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塑料模具设计实例

塑料模设计实例

塑料注射模具设计与制造实例是通过设计图 1.1 所示的防护罩的注射模，

全面介绍了从塑料成形工艺分析到确定模具的主要结构，最后绘制出模具的塑

料注射模具设计全过程。

设计任务：

产品名称：

防护罩

产品材料：

ABS（抗冲）

产品数量：

较大批量生产

塑料尺寸：

如图 1.1 所示

塑料质量：

15 克

塑料颜色：

红色

塑料要求：

塑料外侧表面光滑，下端外沿不允许有浇口痕迹。

塑料允许最

大脱模斜度 0.5°

图 1.1 塑件图

一．注射模塑工艺设计

1．材料性能分析

（1）塑料材料特性

ABS 塑料（丙乙烯—丁二烯—苯乙烯共聚物）是在聚苯乙烯分子中导入了

丙烯腈、丁二烯等异种单体后成为的改性共聚物，也可称为改性聚苯乙烯，具

有比聚苯乙烯更好的使用和工艺性能。

ABS 是一种常用的具有良好的综合力学

性能的工程材料。

ABS 塑料为无定型料，一般不透明。

ABS 无毒、无味，成型

塑料的表面有较好的光泽。

ABS 具有良好的机械强度，特别是抗冲击强度高。

ABS 还具有一定的耐磨性、耐寒性、耐水性、耐油性、化学稳定性和电性能。

ABS 的缺点是耐热性不高，并且耐气候性较差，在紫外线作用下易变硬发脆。

（2）塑料材料成形性能

使用 ABS 注射成形塑料制品时，由于其熔体黏度较高，所需的注射成形压

力较高，因此塑料对型芯的包紧力较大，故塑料应采用较大的脱模斜度。

另外

熔体黏度较高，使 ABS 制品易产生熔接痕，所以模具设计时应注意减少浇注系

统对料流的阻力。

ABS 易吸水，成形加工前应进行干燥处理。

在正常的成形条

件下，ABS 制品的尺寸稳定性较好。

（3）塑料的成形工艺参数确定

查有关手册得到 ABS（抗冲）塑料的成形工艺参数：

密度1.01~1.04 克/mm³

收 缩 率0.3%~0.8%

预热温度80°c~85°c，预热时间 2~3h

料筒温度后段 150°c~170°c，中段 165°C~180°c，前段 180°c~200°c

喷嘴温度170°c~180°c

模具温度50°c~80°c

注射压力60~100MPa

注射时间注射时间 20~90s，保压时间 0~5s，冷却时间 20~150s.

2．塑件的结构工艺性分析

（1）塑件的尺寸精度分析

该塑件上未注精度要求的均按照 SJ1372 中 8 级精度公差值选取，则其主要

尺寸公差标注如下（单位均为 mm）：

0000

外形尺寸：

φ 40+0.26 、 50＋1.2 、 45+0.12 、 R25+0.94

0

内形尺寸：

φ 36.8+0.26

0

孔 尺 寸：

φ10+0.52

孔心距尺寸：

15 ± 0.34

（2）塑件表面质量分析

该塑件要求外形美观，外表面表面光滑，没有斑点及熔接痕，粗糙度可取

Ra0.4μm，下端外沿不允许有浇口痕迹，允许最大脱模斜度 0.5°，而塑件内部

没有较高的表面粗糙度要求。

（4）塑件的结构工艺性分析

-1-

A、从图纸上分析，该塑件的外形为回转体，壁厚均匀，且符合最小壁厚

要求。

B、塑件型腔不大，适合批量生产。

C、在塑件侧壁有 1 个φ10 的孔，因此成型后塑件不易取出，需要考虑侧抽

芯装置。

结论：

综上所述，该塑件可采用注射成型加工。

3．确定成型设备选择

（1）计算塑件的体积和重量

计算塑件的重量是为了选择注射机及确定模具型腔数。

A、计算塑件的体积：

V=12723.2mm3（过程略）

B、计算塑件的重量：

根据有关手册查得 ρ=1.2Kg·dm3

所以，塑件的重量为：

W=ρV

=12723.2×1.2×10-3

=15.26g

（2）设备选择

根据塑件形状及尺寸，采用一模两腔的模具结构，考虑外形尺寸及注射时

所需的压力情况，参考模具设计手册初选螺杆式注射机：

G54—S200/400

选用 G54—S200/400 型卧式注射机，其有关参数为：

额定注射量200/400cm³

注射压力109MPa

锁模力2540KN

最大注射面积645cm³

模具厚度165~406mm

最大开合模行程260mm

喷嘴圆弧半径18mm

喷嘴孔直径4mm

拉杆间距290mm×368mm

-2-

塑料成型工艺卡片

资料编号

车间

共 1 页

第 1 页

零件名称

防护罩

材料牌号

ABS

设备型号

G54-S200/400

装配图号

FHZ001

材料定额

12723.2mm3

每模件数

2

零件图号

FHZ000

单件重量

15.26g

工装号

材料

干燥

设备

温度/℃

110~120°C

时间/h

8~12

料筒

温度

（℃）

后段/℃

210~240

中段/℃

230~280

前段/℃

240~285

喷嘴/℃

240~250

模具温度/℃

90~110

时

间

注射/s

20~90

保压/s

0~5

冷却/s

20~90

压

力

注射压力/MPa

80~130

背压/MPa

80~130

后处理

温度

100°C

时间

定额

辅助/min

时间

8~12

单件/min

检验

编制

校对

审核

组长

车间主任

检验组

长

主管工程师

4．成型工艺参数的确定

查相关手册得出工艺参数如下表，试模时可根据实际情况作适当调整

5．模塑工艺规程编制

二．模具设计

1.可行性分析

（1）质量保证措施

-3-

根据塑件技术要求和塑料模塑成型工艺文件技术参数，为保证达到塑件要

求采取了如下措施：

①分型面的设置方法

塑料分型面的选择应保证塑件的质量要求，本实例中塑件的分型面有多种

选择，如图 1.2 所示。

图 1.2a 所示的分型面选择在轴线上，这种选择会使塑件

表面留下分型面痕迹，影响塑件表面质量。

同时这种分型面也使抽芯困难；图

1.2b 的分型面选择在下端面，这样的选择使塑件的外表面可以在整体上凹模型

腔内成形，塑件大部分外表面光滑，仅在侧向抽芯处留有分型面痕迹。

同时侧

向抽芯容易，而且塑件脱模方便。

因此塑件选择如图 1.2b 所示的分型面

图 1.2 分析面的选择

②侧抽芯的措施

塑件的侧面有直径为 10mm 的圆孔，因此模具应有侧向抽芯结构，由于推出

距离较短，抽出力较小，所以采用斜面斜导柱、滑块抽芯机构。

斜导柱装在定

模板上，滑块装在推件板上。

③脱模斜度的数值

为确保塑件外形美观，外表面表面光滑，没有划伤、熔接痕，需要将脱模

斜度设计略微大一些，而制件允许最大脱模斜度 0.5°，故脱模斜度即设计该值。

（2）合理的确定型腔数

为提高塑件生产的经济效益，在注射机容量能满足要求的前提下，应计算

出较合理的型腔数。

随型腔的数量增多，每一只塑件的模具费用有所降低。

该

塑料形状较简单，质量较小，生产批量较大。

所以应使用台多型腔注射模具。

-4-

考虑到塑件侧面有直径为 10mm 的圆孔，需侧向抽芯，所以模具采用一模两腔、

平横布置。

这样模具尺寸较小，制造加工方便，生产效率高，塑件成本较低。

其布置如图 1.3 所示。

图 1.3 塑件布置图

（3）浇道和浇口设置

浇口对塑件的形式、尺寸精度、熔接痕位置、二次加工和商品价格等有很

大影响，因而必须首先对浇道和浇口对具体塑件的成型关系进行分析。

根据该

制件的结构特点可以考虑采用点浇口和侧浇口两种形式，但是塑件明确要求下

端外沿不允许有浇口痕迹，所以塑件采用点浇口成形，其浇注系统如图 1. 4 所

示。

点浇口直径为 0.8mm，点浇口长度为 1mm，头部球 R1.5~2mm，锥角 α 为

6°。

分流道采用半圆截面流道，其半径 R 为 3~3.5mm。

主流道为圆锥形，上部

直径与注射机喷嘴相配合，下部直径 6~8mm。

图 1.4 点浇口浇注系统

（4）模具制造成本估算（略）

2．确定模具类型

（1）塑料采用注射成形法生产。

为保证塑料表面质量，使用点浇口成形，

因此模具应为双分型面注射模（三板式注射模）。

-5-

（2）因塑件尺寸较小，模具规模不大，为了降低加工难度，该模具采用直

接加工型腔，即整体式结构。

（3）从塑件侧孔的角度考虑，制件孔较小，所需的抽芯力不大，所以可以

利用斜导柱抽芯。

3．确定模具主要结构

（1）模具的结构形状

模具结构为双分型面注射模，如图 1.5 所示。

采用拉杆和限位螺钉，控制

分型面 A—A 的打开距离，其开距应大于 40mm，方便浇口。

分型面 B—B 的打

开距离，其开距应大于 65mm 用于取出制件。

模具分型面的打开顺序，由安装

在模具外侧的弹簧—滚柱式机构控制。

图 1.5 双分型面注射模模具结构

1－限位拉杆 2－导套 3－定模板4－螺钉 5－推件板6－推杆 7－动模板 8－支

承板  9－推杆固定板 10－推板11－垫块 12－动模座13－导柱 14－导套 15－导

套  16－定模座17－流道板 18－导套 19－导柱20－限位螺钉

（2）选择模架

①模架的结构，如图 1.6 所示.

-6-

②模架安装尺寸校核

模具外形尺寸为长 300mm、宽 250mm、高 345mm,小于注射机拉杆间距和

最大模具厚度,可以方便的安装在注射机上。

图 1.6 模架

（3）型腔布置

根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求，确定了一模两腔的模具结构，

其排布方式如图 1.7 所示。

-7-

图 1.5 型腔排布方式

（4）确定分型面

如前所述，为了保证塑件的表面质量，且有利于模具加工、排气、脱模及

成型操作，分型面选择如图 1.5 所示的 A-A 分型面。

（5）确定浇注系统和排气系统

主浇道、分浇道及浇口的形状、位置、大小以及排气方法、排气槽的位置、

大小如图 1.4 所示。

（6）选择推出方式

由于塑件形状为圆壳形而且壁厚较薄，使用推杆推出容易在塑件上留下推

出痕迹，不宜采用。

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、推出立均匀，塑件在推出时变形小，推出可靠。

（7）冷却系统

①模具加热

一般生产 ABS 材料塑性的注射模具不需要外加热。

②模具冷却

模具的冷却分为两部分，一部分是型腔的冷却，另一部分是型芯的冷却。

型腔的冷却是由定模板（中间板）上的两条 Φ10mm 的冷却水道完成，如

图 1.6 所示。

-8-

图 1.6  定模板冷却水道

型芯的冷却如图 1.7 所示，在型芯内部开有 Φ16mm 的冷却水孔，中间用

隔水板 2 隔开，冷却水由支承板 5 上的 Φ10mm 冷却水孔进入，沿着隔水板的

一侧上升到型芯的上部，翻过隔水板，流入另一侧，再流回支承板上的冷却水

孔。

然后继续冷却第二个型芯，最后由支承板上的冷却水孔流出模具。

型芯 1

与支承板 5 之间用密封圈 3 密封。

图 1.7  型芯的冷却

1－型芯  2－隔水板  3－密封圈  4－定模板  5－支承板

（8）模具总体结构

模具结构示意如图 1.8 所示。

-9-

图 1.8  模具结构示意图

1－导柱2－导套3－拉杆4－定模板（中间板）5－螺钉6－导套7－复位杆

8－动模座板9－螺钉10－推板11－推杆固定板12－垫块13－支承板14－密封

圈15－隔水板16－动模板17－定位销18－推件板19－侧滑块20－斜楔21－

斜导柱22－型芯23－螺钉24－脱出板25－定模座板26－定模镶块27－拉料杆

28－定位圈  29－浇口套  30－导柱  31－导套  32－导套  33－限位螺钉

（9）模具零件厚度及外形尺寸

①型腔结构

如图 1.8 所示，型腔由定模板 4、定模镶件 26 和 19 共三部分组成。

定模板

4 和滑块 19 构成塑件的侧壁，定型镶件 26 成形塑件的顶部，而且点浇口开在

定模镶件上，这样使加工方便有利于型腔的抛光。

定模镶件可以更换，提高了

模具的使用寿命。

②型芯结构

如图 1.8 所示，型芯由动模板 16 上的孔固定。

型芯于推件板 18 采用锥面

配合，以保证配合紧密，防止塑件产生飞边。

另外，锥面配合可以减少推件板

在推件运动时与型芯之间的磨损。

型芯中心开有冷却水孔，用来强制冷却型芯。

- 10 -

③模具的导向结构

如图 1.8 所示，为了保证模具的闭合精度，模具的定模部分与动模部分之

间采用导柱子 1 和导套 2 导向定位。

推件板 18 上装有导套 6，推出制件时，导

套 6 在导柱 1 上运动，保证了推件板的运动精度。

定模座板上装有导柱 30，为

点浇口凝料推板 24 和定模板 4 的运动导向。

④结构强度计算（略）

（7）计算成型零件工作尺寸

取 ABS 的平均成形收缩为 0．6%，塑件未注公差按照 SJ1372 中 8 级精度

公差值选取。

①型腔径向尺寸

模具最大磨损取塑件公差的 1/6；模具制造公差〥

/3；取 X=0.75.

Φ40+0.26→Φ40.26-0.26

（Lm1）+〥0=[（1+S）Ls1-X

〥0

=[（1+0.6%）×40.26-0.75×0.26] +0.09

=40.31+0.09

R25＋0.94→R25.94-0.94

（Lm2） +〥0=[（1+S）Ls2-X

 +〥0

=[（1+0.6%）×25.94-0.75×0.94] +0.31

=25.39+0.31

②型腔深度尺寸

模具最大磨损量取塑件公差的 1/6；模具制造公差〥

/

取 X=0.5。

50+1.2→51.2-1.2

（Hm1）+〥0=[（1+S）Hs1-X

 +〥0

=[（1+0.6%）×51.2-0.5×1.2] +0.40

=50.91+0.40

45+1.2→46.2－1.2

- 11 -

（Hm2） +〥0=[（1+S）Hs2-X

 +〥0

=[（1+0.6%）×46.2×1.2] +0.40

=45.88+0.40

（3） 型芯径向尺寸

模具最大磨损量取塑件公差的 1/6；模具制造公差〥

/3；取 X=0.75.

Φ36.8+0.26→Φ36.8+0.26

（Ls1）0-〥z=[（1+S）Ls1+X△]0-〥Z

=[（1+0.6%）×36.8+0.75×0.26] -0.09

=37.220-0.09

Φ10+0.52→Φ10+0.52

（Ls2） 0-〥z=[（1+S）Ls2+X△]0-〥Z

=[（1+0.6%）×10+0.75×0.25] -0.17

=10.450-0.17

（4） 型芯高度尺寸

模具最大磨损量取塑件公差的 1/6；模具制造公差〥

/3；取

X=0．5。

1）48.4+1.2→48.4+1.2

（hm1） 0-〥z=[（1+S）hs1+X

 0-〥Z

=[（1+0.6%）×48.4+0.5×1.2]-0.40

=49.29-0.40

2） 15+0.68→15+0.68

（hm2） 0-〥z=[（1+S）hs2+ 

] 0-〥Z

=[（1+0.6%）×15+0.5×0.68] -0.23

=15.43-0.23

- 12 -

四．模具总装图

1．模具总装图

（略）

2．模具工作原理

（略）

五．模具的装配、试模

1．模具的装配

（略）

2．模具的安装试模

试模是模具中的一个重要环节，试模中的修改、补充和和调整是对于模具

设计的补充。

（1）试模前的准备

试模前要对模具及试模用的设备进行检验。

模具的闭合高度，安装与注射

机各个配合尺寸、推出形式、开模距、模具工作要求等要符合所选设备的技术

条件。

检查模具各滑动零件配合间隙适当，无卡住及紧涩现象。

活动要灵活、

可靠，起止位置的定位要正确。

各镶嵌件、紧固件要牢固，无松动现象。

各种

水管接头、阀门、附件、备件要齐全。

对于试模设备也要进行全面检查，即对

设备的油路、水路、电路、机械运动部位、各操纵件和显示信号要检查、调整，

使之处于正常运转状态。

（2）模具的安装及调试

模具的安装是指将模具从制造地点运至注射机所在地，并安装在指定注射

机的全过程。

模具安装在注射机上要注意以下几方面：

①模具的安装方位要满足设计图样的要求。

②模具中有侧向滑动结构时，尽量使其运动方向为水平方向。

③当模具长度与宽度尺寸相差较大时，应尽可能使较长的边与水平方向平

行。

- 13 -

④模具带有液压油路接头，气路接头，热流道元件接线板时，尽可能放在

非操作一侧，以免操作不方便。

模具在注射机上的固定多采用螺钉，压板的形式，如图 1.9 所示。

一般每

侧 4～8 块压板，对称布置。

图 1.9  模具固定

1－压板  2－螺钉  3－模具  4－注射机安装板

模具安装于注射机上之后，要进行空循环调整。

其目的在于检验模具上各

运动机构是否可靠、灵活，定位装置是否能够有效作用。

要注意以下方面：

①合模后分型面不得有间隙，要有足够的合模力。

、

②活动型芯、推出及导向部位运动及滑动要平稳、无干涉现象，定位要正

确可靠。

③开模时，推出要平稳，保证将塑件及浇注系统凝料推出模具。

④冷却水要畅通，不漏水，阀门控制正常。

（3）试模

模具安装调试后既可以进行试模

①加入原料

原料的品种、规格、牌号应符合产品图样中的要求，成形性能应符合相关

标准的规定。

原料一般要预先进行干燥。

②调整设备

按照工艺条件要求调整注射压力、注射速度、注射量、成形时间、成形温

度等工艺参数。

③试模

将模具安装在注射机上，选用合格的原料，根据推荐的工艺参数调整好注

射机，采用手动操作。

开始注射时，首先采用低压、低温和较长的时间条件下

成形。

如果型腔未充满，则增加注射时的压力。

在提高压力无效时，可以适当

- 14 -

提高温度条件。

试模注射器出样件。

试模过程中容易产生的缺陷及原因可参考

表 10-9。

试模过程中，应进行详细记录，将结果填入试模记录卡，并保留试模的样

件。

（4）检验

通过试模可以检验出模具结构是否合理；所提供的样件是否符合用户的要

求；模具能否完成批量生产。

针对试模中发现的问题，对模具进行修改、调整、

再试模，使模具和生产出的样件满足客户的要求，试模合格的模具，应清理干

净，涂防锈油入库保存。

六．主要零件图及加工规程

1．中间板零件图及加工工艺规程

定模板（中间板）零件图如图 1.10 所示。

图 1.10  中间板零件图

定模板（中间板）的加工工艺：

（1）以基准角定位，加工 Φ52+0．02mm 和 Φ40．31+0．09mm 的型腔

孔，可以采用坐标镗或加工中心完成。

（2）以基准角定位，加工宽 32mm、长 40mm、深 25mm 及宽 10mm、深

20．66-0．23mm 的装配侧滑块孔，可以采用铣床或加工中心完成。

（3）以基准角定位，加工宽 32mm、长 20mm、深 40mm 的斜楔装配孔及

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其上的 M8 螺钉沉孔，可以采用铣床和钻床加工。

（4）钳工研配侧滑块和斜楔。

（5）将侧滑决装入定模板侧滑块孔内锁紧固定，共同加工 Φ15mm 的斜导

柱孔，可以采用铣床和钻床加工。

（6）以基准角定位，加工 4×Φ16mm 孔，可以铣床和钻床加工。

（7）加工 2×Φ10mm 冷却水孔，由钻床或深孔钻床完成。

2．侧滑块加工工艺规程

侧滑块加工工艺如下：

（1）加工外形尺寸，由铣床或加工中心完成。

（2）钳工研配，首先与推件板研配侧滑块的滑道部分，要求滑动灵活，无

晃动间隙；其次研配侧滑块与型芯及定模板的配合，要求配合接触紧密，注射

成形时不产生飞边；最后研配斜楔，要求斜楔在注射成形时锁紧侧滑块。

（3）与定模板配钻斜导柱孔。

（4）加工侧滑块的两个 Φ3mm 定位凹孔。

3．动模板零件图及加工工艺规程

动模板（型芯固定板）零件图如图 1.11 所示。

图 1.11  动模板（型芯固定板）零件图

动模板（型芯固定板）加工工艺如下：

（1）以基准角定位，加工 Φ50+0.02mm 和 Φ60mm 的型芯固定孔，可以采

用坐标镗床或加工中心完成。

（2）以基准角定位，加工 4×Φ21mm 孔，可采用镗床钻床完成。

（3）钳工装配型芯。

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