卡扣注塑模具说明书

1绪论

1.1我国塑料模具工业的发展现状

塑料模是塑料制品生产的基础之深刻含义，正日益为人们理解和掌握。当塑料制品及其成型设备确定之后，影响塑件质量及生产效益的因素，模具约占80%，大型塑料膜的设计技术与制造水平，标志着一个国家工业化的发展程度。

近年来，我国塑料制造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到50t以上的注射模，精密塑料模具的精度已达到2μm，制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模；高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩展，高速加工挤RP/RT等先进技术的采用也越来越多，模具标准件使用覆盖率挤模具商品化率都已有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高。另外，三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高，有些企业已实现信息化管理和全数字化无图纸制造。

中国塑料模具无论是在数量上还是在质量、技术和能力等方面都有了很大的进步，但与国民经济发展的需求和世界先进水平先比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。

1.2我国塑料模具工业和今后的主要发展方向

经过近几年的发展，塑料模具的开发、创新和企业管理等方面已显出一些新的发展趋势，现综合如下：

（1）在模具的质量、交货周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将交货周期放在首位，要求模具公司尽快交货，这已成为一种趋势。

（2）大力提高开发能力，将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无明确用户对象之前进行开发（这需要有较大把握和敢冒一定风险的情况下进行），变被动为主动。目前，电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已采用这种方法，手机和电话机模具也开始尝试。青岛海尔磨具公司等企业的“你给我一个概念，我还你一个产品”的一站式服务模式以及浙江陶氏模具集团有限公司等主动开发的办法已被越来越多的企业所接受，这也是今后的一中发展趋势。

（3）随着模具企业设计和加工水平的提高，模具的制造正在从过去主要依靠钳工的技艺而转变为主要依靠技术。在某种意义上说：“模具是一种工艺品”的概念已逐渐被“模具是一种高新技术工业产品”所代替，模具“上下模单配成套”的概念正在被“只装不配”的概念所代替。模具正从长期主要依靠技艺而变为今后主要依靠技术。这不仅是一种生产手段的转变，更重要的是也是一种生产方式的转变和观念的上升。

（4）模具企业及模具生产正在向信息化发展。21世纪，信息越来越多，信息技术越来越先进发达，信息也与人们的生产和生活休戚相关。在信息社会中，作为一个高水平的现代模具企业，单单只是CAD/CAM的应用已远远不够。目前许多企业已采用CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等先进制造技术和虚拟网络技术等都是信息化的变现。向信息化方向发展这一趋势已被行业所共识。

（5）随着人类社会的不断进步，模具必然会向着更广泛的领域和更高水平发展。现在，能把握机遇，开拓市场，不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量的模具企业的生产任务充足，利润水平和职工收入都很高。

（6）发达工业国家的模具正加速向我国转移，其表现形式为：一是迁厂，二是投资，三是采购，近年来这一趋向更加明显。我国的模具企业应抓住机遇，借用并学习外国的先进的技术，加快自己的发展步伐。

1.3我国塑料模具行业的主要问题

我国塑料模具行业和国外先进水平相比，主要存在以下几个方面的问题：

（1）发展不平衡，产品总体水平较低。包括生产方式和企业管理在内的总体水平与国外工业发达国家相比尚有十年以上的差距。

（2）工艺装备落后，组织协调能力差。虽然部分企业经过近几年的技术改造，工艺装备水平已经比较先进，有些三资企业的装备水平也并不比发达国家差，但总体而言，工艺装备仍比较落后。更主要的是企业组织协调能力差，难以融合或调动社会资源为我所用，从而就难以承接比较大的项目。

（3）大多数企业开发能力弱，创新能力明显不足。

（4）供需矛盾一时还难以解决。国产塑料模具的国内市场满足率一直不足，其中大型、精密、长寿命模具满足率更低。

（5）体制和人才问题的解决。在社会主义市场经济中，竞争性行业，特别是像模具这样依赖于特殊用户，需单件生产的行业，国有和集体企业原有的体制和经营机制已显得越来越不适应，人才的数量和素质也更不上行业的快速发展。虽然各地都在努力解决这两个问题，但要得到较好的解决尚需时日。

（6）原材料、能源、人才等成本持续上升，而模具价格却持续下降，模具企业总体利润不断下滑。为了发展，模具企业必须从以前的经验性和模仿型设计向自主创新设计方向发展，积极采用高新技术已成为一种趋势。

1.4塑料模具的发展展望

随着塑料模具市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式必然会不断发展，对模具的要求也一定会越来越高。为了满足市场的需要，未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工都必将有较快的发展，而且这种发展必须跟上时代步伐。展望未来，下列几方面发展趋势预计会

苦努力的。

（1）超大型、超精密、长寿命、高效模具将得到发展。

（2）多样材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。

（3）各种快速经济模具，特别是与快速成型技术相结合的RP/RT技术将得到快速发展。

（4）模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化方向发展，CAD/CAE/CAM/CAPP及PDM/PLM/ERP等将向智能化、集成化和网络化方向发展。

（5）更加高速、更加高精密、更加智能化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。

（6）更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之而来也会产生一些特殊的和更为先进的加工方法。

（7）各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺将不断得到提高。

（8）逆向工程、并向工程、复合加工乃至虚拟技术将进一步得到发展。

（9）热流道技术将会迅速发展，气辅和其他注射成型工艺及模具也将会有所发展。

（10）模具标准化程度将不断提高。

（11）“绿色模具”的概念将日益被重视。今后的模具，从设计结构、原材料选用、制造工艺、模具修复、报废以及模具的回收利用等方面，都将越来越考虑其节约资源、重复利用、利于环保以及可持续发展这一趋势。

广大模具企业在科学发展观指导下，将进一步搞好科技进步与创新，坚持走新型工业化道路，将速度效益型的增长模式逐步转变到质量和水平效益型的轨道上来，模具工业必将得到又好又快的发展。

2模塑工艺规程的编制

2.1 塑件的工艺性分析

塑件如图1所示。

图 1 塑件

原始资料（见上图）

材料：ABS

数量：大批量生产

技术要求：无特别技术要求

（1）塑件材料特性

塑料品种：ABS，是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的共聚物，原料易得，价格低廉，是目前产量最大、应用最广的工程塑料之一。ABS无毒无味，为呈微黄色或白色不透明颗料，成型的塑件有较好的光泽密度为1.02～1.05g/cm2

1）ABS的干燥：ABS塑料的吸湿性和对水分的敏感性较大，在加

带、银丝，而且还有助于塑料的塑化，减少塑件表面色斑和云纹。ABS

塑料要控制水分在0.13%以下。注塑前的干燥条件是：冬季在78～80℃

以下，干燥2～3h，夏季雨水天在80～90℃以下，干燥4～8h，如制

件要达到特别的光泽或制件本身比较复杂，干燥时间更长，达8～16h。

最好将机台的料斗改装成热风料斗干燥器，以免干燥好的ABS再度吸

湿，但这类料斗要加强湿度监控，在生产偶尔中断时，防止料的过热。

2) 注射温度：ABS塑料射温度与粘度的关系有别于其他无定型塑料，在熔化过程温度升高时，其熔融实际上降低很小，但一旦达到塑化温度(适宜加工的温度范围，如220～250 ℃)，如果继续盲目升温，必将导致耐热性不太高的ABS 的热降解反而使熔融粘度增大，注塑更困难，制件的机械性能也下降了。所以，ABS 的注射温度虽然比聚苯乙烯等塑料的更要高，但不能像后者那样有较宽松的升温范围。某些温控不良的注塑机，当生产ABS 制件到一定数量时，往往或多或少地在制件上发现嵌有黄色或褐色的焦化粒，而且很难利用加新料对空注射等办法将其清除排出。究其原因，是ABS 塑料含有丁二烯成分，当某塑料颗粒在较高的温度下牢牢地粘附在螺槽中一些不易冲刷的表面上，受到长时间的高温作用时，造成降解和碳化。既然偏高温操作对ABS 可能带来问题，故有必要对料筒各段炉温进行限制。当然，不同类型和构成的ABS 的适用炉温也不同。如柱塞式机，炉温维持在180～230 ℃；螺杆机，炉温维持在160～220 ℃。特别值得提出的是，由于ABS的加工温度较高，对各种工艺因素的变化是敏感的。所以料筒前端和喷嘴部分的温度控制十分重要。实践证明，这两部分的任何微小变化都将在制件上反映出来。温度变化越大，将会带来熔接缝、光泽不佳、飞边、粘模、变色等缺陷。

3) 注射压力：ABS 熔融件的粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高，所以在注射时采用较高的注射压力。当然并非所有ABS 制件都要施用高压，对小型、构造简单、厚度大的制件可以用较低的注射压力。注制过程中，浇口封闭瞬间型腔内的压力大小往往决定了制件的表面质量及银丝状缺陷的程度。压力过小，塑料收缩大，与型腔表面脱离接触的机会大，制件表面雾化。压力过大，塑料与型腔表面摩擦作用强烈，容易造粘模。

4) 注射速度：ABS 料采用中等注射速度效果较好。当注射速度过快时，塑料易烧焦或分解析出气化物，从而在制件上出现熔接缝、光泽差

有足够高的注射速度，否则难以充满。

5) 模具温度：ABS 的成型温度相对较高，模具温度也相对较高。一般调节模温为75～85 ℃，当生产具有较大投影面积制件时，定模温度要求70～80 ℃，动模温度要求50～60 ℃。在注射较大的、构形复杂的、薄壁的制件时，应考虑专门对模具加热。为了缩短生产周期，维持模具温度的相对稳定，在制件取出后，可采用冷水浴、热水浴或其他机械定型法来补偿原来在型腔内冷固定型的时间。

6) 料量控制：一般注塑机注ABS 塑料时，其每次注射量仅达标

准注射量的75 %。为了提高制件质量及尺寸稳定，表面光泽、色调的

均匀，要求注射量为标定注射量的50 %为宜。

（2）结论

1）无定形料，流动性中等,吸湿大,必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度，小时

2）宜取高料温，模温,但料温过高易分解(分解温度为>270度)。精度较高的塑件，温宜取50-60度，高光泽。热塑件，温宜取60-80度。

3）如需解决夹水纹，提高材料的流动性，取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。

4）如成形耐热级或阻燃级材料，产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。

2.2计算塑件的体积

计算塑件的质量是为了选用注塑机类型。

计算一个塑件的体积：

V塑件=V1+V2+V3+V4

=π（362-142）× 2.5+π（192+142）×12.5+1/3π[(292-242)-(192-142)]×5+π（292-242）×15

=28116mm3

=28.1cm3

因为设计要求一模四件，所以：

V总=28.1×4=112.4cm3

2.3成型设备的选择

注射模具是安装在注射机上的，模具与注射机应当相适应，这将关系到制件的质量，均匀性及成型周期。选择注塑机时，必须保证制品的注射量小于注射机允许的最大注射量。根据生产经验，制品注射量一般不超过注射机最大注射量的80%，由于采用小批量生产，此模具采用一模四件。又由于ABS的注射压力为60～100Mpa,初选SZ-200/160型注塑机。其有关参数如下：

最大注射量 300cm3

注射压力 150MPa

锁模力 1600kN

最大成型面积 645cm2

装模高度 250～450cm

最大开模行程 380cm

喷嘴圆弧半径 12mm

喷嘴孔直径 4mm

拉杆间距 450mm×450mm

2.4塑件成型工艺参数的确定

查相关手册得到ABS（抗冲）塑件的成型工艺参数：

收缩率： 0.3%～0.8%;

预热温度： 80～85.C,预热时间2～3h；

料筒温度：后段150～170。C，中段165～180。C，前段180～200。C; 喷嘴温度： 170～180。C；

模具温度： 50～80。C；

注射压力： 60～100MPa；

成型时间：注射时间20～90s，保压时间0～5s，冷却时间20～150s；

3模具结构方案及模架的选择

3.1模具的基本结构

塑件采用注射成型生产。由于ABS的比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短，表观粘度对剪切速率的依赖性很强，因此在模具设计中大都采用点浇口形式。因此模具应为三板式折射模具结构。

3.1.1确定型腔数目及分布

塑件形状较简单，质量较小，生产批量较大，所以应使用多型腔注射模具，模具采用一模四腔，平衡式的型腔布置，这样生产效率高，塑件成本低。型腔布置如图2所示。

图2型腔布置

3.1.2选择分型面

塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，本塑件的分型面位置如图3所示。其中图3-a所示的分型面选择在轴线上，结果会是使塑件表面留下分型面痕迹，影响塑件的表面质量，同时这种分型面也使侧向抽芯困难；图3-b所示的分型面选择在塑件下端面，这样的选择使塑件外表面可以在整体凹模型腔内成型，塑件的外表面光滑，同时侧向抽芯容易，因此塑件脱模方便。因此选择图3-b所示的分型面位置。

（a）（b）

3.1.3确定浇注系统

塑件采用点浇口成型，其浇注系统形式如图4所示。点浇口直径为?0.8mm，长度为1mm，头部球半径R1.5～2mm，锥度为60。。分流道截面采用半圆截面流道，其半径R为3～3.5mm。主流道为圆锥形，上端直径与注射机嘴相配合，下端直径为?8mm。

图4点浇口浇注系统

3.1.4 主流道衬套的选取

为了提高模具的寿命在模具与注塑机频繁接触的地方设计为可更换的主流道衬套形式，选取材料为T8A，热处理以后的硬度为53～57HRC，衬套的长度应与定模配合的厚度一致。主流道衬套和定模的配合形式为H7/m6的过渡配合。

图5主流道衬套

3.1.5 定位环设计

定位环与注塑机定模板固定中心的定位孔相配合，其作用是为了使主流道与喷嘴和料筒对中。定位环与注塑机定模板固定中心的定位孔的配合形式为比较松动的H11/h11间隙配合。

图6定位圈

3.1.6成型零件结构设计

包括型腔和型芯的设计。

由于本制件需要两个方向的侧抽芯，所以型腔应采用瓣合式型腔

的形式。

由于该塑件是形状简单的中小型塑件，考虑模具温度调节，型芯采用整体式结构。型芯与推件板采用锥面配合，以保证配合紧密，防止塑件产生飞边。另外，锥面配合可减少推件板在推出塑件运动时与型芯之间的磨损。

3.1.7推件方式的选择

由于塑件壁厚较薄，使用推杆推出容易在塑件上留下推出痕迹，不宜采用，根据塑件的形状特点，模具型芯在动模部分。开模后，塑件留在型芯上，所以选择推件板推出机构完成塑件的推出，这种方法结构简单，推出力均匀，塑件在推出时变形小，推出可靠。

3.1.8确定抽芯方式

塑件又侧凹，因此模具应设置侧向抽芯机构，由于抽芯距离不是

很大，所以采用斜导柱抽芯机构。斜导柱和滑块都在动模一侧，有两

个侧滑块组成凹模被定模楔块压紧。

3.1.9确定模温调节系统

一般生产ABS材料塑件的注射模具不需要加热。模具的冷分两部分，一部分是凹模的冷却，另一部分是型芯的冷却。

凹模冷却回路形式采用直流式的单层冷却回路，该回路是由定模板上的两条直径为10㎜的冷却水道完成。

型芯冷却回路形式采用隔板式管道冷却回路。

3.1.10确定排气方式

在注塑模具的设计过程中，必须考虑排气结构的设计，否则，熔融的塑料流体进入模具型腔内，气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡，甚至会产生很高的温度使塑料烧焦，从而出现废品。

排气方式有两种：开排气槽排气和利用合模间隙排气。

由于ABS塑料的最小不溢料间隙为0.03mm，间隙较小，由分型面和顶出机构所提供的间隙足以排出型腔内的气体，大可不必开设排气槽。

3.1.11模具结构方案

模具结构为三板式注射模具，如图5所示。采用定距拉杆1和限位螺钉19控制分型面A和分型面B的打开距离，其距离应大于60mm，以方便拉断点浇口凝料并脱出。动、定模主分型面C的打开距离同样也应大于50mm以便推出塑件。

图7三板式注射模具结构

1-定距拉杆； 2-定模板； 3-螺钉； 4-推件板； 5-复位杆； 6-动模板； 7-支撑板； 8-推杆固定板； 9-推件板； 10-垫块；

11-动模座板； 12-导柱； 13-导套； 14-定模座板； 15-脱胶板； 16-限位螺钉

3.2选择模架

模架的结构。模架的外形尺寸为400mm×400mm×310mm。

4模具设计的有关计算

成型零件工作尺寸的计算。

取ABS的平均收缩率为0.5%，塑件未标注公差按MT5选取。

4.1型腔内形尺寸

D

M =[D+DS-△/2-δ

z

/2]

+δz

DM1=[36+36×0.005-0.56/2-0.56/6]+

0.56/3

=[36+0.18-0.28-0.09]+

0.19

=35.18+

0.19

DM2=[29+29×0.005-0.50/2-0.50/6]+

0.50/3

=[29+0.15-0.25-0.08]+

0.17

=28.82+

0.17

DM3=[14+14×0.005-0.32/2-0.32/6]+

0.32/3

=[14+0.07-0.16-0.05]+

0.11

=13.86+

0.11

4.2型芯外形尺寸

dM=[d+dS+△/2+δ

z /2]0

-δz

dM1=[14+14×0.005+0.32/2+0.32/6]0

-0.32/3

=[14+0.07+0.16+0.05]0

-0.11

=14.280

-0.11

dM2=[24+24×0.005+0.44/2+0.44/6]0

-0.44/3

=[24+0.12+0.22+0.07]0

-0.15

=24.410

-0.15

4.3型腔深度尺寸

HM=[H+HS-△/2-δ

z /2]

+δz

HM

总=[35+35×0.005-0.56/2-0.56/6]

+0.56/3

=[35+0.18-0.28-0.09]

+0.19

=34.81

+0.19

HM

1=[2.5+2.5×0.005-0.2/2-0.2/6]

+0.2/3

=[2.5+0.01-0.1-0.03]

+0.07

=2.38

+0.07

HM

2=[12.5+12.5×0.005-0.32/2-0.32/6]

+0.32/3

=[12.5+0.06-0.16-0.05]

+0.11

=12.38

+0.11

HM

3=[15+15×0.005-0.38/2-0.38/6]

+0.38/3

=[15+0.08-0.19-0.06]

+0.13

=14.83

+0.13

4.4型芯高度尺寸

hM=[h+hS+△/2+δ

z /2]0

-δz

hM

总=[35+35×0.005+0.56/2+0.56/6]0

-0.19

=[35+0.18+0.28+0.09]0

-0.19

=35.550

-0.19

hM

1=[15+15×0.005+0.38/2+0.38/6]0

-0.38/3

=[15+0.08+0.19+0.06]0

-0.13

=15.330

-0.13

4.5抽芯距离的计算

s=sc+(2～3)mm

式中 s-设计抽芯距；

Sc-临界抽芯距。

S=8.5+(2～3)mm

=11mm

5结构零部件的设计

5.1合模导向机构的设计

由于导柱合模导向在注射模中应用最为普遍，且由于本模具采用推件板推出机构，因此应采用导柱合模导向机构。导柱合模导向机构包括导柱和导套两个零件，分别安装在动定模的两半部分，由于塑件大批量生产，因此可采用带头导柱和带头导套。

5.2推杆的设计

查表可得有关尺寸如下图：

图8推杆

6注塑机有关参数的校核

本模具的外形尺寸为400mm×400mm×310mm。SZ-200/160型注塑机模板最大安装尺寸为428mm×458mm，故能满足模具的安装要求。

由上述计算模具的闭合高度H=310m m，SZ-200/160型注塑机所允许模具的最小厚度H m i n=250m m，最大厚度H m a x=450m m，即模具满足

H

≤H≤H m a x的安装条件。

m i n

经查资料YS-ZY-125型注塑机的最大开模行程S =380mm，对于双分型面模具注塑模

S≥H1+H2+a+（5—10）㎜

S≥130mm

式中：H1—型芯工作部分高度；H1=35mm

H2—制件高度；H2=35mm

a—凝料所用的脱模距离；a=60

此外，由于斜滑块内抽芯距较短，不会过大增加开模距离，注塑机的开模行程足够。

锁模力校核：

高压塑料熔体刚充满模具型腔时会产生沿开模方向的张模力，该张模力大小等于塑件和浇注系统在分型面上投影面积，乘以分型面上模腔的平均计算压力q,模具锁模力必须大于张模力，才能防止分型面上产生溢边，保证塑件在深度方向的尺寸精度，因此，F≥Kaq 其中F为注射机的额定锁模力 A为塑件与浇注系统在分型面上的总投影面积（cm2）q为分型面上模腔的计算压力（N/cm2） K为安全系数通常取 1.1～1.2q

/2=75Mpa。A=π4（362-142）+188×7+185×7通常为注射压力的一半q=P

o

×2+2π 3.52=177.99cm2 F≥75×1.2 ×177.99=16019.1N.

经验证，SZ-200/160型注塑机能满足使用要求，故可采用。