1 概述 

塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。

本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是单分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则，对塑件的特征如倒圆角、加强筋等做了说明，从实际来看，几乎所有的注塑件都遵循这些原则。还详细介绍了注射模具浇注系统包括四大系统：浇注系统、温度调节系统、顶出系统和机构系统（其实也可以归为顶出系统，该系统如斜导柱、滑块和开闭器等），并对模具强度要求做了说明。在做好注塑成型的准备工作之后，接着介绍了模具设计的内容，在浇注系统的设计中根据经验公式取流道横截面形状，确定浇口尺寸；在温度调节系统上说明了设计的一般步骤，确定冷却时间，计算体积流量等；顶出系统着重说明了推杆要求，并进行计算。该模具属于简单脱模机构，单分形面注塑模。

2 注塑件技术要求分析

2.1 建模

根据行李箱配件实物，用pro/e5.0对其进行建模。三维图如图1所示。

图1 行李箱配件

2.2 材料选择

通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原材料厂家提供的材料性能数据.对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等.该塑件对材料的要求首先必须是表面光洁度要好,其次才是成型难易和经济性问题,比较各种材料的特点得，结合该塑件的用途，选用ABS塑料。这种材料力学性能和热性能均好，硬度也比较高，耐疲劳和抗应力、冲击强度高。价格较低，价格成型、修饰容易。但耐热性不够理想。

2.3 形状、粗糙度及工艺分析

该塑件上下对称，仅含一个侧抽.外表面要求精度较高，脱模斜度应较小，查《塑料成型工艺及模具简明手册》表2-4得ABS塑料的脱模斜度为40′～1°30′，在此取1°。该制品厚度比较均匀，都在1.5mm左右。为了增强制品的强度和刚性，设置了一些加强筋，为了造成应力集中，在一些平面交界处设圆角。该塑件是一般用品，所以精度要求为一般精度即可。根据精度等级选用表，ABS的高精度为2级，一般精度为3级。

3 型腔数的确定

注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：
    （1）塑件的尺寸精度；
    （2）模具制造成本；
    （3）注塑成型的生产效益；
    （4）模具制造难度。
    确定型腔数的方法很多，除了经验取值外，我是按照注塑机的注射量确定来确定型腔数的
    Nmax=(0.8Vmax-v浇）/Vp =(0.8125-8)/23.17=3.9
    Nmin=0.2Vmax/Vp=0.2125/23.17=1.1
    于是1.1＜n＜3.9，故在此型腔数取一模两腔最合理。

4 成型方案及模具基本结构确定

4.1 确定成型方案

塑件采用注射成形法生产。为保证塑件表面质量，使用侧浇口成形，因此模具应为单分型面注射模（两板式注射模)。

4.2 型腔布置

塑件形状较简单，质量较小，生产批量不大。考虑到塑件的侧面有?8.2mm的圆孔，需侧向抽芯，所以模具采用一模二腔、平衡布置。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。布置如图2所示。

图2 型腔布局图

4.3 分型面的确定

塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，本塑件的分型面有多种选择，本方案分型面选择对称面上，这样在型芯和型腔上都有一定的脱模斜度，有利于脱模，这样分模使得型芯和型腔都是一样的，便于模具加工而且这种方案侧抽只有一个。

结合该产品的结构,分型面确定在塑件的最大投影面积上，如图3所示。

图3 分型面位置图 

4.4 浇注系统确定

注塑模的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，它由主流道，分流道，冷料穴和浇口组成。它向型腔中的传质，传热，传压情况决定着塑件的内在和外表质量，它的布置和安排影响着成型的难易程度和模具设计及加工的复杂程度。
由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道浇口套，以便选用优质的钢材单独加工和热处理。总体如下图4所示：

图4 浇口套

冷料穴一般位于主流道对面的动模板上，或处于分流道末端，此外，开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出，冷料井的尺寸如图6：

图5 冷料井

分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。

浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作用有两个，一是塑料熔体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。ABS料的流动性好,可适用于各种浇口,为了不影响外观有表面精度要求的一侧,还有简化模局结构。
    侧浇口深度尺寸H的确定
    H=nt =0.7×3 = 2.1mm
    故取H=2mm)
    本设计采用的是推杆顶出机构。在求出脱模力的前提下可以对推杆或推管做出初步的直径预算并进行强度校核。本设计采用的是圆形推杆，圆形推杆的直径由欧拉公式简化为：

故取d=3mm
    推杆位置如图6所示。

图6 推杆位置图

5 排气设计

在塑料熔体填充注射模腔过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而形成的水蒸汽，塑料局部分解产生的低分子挥发气体，这些气体如果不能被熔融塑料顺利地排出模腔，将在制件上形成气孔，接缝，表面轮廓不清，不能完全充满型腔，同时，还会因为气体被压缩而产生的高温灼伤制件，使之产生焦痕，色泽不佳等缺陷。

模具的排气可以利用排气槽排气，分型面排气，利用型芯，推杆，镶件等的间隙排气。ABS塑料推荐的排气槽深度为0.02。开设在分型面上，这样产生的飞边可以随塑件脱出。开设在塑料熔体最后才能填充的模腔部位，如流道或冷料穴的终端。

6 温度调节系统设计

在注塑成型过程中，模具的温度直接影响到塑件成型的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具的温度要求也不同。流动性越差要求模具温度高，温度要求越高，否则出现冷流痕，银丝，注不满等缺陷。普通的模具通入常温的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度。ABS塑料推荐的成型温度为80-85℃，模具温度为50-90℃。

模具的温度过高，会造成溢料，脱模困难，并使得塑件固化时间延长，延长注射时间，降低生产效率；模具温度过低会影响注射融料的流动性，使得塑件应力增大，并可能出现溶接缝及缺料等制品缺陷，影响塑件质量。

7 型腔设计

利用pro/e5.0对行李箱配件进行分模，得到凸模与凹模，如图7所示。由于对称性，凸模和凹模形状都一样。

图7 凸模和凹模

8 结语

本设计介绍了注塑件的一般设计原则，对塑件的特征如倒圆角、加强筋等做了说明，从实际来看，几乎所有的注塑件都遵循这些原则。模具设计的内容，冷流道注塑模具无外乎包括四大系统：浇注系统、温度调节系统、顶出系统和机构系统。

单分型面注射模是最为简单和常见的一种结构形式，约占全部注射模具的70%左右，但目前传统冷流道模具设计还是以经验为主，很难对注射各参量进行严密的数学建模，因为各参量相互影响，关系复杂。随着科技的进步及注射理论的突破，热流道模具发展的越来越迅速，随着技术的成熟，热流道模的生产控制将会变得比以前更为轻松，产品质量将会得到更好提高，所以，以后注射模具的研究会以热流道模具为主。