摘要：注射模具设计中的零件形状较复杂，要保证制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。
注塑机又名注射成型机或注射机。它是将热塑性塑料或热固性塑料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。分为立式、卧式、全电式。注塑机能加热塑料，对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。
关键词：注射；成型；浇口；型腔；型芯；注塑机的控制系统
引言：注塑模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑料工业的迅速发展，以及塑料制品在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求也越来越高，传统的模具设计方法已无法适应当今的要求.与传统的模具设计相比，计算机辅助工程（CAE）技术无论是在提高生产率、保证产品质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面，都具有极大的优越性。
塑模的零件可以根据其作用的不同分为成型零件、通用零件及标准零件等三大类。成型零件如凸模（型芯），凹模（型腔，镶块），成型杆、及型环等，通用零件如导柱斜导柱、滑块及锁紧零件、浇口套、定位环、顶杆、复位杆、拉料杆、垫板、固定板等标准零件如定位螺钉、联接螺钉与螺母、定位杆及支撑钉。
成型零件是塑料注塑模具的核心部分，在工作是直接与塑件接触，它们根据塑件不同的结构而形成相互结应的结构形式，结构形状复杂，加工的精度及表面质量要求较高。同一塑件的注塑成型方法可以有多种结构形式，但必须以选择成型性能好为前提，充分考虑现有设备条件下的工艺性强、制造简单、易于保证精度，模具制造。注塑模的通用零部件是经过标准化设计的注塑模结构的通用零部件，以称注塑模结构件。它是组成注塑模完成固定、导向、定位及成型动作等的基本零件[1]。
注塑型腔的结构形式有整体式、整体组合式和组合式三种。
整体式强度和刚度都相对较高，且不易变形，塑件上不会产生拼模缝痕迹，但是模具成本较高，同时给热处理和表面处理带来了困难，只适用于形状较为简单的中、小型模具。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆整体组合式的型腔由整块材料制成，用台肩或螺栓固在模板上，它的主要优点是便于加工，特别是多型腔的模具中，型腔的单个加工后，再分别装入模板，这样容易保证各型腔的同心度要求以及尺寸精度要求，并且便于部分成型进行热处理等。
组合式主要是多同多个镶拼块组合或整块材料上局部镶有成型嵌件而表成型腔，它的特点是便于机械加工，便于抛光、研磨，和局部热处理，节约优质钢材。这种形式多用于还容易加工的型腔或成型大面积的塑件的大型 型腔上。
凸模的结构形式分为整体式、沉孔嵌入式和通孔嵌入式和通孔沉孔嵌入式。整体式适用于凸模结构形状简单的小型注塑模，也可在型板上直接加工出凸模，一般也可不进行热处理。沉孔嵌入式适用于一般型芯结构比较复杂的小型芯便于加工操作的注塑模；通孔嵌入式适用于型芯固定板和型腔一起加工或型芯使用优质材料和特殊加工的情况下，沉孔通孔的嵌入式适用于一般较复杂的注塑模，有利于嵌件的加工。
在注塑模的标准件中，凹模的外形为矩形，所以当凹模为圆形时，一般也采用矩形模板。因此，凹模强度的计算也以矩形为主。
在塑料注塑过程中，型腔从合模到注塑保压的过程中将受到高压冲击力，因此模具型腔应有足够的强度和刚度，总的来说，型腔承受的主要注塑压力和保压压力，并在注塑过程中不断变化。在这些压力的作用下，当型腔的刚度不足时，往往会产生弹性变形，导致形腔向外膨胀，它将直接影响塑件的尺寸精度和塑件的成型质量，并产生溢料飞边。当降料冷却收缩时，随着压力的下降，型腔将会弹性回复，当型腔的弹性变形恢复量大于塑件壁厚的收缩量时，将会压紧塑件，引起塑件的顶出困难，甚至使塑件留在型腔中，如果强度不够，会引起塑性变形，产生塑件的永久形，特别严重的会使型腔破裂，酿成事故[2]。
注塑成形的每一个环节中，塑件均必须从注塑模型腔内取出，所以脱模机构是注塑模的重要功能结构件。一般成形件的注塑模都是使塑件留在动模上，得用机床的开模动作取出塑件，按脱模零件的类别对机构的分类，可以分为顶杆脱模，顶管脱模，脱模板脱模，推杆脱模等不同类型[3]。
排气系统的作用是在注塑过程中，将型腔中的气体有序面顺利的排出，以免塑件产生气泡、疏松等缺陷。排气的方式有配合间隙排气，排气槽排气和排塞排气三种形式。
模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凸模、凹模、型芯、型腔、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和表面粗糙度。此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度和较好的耐磨性能。
设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。
塑料固化成型过程中，同熔融状态冷却到固化状态是由熔料温度和模具的温度差来实现的，而且一般来说，模具温度应在塑件热变形温度以下才能达到迅速固化成型的目的，但模具的温度即不能过高也不能过低，模具的温度过高会造成溢料，脱模困难，并使塑件固化的时间延长，延长注塑成型周期，降低生产率，模温过低则会影响熔料的流动性，增大塑件应力，并可能出现熔接痕和缺料等缺陷，影响塑件质量，为此，控制模体温度是塑料注塑成型的重要环节[4]。
目前，注塑机的过程控制系统主要包含两大部分：一是温度控制系统，以对料筒、熔体和模具的温度进行控制；二是运动控制系统，以对注塑过程的压力、速度、位移进行多级切换。
注射速度、保压压力、溶胶背压是注射部分首先要控制的三个变量，其控制精度直接影响制品的质量。现代较为先进的注塑机具备了5到10级的注射速度和多段保压以及溶胶背压控制。一般通过位移/速度传感器、压力传感器、闭环注射控制器和高响应伺服阀的配合使用，实现注射成型过程中溶胶背压、注射速度和保压工况的精确控制。另外比较简单的办法是采用闭环比例阀，通过比例阀本身的阀芯位置的闭环控制来提高控制精度。然而阀芯位置是一个中间变量，因此控制精度稍差。
移模过程控制最主要的变量是锁模力，锁模力的重复再现是稳定的成型周期的必要条件。移模过程中应该控制的另外一个重要的变量是位置。一方面，先进的注塑机不断追求效率的提高，移模速度直接影响成型周期，而快速移模本身对减速控制提出了更高的要求。另一方面，由于特殊工艺的不断开发和推广，模具位置的控制精度要求越来越高。
参考文献
[1] [2]尚庆付.塑料表封注塑模设计[J].连云港：模具技术，2009.4.
[3] 林洁瑜.手机塑料模具的浇口选择[J].江苏：机械工程师，2009.07.
[4] 陈永涛，杜智敏，何华妹.UG NX4注塑模具设计师就业实战实例精解.[M]北京：清华大学出版社，2006.10
论文作者:张永超
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第13期
论文发表时间:2018/10/10
标签：零件论文; 塑件论文; 模具论文; 注塑论文; 塑料论文; 精度论文; 结构论文; 《建筑学研究前沿》2018年第13期论文;