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塑料模设计与制造指导手册
（内部讲义）

编著：李兆飞
审核：模具教研室

广州铁路职业技术学院
机械与电子工程学院
模具教研室
目 录
第一单元 热塑料制品设计原则 4
一、尺寸、精度及表面粗糙度 4
1、尺寸 4
2、精度 5
3、表面粗糙度 6
二、形状 6
三、脱模斜度 7
四、壁厚 8
五、加强筋 9
六、支承面 9
七、圆角 10
八、孔（槽） 10
九、螺纹 11
十、嵌件 13
十一、标记、符号、图案、文字 15
第二单元 塑料模设计原则与查验 17
一、塑料模具设计原则 17
1、模具设计上应与热交换器相似 17
2、采用平衡式流道系统 18
3、模具设计标准化 18
4、足够的排气装置 18
5、确保快速修模，设计时预留修模量 18
6、以容易组立，不易出错为原则 18
7、以模具易加工，精度适当为原则 18
二、模具设计要项查检 19
（一）注塑模具设计之计算公式 19
（二）注塑模具结构设计 20
第三单元 塑料模具设计流程 23
一、方框图 23
二、流程表 24
第四单元 塑胶模具制作规范 28
一、确认图面 28
二、模具制作流程 29
三、试模前务必完成下列之确认 29
第五单元 注射模设计实例 31
一、注射成型工艺规程的编制 31
1、塑件的工艺性分析 31
2、计算塑件的体积和重量 32
3、塑件注射工艺参数的确定 32
二、注射模的结构设计 32
1、分型面选择 33
2、确定型腔的排列方式 33
3、浇注系统设计 33
4、抽芯机构设计 34
5、成型零件的结构设计 34
三、模具设计的有关计算 35
1、型腔和型芯工作尺寸计算 35
2、型腔侧壁厚度和底板厚度计算 36
四、模具加热与冷却系统的设计 37
五、注射机有关参数的校核 38
六、绘制模具总装图和非标零件工作图 38
第六单元 模具制造实例 41
一、模具总体工艺流程图 41
二、注射模主要零件加工工艺规程的编制 42
三、模具装配工艺流程编制 43
四、模具试模、调试与验收 45
1 试模的目的与要求 45
2 塑料模具的试模与调整 46
3、塑料注塑模具的验收 54
《塑料模具设计》课程设计指导书 56
第一章 概 论 57
一、课程设计的目的 57
二、课程设计的选题 57
三、课程设计基本要求 57
四、设计前的准备工作 57
五、设计步骤及注意事项 58
六、设计任务 58
七、设计参考资料 58
八、设计时间及学时安排 58
第二章 注射模具的设计程序 59
一、接受任务书 59
二、收集整理资料 59
三、注射成型制品的分析 59
1、消化塑料制件图 59
2、塑料成型工艺分析 59
3、明确制品的生产批量 59
4、计算制品的体积和重量 60
四、选择成型设备 60
五、拟定模具结构方案 60
六、绘制模具装配图和零件图 60
七、校核模具图样 60
八、编写模具设计计算说明书 60
第三章 注射模具设计及模具图绘制 61
第一节 模具结构设计 61
一、模具的基本结构 61
二、注射模具设计的基本内容 61
三、注射模具设计的有关计算 62
四、模具零部件的设计 62
第二节 模具图的绘制与校核 62
一、装配图要求及绘制方法 62
二、零件图要求及绘制 64
三、审核设计结果 65
第四章 模具设计计算说明书的编写 66
一、设计计算说明书的内容 66
二、设计计算说明书的要求及格式 67
附件1：封面 69
附件2：《塑料模具设计》课程设计任务书 70
附件3：学院注塑机主要技术参数： 71
附件4：模具制造毛坯尺寸余量设计参考： 71

第一单元 热塑料制品设计原则
一、尺寸、精度及表面粗糙度
1、尺寸
这里的尺寸是指制件的总体尺寸，而不是壁厚、孔径等结构尺寸。
由于塑料流动性的限制，对于流动性差的塑料（如玻璃纤维增强塑料等）或薄壁制件进行注射成型和传递成型时，应特别注意制件尺寸，避免熔体不能充满型腔或形成熔接痕，从而影响制件外观和强度。此外，压缩成型制件尺寸受到压力机最大压力及台面尺寸的限制；注射成型制件的尺寸受到注射机的公称注射量、合模力和模板尺寸的限制。
尺寸主要满足使用要求及安装要求，同时要考虑模具的加工制造，设备的性能，还要考虑塑料的流动性。

2、精度
影响因素很多，有模具制造精度，塑料的成份和工艺条件等。
影响塑料制件公差的因素主要有：模具类型、结构与制造误差及磨损，尤其是成型零件的制造和装配误差以及使用中的磨损，塑料收缩率的波动，成型工艺条件的变化，塑料制件的形状及成型工艺性，飞边厚度的波动，脱模斜度及成型后制件的尺寸变化等。
目前我国已颁布了工程塑料、模塑塑料机件尺寸公差的国家标准（GB / T14486 – 93 ），见表6.2。
模塑件尺寸公差的代号为MT，公差等级分为7级，每一级又可分为A、B两部分，其中A为不受模具活动部分影响尺寸的公差，B为受模具活动部分影响尺寸的公差（例如由于受水平分型面溢边厚薄的影响，压缩件高度方向的尺寸）；该标准只规定编制公差值，上下偏差可根据制件的配合性质来分配。
制件公差等级的选用与塑料品种有关，见表6.3。

3、表面粗糙度
由模具表面的粗糙度决定，故一般模具表面粗糙度比制品要低一级，模具表面要进引研磨抛光，透过制品要求模具型腔与型芯的表面光洁度要一致Ra<0.2 um塑件圈上无公差要求的仍由尺寸，一般采用标准中的8 级，对孔类尺寸可以标正公差，而轴类各件尺寸可以标负出差。中心距尺寸可以标正负公差，配合部分尺寸要高于非配合部分尺寸。
二、形状
为了在开模时容易取出塑料制件，制件应尽量避免侧壁凹槽或与制件脱模方向垂直的孔，以免采用瓣合分型或侧抽芯等复杂的模具结构和在制件分型面位置上留下飞边。某些制件只要适当地改变其形状，即可避免使用侧抽芯或瓣合分型凹模（或凸模）结构，使模具结构简化。表6.4所示为制件形状有利于塑件成型的典型实例。

当塑料制件侧壁的凹槽（或外凸）深度（或高度）较小并允许带有圆角时，则可采用整体式凸模或凹模结构（图6.2），利用塑料在脱模温度下具有足够弹性的特性，以强行脱模的方式脱模。聚乙烯、聚丙烯等塑料制件可采取类似的方法，但多数情况下，带侧凹的塑料制件不宜采用强行脱模，以免损坏制件。

塑料制件的形状还要有利于提高制件的强度和刚度。为此薄壳状塑料制件可设计成球面或拱形曲面。例如在容器底或盖设计成图6.3所示的形状，可大大增强其刚度。

紧固用的凸耳或台阶应有足够的强度和刚度，以承受紧固时的作用力。为此，应避免台阶突然变化，而应逐步过渡，在容器的边缘设计成图6.4所示形状以增强刚度，减少变形。

塑料制件的形状还应考虑成型时分型面位置，脱模后不易变形等。
综上所述，塑料制件的形状必须便于成型以简化模具结构、降低成本、提高生产率和保证制件的质量。
三、脱模斜度
由于塑件在模腔内产生冷却收缩现象，使塑件紧抱模腔中的型芯和型腔中的凸出部分，使塑件取出困难，强行取出会导至塑件表面擦伤，拉毛，为了方便脱模，塑件设计时必须考虑与脱模（及轴芯）方向平行的内、外表面，设计足够的脱模斜度，一般30'~1030'。
一般型芯斜度要比型腔大，型芯长度及型腔深度越大，则斜度要减小。
为了便于塑料制件脱模，以防脱模时擦伤制件表面，与脱模方向平行的制件表面一般应具有合理的脱模斜度。其大小主要取决于塑料的收缩率、塑料制件的形状和壁厚以及制件的部位。收缩率大的塑料取较大的脱模斜度。常用塑料制件脱模斜度可参考手册。
在一般情况下，脱模斜度为30＇~ 1°30＇，但应注意根据具体情况而定。当制件有特殊要求或精度要求较高时，应选用较小的斜度，外表面斜度可小至5＇，内表面斜度小至10＇~ 20＇。高度不大的制件，还可以不要脱模斜度；尺寸较高、较大的制件选用较小的斜度；形状复杂、不易脱模的制件，应取较大的斜度；制件上的凸起或加强肋中边应有4°~ 5°的斜度；侧壁带皮革花纹应有4° ~ 6°的斜度；塑料制件壁厚大的应选较大的斜度。在开模时，为了让制件留在凸模上，内表面斜度比外表面斜度小。相反，为了让制件留在凹模一边，则外表面斜度比内表面斜度小。
斜度的取向原则是：内孔以小端为准，符合图样要求，斜度由扩大方向得到；外形以大端为准，符合图样要求，斜度由缩小方向得到（图6.6）。一般脱模斜度值不包括在塑料制件尺寸的公差范围内。但制件精度要求高的，脱模斜度应包括在公差范围内。
四、壁厚
根据塑件使用要求（强度，刚度）和制品结构特点及模具成型工艺的要求而定壁厚太小，强度及刚度不足，塑料填充困难。
壁厚太大，增加冷却时间，降低生产率，产生气泡，缩孔等。
要求壁厚尽可能均匀一致，否则由于冷却和固化速度不一样易产生内应力，引起塑件的变形及开裂。
塑料制件壁厚大小主要取决于：塑料品种、制件大小以及成型工艺条件。
壁厚不宜过小，这是因为在使用上必须有足够的强度和刚度；在装配时能够承受紧固力；在成型时熔体能够充满型腔；在脱模时能够承受脱模机构的冲击和振动。壁厚也不宜过大，否则用料太多，不但增加成本，而且增加成型时间和冷却时间，延长成型周期。对于热固性塑料还可能造成固化不足。另外也容易产生气泡、缩孔、凹痕、翘曲等缺陷。
热固性塑料的小型件，壁厚取1.0 ~ 2 mm；大型件取3 ~ 8 mm。热塑性塑料的壁塑料制件中的壁厚一般应力求均匀，否则会因为固化或冷却速度不同引起收缩不均匀，从而在制件内部产生内应力，导致制件产生翘曲，缩孔甚至开裂等缺陷。热塑性塑料易于成型薄壁制件，壁厚可达0.25 mm，但—般不宜小于0.6 ~ 0.9 mm，常选取2 ~ 4 mm。
表6.5为改善塑件壁厚的典型实例。

五、加强筋
设计原则：
（一）中间加强筋要低于外壁 0.5 mm 以上，使支承面易于平直。
（二）应避免或减小塑料的局部聚积。
（三）筋的排例要顺着在型腔内的流动方向。
为了确保塑料制件的强度和刚度而又不致于使制件的壁厚过大，可在制件适当的位置上设置加强肋。加强肋的厚度比壁厚小。有的加强肋还能改善成型时熔体的流动状况。
塑料制件中设置加强肋有以下要求：布置加强肋时，应尽量减少塑料的局部集中，以免产生缩孔和气泡。加强肋的尺寸不宜过大，以矮一些、多一些为好，加强肋之间中心距应大于两倍壁厚，这样既可以避免缩孔产生，又可以提高制件的强度和刚度。加强肋布置的方向应尽量与熔体流动的方向一致，以利于熔体充满型腔，避免熔体流动受到搅乱。加强肋的端面不应与制件支承面平齐，应有一定间隙。
表6.6为加强肋设计的典型实例。

六、支承面
塑件一般不以整个平面作为支承面，而取而代之以边框，底脚作支承面。
当塑料制件需要由一个面为支承（或基准面）时，以整个底面作为支承面是不合理的（图6.7 a），因为塑料制件稍有变形就会造成底面不平。为了更好地起支承作用，常采用边框或底脚（三点或四点）为支承面（图6.7 b或图6.7 c）。

七、圆角
塑料制件上所有转角应尽可能采用圆弧过渡。采用圆弧过渡的好处在于避免应力集中，提高强度，改善熔体在型腔中的流动状况，有利于充满型腔，便于脱模。在制件结构上无特殊要求时，制件的各连接处的圆角半径应不小于0.5 ~ 1 mm。

八、孔（槽）
塑件的孔三种成型加工方法：
（1）模型直接模塑出来。
（2）模塑成盲孔再钻孔通。
（3）塑件成型后再钻孔。先模塑出浅孔好。
1、模塑通孔要求孔径比（长度与孔径比）要小些，当孔径<1.5mm，由于模芯易弯曲折断，不适于模塑型芯的三种方式。
2、肓孔的深度： h< (3~5)d
d<1.5时， h<3d
3、异形孔（槽）设计
塑件如有侧孔或凹槽，则需要活动块或抽芯机构“平行射成原则”确定塑件侧孔（槽）是否适合于脱模。
热塑性塑料中软而有弹性的，如聚乙烯，聚丙烯，聚甲醛等制品，内孔与外形浅的可强制脱模。
塑料制件上的孔有通孔、不通孔、形状复杂的孔、螺纹孔、对于这些孔的设置有以下要求：
孔的形状宜简单，复杂形状的孔，模具制造较闲难。孔与孔之间，孔与壁之间均应有足够的距离。孔径与孔的深度也应有一定的关系，例如挤出或注射成型时，孔的深度不能大于10 d。
塑料制件上紧固用的孔和其它受力的孔，应设计出凸边予以加强，如图6.8所示，，固定孔建议采用图6.8 a所示沉头螺钉孔形式，—般不采用图6.8 b所示沉头螺钉孔形式。如果必须采用图6.8 b形式时，则应改进为图6.8 c的形式，以便设置型芯。

图6.8 固定孔的形式
互相垂直的孔或斜交的孔，在压缩成型制件中不宜采用；在注射成型和传递成型中可以采用，但两个孔的型芯不能互相嵌合（图6.9 a），而应采用图6.9 b的结构形式。成型时，小孔型芯从凹边抽芯后，再抽大孔型芯。需要设置侧壁孔时，应尽可能避免侧抽芯装置，使模具结构简化，如表6.4所示。孔的设计应便于成型成型。

图6.9 两相交孔的设计

图6.10 复杂孔形的成型方法

九、螺纹
塑件中的螺纹可用模塑成型出来，或切削方法获得通常拆装或受力大的，要采用金属螺纹嵌件来成型。
塑件上的螺纹可以在模塑时直接成型，也可以用机械切削的办法后加工，在经常装拆和受力较大的地方则应该采用金属螺纹的嵌件。塑件上螺纹的选用可参考表4—8，原则上螺牙尺寸应选较大者，螺纹直径较小时就不宜采用细牙螺纹，特别是用纤维或布基作填料的塑料成型的螺纹，其螺牙尖端部分常常被强度不高的纯树脂所充填，如螺牙过细将会影响使用强度。
设计注射螺纹时，还应注意内、外螺纹的公差等级分别不要高于IT7和IT8级，螺纹的外径不能小于4 mm、内径不能小于2 mm。如果模具的螺纹牙距未加上收缩值，则塑料螺纹与金属螺纹的配合长度就不能太长，一般不大于螺纹直径的1.5倍，否则会因收缩值不同互相干涉造成附加应力，使连接强度降低。
表4—8螺纹选用范围
螺纹公称直径／mm
螺纹种类
公制标准螺纹
1级细牙螺纹
2级细牙螺纹
3级细牙螺纹
4级细牙螺纹
3以下
3~6
6~10
10~18
18~30
30~50
+
+
+
+
+
+
-
-
+
+
+
+
-
-
-
+
+
+
-
-
-
-
+
+
-
-
-
-
-
+
注：表中“-”为不建议采用的范围。
为了防止螺孔最外圈的螺纹崩裂或变形，应使内螺纹始端有一台阶孔，孔深为0.2～0.8 mm。并且螺纹牙应渐渐凸起，如图4—27所示，a是错误的，b是正确的。同样制件的外螺纹其始端也应下降0.2 mm以上，末端不宜延长到与垂直底面相接处，否则易使脆性塑件发生断裂。如图4—28所示，a是错误的，b是正确的。同样，螺纹的始端和末端均不应突然开始和结束，而应有过渡部分l，其值可按表4—9选取。
表4—9 塑料制件上螺纹始末部分尺寸
螺纹直径
螺距
≤1
1~2
>2
始末部分尺寸长度l
≤10
>10~20
>20~30
>30~40
2
3
4
6
3
4
6
8
3
5
8
10
注：始末部分长度相当于车削金属螺纹时的退刀长度。

在同一螺纹型芯（型环）上有前后两段螺纹时，应使两段螺纹旋转方向相同，螺距相等，如图4-29a所示，否则无法将塑件从螺纹型芯（或型环）上拧下来。当螺距不等或旋转方向不同时，就要采用两段型芯（或型环）组合在一起，成型后分段拧下，如图4-29b所示。
螺纹塑件成型之后脱模时，螺纹型芯或型环必须相对塑件回转运动，如果塑件跟着螺纹型芯或型环一起转动，则螺纹型芯或型环是脱不出塑件的，因此塑件必须止转，即不随螺纹型或型环一起转动。为了达到这个要求，塑件的外形或端面上需带有防转动的花纹或图案，如图4-30所示。

十、嵌件
由于应用上的要求，塑件中常镶嵌不同形式的金属嵌件。塑件上嵌件设计的基本要求是塑件在使用过程中嵌件不被拔脱。
金属嵌件的种类和形式很多，但为了在塑件内牢固嵌定而不致被拔脱，其表面必须加工成沟槽或滚花，或制成多种特殊形状。图4-20中所示的就是几种金属嵌件的典型形状。

金属嵌件周围的塑件壁厚，取决于塑件的种类、塑料的收缩率、塑料与嵌件金属的膨胀系数之差以及嵌件的形状等因素，但金属嵌件周围的塑件壁厚越厚，则塑件破裂的可能性就越小。常用塑件中金属嵌件周围的最小壁厚可参阅表4-7。
表4-7金属嵌件周围的最小壁厚
塑料
钢制嵌件直径D／mm
1.5~13
16~25
酚醛塑料，通用
矿物填充
玻璃纤维填充
氨基塑料，矿物填充
尼龙66
聚乙烯
聚丙烯
聚氯乙烯，软质
聚苯乙烯
聚碳酸酯
聚甲基丙烯酸酯
聚甲醛
0.8D
0.75D
0.4D
0.8D
0.5D
0.4D
0.5D
0.75D
1.5D
1D
0.75D
0.5D
0.5D
0.5D
0.25D
0.75D
0.3D
0.5D
0.25D
0.5D
1.3D
0.8D
0.6D
0.3D
金属嵌件设计的基本原则如下：
（1）金属嵌件嵌入部分的周边应有倒角，以减少周围塑料冷却时产生的应力集中。
（2）嵌件设在塑件上的凸起部位时，嵌入深度应大于凸起部位的高度，以保证应有的塑件机械强度。
（3）内、外螺纹嵌件的高度应低于型腔的成型高度0.05 mm，以免压坏嵌件和模腔。
（4）外螺纹嵌件应在无螺纹部分与模具配合，以免熔融物料渗入螺纹部分。
（5）嵌件高度不应超过其直径的两倍，高度应有公差要求。
（6）嵌件在模内应定位准确并防止溢料，如图4-21、图4-22所示。
常见嵌件与塑件的连接形式如图4-23、图4-24、图4-25所示。

十一、标记、符号、图案、文字
塑件上常带有产品型号、名称、某些文字说明以及为了装饰美观所设计的花纹图案。所有这些文字图案以在塑件上凸起为好，一是美观，二是模具容易制造，但凸起的文字图案容易磨损。
如果使这些文字图案等凹入塑件表面，虽不易磨损，但不仅不美观，模具也难以加工制造，因为成型凹下的文字图案，模具上的文字图案必须凸起，很难加工出来。解决的方法是仍使这些文字图案在塑件上凸起，但塑件带文字图案的部位应低于塑件主体表面。模具上成型文字图案的部分加工成镶件，镶入模腔主体，使其高出型腔主体表面，如图4—26所示。文字图案的高度一般为0.2~0.5 mm，线条宽度为0.3~0.8 mm。

第二单元 塑料模设计原则与查验
一、塑料模具设计原则
每种塑料对于模具设计之要求不同，同时模具设计又随生产之形态及现有之成型设备之不同而有所变化，尽管如此 ，模具设计仍有些原则可循：
1、模具设计上应与热交换器相似
由于模具温度之冷却及控制对整个注塑周期及物料性质有很大影响；故模具必须具有热交换器式的设计。计算进入模具的热量可以利用以下公式：
Q1=W×S×CR×Δt1
其中：W——射出重量（kg/次）
S——每小时射出次数（次/hr）
CR——树脂比热（kcal/kg˚c）
Δt1——射出温度与平均取出温度的差
系水带走热量之计算公式：
Q2=π×d×l×h×Δt2
其中：d ——冷却孔径
l ——冷却孔长
h ——界膜系数 （kcal/m2hr˚c）
Δt2——模具与水平均温差 （°c）
同时可以利用以下公式计算进入冷却水的热量：
Q3=v×c×e× Δt3
其中：v ——水流量 （m3/hr）
c ——水的比热 （kcal/kg.˚c）
e ——水的热容量（kg/m2）
Δt3——出水与入水口温差
如此，模具达到热平衡就有：Q1=Q2=Q3，不难确定冷却水道的直径及长度.实际设计时，考虑水垢等因素可将计算值提高到2倍的能力，只要增加管长，内面积即可。界膜系数即使增大，只要水温接近模温，并不会有问题。
2、采用平衡式流道系统
平衡式流道易加工，更重要的是平衡式流道最容易使每一个模腔达到相同压力，有利于保证每个零件均质生产。这对于连接器来说尤其重要。
3、模具设计标准化
尽量采用标准的模具组件及附件。这不但可加速绘图过程（因标准制品已储存于计算机系统），更可减低模具的生产成本及维修成本。在连接器模具方面可以有以下标准化部件： A，B板及其固定板，引料接头，水栓，导柱套及顶针，回位销，弹簧，近定位以及部分架构件等。
4、足够的排气装置
模腔内气体的顺利排出可以减少零件包封，不饱模，脏污及模仁腐蚀。通常可以通过设置顶针，分割模仁，开排气槽及采用特殊材料来排气。开排气槽是直接有效的方法，排气槽深约0.005~0.02mm，依原料溢料值决定 ，宽度不限，位于成品面以下0.5mm可加深到0.3mm。排气槽的位置在远GATE，零件结合线处，以及肉薄处。 对于电子连接器而言，有一种趋势： 只要位置许可，排气槽越开越多，可视模腔内压力不同而深浅不一化。当然，最后要确保排气畅通直至模具外，以免前功尽弃。
5、确保快速修模，设计时预留修模量
精密模具除了塑料原料本身固有之收缩率外，还需要克服其它如肉厚不均造成的脱模后变形。后者的难处在于：不同的零件将有不同的变形量及变形方式，变形位置。因此，像电子连接器生产用之精密模具必须依照经验设置修模余量，以确保试模时可以快速修正局部模仁 ，使得可以花较少成本， 就可以快速使零件符合规格要求， 在产品开发段尤其重要。
6、以容易组立，不易出错为原则
电子连接器的塑料零件料号众多，有些差别不大，连接器制造厂从成本考虑，大多采用多料号共享一套模生产；设计模具时应考虑在模仁上做MARK，键槽，挂脚，以减少在组立多料号模具时出错，即模具设计中的”防呆法” 。
7、以模具易加工，精度适当为原则
在进行模具结构设计时，应充分了解各种加工方法及所能达到的精度。连接器功能与配合部位相对精度要求较高，其对应的模仁部位应保证足够的精度及均质。如可将该部分设计成完全由磨床的方式加工，对其表面粗糙度作进一步要求；有些既无功能又无配合要求的部位，模仁加工时尽可以放宽公差，如一些外形的倒角等。当然，以上也是出于对模具加工成本降低的考虑。

二、模具设计要项查检
（一）注塑模具设计之计算公式
1、模具设计理论尺寸计算 ： L=µ×L0
L——模具理论尺寸
µ——原料各向收缩率
L0——零件设计尺寸
2、模具设计实际尺寸计算 ： l =L+a1+a2+ a3- a4
l——模具实际尺寸
L——模具理论尺寸
a1——预置变形量
a2——脱模斜度余量
a3——塑料零件热膨胀量
a4——模具热膨胀量
3、回位销及顶出板变形量计算 ：σ =（ω×ℓ3）/（n×E×I）
σ——最大变形量（cm）
ω——顶出板重量/弹簧输出力（kg）
ℓ——承受弯曲长度（cm）
n——系数（悬臂梁时n=3）
E——纵弹性系数（kgf/cm2）
I——截面2次矩（cm4）
4、模具弹簧输出力计算：ω=（d4×G×σ）/（8×N×D3）
ω——输出力（kgf）
d——线径（mm）
G——横弹性系数（kgf/cm2）
σ——变形量（mm）
N——线圈的有效圈数
D——线圈的中心直径（mm）
5、模具弹簧剪断力计算 ： τ =k×（8×D×ω）/（π×d3）
τ——剪断应力（kgf/cm2）
k——依线径与线圈直径比m=D/d而变化的剪应力修正系数
D——线圈中心直径（mm）
ω——负荷（kgf）
d——线径（mm）
6、塑料零件脱模力计算 ： R≤P-n×P1
R——最大脱模阻力（kgf）
P——顶出力（kgf）
n——弹簧支数
P1——弹簧反作用力（kgf）
7、顶针大小及长度计算 ： R=4×π2×（E×I）/ ℓ2
R——最大脱模阻力（kgf）
E——纵弹性系数（kgf/cm2）
I——截面2次矩（cm4）
ℓ——顶针长度
8、塑化量计算 ： G=[（m1+m2）/T]×η
G—— 塑化量（g/min）
m1——零件重量（g）
m2——料头重量（g）
T——成型周期（min）
η——安全系数
9、锁模力计算 ： C≥S×（P0-∆P1-∆P2-∆P3）
C——锁模力（kgf）
S——零件及料头投影面积（cm2）
P0——注射压力（kgf/cm2）
∆P1——喷嘴压力降（kgf/cm2）
∆P2——流道压力降 （kgf/cm2）
∆P3——模腔流动压力降（kgf/cm2）
10、流体力学及热力学公式适用

（二）注塑模具结构设计
1、模具构造形式
二板、三板、Heat Runner、单/多滑块抽芯、简易/快速模
2、模具注射系统
gate位置/大小、Runner截面形状、Runner平衡及模穴数排布、模流分析
3、模具顶出机构
普通圆/扁销顶出、剥料板顶出、套筒顶出、两次顶出、模内cut、斜销顶出、气体辅助。
4、模具温度控制
冷却水道排布、block内水道设计、冷媒及回路密封性。
5、分型系统设计
分型面选取、模仁分割、死角处理（侧向抽芯机构设计）
6、模具材料选用
考虑：模具精度、被切削性、镜面加工性、耐磨耗性、韧性、耐腐蚀性、强度、电加工性能以及材料价格
（S55C，RAMAX，SKD61，VIKING，SKD11……）
7、概念设计与拆模
正确读懂产品设计图、收缩率计算与调整、平面layout、立体assm图、模仁分割
8、模具设计制图
（1）layout图
图框字段、模仁件号、模穴中心尺寸、边界尺寸、插破位置尺寸、关键高度方向尺寸、block内水道、滑块镶件、顶针孔位置、模仁相对位置
（2）零件图
图框字段、配合公差与互换性、清角&逃角、表面粗糙要求、各种mark、成型工艺需求（脱模角/镜面） 、标注加工方法、精度过剩、标准件使用、缺少尺寸、尺寸链封闭、累计公差吸收、图面排布整洁美观、局部视图运用
（3）ass’y图
图框字段、顶针及标准品、模板尺寸/编号及相对位置、复杂顶出机构示意
（4）图面标注与模具加工
1）塑模图面标注基本要求
a、模具加工者及模具组立者易读懂；
b、图面标注不应超过必要及欠充分；
c、现场作业者应无需再作计算；
d、采用标准化图框及一个件号一张图纸。
2）图面标注方法：
a、架构件及模仁六面体配合件外形公差取±0.002，着眼于模具精度要求，减少累计公差；架构件高度取公差+0.01。
b、模仁高度靠破方向理想尺寸、实际尺寸、公差一般为： A、A+0.01或A±0.005。
c、 E.D.M尺寸公差取±0.005，其理想尺寸为依收缩率计算所得。若无变形预置及脱模角，则实际模仁尺寸为理想尺寸。
d、挂脚部分高度公差为±0.01， 挂脚与槽深的理论值差值为0.02 mm。（如：挂脚 3.99mm，槽深4.01mm）
e、配合（无论是动、静）模仁公差考虑排气与原料溢料值。PPS间隙<0.005mm，如为LCP、PBT、PA6T、PCT等原料，孔尺寸A销尺寸为A+0.01 ；方孔、槽配合也是如此。
f、顶针孔尺寸配合：模仁A，垫板A+0.10， M02板A+1， M03板A+0.5mm （实际需考虑A值及顶针规格）。
g、脱模角与斜靠保证成型后零件尺寸大小端均在规格内。（如原料：PBT，Y轴，蓝图：1.20±0.05，模仁大端取1.24mm/小端取1.18mm）。
h、Foxconn mark选用标准字型 （ 1# ， 2# ，3# ， 4# ， 5# ），明确标示”雾面亮字”或”雾字亮面”、E.D.M深或字深； POS.NO.依照蓝图规格（建议R&D采用”雾面亮字”）标示模仁图；CAV.NO.不可漏失，明确标示位置、HIGH、DEEP。
i、同一方向尺寸，选用同一基准。尽量使得加工基准与标注基准一致，通常选大平面/外形中心作为标注基准。
j、模板公差取标准件，保证大面平行度， A/B板需配加工。
k、图面版次更新一定在右上方注明原因，并签名，写日期。
l、尺寸标注以实体为主，便于量测及现场加工。
3）常用加工代号对照
REF.参考尺寸
TYP.点型尺寸
THR.通孔
TAPER锥度
TAPER START脱模角起始线
HIGH高度
BOTTOM底部
VIEW 向视图
SEC剖视图
DETAIL放大图
LARGE大端
SMALL小端
MARK记号
SQ 正方形
LP 抛光
“CB” 螺栓沉头孔
CUT 逃角（1.00×0.20）
E.D.M放电加工
TAP攻牙
M/C中心切削
W/E线切割
G成形磨
P/G光学研磨
W/E0油割
J/G治具研磨
M铣削
AROUND全周
0.3C倒角0.3×0.3mm
8-M8×10——8个M8螺孔牙深10mm
R0.03 清角0.04 max
NOTE % 所有标%处
FINISH 热处理硬度（HRC）
MAT’L模仁材质
Q’TY 整套全
CAV.模所需数量
DEEP深度

4）加工精度及加工方法
加工方法
加工精度
E.D.M
5μm/尺寸
0.8μm/R
W/E0
3μm/尺寸
1μm/R
W/E1
5μm/尺寸
1μm/R
P/G
2μm/尺寸
0.5μm/R精密模仁
G（高速精密）
2μm/尺寸
0.1μm/R精密模仁
J/G
2μm/尺寸
0.5μm/R内孔
M/C
0.01mm
模板
M
5μm/尺寸
1.2μm/R
清角
R0.04max（磨床）
R0.08mm（W/E视线径）
E.D.M
0.20×1.0mm（宽×深）

第三单元 塑料模具设计流程
一、方框图

设计之前
设计中
设计评审
客户资料审查
结果回馈客户
客户确认
模具设计与开发计划的制订
模具设计参数的审核与分析
制品参数评审
模具参数评审
设计规划
模具结构设计
汇审
结构﹑材质确认
3D组立
2D组立
模具2D零件图绘制
BOM
设计评审及设计确认
设计输出
图纸放行

二、流程表
设计之前
1
客户资料审查
制品样板
3D产品设计
结果回馈客户
客户确认
模具设计与开发计划的制订﹑设计参数的审核与分析
制品参数评审
a﹑制品用在何处（外观要求）﹔怎样使用（力学性能要求）﹖
b﹑成型塑料的收缩率多少﹖
制品CAD图面
3D产品设计
c﹑制品是否要同其它零件进行配合（公差要求）﹖
d﹑制品结构脱模角分别是多少﹖
制品3D档案
3D审查
e﹑浇口位置﹑流线﹑结合线﹑顶出痕要求﹖
f﹑制品外观面有无特殊要求：咬花﹑蚀纹...﹖
制品3D档与样板
图样比对
模具参数评审
a﹑客户指定制品成型塑料的模塑特性如何﹖
b﹑预期将模塑多少件制品﹖
制品CAD档与样板
图样比对
c﹑预期的模塑周期多长﹖
d﹑需要何种类型的流道系统：冷流道（二板or三板）﹑热流道or两都结合
制品3D档与CAD檔
图图比对
e﹑模腔的布局﹖天地方向的选择﹖
f﹑制品出模方式的选择：手动拿出or自动落下﹔机械顶出﹑液压顶出or气压顶出
设计规划
设计日程的确定﹔该项目设计小组指定﹑技术负责人指定
设计中
模具结构设计
1﹑制品能否从模腔中拉出﹖能否从模芯上脱下﹖
确定出模方向：首先根据制品Boss﹑Clip﹑cip等结构确定出模方向，若无法正常成型和脱模则考虑设计斜销（顶）﹑内（外）滑块侧面抽芯﹔如果制品有内外螺纹结构，还需设计方法一：以液压缸驱动齿轮﹑螺杆旋出﹔方法二：以齿条借助开模力﹑开模行程驱动齿轮﹑螺杆旋出
2﹑确定分型面
以模具制造加工条件的要求为根据，满足制品外形要求来确定模具分型面位置，便利简化磨削﹑铣削﹑CNC加工
3﹑制品模穴布局平衡吗﹖
针对制品模穴布局不平衡问题，（如一模一穴，进料点偏离模具中心一定距离﹔一模两穴，大小差别较大两个制品），解决方法一：设计模楔做为模腔/模芯的一部分来平衡这些力﹔方法二：采用倾斜式唧嘴﹔
4﹑设计合理的浇口位置﹑浇口形状以及浇口数目
根据制品大小﹑成型材料的粘度﹑流动性能﹑可能出现的料流结合线﹑模塑周期的长短﹔借用CAE模流分析软件（公司尚未安装）/PRO/E塑料顾问等工具来确定浇口位置/大小/型式（针点﹑侧边状﹑搭接式﹑锥型状…）/数目。浇口的设计决定料流结合线，而结合线的汇集将使内应力集中，这对于制品将是一个致命的破坏因素
5﹑镶件和成孔销的设计
针对一些精巧细小的部件采取模仁镶件的方法，如成形深而小的孔位﹔模仁成型面在工作过程中容易磨损破坏的结构﹔在分型面下方深处无法加工或难以加工的结构﹔深/厚>5的筋位
设计中
模具结构设计
6﹑排气结构设计
针对制品一些尖锐薄的位置，在注塑过程因排气不良而容易形成真空以致注射压力损失大且粘料难以充饱产生射出制品缺胶现象，我们需在该处设置固定排气销﹑开设镶件孔or将顶针设置于该处
7﹑顶出机构设计
确定合适的顶出方法（脱模板﹑顶杆﹑直推块﹑气动顶出阀﹑气隙）
8﹑冷却水路设计
我们根据预期模塑量﹑模塑周期来确定冷却水路的有or没有：a:对于较低模塑量的样件模，可以不设冷却水路﹔b:对预期模塑量上万的模具我们精确的设计合理高效的冷却条件，避免出现冷却不均匀甚至有些地方无法被冷却的现象。注意前后模水线要相互配合﹑不能重垒平行，防止塑料分子链取向一致
9﹑公母模仁定位装置设计
将模腔/模芯/斜销进行良好的定位，可以补偿制造误差﹑热膨胀﹑磨损等失效因素。公母模仁可用卡入模座之定位梢保证定位准确﹔对于分型面落差较大的小型模具用导柱定位即可，而对于大型模具/非平衡高保压力模具﹑分型面平整无咬合的模具我们还可以采用方型/圆型导柱辅助器﹑T型辅助器﹑锥形锁﹑模楔等添加结构来确保可靠的定位
10﹑滑块抽芯驱动机构﹑锁紧机构的设计
我们在给予滑块足够的抽芯力和足够的抽芯距离的同时。应根据滑块的体积大小和所需的抽芯距离设计适合的滑块驱动机构以及滑块复位锁紧机构：a:斜导柱（驱动件）配合铲机﹔b:斜导柱配合模板斜面﹔c:束仔开T形槽（兼抽芯与锁紧作用）
11﹑滑块定位装置设计
滑块抽芯行程的定位使用较多的两种方式：一﹑采用弹簧珠定位﹔二﹑采用压力弹簧配合停止销定位。
12﹑次序开模机构的设计
我们在设计三板模﹑多板模时，至少有三个以上的开模面，如何保证它们按照我们的设计意愿次序开模至关重要。我们可以根据模具大小﹑制品粘模度来设置标准的外部钢质开闭器﹑内部塑料开闭器配合行程拉杆来保证开模顺序
13﹑三板模流道脱出装置的设计
针对三板模料头贯穿流道板（剥料板）﹑A板﹑母模仁，如何完全的从模具中脱落，我们需在前模面板上设置流道小拉杆，当流道板与前模板（A板）分开时将下沉料头从前模中拉出，然后人工钳出流道凝料﹔对于自动化要求高的模具我还可在流道上设计自动弹料机构。
14﹑模具压板的厚度设置
a：一般情况下，我们可采用模架制造商提供的标准值﹔b：根据客户提供的要求值设计，如配合注射机的快速夹模装置需要特定的面﹑底板厚度
15﹑唧嘴规格选择
根据下沉料沟的长度﹑模具大小来确定所用唧嘴规格，若无所需的类型则设计唧嘴零件图自行加工
16﹑定位环规规格选择
根据所用唧嘴大小﹑注射机喷头尺寸选择适合规格的定位环
17﹑模仁尺寸的确定
视制品大小给定模仁长﹑宽﹑高尺寸：小件（模仁周边距制品轮廓最近处长/宽方向单边25~40mm﹔高度方向30~