一 注射模具的结构组成
注射模具的结构由塑件的复杂程度及注射机的结构形式等因素决定，其基本结构由动模和定模两部分组成。其中定模部分安装在注射机的固定模板上，动模部分安装在注射机的移动模板上。在注射成型过程中，动模部分随注射机上的合模系统运动，同时动模部分与定模部分由导柱导向而闭合构成浇注系统和型腔，塑料熔体从注射机喷嘴经浇注系统进入型腔，冷却后开模时，动模部分和定模部分分离，取出塑件。
根据模具各部分所起的作用，注射模具为成型零部件、结构零部件、浇注系统、 温度调节系统、排气系统组成，如图4-1所示。
1.成型零部件
是指组成型腔的零件。如：凸模（型芯）、凹模以及嵌件和镶块等。凸模（型芯）形成塑件的内表面形状，凹模（型腔）形成塑件的外表面形状。合模后凸模和凹模便构成了模具的型腔。如图4-1所示的模具中，型腔是由动模板1、定模板2、凸模7等组成的。
2.结构零部件
指模架 、机构等。模架如：上、下模座，支承零部件等；机构，如：合模导向机构，推出机构，侧抽芯机构等。
3. 浇注系统
熔融塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所流经的通道称为浇注系统，浇注系统由主流道、分流道、浇口及冷料穴等四部分组成。
4. 温度调节系统
为了满足注射工艺对模具的温度要求，必须对模具的温度进行控制，所以模具常常设有冷却或加热的温度调节系统。冷却系统一般是在模具上开设冷却水道（图4-1中3），而加热系统是在模具内部或四周安装加热元件。
5. 排气系统
在注射成型过程中，为了将型腔内的气体排除模外，常常需要开设排气系统。排气系统通常是在分型面上有目的地开设几条排气沟槽，另外许多模具的推杆或活动型芯与模板之间的配合间隙也可起排气作用。小型塑件的排气量不大，因此可直接利用分型面排气。
单分型面注射模具 单分型面注射模又称二板式注射模，它是注射模中最简单、最基本的一种结构形式，对成型塑件的适应性很强，因而应用十分广泛。这种模具只有动、定模之间的一个分型面，其典型结构如图4-1所示。 根据具体塑件的实际要求，单分型面注射模既可以设计成单型腔注射模，也可以设计成多型腔注射模，也可增添其它的部件（如嵌件、螺纹型芯或活动型芯等）。因此，在这种基本结构形式的基础上，可演变出其它各种复杂结构。 1. 工作原理 合模时，在导柱8和导套9的导向定位下，动、定模闭合。型腔由定模板2上的凹模与固定在动模板1上凸模组成，并由注射机合模系统提供的锁模力锁紧。注射时，塑料熔体经定模上的浇注系统进入型腔，待熔料充满型腔并经过保压、补缩和冷却定型后开模。开模时，注射机合模系统带动动模部分后退，模具从动、定模分型面处分开，塑件包在凸模7上随动模一起后退，同时，拉料杆15将浇注系统的主流道凝料从浇口套中拉出。当动模移动一定距离后，注射机的顶杆21接触推板13，推出结构开始动作，推杆18和拉料杆15分别将塑件及浇注系统凝料从凸模7和冷料穴中推出，塑件与浇注系统凝料一起从模具中落下，完成一次注射过程。合模时，推出机构靠复位杆复位并准备下一次注射。 2. 设计注意事项 （1）分流道位置的选择 分流道开设在分型面，既可单独开设在动模一侧或定模一侧，也可开设在动、定模分型面的两侧，应视塑件的具体形状而定。 （2）塑件的留模方式 由于注射机的推出机构一般设置在动模一侧，所以应尽量使塑件在分型后留在动模一边，以便于推出。因此，在设计时要考虑塑件对凸模或型芯的包紧力，一般将包紧力大的凸模或型芯设置在动模一侧，将包紧力小的凸模或型芯设置在定模一侧。 （3）拉料杆的设置 为了将浇注系统主流道凝料在分型时从模具浇口套中拉出，避免下次成型时堵塞流道，动模一侧必须设有拉料杆。 （4）导柱的设置 合模导柱既可设置在动模一侧，也可设置在定模一侧，要据模具结构的具体情况而定，通常是设置在型芯凸出分型面最长的那一侧，但标准模架的导柱一般都设置在动模一侧。 （5）推杆的复位 推杆有多种复位方法，常用有复位杆复位和弹簧复位两种形式。 二 双分型面注射模具 双分型面注射模有两个分型面，其典型结构如图4-2所示。与单分型面注射模相比，双分型面注射模在定模部分增加了一个分型面，用以取出浇注系统凝料，所以也叫三板式（动模板、中间板、定模板）注射模。在图4-2中，A－A为第一分型面，分型后浇注系统凝料由此脱出；B－B为第二分型面，分型后塑件由此脱出。 双分型面注射模在定模部分必须设置定距分型装置，结构比较复杂，成本较高，适用于点浇口形式浇注系统的注射模具。
一次注射只能生产一件塑件的模具称为单型腔模具；一次注射能生产两件或两件以上塑件的模具称为多型腔模具。与多型腔模具相比较，单型腔模具具有塑件的形状和尺寸一致性好、成型的工艺条件容易控制、模具结构简单紧凑、模具制造成本低、制造周期短等特点。但是，在大批量生产的情况下，多型腔模具应是更为合适的形式，它可以提高生产效率，降低塑件的整体成本。
在多型腔模具的实际设计中，确定型腔数目的方法一般有两种。一种方法是首先确定注射机的型号，再根据注射机的技术参数和塑件的技术经济要求，计算出要求选取型腔的数目；另一种方法是先根据生产效率的要求和塑件的精度要求确定型腔的数目，然后再选取择注射机或对现有的注射机进行校核。一般可以按下面几点对型腔的数目进行确定。
一 按注射机的最大注射量确定型腔的数目
根据式（2.3）可得型腔数目n为：
一 注射机的分类及型号 1. 注射机的分类 注射机是生产热塑性塑件的主要设备，近年来在成型热固性塑件中也得到了应用。尽管各种注射机的外形不同，但基本上都是由合模锁模系统与注射系统组成的。在工作时，注射模安装在注射机的移动模板和固定模板上，由合模系统合模并将模具锁紧，注射系统将塑料原料送到料筒中加热到塑化温度，将熔融的塑料注入到模具的型腔。注射机设有电加热和水冷却系统以调节模具的温度。塑料在模具中成型后冷却到一定温度时开模，并由推出机构将塑件推出。较先进的注射机用计算机控制，可实现自动化操作。 注射机的分类方法较多，按其外形特征可分为卧式注射机、立式注射机和角式注射机三种，其中应用较多的是卧式注射机，如图4-12所示。 浇注系统是指熔融塑料从注射机喷嘴到注射模具型腔所流经的通道，分普通浇注系统和热流道浇注系统两种。通过浇注系统，塑料熔体充填满模具型腔并且使注射压力传递到型腔的各个部位，从而使塑件密实和防止缺陷的产生。通常情况下，浇注系统的分流道开设在动定模的分型面上，因此，分型面的选择和浇注系统的设计是密切相关的，在设计注射模具时应同时加以考虑。 5-2-1 普通流道浇注系统的设计 5-2-1-1 普通流道浇注系统的组成及设计原则 一 普通流道浇注系统的组成 浇注系统是指熔融塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所流经的通道，分普通浇注系统和热流道浇注系统两种形式。本节只讨论普通浇注系统的设计。 普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。图5-2-1所示为安装在卧式或立式注射机上的注射模所用浇注系统，亦称为直浇口式浇注系统，其主流道垂直于模具分型面；图5-2-2所示为安装在角式注射机上的注射模所用浇注系统，也称为横浇口式浇注系统，其主流道平行于模具分型面。 设计塑模的成型零件时，应根据塑件的塑料性能、使用要求、几何结构，并结合分型面和浇口位置的选择、脱模方式和排气位置的考虑来确定型腔的总体结构，根据塑件的尺寸、计算成型零件型腔的尺寸；确定型腔的组合方式；确定成型零件的机加工、热处理、装配等要求。对关键的部位进行强度和刚度校核。 5-3-1 成型零件的结构设计 5-3-1-1 凹模的结构设计 凹模亦称型腔，是成型塑件外表面的主要零件，按结构不同可分为整体式和组合式两种结构形式。 一 整体式凹模结构 整体式凹模结构是在整体金属模板上加工而成的，如图5-3-1所示，其特点是牢固、不易变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。但是加工困难，热处理不方便，常用于形状简单的中、小型模具上。 图5-3-1 整体式凹模结构 二 组合式凹模结构 组合式凹模结构的型腔是由两个或两个以上的零部件组合而成的。按组合方式不同，可为整体嵌入式、局部镶嵌式和四壁拼合式等形式。 （1）整体嵌入式凹模 如图5-3-2所示，小型塑件采用多型腔模具成型时，各单个型腔采用机械加工、冷挤压、电加工等到方法加工制成，然后压入模板中。这种结构加工效率高，装拆方便，可以保证各个型腔的形状尺寸一致。图5-3-2a~c称为通孔台肩式，凹模带有台肩，从下面嵌入模板，再用垫板螺钉紧固。如果凹模镶件是回转体，而型腔是非回转体，则需要用销钉或键止转定位。图5-3-2b采用销钉定位，结构简单，装拆方便；图5-3-2c是键定位，接触面积大，止转可靠；图5-3-2d是通孔无台肩式，凹模嵌入模板内用螺钉与垫板固定；图5-3-2e是盲孔式，凹模嵌入固定板后直接用螺钉固定在固定板下部设计有装拆凹模用的工艺通孔，这种结构可省去垫板。 图5-3-2 整体嵌人式凹模结构形式 （2）局部镶嵌式凹模 如图5-3-3所示，为了加工方便或由于型腔的某一部分容易损坏，需要经常更换，应采用局部镶嵌的办法。图5-3-3a所示的异形凹模，先钻周围的小孔，再在小孔内镶入芯棒并加工大孔，加工完毕后把这些芯棒取出，调换芯棒镶入小孔与大孔组成型腔；图5-3-3b凹模内有局部凸起，可将此凸起部分单独加工，再把加工好的镶块利用圆形槽（也可用Ｔ形槽，燕尾槽等）镶在圆形凹模内；图5-3-3c是利用局部镶嵌的办法加工圆环形凹模；图5-3-3d是在凹模底部局部镶嵌；图5-3-3e是利用局部镶嵌的办法加工长条形凹模。 图5-3-3 局部镶嵌式凹模结构形式 （3）底部镶拼式凹模 为了机械加工、研磨、抛光、热处理方便，形状复杂的型腔底部可以设计成镶拼式，如图所示，图5-3-4a的形式镶嵌比较简单，但结合面磨平、抛光时应仔细，保证接合处的锐棱（不能带圆角）以免影响脱模。底板还应有足够的厚度以免变形而楔入塑料；图5-3-4b、c的结构制造稍麻烦，但圆柱形配合面不易楔入塑料；图5-3-4d的结构与图5-3-4a的结构相似，只是 底部为台阶镶嵌。 图5-3-4 整体嵌人式凹模结构形式 （4）侧壁镶拼式凹模 侧壁镶拼如图5-3-5所示，这种结构便于加工和抛光，但是一般很少采用，这是因为在成型时，溶熔融的塑料成型压力使螺钉和销钉产生变形，从而达不到产品的要求。图5-3-5a中螺钉在成型时将受到拉伸力；图5-3-5b中螺钉和销钉在成型时将受到剪切力。 图5-3-5 整体嵌人式凹模结构形式 （5）四壁拼合式凹模 四壁拼合如图5-3-6所示。大型和形状复杂的凹模，可以把它的四壁和底板分别加工经研磨后压入模套中。在图b中，为了保证装配的准确性，侧壁之间采用锁扣连接，连接处外壁应留有0.3~0.4mm的间隙，以使内侧接缝紧密，减少塑料的挤入。 图5-3-6 四壁拼合式凹模结构形式 1－模套；2、3－侧向镶拼块；4－底部镶拼块 综上所述，采用组合式凹模，简化了复杂凹模的加工工艺，减少了热处理变形，拼合处有间隙利于排气，便于模具的维修，节省了贵重的模具钢。为了保证组合工型腔尺寸的精度和装配的牢固，减少塑件上的镶拼痕迹，对于镶块的尺寸、形位公差要求较高，组合结构必须牢固，镶块的机械加工工艺性要好。因此 ，选择合理的组合镶拼结构是非常重要的。 5-4-1 标准注射模架 模架是注射模的骨架和基体，通过它可以将模具的各个部分有机地联系成一个整体，如图5-4-1所示。标准模架一般由定模座板、定模板、动模板、动模支承板、垫块、动模座板、推杆固定板、推板、导柱、导套及复位杆组成。除此之外，还有一些特殊结构的模架，如点浇口模架、带推件板推出的模架等。 注射模具的基本结构有很多共同点，使用标准模架可以提高模具的质量、缩短模具的制造周期、降低模具的制造费用。目前，我国塑料注射模架的国家标准有两个，即《塑料注射模中小型模架》（GB/T12556－1990）和《塑料注射模大型模架》（GB/T12555－1990）。 5-5-1 导向机构的作用 以合模导向机构为例。 合模导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。通常采用 导柱导向定位。如图5-5-1所示： 图5-5-1 合模导向机构 导向机构的作用有以下三点： ①定位作用 模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确；导向机构在模具装配过程中也起到了定位作用，便于装配和调整。 ②导向作用 合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。 ③承受一定的侧向压力 塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受了一定的侧向压力，以保证模具的正常工作。若侧压力很大时，不能单靠导柱来承担，需增设锥面定位机构。 把注射成型后的塑件及浇注系统凝料从模具中脱出的机构称为推出机构，推出机构的动作通常是由安装在注射机上的顶杆或液压缸来完成的。推出机构的设计是注射模设计的一个十分重要的环节，直接影响到成型塑件的质量。在学习中应注意分析各种典型推出机构的结构组成形式以及在开合模过程中推出机构各零部件的作用。 5-6-1 推出机构组成及分类 一 推出机构的组成 推出机构一般由推出元件、复位元件和导向元件三大部件组成。 下面以图5-6-1所示的模具来说明推出机构的结构组成。 图5-6-1 推出机构 1—推件杆；2—推件杆固定板；3—推板导套；4—推板导柱；5—推板；6—拉料杆；7—支承钉； 8—复位杆； 与塑料直接接触并能将塑件从模具型腔中或型芯上脱出的元件，称为推出元件。推出元件由推件杆1、拉料杆6等组成，它们固定在推件杆固定板2上。为了推出时推件杆有效地工作，在推件杆固定板后需设置推板5，两者之间用螺钉联接。 使推出机构在下一次注射前能够复位的零件，称为复位元件，主要零件是复位杆。复位杆8固定在推杆固定板2上，推出机构工作时复位杆8也跟随推出，合模时，动模部分向前移动，当复位杆8伸出的端部与定模板接触时，带动推出机构运动并完成复位，准备下一次注射。 为保证推出机构的推出和复位动作能灵活、顺畅地进行，中、大型模具或推杆很多的模具，通常要设置推出机构的导向装置，即图5-6-1中的推板导柱4和推板导套3。有的模具还设有支承钉，即图中支承钉7。支承钉可使推板与动模座板间形成间隙，有利于废料、杂物的去除，另外还可以通过支承钉厚度尺寸来调整推杆工作端的装配位置，以减小动模座板厚度的机加工精度。 二 推出机构的分类 1. 按推出的动力来源分类 推出机构按推出的动力来源可分为手动推出、机动推出和液压推出等三类。 （1）手动推出 手动推出是指模具开模后，由人工操作的推出机构推出塑件，它可分为模内手工推出和模外手工推出两种。其中模内手工推出机构常用于塑件滞留在定模一侧的情况。 （2）机动推出 机动推出是利用开模动作，依靠注射机上的顶杆推动推出机构，实现塑件自动脱模。 （3）液压推出 液压推出是利用注射机上设置的专用液压缸，在开模时由液压缸的活塞杆推动推出机构，将塑件从动模上自动推出。 2. 按推出元件的类别分类 按推出元件的类别可分为推杆推出、推件板推出、推管推出等。 3. 按模具的结构特征分类 按模具的结构特征可分为简单推出机构和复杂推出机构。推杆、推管、推件板推出机构均属于简单推出机构；定模推出机构、二次推出机构、浇注系统推出机构、带螺纹的推出机构、多次分型推出机构等属于复杂推出机构。 三 推出机构的设计要求 1. 推出机构应尽量设计在动模一侧 由于推出机构的动作是通过注射机的动模一侧的顶杆或液压缸来驱动的，所以，在一般情况下，模具的推出机构应尽量设计在动模一侧。因此，在考虑塑件在模具中的位置和分型面的选择时，应尽量能使模具分型后塑件留在动模一侧，方便推出机构的设计。 2. 塑件在推出过程中不发生变形和损坏 为了使塑件在推出过程中不发生变形和损坏，设计模具时应仔细进行塑件对模具包紧力和粘附力的分析计算，合理地选择推出方式、推出位置和推出元件的数量等。 3. 不损坏塑件的外观 对于外观质量要求较高的塑件，尽量不选择塑件表面作为推出位置，推出塑件的位置尽量设在塑件内部。对于塑件内外表面均不允许存在推出痕迹时，应改变推出机构的形式或设置专为推出使用的工艺塑料块，在推出后再与塑件分离。 4. 合模时应使推出机构正确复位 设计推出机构时，应考虑合模时推出机构的复位，在斜销等侧向抽芯及其它特殊的情况下，还应考虑推出机构的先复位问题。 5. 推出机构应动作可靠 推出机构在推出与复位的过程中，动作应可靠、灵活，结构应尽量简单，容易制造。 模具温度是指模具型腔和型芯的表面温度。模具温度是否合适、均一与稳定，对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状、外观和尺寸精度都有重要的影响。在模具中设置温度调节系统的目的就是要通过控制模具的温度，使注射成型塑件有良好的产品质量和较高的生产效率。 5-8-1 模具温度调节系统的重要性 注射入模具中的热塑性熔融树脂，必须在模具内冷却固化才能成为塑件，所以模具温度必须低于注射入模具型腔内的熔融树脂的温度，即达到玻璃化温度以下的某一温度范围。为了提高成型效率，一般通过缩短冷却时间的方法来缩短成型周期。由于树脂本身的性能特点不同，所以不同的塑料要求有不同的模具温度。 表5-8-1 部分树脂的成型温度与模具温度 ℃ 树脂名称 成型温度 模具温度 树脂名称 成型温度 模具温度 LDPE 190～240 20～60 PS 170～280 20～70 HDPE 210～270 20～60 AS 220～280 40～80 PP 200～270 20～60 ABS 200～270 40～80 PA6 230～290 40～60 PMMA 170～270 20～90 PA66 280～300 40～80 硬PVC 190～215 20～60 PA610 230～290 36～60 软PVC 170～190 20～40 POM 180～220 60～120 PC 250～290 90～110 对于粘度低、流动性好的塑料（例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等）,因成型工艺要求模温不太高，所以常用常温水对模具进行冷却，有时为了进一步缩短在模内的冷却时间，亦可使用冷凝处理后的冷水进行冷却(尤其是在南方夏季)；对于粘度高、流动性差的塑料（例如聚碳酸脂、聚砜、聚甲醛、聚苯醚和氟塑料等），为了提高其充型能力，考虑到成型工艺要求有较高的模具温度，因此经常需要对模具进行加热。对于粘流温度或熔点较低的塑料，一般需要用常温水或冷水对模具进行冷却；而对于高粘流温度和高熔点的塑料，可用温水进行模温控制。对于热固性塑料，模温要求在150~200℃，必须对模具加热。对于流程长、壁厚较小的塑件，或者粘流温度或熔点虽然不高但成型面积很大的塑件，为了保证塑料熔体在充模过程中不至温降太大而影响充型，可设置加热装置对模具进行预热。对于小型薄壁塑件，且成型工艺要求模温不太高时，可以不设置冷却装置而靠自然冷却。部分塑料树脂与之相适应的模具温度可参见表5-8-1。 设置温度调节装置后，有时会给注射生产带来一些问题，例如，采用冷水调节模温时，大气中的水分容易凝聚在模具型腔的表壁，影响塑件的表面质量，而采用加热措施后，模内一些间隙配合的零件可能由于膨胀而使间隙减小或消失，从而造成卡死或无法工作，这些问题在设计时都应予以考虑。 5-8-2 模具的冷却系统 冷却回路的设计应做到回路系统内流动的介质能充分吸收成型塑件所传导的热量，使模具成型表面的温度稳定地保持在所需的温度范围内，并且要做到使冷却介质在回路系统内流动畅通，无滞留部位。 一 冷却回路尺寸的确定 1. 冷却回路所需要的总面积 冷却回路所需总表面积可按下式计算：
