注塑模具关键部件的解释——完整指南

模具是所有塑料注射成型项目的一个关键方面，它决定了设计零件或产品的最终形状和质量。然而，注塑模具并不是吸收熔融塑料流并将其固化的单个部件。相反，注塑模具的各个组件在整个过程中以紧凑的设计结构执行不同的功能。

本文将讨论各种系统和组件以及它们如何影响模具的整体结构和功能。此外，还将简要描述模具制造可能存在的缺陷和材料，以帮助读者做出更好的决策。

让我们来看看吧！

注塑模具的类型

在模具及其类型之前，什么是注塑成型？它是通过在模具内注入液体材料并使其固化来使热塑性零件成型的过程。模具中的型腔模仿了预期零件几何形状的负几何形状。

其次，注塑模具有多种变体，每种变体都具有独特的生产能力以及所含组件和系统的装配结构。以下是一些流行的注塑模具类型；

家庭模具

首先，我们来了解一下单型腔模具和多型腔模具。单腔在生产周期中生产单个物品，而多腔则生产多个相同的物品。此外，家庭模具涉及多个具有不同几何形状的型腔。这意味着在单个模具设置上制造多种设计，例如使用相同材料的医疗诊断的成型外壳、按钮和内部支架。

模具设计和操作的复杂性带来了某些缺陷的风险，例如凝固不均匀和尺寸不一致。

两板模具

它是一种简单的模具形式，仅包括移动半模和固定半模，两者在分型线处相交。二板模具的主要特点是单分型线，便于直接打开注塑型腔和型芯，将固化件顶出。

如果模具有多个型腔，则流道和浇口保持在该分型线附近。制造商使用这些模具以低成本生产没有任何复杂特征的小零件。但高压会产生飞边，且结构简单限制了成型设计的灵活性。

三板模具

三板模具包含两条或多条分型线；最终的零件不能通过简单地打开型腔和型芯来实现。相反，额外的流道板将流道和浇口分开，因此您可以单独从流道中取出模制物体。

加法段或板不需要将流道和浇口的位置靠近型腔和型芯的分型线，因此可以将浇口与流道分开放置。这些类型的模具适用于复杂形状和多点浇口的要求。然而，注塑模具和生产成本都相对昂贵。

堆叠模具

多个模具与单个面精确对齐地组合形成叠层模具。因此，型腔是标准注塑模具的两倍或更高。当一个模具顶出零件时，另一模具注射，这个循环同时进行；这就是单个循环使零件数量增加一倍的原因。另外，空腔的形状或尺寸不需要在所有侧面都相同。当需要组装不同的注塑模具部件时，这非常有利。

堆叠模具提高了生产效率，并使大批量成型更加无缝。先进的机器可以实现注射过程的自动化并保持严格的精度。

拧下模具

旋松模具主要用于制作瓶塞等螺纹表面。它涉及一个螺纹芯，通过旋松循环将固化部件推出。同时，齿轮齿条机构支持内芯的旋出。  

如果您需要大量表面具有相似特征的精密螺纹零件，旋开模具是最佳选择。

插入模具

这些专门设计的模具在注塑零件内加入了金属嵌件。注入的材料在这些插入物周围流动并在凝固时封装。嵌件成型主要用于在塑料零件中插入螺纹元件和电子金属连接器。

手动或自动机构将嵌件放置并固定在模具内。在手动夹持中，用手将其放置在模具内。销、槽或磁性支架可实现对齐和正确定位。  另一方面，机器人系统或送料器在每个成型周期之前自动执行插入。

多次注塑模具

该工具用于生产多颜色和多材料的零件。该模具涉及多个注射器，可以将熔融材料同时注射到型腔中。一旦第一个镜头成形，接下来的镜头就会在其上建立。为了便于多次注射，模具附有旋转、移动或型芯返回机构。

多次注射模具适用于将热固性和热塑性材料组合成单个零件，以及将具有多种热塑性材料的零件组合成单个物品。例如，它们可用于在热固性工具手柄、齿刷、密封件、垫圈、O 形圈等上添加握把。

注塑模具的核心部件

任何注塑模具的两个基本部分是型腔 A 侧（静止）和型腔 B 侧（移动）。固定部分定义了零件的外部轮廓并形成型腔以填充材料，而 B 面则移动至分型线。

型腔 A 侧（固定侧）

型腔 A 面固定在成型机的固定板上，在成型过程中不会移动。它容纳流道系统并使用导销和衬套保持与移动侧 B 的精确对准。因此，该侧还包含冷却通道，以在凝固过程中使冷却剂流动。 

型腔 B 侧（移动侧）

型腔B面对于模具的开合起着至关重要的作用。通常，它包含顶出系统和刀片固定机构。此外，成型机的移动模板连接到这一侧，方便打开和关闭模具。该型腔的移动和对齐对于最终零件的精确尺寸和顺利释放至关重要。

按功能划分的组件

在核心组件之后，这里是根据其功能排列的注塑模具组件。其中一些传送原材料，引导开合，并提供冷却。这意味着一组特定的部件执行一些特定的功能以达到预期的结果。

流道系统

我们这样理解：料筒通过喷嘴注入熔融液体，需要一些通道将料流从料筒喷嘴转移到注射浇口，材料从那里进入型腔。在这里，流道系统促进了材料向浇口的转变。此外，在多型腔模具的情况下，流道系统可以具有用于分配的渠道网络。  

注塑模具的典型流道系统部件是：   

• 浇道衬套： 它通常是一个圆锥形或圆柱形通道，将熔融塑料从喷嘴尖端传输到流道的入口点。在单腔模具中，浇道直接延伸到浇口位置。
• 跑步者网络：  它通过分流道网络将入口材料分成不同的型腔浇口。
• 登机门： 流道网络将水流输送至浇口（模具型腔的一个小开口）。浇口可以是边缘浇口、销浇口、扇形浇口或其他类型。

在讨论注塑模具的这些流道组件时，您可能会考虑压力和温度。喷嘴本身保持高注射压力。因此，材料在所需的粘度水平内均匀流动。

此外，流道可以有两种类型：冷流道和热流道。热流道包含一个带有附加加热装置的高温流道，它可以保持流动温度以避免过早凝固。另一方面，冷流道仅提供进气流量，无需进一步加热。

冷却系统

冷却阶段占据了注塑工艺时间的 50% 至 80%，因此您可以想象生产出无缺陷的塑料零件有多么重要。本质上，冷却系统是注塑模具部件附近的水管网络，主要围绕使熔融原料成型的主型腔。尽管水是最常见的冷却剂，但乙二醇或其他油在高温成型中也会循环使用。

冷却系统可以更好地控制操作，因为它可以调节和调节温度和流量。因此，适当的冷却可以防止缠绕、提高生产效率并减缓模具磨损。

对于复杂和大型模具（例如尺寸为 50 毫米或更大的型芯），水循环是保形的而不是直线的。以下是注塑模具中属于冷却系统的部件；

• 挡板： 它们将冷却剂重新引导至子通道，通常是刀片状金属条。
• 起泡器：  这些空心管连接钻孔内的通道。
• 热销：  它们是充满液体的圆柱体，通过连续循环吸收和散发热量。
• 外部泵： 它为确定的流量提供足够的压力并维持冷却循环。

成型组件系统  

这些是注塑模具的核心组件，负责最终的几何形状、尺寸、对齐和精度。顾名思义，他们对零件进行模制（塑造），赋予它们腔体表面和内部特征的细节。成型部件包括型芯、型腔、成型杆、挺杆等。

您可以快速识别这些组件。进料从浇口进入型腔后与进料接触的各个部件。

以下是成型组件系统的共性；

• 模具型腔：  它与机器保持静止并承受柱塞的注射压力。
• 核心：  另一个可移动的半部在此过程中与型腔互锁，形成完整的内部特征。
• 成型棒：  一种芯销，可在零件内创建狭窄且细长的特征，例如轴或孔。
• 举重机：  它们针对各种特征保持固定的拔模角度，以方便模具的关闭和打开。

通风系统

熔体流会将空气带入型腔内，凝固过程会产生成型气体。这些夹杂物会导致空隙、气泡、薄弱点、烧痕和不完全填充。因此，注塑模具和冲模中的排气系统对于排除滞留空气并解决这些问题至关重要。此外，排气孔有助于限制过高的注射压力。

在小型标准成型工艺中，排气孔与中央腔体上的排气销一起放置在电镀线上。然而，随着模具的复杂性，注塑模具的系统部件也变得更加复杂。

其他一些典型的通风系统是；

• 凹槽和通道： 狭窄的通道或凹槽以及分型线处的销和排气点：
• 抽真空：  注射前通过外部真空泵除去空气。  
• 排气阀： 腔体内外侧均设有微型阀门。
• 组件周围的通风孔：  通常，通风口遍布与加热流相关的部件，例如浇道、流道和浇口。

引导系统

导向系统部件确保两个半模和其他组件在打开和关闭过程中对齐。因此，它们的作用对于确保每个周期的精度和一致性至关重要。随后，重复循环中的夹紧力可能会偏离位置。因此，导向销、衬套和板等导向系统组件可以避免这种情况。

导销和导套：  这两个组件共同作用以引导半模的运动。导向销是连接到一半的圆柱形延伸件，与另一半上的对应衬套（套筒）互锁并保持对齐。

喷射系统

冷却期结束后，模具打开，顶出系统有助于安全、顺利地取出零件和流道。通常，顶针用于此目的。这些细圆柱形销钉固定在连接到移动侧的顶出板上。销钉的接触点是平板表面，因此受力均匀，不会损坏零件。

其他组件包括；

• 返回图钉：  这些部件在打开半模时提供定位和稳定性。它们限制固定侧顶针的推力。
• 顶出套筒： 套筒用于从圆柱形腔体中移除。薄套筒覆盖模具表面，返回力将零件从模具中顶出。

按结构划分的组件

注塑模具零部件的结构分类包括模架、型芯以及各种辅助零件和系统。

模架

它是构建或设置注塑模具所有其他组件的基础。模架通常由坚固的刚性材料制成，例如硬化钢。然而，注塑成型术语“底座”并不是指单件。相反，不同类型的板被组合成具有各种装配功能（例如钻孔）的单个板。

不同的板夹在稀有夹板和顶部夹板之间。连接模具与注塑机的稀有夹板：模板、顶出板、顶出保持板等，具体取决于具体的模具特性。

模芯

模芯在与型腔结合的同时形成中空和内部几何形状的型腔。它提供结构并承受一部分夹紧压力。芯部的形状通常包括具有合适拔模角的圆角和边缘。当您正确对齐将型芯和型腔互锁时，它们会形成一个空隙或型腔来吸入熔化的塑料原料。

成型后，型芯被拉回，顶出系统将零件从固定型腔部分取出。常见的抽芯机构有机械抽芯、液压抽芯、气动抽芯。

辅助部件

辅助零件是指未安装在模具结构下的支撑件。它们是临时组装的，以减轻封闭注塑模具零件的功能。尽管辅助零件在形状和几何形状方面没有作用，但它们对于保持注塑塑料零件的严格公差、结构完整性和整体质量至关重要。

• 定位环：  可移动侧的圆环，用于引导模具，同时将其固定在机器上。它为喷嘴尖端、浇口衬套和与模具位置相关的类似部件提供正确的定位。
• 浇道衬套：  喷嘴尖端和流道入口之间的小中间通道。
• 顶针 ：它们提供最终部件的安全弹出。
• 材料抓取器 ：一种将塑料颗粒固定并引导到机器桶中的机构。
• 支持支柱：  稀有夹具与模具顶板之间的垂直实体结构。它们提供结构支撑并分散压力。
• 顶出板：  底座中固定顶针的板。
• 导销和导套：  一侧的延伸导销和另一侧的衬套互锁，以确保正确对齐。
• 顶出器固定销： 它们固定顶出组件，同时顶出销移除零件。

辅助系统

与辅助零件一样，辅助系统是注塑过程的支撑系统。典型的例子是流道、顶出和冷却系统，我们在本文前面讨论过。

辅助设置

注塑模具中两个主要的辅助装置是吊环螺栓孔和KO孔。这些设置提供了转移或重新定位模具的机制并协助顶出过程。

• 吊环螺栓孔： 这些螺纹孔固定吊环螺栓。同时，螺栓使用起重机或提升系统转移大型模具。
• KO 洞：  KO孔位置在稀有夹板上；它包含顶出杆，并提供用于推动顶出板和零件的后推空间。

死角处理结构

首先，死角是指加工（填充、冷却等）难以到达的区域或角落。示例包括底切、尖角、深通道等。在这里，角顶出器、液压缸和滑块等结构可以应对这种复杂性。

• 幻灯片 ： 幻灯片保留在存在底切的一侧。滑动嵌件和螺栓机构在凝固过程中支撑底切，并有助于去除底切侧而不造成物理损坏。
• 液压缸： 提供移动幻灯片所需的力的气缸。
• 有角度的喷射器：  顶杆以特定角度移动，将零件从棘手或难以到达的区域推出模具。

注塑模具常见缺陷及调整方法

模具零件的复杂结构和组装也可能导致最终零件出现一些缺陷。这些缺陷主要与注塑模具不同部件的不正确对准、设置和操​​作有关。但是，考虑到设计和加工过程中可能存在的缺陷，可以进行反调整。

下表列出了常见缺陷、可能的原因以及对策；

缺陷一：开模、合模、顶出、复位动作不顺畅

原因：

• 模架中的导销和导套滑动不顺畅或太紧。 
• 滑块或顶针滑动不顺畅。 
• 复位弹簧缺乏足够的力或预紧力。

解决方案：

1. 修理或更换导销和导套。 
2. 检查并修复滑块和顶针的配合情况。 
3. 增加或更换弹簧。

缺陷2：模具与注塑机不匹配

原因：

• 定位环位置不正确，或尺寸太大或太小。 
• 模具宽度过大；模具高度太小。 
• 喷射孔位置或尺寸不正确；强制复位孔位置或大小不正确。

解决方案：

1. 更换定位环；调整定位环的大小和位置。 
2. 使用更高吨位的注射机；增加模具的厚度。 
3. 调整弹出孔的位置和大小；调整复位孔的位置和大小。

缺陷三：装拆件困难

原因：

• 浇注系统受阻、流道截面尺寸过小、浇口布局不合理、浇口尺寸小。 
• 模具限位行程不足、模具抽芯行程不足、模具顶出行程不足。

解决方案：

1. 检查浇注系统和大门的所有部分，并修复相关部件。 
2. 检查限位、抽芯、顶出行程是否符合设计要求，对不符合要求的行程进行调整。

缺陷四：模具水道堵塞或漏水

原因：

• 适当调整间隙，研磨工作零件分型面。 
• 局部添加材料并改善通风增大顶针的尺寸并均匀分布。 
• 修复毛刺，增大拔模斜度，并进行氮化处理。 
• 调整浇口，保证压力均匀，强化产品。 
• 返工加工。 
• 改进浇口，提高模具温度。

解决方案：

1. 检查冷却系统进出水管接头及各段水道的连接方法，并修复相关部位。 
2. 检查密封圈和水管接头，修理或更换相关部件。

缺陷 5：零件质量差（毛边、短射、顶出痕迹、拖痕、明显翘曲、公差过大、可见熔接线）

原因：

• 安装间隙过大。
• 物料流动不良，空气滞留。
• 顶针太小，导致顶出不均匀。
• 拔模斜度不足、有毛刺、硬度不足。
• 注射压力不均匀，产品强度不足。
• 加工错误。
• 距浇口距离太远，模温低。

解决方案：

1. 适当调整间隙，研磨工作零件分型面。 
2. 局部添加材料并改善通风。 
3. 增大顶针尺寸并均匀分布。 
4. 修复毛刺，增大拔模斜度，并进行氮化处理。 
5. 调整浇口，保证压力均匀，强化产品。 
6. 返工加工。 
7. 改进浇口，提高模具温度。

生产注塑模具的材料

碳钢、不锈钢、铝、钛、铍铜等各种金属和合金是生产注塑模具材料的主要选择。但对于高熔点原材料，陶瓷模具也很普遍。

任何特定项目或塑料零件的模具材料取决于所需的产量、注射材料的类型、复杂性、可加工性和公差。例如，不锈钢可以承受高达一百万次循环，而铝则适合几千次循环。综上所述，对模具材料的最低要求是其熔点应高于注射塑料的熔点。

下面对常见注塑模具材料进行简单阐述；

钢铁

钢材是模具制造工艺的常青材料，具有优异的耐用性。它可承受高达 5,000 次循环，并适用于 ABS、尼龙、PP、PC、丙烯酸和许多其他塑料。钢A-2、D-2、M-2可制作注塑模具的型芯、型腔等部件。

不锈钢

附加铬和碳的成分增强了耐腐蚀性、耐磨性和耐磨性。因此，420、316-L、174-PH 等不锈钢牌号可制造更复杂、更耐用的模具。然而，由于热解速率较低，循环时间可能会更长。

工具钢

工具钢是含有碳和其他合金元素的铸铁合金。工具钢合金和牌号的变化允许机器模具具有定制属性。例如 H-10、H-13、T-15、A6 和 M2 工具钢。

铝

铝不能承受多个批次，但它作为快速模具材料而闻名。这意味着由于材料成本和优异的机械加工性，铝注塑模具可以以低成本和短交货时间制备。因此，6061和7075的高导热性也显着缩短了循环时间。

铍铜

这种铜合金以卓越的导热性和耐腐蚀性而闻名，这使其成为高精度塑料零件的有益模具材料。制造商将这种金属用于热流道、模具镶件、型芯和其他零件。

结论

除了型芯和型腔之外，其他几个系统和组件还共同作用，对经过加热筒喷嘴尖端的熔融材料进行成形。流道组件将流动传输到浇口和模具型腔，冷却系统控制凝固，引导组件标记模具半部，顶出销将零件从型腔中取出，其他几个内置组件和辅助组件执行专门的功能。

正确的材料选择、精确的制造、型腔精加工和精确的对准对于制造满足所有预期规格的模具至关重要。除此之外，工程师和操作人员的专业知识也会影响最终的质量。

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常见问题解答

注塑工艺的四个基本步骤是什么？

注塑成型的四个基本步骤是在机器中取出模具、将托盘注入加热的桶中并进一步注入模腔、受控冷却和顶出。所有这些步骤对于塑料成型的整体成功都起着至关重要的作用。

注塑模具通常可以承受多少次循环？

注塑模具的生产周期能力取决于模具材料、原料塑料类型和加工条件等因素。例如，快速铝模具可以承受几千次循环，而热处理钢合金模具可以承受高达一百万次循环。

注塑模具的标准温度是多少？

在注塑过程中，塑料托盘的熔化温度范围为 204°C 至 249°C（400 至 480°F），而模具温度范围为 80°C 至 90°C（176 至 194°F）。

成型过程中塑料应该从哪个方向注射？

塑料的注入方向应使材料能够均匀地流过模具，通常首先流过最厚的部分。这可确保正确填充、最大限度地减少气穴并降低缺陷风险。

注塑模具的最大厚度是多少？

注塑零件的最大厚度通常为 4 毫米至 6 毫米（0.16 至 0.24 英寸）。然而，根据材料类型和零件设计，它可以达到 10 毫米。