多抽芯热流道注射模具设计及制造

合理的模具设计，主要体现在所成型的塑料制品的质量（外观质量及尺寸稳定性），使用时的安全可靠和便于维修，在注射成型时有较短的成型的周期和较长的使用寿命以及具有合理的模具制造工艺等方面。以上所体现的各个方面，都与模具设计有着非常密切的关系。一副设计合理的模具，就有85%成功的希望，其他就得依靠设备和模具制造工人的熟练程度来达到，所以要得到一副优良的模具，就要竭尽全力地提高注射模具的设计水平和质量。本文结合作者多年的注射模具设计与制造经验，以多抽芯热流道注射模具的设计过程为例，来对典型注射模具设计的过程加以详细说明。

产品建模

接受任务书

成型塑料制件的任务书通常由制件设计者提出，其内容如下：

(1) 过审签的正规制件图纸，并注明采用塑料的牌号、透明度等；
(2) 塑料制件说明书或技术要求；
(3) 生产产量；
(4) 塑料制件样品。

通常模具设计任务书由塑料制件工艺员根据成型塑料制件的任务书提出，模具设计人员以成型塑料制件任务书和模具设计任务书为依据来设计模具。

设计依据分析

该模具设计的依据是塑件图纸和塑料制件样品。对于塑件图纸，要注意图纸的技术要求，许多图纸明确给出尺寸公差等级、未注圆角、产品壁厚等，这些在模具设计时必须加以注意；对于塑料制件样品，重点是在样件上提取有用的模具设计信息，避免在设计上走弯路，这些信息包括分型面的位置、浇口的位置和形式、顶杆的大小与分布、抽芯机构的设计等等。

该塑件材料为塑料ABS，制品颜色为乳白色，按统一色板检验，色泽为1008。制品成型后要求外观挺括，无明显缩印、裂纹、流痕、熔接痕、顶白、银丝斑、冷夹、划伤、擦毛等缺陷，浇口、顶杆痕及分型合模线等飞边毛刺应修边完整干净，不得损伤外观。尺寸公差按GB/T14486-93标准MT2级执行，内外表面粗糙度为Ra3.2，壁厚为2.5mm，未注倒圆角为R0.5mm，订货要求采用一模一腔，模具寿命为50万模次。

消化塑料制件图和工艺资料

设计人员要认真消化图纸，了解制件的用途，分析塑料制件的工艺性，尺寸精度等技术要求。例如塑料制件在外表形状、颜色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的几何结构、斜度、嵌件等情况是否合理，熔接痕、缩孔等成型缺陷的允许程度，有无涂装、电镀、胶接、钻孔等后加工。选择塑料制件尺寸精度最高的尺寸进行分析，看看估计成型公差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑料制件来。此外，还要了解塑料的塑化及成型工艺参数。消化工艺资料，分析工艺任务书所提出的成型方法、设备型号、材料规格、模具结构类型等要求是否恰当，能否落实。成型材料应当满足塑料制件的强度要求，具有好的流动性、均匀性和各向同性、热稳定性。根据塑料制件的用途，成型材料应满足染色、镀金属的条件、装饰性能、必要的弹性和塑性、透明性或者相反的反射性能、胶接性或者焊接性等要求。

零件三维建模

该制品材料为ABS塑料,注塑加工成型。其形状大体为扁长方形,由复杂曲面、加强筋、勾卡等特征组成,采用PRO/E软件中的Protrusion（伸出项）、Cut（切减项）、Rib（加强筋）、Round（倒圆角）、Offset（偏移）、Curve（曲线）、Surface（曲面）、Surface Merge（曲面合并）、Surface Extension（曲面延长）、Transformed Surface（镜像）、Draft（拔模）等实体特征和曲面特征完成塑件的三维数据建模，最后完成的三维数据模型如图1所示。
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模具设计

确定模具的结构形式

由图1可知，该塑件属于中型薄壁制件，考虑到模具加工难易程度，排气、脱模及成型操作，塑料制品的表面质量等因素，故分型面如图2所示。制品所有卡子需采用斜顶（斜推）进行侧抽芯。热浇口选在分型面上，即从制品边缘进料的热流道侧浇口（如图2所示），这样既不影响美观，又可以调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间。ABS材料具有超强的易加工性、外观特性、低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。ABS收缩率一般在0.4％～0.7％范围内，本例选为0.6％。脱模方式选为油缸顶出复位系统与斜顶（斜推）抽芯机构。
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确定型腔的布置与成型方式

根据该塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易、模具成本、锁模力的大小等确定型腔数量为1腔。根据塑件的特点，来确定具体的型腔成型方法，即采用整体式还是镶拼式，该模具采用镶拼式结构（具体形状见图3），在基准角对角采用楔紧块锁紧，另外还要确定型腔、型芯、动定模套板的强度与大致尺寸。由于型腔直接和高温高压的塑料相接触，所以成型零部件一般都应进行热处理。考虑到模具连续工作时间长、模具寿命要求高、塑件外表面光洁度高等因素，动模芯采用P20，定模芯采用2738（抛光性能好）。在考虑型腔成型方式的同时，还要考虑制造工艺的可行性。往往初学者设计出的模具有些地方用现有设备很难或根本无法加工出来，这就需要设计人员和编程人员、生产人员等共同协商，找出一个既易于成型又方便加工的设计方案，该模具在确定其结构形式时就充分考虑到这一点。
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确定浇注系统和排气系统

考虑到该塑件外表面不能设置浇口，故采用2个热流道侧浇口进料，整个热流道系统的形状如图4所示，其中主热浇道、分热浇道及热浇口的形状、位置、大小等均是通过Moldflow软件进行流动分析所得到的一个最佳布置方案，流道的转接处采用光滑圆弧连接，镶接处保证密合。排气系统考虑到塑件成型面积大和熔融塑料流程长特点，除通过顶杆、斜顶（斜推）等间隙配合和分型面进行排气外，还在模芯四周开设均布的排气槽，以免产生燃烧印等工艺缺陷。
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确定抽芯方式与顶出方式

由于塑件上有和开模方向不同的侧向凸凹（倒勾），故需确定其勾卡的侧抽方式，如斜导柱、斜滑块、斜顶、斜推、液压油缸等。考虑到该模具抽芯距离不大、加工工艺和制造成本等因素，决定拟采用斜顶（斜推），但由于卡子之间的距离太近，若全部采用斜顶就会发生干涉现象，故可采用9个斜顶、3个斜推（如图2所示）进行侧抽芯,斜顶与斜推倾斜角度根据侧抽芯距离而定。为了保证顶出平稳可靠，决定采用双油缸顶出复位系统，同时配有行程开关进行行程控制，通过顶杆、2个直顶、斜顶和斜推等将塑件从动模芯中顶出，这样，不仅工作效率高，而且有利于提高模具寿命。