槽，使冷料穴兼有分模时将主流道凝料从主流道衬套中拉出并滞留在动模一侧的作用。冷料穴分为主流道冷料穴和分流道冷料穴。冷料穴的位置一般都设计在主流道或分流道的末端，亦即塑料最先到达的部位。其作用是防止在注射时将冷料注入型腔，而使制品产生缺陷。在开模时，冷料穴又起到将主流道的凝料从浇口套中拉出的作用。冷料穴的直径应大于主流道大端直径。本模具在主流道设有冷料穴。具体见图4.3浇注系统截面图。
图4.3浇注系统截面图
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