【塑料成型工藝與模具設計】項目二課后習題

項目二注射模具設計

任務一習題答案：

1.如何確定型腔數(shù)目？

答：(1)按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目

(2)按注塑機的額定鎖模力確定型腔數(shù)

(3)按制品的精度要求確定型腔數(shù)

(4)按經(jīng)濟性確定型腔數(shù)

2.多型腔模具的型腔在分型面上的排布形式有哪兩種？每種形式的特點是什么？

答：

平衡式分布——從主流道到各型腔澆口的分流道的長度、截面形狀和尺寸均對應相同的

分布，可實現(xiàn)均勻進料和同時充滿型腔，使各型腔塑件的力學性能基本相同。

非平衡式分布一一從主流道到各型腔澆口的分流道的長度不相同的分布形式，但這種分

布明顯縮短分流道的長度，節(jié)省了澆注系統(tǒng)的凝料。為了實現(xiàn)各型腔同時充滿的目的，我們

可以將澆口設計成不同的截面尺寸。

3.當型腔數(shù)較多，受模具尺寸限制時，通常采用非平衡布置。由于各分流道長度不同，可

采用控制澆口尺寸來實現(xiàn)均衡進料,這種方法需經(jīng)多次試模和整修才能實現(xiàn)。

4.分型面有哪些基本形式？選擇分型面的基本原則是什么？

答：分型面形式：(a)平直分型面(b)曲面分型面(c)階梯分型面(d)傾斜分型面(e)瓣合分型

面(f)雙分型面

原則：(1)分型面應選擇在塑件外形最大輪廓出，保證塑件能正常取出，這是最基本的

原則。

(2)分型面的選擇應方便塑件的脫模。

(3)分型面的選擇應保證塑件的精度要求。

(4)分型面的選擇應考慮塑料的外觀質量。

(5)分型面的選擇應有利于排氣。

(6)分型面的選擇應有利于防止溢料。

任務二習題答案：

1.主流道一般位于模具中心位置，它與注射機的噴嘴軸心線重合。

2.注射模分流道設計時，從傳熱面積考慮，熱固性塑料宜用梯形截面和半圓形截面分流道;

熱塑性塑料宜用圓形分流道。從壓力損失考慮，圓形截面分流道最好：從加工方便考慮用梯

形、U形或矩形分流道。

3.澆口截面形狀常見的有矩形和圓形。一般澆口截面積與分流道截面之比為3%?9%,澆口

表面粗糙度值不低于為0.4um。設計時澆口可先選取偏小尺寸，通過試模逐步增大。

4.注射模的排氣方式有開設排氣槽排氣和利用模具分型面可模具零件的配合間隙自然排氣。

排氣槽通常開設在型腔最后被填充的部位。最好開在分型面上，并在凹模一側，這樣即使在

排氣槽內(nèi)產(chǎn)生飛邊，也容易隨塑件脫出。

5.排氣是塑件成型的需要，引氣是塑件脫模的需要。

6.常見的引氣方式有鑲拼式側隙引氣和氣閥式引氣兩種.

7.注射模具澆注系統(tǒng)由哪兒部分組成，各部分的作用是什么？

答：普通澆注系統(tǒng)主要由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。

(1)主流道。主流道是指從注塑機噴嘴與模具接觸位起，到分流道為止的這一段流道。

作用是負責將塑料熔體輸往分流道。

(2)分流道。分流道是介于主流道和澆口之間的一段流道，它開設在分型面上。作用

是將主流道送來的塑料分配后，輸往各個澆口。

(3)澆口。澆口是連接分流道與型腔之間的一段細短通道。其截面尺寸最小，對料流

進入型腔的速度、時間起調節(jié)作用。

(4)冷料穴。冷卻穴一般在主流道的末端設置，以裝納冷卻頭。如果冷料進入型腔，

會造成塑料的冷接縫，甚至在未進入型腔前就將澆口堵塞。

8.主流道設計時主要哪些問題？

答：(1)為了方便澆注系統(tǒng)凝料的取出，主流道設計成圓錐形，其錐角。=2。?6。，流

道的表面粗糙度此40.8〃加。

(2)為防止主流道與噴嘴處溢料，主流道與注射機噴嘴對接處應制成半球形凹坑，其

半徑A=K+(l+2)〃"〃，其小端直徑通常取3?6mm，且與注射機噴嘴直徑&之間滿足

d=4的關系，凹坑深度取//=3~5/制〃。

(3)為減小料流轉向過渡時的阻力，主流道大端呈圓角過渡，其圓角半徑r=

(4)在保證塑料良好成型的前提下，主流道L應盡量短，否則將增多流道凝料?，且增

加壓力損失，使塑料降溫過多而影響注射成型。通常主流道長度由模板厚度確定，一般取￡

W60nlm。

(5)由于主流道與高溫塑料和噴嘴反復接觸碰撞，所以主流道部分常設計在可拆卸的

主流道襯套內(nèi)，即澆口套襯套。

9.常用的澆口形式有哪些，選擇澆口位置時需注意哪些問題？

答：澆口類型：

直接澆口直接澆口廣泛應用于單型腔模具

側澆口一般開設在分型面上，適合于一模多腔，澆口去除方便，但壓力損失大、殼形件排氣

不便、易產(chǎn)生熔接痕。

圓盤澆口此類型澆口適用同心。且尺寸的要求嚴格。及不容許有熔接痕生成的塑料制品。

輪輻式澆口輪輻澆口雙稱為四點澆口或是十字澆口。此種澆口適用于管狀塑料制品，且澆口

容易去除和節(jié)省材料。

薄膜澆口薄膜澆口適用于既平坦又大面積、且翹曲要保持最小的設計。護耳澆口通常應用于

平板狀且薄的成型品，以降低型腔內(nèi)的剪應力點澆口適合于多型腔模。塑件外觀要求較高時

采用環(huán)形澆口用于型芯裝在兩側的管狀塑件

扇形澆口應用于多型腔模，進料邊寬度較大的薄片狀塑件

針點澆口應用于成型中小型塑件的一模多腔模具中，也可用于單型腔模5.澆口位置選擇的

原則是什么？

澆口的位置的選擇應注意：

(1)避免引起熔體破裂

(2)澆口的位置應盡可能避免熔接痕的產(chǎn)生。

(3)有利于熔體流動和補縮

(4)有利于型腔內(nèi)氣體排出

(5)防止料流將型芯或嵌件擠壓變形

(6)保證流動比在允許范圍內(nèi)

10.什么是冷料穴，其作用是什么？

答：儲存融料的位置。作用是儲藏注射間隔期間產(chǎn)生的冷料頭，以防止冷料進入型腔且影響

塑件質量，甚至堵塞澆口而影響注射成型。二是兼有拉或頂出凝料作用。

任務三習題答案：

如圖2-73所示塑料制品的結構形狀，采用聚乙烯材料成型，最大收縮率為0.5%,最

小收縮率為0.7%,完成以下問題。

(1)計算塑件的平均收縮率：

(2)。45/5和婚0上分別是什么尺寸？

(3)上述的尺寸是否滿足塑料件的尺寸標注形式，如不滿足，請將其標注化。

(4)計算此兩尺寸。

?________________>

<D50

圖2-73塑料端蓋的結構圖

解：平均收縮率為(L6%+L8%)/2xlOO%=L2%

型腔的徑向尺寸

________0.4

華=))

q[(1+SLs-ZA=[(1+OJD125O-0.75x0.4^=50.3*"

型芯的徑向尺寸

=[。++XA^(=[(1+0.012)x45+0.75x0.41絲=45.8心a

任務四習題答案：

1.分別指出推桿固定部分及工作部分的配合精度、推管與型芯及推管與動模板的配合精度、

推件板與型芯的配合精度。

答：推桿固定端與推桿固定板通常采用單邊0.5mm的間隙，這樣既可降低加工要求，又能在

多推桿的情況下，不因由于各板上的推桿孔加工誤差引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象。推

桿的端面在裝配后應比型腔或鑲件的平面高0.05?0.1mm,以免影響塑件以后的使用.

推管的配合如圖2-88所示。推管的內(nèi)徑與型芯相配合，當直徑較小時選用H8/f7的配

合，當直徑較大時選用H7/f7的配合；推管外徑與模板孔相配合，當直徑較小時選用H8/f8

的配合，當直徑較大時選用II8/f7的配合。推管與型芯的配合長度一般比推出行程大3?5mm；

推管與模板的配合長度一般取推管外徑的1.5?2倍。

在推件板推出機構中，為了減小推件板與型芯的摩擦，可采用圖2-91所示的結構，推件

板與型芯間留0.20?0.25mm的間隙，并用錐面配合，以防止推件板因偏心而溢料

2.說明推管脫模機構的基本結構與工作原理。

答：推管是一種空心的推桿，它適于環(huán)形、筒形塑件或帶有孔的部分的塑性的推出，如

圖2-87所示。由于推管整個周邊接觸塑件，故推出塑件的力量均勻，塑件不易變形，也不

會留下明顯的推出痕跡。但對于一些軟質塑料(如聚乙烯、軟聚氯乙烯等)塑件或薄壁深筒

型塑件，不宜采用單一的推管推出，通常要有推出元件同時采用才能達到理想效果。

推管的推動方式與推桿基本上相同，只是推管中有一個固定型芯。其優(yōu)點是推出受力均

勻，剛性好，但須注意過薄的推管容易損壞。

3.說明推件板脫模機構的基本結構與工作原理。

答:當推件板采用局部鑲嵌或組合式結構，如圖2-92所示。其中圖2-92(a)形式，對圓

形件可用H7/r6配合；圖圖2-92(b)表示當鑲塊的外形為非圓形時，采用過盈配合有困難,

可用釧接法將兩者連接在一起，鉀合后磨平上下平面；圖圖2-92(c)表示推件板較厚時可

用螺釘連接，這種形式便于鑲件的更換。在實際生產(chǎn)中鑲嵌方法應用較為廣泛。

4.凹模脫模機構與推件板脫模機構在結構上有何不同？在設計凹模脫模機構時應注意哪些

問題？

答：⑴推件板在結構上是一塊平板,只起推出制件的作用，而凹模脫模機構則既有推件作用，

又帶了部分型腔,是成型零件的一部分。

⑵設計凹模脫模機構應注意：凹模板上的型腔不能太深,脫模斜度不能太小，否則開模后

人工難以從凹模板上將塑件取下，而必須采用結構復雜的二次推出機構脫模。另外,推桿一定

要與凹模板用螺紋連接,否則去塑件時,凹模會從動模導柱上滑下來。

5.熟練闡述各類二次推出機構的工作原理。

答：（1）.單推板二次推出機構

單推板二次推出機構的特點是有一套簡單推出機構，并由這套簡單推出機構進行第二次

推出。第一次推出往往由開模動作帶動拉桿、擺桿、滑塊或彈簧等零件實現(xiàn)。1）彈簧式二

次推出機構2）擺桿拉鉤式二次推出機構。

（2）.雙推板二次推出機構

圖2-99所示為八字擺桿式二次推出機構，該機構型腔板7通過推桿9與一次推板10相連，

推桿5與二次推板2相聯(lián)，兩塊推板之間還有一個定距塊1,使推桿能夠與型腔板同步運動。

開模一定距離后，在注射機推頂裝置作用下，一次推板通過推桿9帶動型腔板7移動S1距

離，使塑件與型腔脫開，實現(xiàn)一次推出動作；在一次推出過程中，由于定距塊的傳力作用，

二次推板和推桿均與一次推板和型腔板同步運動，推桿把塑件從型芯6內(nèi)推出；一次推出動

作完成后，擺桿11在一次推板作用下，經(jīng)過一定角度轉動，已經(jīng)開始和二次推板接觸，繼

續(xù)開模時，一次推板將通過擺桿使二次推板和推桿發(fā)生超前于它自身和型腔板7的推出運

動，于是塑件將在頂板作用下從型腔板中脫出，從而實現(xiàn)二次推出動作。

6.分別闡述單型腔和多型腔點澆口凝料自動推出的工作原理。

答：單型腔點澆口澆注系統(tǒng)凝料的推出機構有（1）帶有活動澆口套的自動推出機構（2）帶有四

槽澆口套的擋板自動推出機構（3）用分流道推板的自動推出機構

多型腔點澆口澆注系統(tǒng)凝料的推出機構有：（1）利用定模推板的自動推出機構⑵利用拉

料桿拉斷點澆口凝料的推出機構（3）利用分流道斜孔拉斷點澆口凝料的推出機構

潛伏澆口澆注系統(tǒng)凝料推出機構有：（1）開設在定模部分的潛伏澆口澆注系統(tǒng)凝料的推

出機構（2）開設在動模部分的潛伏澆口澆注系統(tǒng)凝料的推出機構（3）開設在塑件內(nèi)側的潛伏

澆口澆注系統(tǒng)凝料推出機構。

7.闡述模具機動自動脫螺紋的工作原理。

答：其原理是在某種動力（人工、電機、液壓、氣缸等）驅動下帶動傳動機構（齒輪、齒輪

齒條、鏈條鏈輪等），使型芯或型環(huán)和塑件之間相對轉動而使螺紋脫模。使用旋轉機構脫螺

紋時，應注意防止螺紋型芯或型環(huán)轉動時帶動塑件轉動，因而塑件或模具上應有止轉裝置。

任務五習題答案：

1.當側向抽芯與模具開合模的垂直方向成B角度時，其斜導柱傾斜角一般如何選??？楔緊

塊的楔緊角如何選??？

答:抽拔方向朝動模方向傾斜￡角的情況，與￡=0（即抽芯方向垂直開模方向）的情況相

比，斜導柱傾角相同時，所需開模行程和斜導柱工作長度可以減小，而開模力和斜導柱所受

的彎曲力將增加，其效果相當于斜導柱傾角為（。+?）時的情況。由此可見斜導柱的傾角不

能過大，以。+￡<15°?20°為宜，最大不能超過25°。

楔緊塊的工作部分是斜面，其楔緊角如上圖所示。為了保證斜面能在合模時壓緊滑塊，

而在開模時又能迅速脫離滑塊，以避免楔緊塊影響斜導柱對滑塊的驅動，鎖緊角一般

都應比斜導柱的傾斜角a大一些，取a'=a+(2°?3°)。

2.斜導柱側向分型與抽芯機構由哪些零部件組成？各部分作用是什么？

答：斜導柱側向分型與抽芯機構由斜導柱、側型芯滑塊、楔滑塊。擋塊、滑塊拉桿、彈簧、

螺母等零件組成。各部分作用如下：

開模時，動模部分向后移動，開模力通過斜導柱帶動側型芯滑塊，使其在動模板的導滑

槽內(nèi)向外滑動，直至側型芯滑塊與塑件完全脫開，完成側向抽芯動作。塑件包在型芯上，隨

動模繼續(xù)后移，直到注射機頂桿與模具推板接觸，推出機構開始工作，推桿將塑件從型芯上

推出。

3.側型芯滑塊與導滑槽導滑的結構有哪幾種？請用繪草圖加以說明，并注上配合精度。

答：為保證導滑槽內(nèi)滑塊運動平衡可靠，二者之間上下、左右各有一對平面配合，配合

取U7/f7,其余各非配合面留有0.5?1mm的間隙。由于滑塊與導滑槽經(jīng)常摩擦，要求材料

具有足夠的耐磨性，可選用T8,T10等材料，熱處理要求硬度不低于50HRC,表面應保證粗

糙度在0.8左右。

滑塊的導滑部分應有足夠的長度，以免運動中產(chǎn)生歪斜，一般保證滑塊在完成抽拔動作

后，留在導滑槽中的長度應大于滑塊長度的2/3,否則滑塊在開始復位時容易發(fā)生傾斜，甚

至損壞模具。導滑槽的長度不能太短，有時當模具尺寸不宜加大，而導滑槽長度不夠時，可

采用在模具上局部加長導滑槽的措施來解決，當然導滑槽長度也不能加太長，避免無謂地加

大模具尺寸。

此外，滑塊本身的滑動部分也要有足夠的長度，一般為滑塊寬度的1.5倍以上，以免滑

塊在滑動過程中發(fā)生偏擺。對于寬度較寬的滑塊，可在滑塊上用兩根斜度一致的斜導柱帶動,

要求兩根斜導柱要同步帶動滑塊，否則滑塊易產(chǎn)生偏擺和卡死現(xiàn)象。

4.防止側型芯滑塊脫離斜導柱時的定位裝置的結構有哪幾種形式？并說明各自的使用場合。

答：為了保證合模時斜導柱能準確可靠地進入滑塊的斜孔，滑塊在完成抽芯動作后必須

停留在一定的位置上，不可任意滑動，否則閉模時斜導柱將不能準確地進入滑塊，致使損壞

模具，為此必須設置滑塊定位裝置。

如圖2-130所示為幾種常見的滑塊定位裝置。圖2-130(a)和圖2T30(b)是利用限位

擋塊定位。向上抽芯時，利用滑塊自重靠在限位擋塊上(圖2-130(a))；方向抽芯則可利

用彈簧使滑塊?？吭谙尬粨鯄K上定位(圖2T30(b)),彈簧力應為滑塊自重的1.5?2倍；

圖2-130(c)是彈簧銷定位；圖2730(d)是彈簧鋼球定位；圖2T30(e)是埋在導滑槽內(nèi)的彈

簧和擋板與滑塊的溝槽配合定位。

任務六習題答案：

1.模具溫度調節(jié)的重要性有哪些？

答：

（1）.溫度調節(jié)對塑件質量的影響

模具溫度及其波動對塑件的收縮率、變形、尺寸穩(wěn)定性、機械強度、應力開裂和表面質

量等均有影響。

模溫過低，熔體流動性差，塑料輪廓不清晰，甚至充不滿型腔或形成熔接痕，塑件表面

無光澤、缺陷等，機械強度降低。對熱固性塑料，模溫過低造成固化程度不足，塑件的物理、

化學和力學性能降低。對于熱塑性塑料注射成型時,在模溫過低、充模速度又不高的情況下,

塑件內(nèi)應力增大易引起翹曲變形和應力開裂，尤其是粘度大的工程塑料。但對于結晶型塑料,

適當降低模溫對成型是有利的，可減少應力開裂的傾向。

模溫過高，則成型收縮率大，脫模后塑件變形大，易造成溢料和粘模。對于熱固性塑料,

模溫過高會產(chǎn)生“過熟”導致變色、發(fā)脆、強度低等。但對于結晶型塑料，適當提高模溫有

利于塑件尺寸的穩(wěn)定性。

若模溫不均勻，型腔與型芯溫差過大，則塑件收縮不均勻，導致塑件產(chǎn)生翹曲變形，影

響塑件的形狀和尺寸精度。

因此，模具溫度必須合理控制，均勻穩(wěn)定的模溫對確保塑件質量尤為重要。

（2）.模溫對生產(chǎn)效率的影響

就注射成型而言，可把模具看作熱交換器。塑料熔體凝固時釋放出的熱量中約5%以輻

射、對流的方式散發(fā)到大氣中，其余95%由模具的冷卻介質（一般是水）帶走。因此，模具的

生產(chǎn)效率主要取決于冷卻介質的熱交換效果。據(jù)統(tǒng)計，模具的冷卻時間約占整個注射成型周

期的2/3至4/5,可見，縮短注射成型周期內(nèi)的冷卻時間是提高生產(chǎn)率的關鍵。而縮短冷卻

時間，可通過增大冷卻介質流速、增大傳熱面積和調節(jié)塑料與模具的溫差來實現(xiàn)。因而在保

證塑件質量和成型工藝順利進行的前提下，降低模溫有利于縮短冷卻時間，提高生產(chǎn)效率。

綜上所述，模溫對塑料成型和塑件質量以及生產(chǎn)率是至關重要的。塑料模既是塑料模塑成型

必不可少的工藝裝備，又是一個熱交換器。因此，要保證模塑過程中的熱平衡，保持模具溫

度穩(wěn)定均一，必須在模具上設置模溫調節(jié)系統(tǒng)，以調節(jié)模具溫度。

2.模具冷卻系統(tǒng)如何設計？

答：

（1）.冷卻參數(shù)計算

1）冷卻時間的確定

2）傳熱面積的計算

3）冷卻水孔總長度計算

4）冷卻水孔數(shù)計算

5）冷卻水流動狀態(tài)校核

6）冷卻水進口與出口處溫差校核

（2）.冷卻回路設計

3.模具加熱系統(tǒng)如何設計？

答：選擇加熱形式、加熱元件。

電阻加熱的計算：（1）加熱功率計算。（2）電熱棒數(shù)量與尺寸的確定。

4.多型腔外加熱式熱流道的結構特點是什么？

答：多型腔外加熱式熱流道系統(tǒng)。這種設計由具有內(nèi)部流道的環(huán)形加熱集流管組成.集流管

的設計具有與模具其他部位隔離的多種隔熱構造。這一系統(tǒng)的優(yōu)點是更好的溫度控制，但成

本也比較高、設備復雜。

任務七習題答案：

1.指出4種直澆口模架基本型（A型、B型、C型、D型）的各自特點和區(qū)別。

答：直澆口基本型又分為A型、B型、