注塑模具设计综述
0前言
随着塑料制品日益广泛的应用，在注塑成型过程中起着重要作用的模具越来越受到重视。除了塑料制品的表面质量、成型精度完全由模具决定之外，塑料制品的内在质量、成型效率也受模具的控制，所以如何高质量，简明、快捷和规范化地设计注塑模具，成为发挥注塑成型工艺优越性、扩大注塑制品应用的首要问题。
面对当今市场竞争要求企业必须低成本、高效率、快速地开发新的产品，全面提高对市场的快速响应能力。在模具行业，用户对模具的开发周期要求也越来越短。在这样的形势下，企业为了提高自身竞争能力，许多企业大多采用CAD技术用于模具设计。Pro/E软件是当前广泛使用的三维CAD软件中的典型代表，基于Pro/E的塑料模具快速设计是企业适应市场经济较好的选择。
1 注塑模具设计的基础
1.1塑料制品的设计
（一）塑料制品结构设计的一般原则
1.力求使制品结构简单，易于成型
在设计塑料制品时，应在满足塑料制品功能要求的前提下，力求使制品结构简单，尤其要尽量避免侧向凸凹结构，如果不可避免则应该是侧向凸凹结构尽量简化，有两种方法可以避免使模具采用侧向抽芯或斜顶机构：强行脱模和对插制品设计时除了尽量避免侧向抽芯外，还要力求使模具的其他结构也简单耐用，包括以下几个方面：
1) 模具成型零件上不得有尖利或薄弱结构
2) 尽可能的使分型面变得简单
3) 尽可能使成形零件简单化易于加工
2．壁厚均匀
壁厚均匀为塑料制品设计的第一原则，应尽量避免出现过厚或过薄的胶位。因为壁厚不均匀会使制品冷却后收缩不均，造成收缩凹陷，产生内应力、变性及破裂等；另外，成型制品的冷却实践取决于壁厚较厚的部分，壁厚不均会使成形周期延长，生产性能降低。
当壁厚有较大差别时，应抽取厚的部分，力求均匀化。在减胶时，应尽可能地加大内模型芯，这时因为内模型芯的温度增高会使成型周期加长。厚壁减胶后，若引起强度和装配的问题，可以增加骨位或凸起去解决。如果壁厚难以避免，应该用渐变去代替壁厚的突然变化。
3．保证强度和刚度
提高制品强度和刚度最简单的方法就是设计加强筋，而不是增加壁厚；因为增加壁厚不仅大幅增加了制件的质量，而且易产生缩孔、凹痕等，而设置加强筋，不但能提高制件的强度和刚度，还能防止和避免塑料的变形和翘曲。设置加强筋的方向应与料流方向尽量保持一致，防止充模时料流受到搅乱，降低制件的韧性或影响制件外观质量。加强方式有侧壁加强、底部加强和边缘加强。
4．装配间隙要合理
各制品之间的装配间隙应均匀，一般制品间隙（单边）如下：
1) 固定件之间配合间隙0.05~0.1mm
2) 面、底壳止口间隙0.05~0.1mm
3) 规则按钮（直径小于等于15mm）的活动间隙（单边）0.1~0.2mm ；规则按钮(直径大于15mm)的活动间隙（单边）0.15~0.25mm；异性按钮的活动间隙0.3~0.35mm.
5．其他原则
1）根据制品所要求的功能决定其形状、尺寸、外观及材料，当制品外观要求较高时，应先通过外观造型再设计内部结构；
2）尽量将制品设计成回转体或对称形状，这种形状结构工艺性好，能承受较大的力，模具设计时易保证温度平衡，制品不易产生翘曲等变形；
3）设计制品时应考虑塑料的流动性、收缩性和其他特性，在满足使用要求的前提下之间的所有转角尽可能设计成圆角，或者用圆弧过渡。
（二）塑料制品设计时应考虑的问题：
1. 塑料的性能—塑料的物理力学性能和工艺性能；
2. 成型的方法—要是具体的成型工艺来确定设计方案；
3. 模具结构和制造工艺—有利于模具结构的简化和制造。
1.2塑料制品的常见结构设计
（一）脱模斜度
为了便于脱模，防止塑料制品表面在脱模时划伤等，在设计时必须使塑料制品内外表面沿脱模方向应具有合理的脱模斜度。
（二）塑料制品外形及壁厚
1.塑料制品外形尽量采用流线外形，避免突然的变化，一面在成型时因塑料再次流动不顺利引起气泡等缺陷，并且此处模具易产生磨损。
2.决定壁厚的主要因素：
1）结构的强度和刚度是否足够
2）脱模时能否经得起推出机构的推力而不变形
3）能否均匀分散所受的冲击力
4）有嵌入件时，能否防止破裂，如产生熔合线是否会影响强度
5）成型孔部位的的熔合线是否会影响强度
6）能否承受装配时候的紧固力
7）棱角及壁厚较薄部分是否会阻碍材料流动，从而引起填充不足
3.壁厚的合理性安排：
1）壁厚太小，熔融塑料在模具型腔中的流动阻力较大，难填充，强度刚度差；壁厚太大，内部易生气泡，外部易生收缩凹陷，且冷且时间长，料多亦增加成本；
2）制品薄厚大小取决于塑料流动性和制品大小；
3）通常壁厚小于1mm时称为薄壁，薄壁制品要用高压高速来注塑，其热量很快被模具镶件带走，有时无需冷却水冷却。
（三）圆角
1.圆角的作用
1）消除塑料制品尖锐的转角，不但可以降低该处的应力集中，提高塑料制品的结构强度，也可以是塑料制品成型时有流线的流路，以及成品便于顶出。另外，从模具的角度去看，圆角也时有益于模具加工和模具强度。
2）塑料所有的内侧和外侧的周边转角圆弧都必须尽可能的大，以消除应力集中，但是太大的圆弧可能造成收缩，特别在加强筋或突柱根部的转角圆弧。原则上最小的转角圆弧为0.5mm~0.8mm。
2.圆角大小的确定
1）圆弧大小宜取：R=1.5T,r=0.5T。T为壁厚。
2）若R/T﹤0.3，则以产生应力集中；若R/T﹥0.8，则不会产生应力集中。
（四）加强筋
1.加强筋的作用
1）增加制品的强度和刚度
2）改善熔体填充
3）用于装配
2.加强筋设计要点
1）加强筋的尺寸
筋间间距：L﹥=4T
筋高H宜小于3T。
筋宽（大端）：S=(0.5~0.7T)，加强筋太厚时，制品背面易产生收缩凹痕。
筋根倒角：R=T/8。
加强筋尽量使用最大之脱模斜度，以利脱模。加强筋的脱模角取0.25度~2度，塑料制品表面有蚀纹或是结构复杂的应加大脱模角，最大可达到2度，这时因为形状复杂的制品脱模阻力答，如拔模角度不够大时会出现拉花现象。
2）加强筋尽量对称分布，避免塑件局部应力集中
3）加强筋交叉处易产生过厚胶位，导致反面产生收缩凹痕，应注意在此处减料。
（五）凸起
凸起的作用是减少配合接触面积，不至于因制品变形而造成装配困难。同时也是模具制作和修改更加方便。凸起的高度约为0.4mm，一般3~4个。
（六）孔的设计
孔分为圆形孔、异型孔、螺纹孔，不同的孔又分为通孔、盲孔、台阶孔。孔的位置及形状的选择应避免影响塑件的结构强度。
1. 圆形孔设计要点
1）孔孔之间距离B宜为孔直径A的2倍以上
2）孔与成品边缘的距离F宜为孔直径A的3倍以上
3）孔与侧壁之间的距离C不应小于孔径A
4）通孔周边的壁厚宜加强，切开的孔周边也易加强。
2. 盲孔设计要点
1）盲孔深不宜超过孔径的4倍，对于孔径在1.5mm以下的盲孔，孔深更不得超过孔径的2倍。若要加深盲孔的深度则可用台阶孔。
2）若孔径又小又深，可注塑后进行机械加工。
3）制品上的螺丝柱孔通常情况下是盲孔，但其孔深往往大于4倍的直径，由于自攻螺钉攻入孔内深度只有6~8mm，型芯上端有点变形不会影响装备。
3. 异型孔设计要点
除圆孔以外的孔都称为异型孔，成型时应尽量采用碰穿。（见第六章）。异型孔拐角要做成圆角，否则会因应力集中而开裂。异型孔孔口加倒角而不加圆角，目的是有利于装配
（七）成型螺纹设计
制品上的螺纹用于连接。加工方法有：注射成型、机械加工、自攻及嵌件。注塑时，外螺纹采用瓣合模成型，内螺纹有两种成型方法：强行脱模和采用特殊的内螺纹脱模机构
成型螺纹设计注意事项：
1）避免使用32牙/in（螺距0.75mm）以下的螺纹，最大螺距可采用5mm
2）长螺纹会因收缩的关系时螺距失真，应避免使用，若结构需要可采用自攻螺钉
3）当螺纹公差小于成型材料的收缩量时应避免使用
4）螺纹不得延长至成品末端，因这样产生的尖锐部位会使模具及螺纹的断面崩裂，寿命降低，一般至少要留有0.8mm的直身部分
5）螺纹需要有2度~4度的脱模角度
（八）螺丝柱的设计
螺丝柱与自攻螺钉配合，用于塑料制品的连接。螺丝柱中心有一直身孔，本身没有螺纹。
设计要点如下：
1）长度一般不超过本身直径的3倍，否则要添加加强筋
2）用于连接两个制品，其位置不能太接近转角或侧壁，也不能离边及角太远
3）螺丝柱的形状以圆形为主，设计在底部时取3个
4）由于圆柱根部与制品壁连接处的壁厚会突然增大，会导致制品表面产生收缩痕迹。这时，模具上须在圆柱根部加钢减小壁厚，这种结构称为开火山口
5）螺柱预留攻螺纹的孔，前端宜设计倒角，以便于自攻螺钉导入
6）自攻螺钉直径与螺柱各直径的关系见表
（九）嵌件设计
在塑料制品内嵌入金属或其他材料零件形成不可拆卸的连接，所嵌入的零件即为嵌件。
嵌件的目的时提高塑料制品的强度、硬度、耐磨性、导电性、导磁性等，或者是增加塑料制品的尺寸和形状的稳定性，或者是降低塑料的消耗。
嵌件包括：金属、玻璃、木材、纤维、橡胶、已成型的制品等。
设计要点：
1）嵌件四周易产生开裂，所以嵌件与塑料收缩率相当，且不能有尖角。
2）嵌件最好要预热
3）嵌件再摸剧中必须定位可靠。
4）嵌件应有防转机构，嵌件应牢固地固定在塑料制品中。
5）嵌件周围的壁厚应足够大
6）使用嵌件成型时，会使周期延长
7）嵌件高出成型制品少许，可避免在装配时候被拉动而松脱
8）嵌件可在制品成型时嵌入，也可在制品成型后压入
（十）塑料制品上的标记符号
（十一）搭扣的设计
搭扣又叫锁扣，直接在塑料制品上成型，主要用于装配。
搭扣可分为永久性和可拆卸型两种
搭扣的原理是在勾形伸出部分附有适当的导入角及导出角，导入角和导出角的大小直接影响扣上及分离时所需的力度，永久性的搭扣只有导入角，没有导出角。可拆卸形既有导出角又有导入角。
搭扣按形状分类：单边扣、环形扣、球形扣等
1.3注射机与模具
注射机是生产热塑性塑料制品的主要设备。
注塑的特点：成型速度快，成型周期短，尺寸容易控制，能一次成型外形复杂、尺寸精密、带有嵌件的塑料制品。
（一） 注射机的基本结构及规格
注射机
注塑机构作用：使固态塑料均匀地塑化成熔融状态，并已足够的压力和速度将塑料熔体注入到闭合的型腔中。
锁模机构：锁紧模具，实现模具的开闭动作，开模式顶出模内制品。该机构错采用液压和机械联合作用。
液压传动和电气控制的作用：保证注射成型按照预定的工艺要求及动作程序准确进行而设置的。
（二）注塑工艺过程
加料→塑化→注射保压→冷却→脱模
详细过程（略）（见P54）
（三）塑料制品的后处理
后处理的方法：退火处理、调湿处理
退火处理目的：1.消除或降低塑料制品成型后的残余应力；
2.降低塑料制品的硬度，提高塑料制品的韧度。
退货工具：烘箱或液体介质（如热水、热油等）
退火温度：塑料制品使用温度加10~20度，或塑料制品变形温度减10~20度
退火时间：退火时间与塑料制品壁厚有关，通常可按每毫米约半小时的原则
调湿处理的目的：主要针对吸湿性强，且易氧化的尼龙类制品，用于消除内应力，达到吸湿平衡，以稳定尺寸
调湿介质：一般为沸水或醋酸钾溶液
调湿温度：100~120度
调湿时间：保湿时间与壁厚有关，通常为2~9h
（四）模具在注射机上的安装形式（略）P54
（五）注射机的选用
注射机大小必须与模具大小相匹配。太小，难生产出和革制品，太大，运转费用贵，且动作缓慢，增加了模具的生产成本。选用注射机时，一般要校核其额定注射量、锁模力、注射压力、模具在注射机安装部分相关尺寸、开模行程、退出装置等。
选用原则是：
1）根据最大注射量选用：模具成型的塑料制品和流道凝料总质量应小于注射机的额定注射量的80%。
2）根据最大锁模力选用：膨型力的大小等于塑料制品和浇注系统在分型面上的投影面积之和乘以型腔的压力，它应小于注射机的额定锁模力，通常去额定锁模力的80%左右，以保证注射时不发生溢料的现象。
3）根据注射机安装部分的相关尺寸选用（略）
（六）注塑工艺条件
合格塑料制品必须具备两个条件：质量合格的模具、选择合理的注塑工艺条件，其中注塑工艺条件包括三个方面：温度、压力、成型周期。
1）注塑时的温度包括料温和模具温度。料温是指料筒温度和喷嘴温度，料筒温度又包括前段温度、中段温度、后段温度。料温影响塑料的塑化和填充，模具温度则影响熔体的填充和冷却固化。
2）压力包括：注射压力、塑化压力、保压力
3）成型周期：完成一次注塑工艺全过程所用的时间，包括合模实践、注射时间、保压时间、冷却时间、开模时间、顶出时间、其他时间。保压时间和冷却时间占据了总时间的80%；保压时间和冷却时间在很大程度上取决于塑料制品的壁厚，因此可以根据塑料制品的壁厚来大致估算模具的成型周期。（见表）P58
2注射模具设计的概述
2.1注射模具设计的基本理论
（一）注射成型原理与过程
塑料成型的基本原理就是利用塑料的可挤压性和可模塑性，首先将松散的颗粒料或粉状塑料成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热成熔融的塑化状态，使之成为溶融态熔体，然后在柱塞或活塞的高压推动下，以很大的流速通过注射机前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具型腔之中，经过一段时间保压冷却后，开启模具更可从模具型腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。注射成型过程是间歇操作，每完成一个操作周期需经过塑化、注射和定型、脱模取出制件等几个步骤：
1.塑化
塑化即塑料在料筒内经加热达到流动状态，并具有良好可塑性的全过程。因此可以说塑化是注射成型的准备过程。塑料在进入模腔之前应达到规定的成型温度，在规定时间内提供足够数量的熔融塑料，熔料温度应均匀一致，不发生热分解。
2.注射
即柱塞或螺杆前移将塑化好的熔料以一定的压力注入到闭合模腔的过程。注射过程中所采用的工艺条件如注射压力、注射速度等与塑料的特性、制品结构以及其它工艺条件等密切相关，它也直接影响成型制品的质量。
3.定型
从塑料熔体进入模腔开始，模腔注满之后，熔体在控制条件下冷却定形，直至制品从模腔中脱出。具体可分为充模、冷却、冷却三个连续阶段。
1) 充模阶段从柱塞或螺杆前移直至塑料充满模腔为止。充模过程中所采用的充模速度或充模时间等工艺条件对成型制品中的分子取向、熔接线的强度等都有一定的影响。
2) 保压阶段从熔体充满模腔起至柱塞或螺杆撤回为止。在这段时间内，塑料熔体会因冷却而发生收缩，但因塑料仍处于柱塞或螺杆的稳压下，因此料筒内的熔料仍然会向模腔内继续流入，以补足因收缩而留出的空隙。压实阶段对于提高制品的密度、降低成型收缩和克服制品表面缺陷等都有影响。此外，由于塑料还在流动，而且温度又在不断降低;取向分子容易被冻结，所以这一阶段是大分子取向形成的主要阶段。这一阶段的时间越长，分子取向程度也越大。
3) 冷却阶段从浇口的塑料完全冻结时起到制品从模腔中脱出为止。模内塑料在这一阶段内主要是继续冷却，以便制品在脱模时具有足够的刚度而不致发生扭曲变形。在此阶段内由于模内塑料的温度、压力和体积均有变化，到制品脱模时，模腔内压力不一定等于外界压力。模腔内压力与外界压力的差值称为残余压力。
4.脱模取出制件。
（二）注塑模具的结构组成
注塑模具由动模和定模两部分组成，动模安装在注塑成型机的移动模板上，定模安装在注塑机的固定模板上。在注塑成型时动模和定模闭合构成浇注系统和型腔。开模时动模与定模分离以便取出塑料制品。图1-1所示为典型的单分型面注塑模具结构，根据模具中各个部件所起的作用，一般可将注塑模具分为以下几个基本组成部分。
1.成型部件
成型部件由型芯和凹模组成。型芯形成制品的内表面形状，凹模形成制品的外表面形状。按工艺和制造要求，有时型芯或凹模由若干拼块组成，有时做成整体，仅在易损坏、难加工的部件采用镶件。
2.浇注系统
浇注系统又称为流道系统，它是将塑料熔体由注塑机喷嘴引向型腔的一组进料通道，通常由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。浇注系统作用是输送塑料流体和传递压力。
浇注系统的设计原则：要考虑塑料的流动性，保征流体流动顺利、快而不紊乱;避免熔体正面冲击小直径型芯或脆弱的金属镶件;进料口的位置和形状要结合制件的形状和技术要求确定;流道的进程要短，以减少成型周期及减少废料，提高塑料的利用率。
3.导向部件
为了确保动模与定模合模时能准确对接，在模具中必须设置导向部件。在注塑模中通常采用四组导柱与导套来组成导向部件，有时还需在动模和定模上分别设置互相吻合的内、外锥面来辅助定位。为了避免在制品推出过程中推板发生歪斜现象，一般在模具的推出机构中还设有使推板保持水平运动的导向部件，如导柱和导套。
4.推出机构
在开模过程中，需要有推出机构将塑件及其在流道内的凝料推出或拉出。推出机构由推杆和推出固定板、推板及主流道的拉料杆组成。推出固定板和推板夹持住推杆。在推板中一般还固定有复位杆，复位杆在动模和定模合模时使推出机构复位。
5.调温系统
为了满足注塑工艺对模具温度的要求，需要有调温系统对模具的温度进行调节。对于热塑性塑料用注塑模，主要是设计冷却系统使模具冷却。模具冷却的常用办法是在模具内开设冷却通道，利用循环流动的冷却水带走模具的热量；模具的加热除可用冷却水通道引入热水或蒸汽外，还可在模具内部和周围安装电加热元件。
6.排气槽
排气槽用以将成型过程中的气体充分排除。常用的方法是在分型面处开设排气沟槽。由于分型面之间存在有微小的间隔，对于较小的塑件，因排气量不大，可直接利用分型面排气，不必开设排气沟槽，一些模具的推杆或型芯与模具的配合间隙均可起排气作用，有时可不必另外开设排气沟槽。
7.侧抽芯机构
有些带有侧凹或侧孔的塑件，在被推出以前必须先进行侧向分型，抽出侧向型芯后方能顺利脱模，此时需要在模具中设置侧抽芯机构。
（三）注塑模具的分类
注塑模分为：二板模（大水口模）、三板模（细水口模）、热流道模。其他模具如有侧向抽芯机构的模具、内螺纹机动脱模机构的模具、定模推出的模具、复合脱模的模具等，都是有这三类模具演变而得的。
1．二板模
两板模或单分型面模，是注塑中最简单、应用最广泛的一种模具，以分型面为界将整个模具分成动模和定模两个部分。一部分型腔在动模，一部分型腔在定模。主流道在定模，分流道开设在分型面上。动模部分设有推出系统，开模后将制品推离模具。
1. 三板模
又称为双分型面模，模具开模开模后分三部分，比两板模增加了一块流道推板，只用于制品的四周不准有浇口痕迹或投影面积较大、需要多点进浇的场合，这种模具采用点浇口，所以又叫做细水口模。这种模具结构较为复杂，需要增加定距分型机构。
三板模
简化三板模只是比三板模少四根动、定模板之间的导柱。
2. 热流道模
热流道模又成为无流道模
其特点是：这种模具浇注系统的塑料始终处于熔融状态，在生产过程中不会产生二板模和三板模那样的浇注系统凝料。
热流道模既有二板模动作简单的特点，又有三板模可以从型腔内任一点进入的特点。热流道模无熔体在流道中的压力、温度和时间的损失，所以它既提高了模具的成型质量，有缩短了模具的成型周期，是注塑模浇注系统的重大变革。
（四）注塑模具设计的一般步骤
1）确定型腔的数目
2）选定分型面（又称PL面）
3）确定型腔的配置
4）确定浇注系统
5）确定脱模方式
6）冷却系统和推出机构的细化
7）确定凹模和型芯的结构和固定方式
8）确定排气方式
9）绘制模具的结构草图
10）校核模具与注塑机有关的尺寸
11）校核模具有关零件的强度和刚度
12）绘制模具的装配图
13）绘制模具零件图
14）复核设计图样
2.2注塑模成型零件设计
（一）成型零件的概念
注塑模分为动模和定模两部分。模具中的零件按其作用分为成型零件和结构零件，一套模具之所以把模架和内模成型零件分开，目的是为了加工和维修的方便，降低成本，保证模具有足够的寿命。模架采用普通钢材，降低成本；成型零件采用优质模具钢，以提高模具的强度、刚度和耐磨性。
（二）成型零件设计的基本要求
1）具有足够的强度和刚度
2）能获得符合要求的成型制品
3）成型制品的后加工及二次加工减至最少，最好是所生产的制品能够直接用于装配。
4）成型可靠效率高。
5）制造成本低。
6）材料方面：（1）有足够的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦。通常内模材料的硬度在HRC35以上，特殊要求场合要在50~52HRC以上。（2）材料抛光性能好，表面应光滑美观，表面粗糙度要求在 以下。对于生产透明制品的模具，型腔部分要做到镜面抛光，便面粗糙度要求在 以下。（3）切削加工性好，工艺性能好。重要精密的部位尽量采用磨削加工，一般部位一般采用车削或铣削加工。
7）便于维修。
（三）成型零件设计的一般步骤：
1．确定模具型腔数量
2．确定制品分型线和模具分型面
3．确定是否要侧向抽芯
4．计算型芯型腔的成型尺寸，确定脱模斜
5．排位确定成型零件的大小
6．确定成型零件的组合方式和固定方式
（四）型腔数量的确定
1）根据所用注射机的注射量确定型腔数量
2）根据注射机的额定锁模力确定型腔数量
3）型腔数量要考虑的因素
（1）塑料制品精度
（2）经济性
（3）成型工艺
（4）保养和修养
（五）确定制品分型线和模具分型面
根据零件形状确定分型线，分型线就是将制品分成两部分的分界线，一部分在定模成型，另一部分在动模成型。将分型线向动、定模四周沿拓或扫描就得到模具的分型面。
1.分型面的设计要点
1）台阶分型面
一般要求台阶分型面的插穿倾斜角度为3度~5度，最少1.5度。当分型面中有几个台阶面时、且 时，角度“A”应满足 ,尽量去同一角度，方便加工。角度“A”尽量按照下列要求选用：
当H﹤=3mm时，斜度A﹥=5度；
当3mm﹤H﹤=10mm时，斜度A﹥=3度；
当H﹥10mm时，斜度A﹥=1.5度
当制品斜度有特殊要求时，应按照制品要求选取。
2）封料距离
模具分型面中，要注意保证同一曲面上有效的密封距离，保证注射时塑料熔体不泄露。这个距离就叫封料距离或封胶距离。一般情况，封料距离L﹥=5mm。见图P72
3）基准平面
在创建分型面时，若含有斜面、台阶、曲面等有高度差异的一个或多个分型面时，必须设有一个基准平面，以方便加工和测量，见图P72
4）平衡侧向压力
由于型腔产生的侧向压力不能自身平衡，容易引起动、定模在受力方向上的错位，一般采用增加斜面锁紧，利用动、定模的刚性，平衡侧向压力，见图P72。锁紧平面倾斜角度一般为10度~15度，斜度越大，平衡效果越好。
2.分型面设计的一般原则
1）有利于脱模
(1)成型塑料制品在开模后必须留在有推出机构的半模上，有推出机构的半模通常是动模，特殊情况下推出机构才做在定模上。
（2）当塑料制品带有金属嵌件时，因为嵌件不会收缩包紧凸模，所以外形型腔设计在动模侧，否则开模后塑料制品留在定模，会使脱模困难。P72
（3）有利于制品推出。当塑料制品的外形简单，但内形有较多的孔或复杂结构时，开模后塑料制品必须留在动模上。此时，选择分型面时，尽量做到凸模成型制品外表面，凸模成型内部结构，这种模具成为“天地模”。
（4）使侧向抽芯距离最短。
2）必须保证塑料制品尺寸精度
（1）有同轴度要求的结构应全部在动模内或定模内，若放在动、定模两侧成型，会因为制造误差和装配误差而难于保证同轴度。
（2）选择分型面时，应考虑减小由于脱模斜度造成塑料制品大小端尺寸差异。
（3）满足模具的锁紧要求，将塑料制品投影面积小的方向，放在动、定模的合模方向上，而将投影面积大的方向作为侧向分型面；可减小锁紧力；另外，分模面是曲面时，应加定位机构。
3）必须保证塑料制品外观质量要求
分型面尽量选在不影响塑料制品外观的部位以及塑料制品表面棱线或切线处
4）有利于简化模具结构
5）方便模具制造
能确保模具机械加工容易，尽量采用平直分型面。在组额定分型面时，要做到能用平面不用斜面，能用斜面不用曲面。
6）分型面上尽量避免尖角利边。P75
7）满足主设计技术规格的要求
（1）锁模力最小尽量减少塑料制品在分型面上的投影面积。
（2）开模行程最短
（六）内模镶件外形尺寸的设计
内模镶件有凹模和凸模组成。内模镶件的大小由成型制品的大小及数量，通过合理的排位来决定。
1.制品排位应遵循的原则：
1）必须保证模具的压力平衡和温度平衡要做到压力平衡和温度平衡，应尽量将制品对称排位或对角排位（P77）
2）浇口位置统一原则在一模多腔的情况下，浇口位置应统一安排。相同制品要从相同的位置进胶，就是为了保证各制品收缩率一致，使其具有互换性。当浇口为之影响塑料制品排位时，先确定浇口位置，在排位。
3）进料平衡原则是指熔胶在基本相同的条件下，同时充满各型腔，以保证各制品的精度。可采用平衡式排位的方法，按大塑料制品靠近主流道、小流道制品远离主流道的方式排位，再调整流道、浇口尺寸满足进料平衡。
4）分流道最短原则浇注系统的分流道越短，流道凝料越少，模具排气负担越轻，熔体在分流道内的压力和温度越少，成型周期也越短。
5）成型零件尺寸最小原则
2.确定内模镶件外型尺寸
1）方法
常用方法有经验法、计算法，常用经验法，对于大型模具、重要模具，为安全起见，最好再用计算法校核其强度和刚度。
2）确定原则
保证模具具有足够的强度和刚度，使模具在使用寿命内不变形。
（1）内模镶件静压确定法
第一步：按上面的排位原则，确定各型腔的摆放位置
第二部：按下面的经验数据，确定各型腔的相互位置尺寸
一模多腔的模具，各型腔之间的钢厚B可根据型腔深度取12~25mm，型腔越深，型腔壁越厚。特殊情况下，型腔之间的钢厚可以是30~50mm左右，特殊情况包括：
A．当采用潜伏式浇口时，应有足够的潜伏式浇口位置及布置推杆的位置。
B．.塑料制品尺寸较大，型腔较深（大于等于50mm）时。
C．塑料制品尺寸较大，内模镶件固定型芯的孔为通孔。此时的镶件成框架结构，刚性不好，应加厚型腔壁以提高刚性。
D．型腔之间腰痛冷却水时，型腔之间距离要大。
第三步：确定内模镶件的长、宽尺寸：型腔至内模镶件边之间的钢厚A可取15~50mm。制品至内模镶件的边距与型腔深度有关，见下表（略）P79
（2）内模镶件高度尺寸的确定
内模镶件包括凹模和凸模，厚度与制品高度及制品在分型面上的投影面积有关。它的设计原则如下：
A．凹模厚度A 一般在型腔深度基础上加 ，当制品在分型面上的投影面积大于 时， 易取25~30mm见图P80
B．凸模厚度B见图P80分两种情况：
凸模无型腔时，此时保证凸模有足够的强度和刚度，凸模厚度取决于凸模的长宽尺寸。见表P80
凸模有型腔时，凸模的厚度B=型腔深度a+封料尺寸b（最小8mm）+钢厚14mm左右。
如果型芯镶通，则不用加14mm；如果按上式的到得厚度小于表中凸模厚度B，则以表中厚度为准。
C．其他设计原则
a) 要满足分型面封料要求
b) 要满足模具结构空间要求
c) 要充分考虑螺钉、冷却水及推出装置
d) 模具长宽比例要协调
3．内模镶件大小的计算确定方法（见P81）
4.内模镶件配合尺寸与公差
5.内模镶件型芯、型腔尺寸的计算
6.内模镶件的型腔表面粗糙度
型腔表面的粗糙度取决于制品表面的粗糙度。制品表面的粗糙度很多，所以模具型腔表面的加工方法也很多。
1）镀鉻常用于成型透明塑料制品的模具型腔，成型有腐蚀性塑料的模具型腔，以及成型流动性差的塑料的模具型腔的表面加硬处理。
2）蚀纹型腔抛光后，再用化学药水腐蚀，可以得到各种不同粗糙度的表面，以成型各种不同要求的制品表面。
3）火花纹电极加工后不进行抛光，直接成型塑料制品。
4）喷砂制品表面有特殊要求或特殊功能要求，需要在模具型腔表面喷砂，以达到制品表面的这种特殊效果。
5）抛光包括一般抛光（粗糙度为0.2~0.4）和镜面抛光（粗糙度0.1~0.2）。
（七）.凹模的设计
凹模是装在定模板里的镶件，用来成型塑料制品的外表面，有整体式和组合式两种。
几种典型的镶拼结构：
1）凹模型腔结构复杂，采用整体式难加工（P84）
2）内模镶件高出分模面。
3）一模多腔，各腔分型面不同。
4）一模多腔，各腔分型面虽相同，但凹模长宽尺寸较大。
5）易损坏的零件应镶拼。
6） 文字标记。
（八）凸模的设计
凸模在广东地区称后模镶件，工模仁。它是装在动模里的镶件，用以成型塑料制品的内部结构。凸模也有整体式和组合式两种。整体式凸模型芯与模板做成一体。组合式凸模将成型内部结构的凸出分型面的部分单独镶拼。镶件固定孔可以是通孔，也可以是盲孔。盲孔的强度和刚度较好，但如果镶件和凸模的配合孔需要线切割加工时，必须是通孔。为方便模具加工，模具排气、维修及节约材料，凸模常采用组合式。
几种典型结构镶拼方式：
1）孔的成型
孔有圆孔和异型孔。
圆孔的成型一般采用镶圆形镶件，俗称镶针，镶针一般采用标准件。通孔的成型方法有碰穿和插穿两种方法。碰穿时封胶面和开模方向大致垂直；插穿时熔体封面和开模方向大致平行。如果是台阶孔，还有对碰、对插、插穿三种方式。
2）异型孔的成型：
成型异型孔时，如果孔很深，又尺寸较小，生产时宜损坏时，应采用镶件，否则可不镶拼。较浅的异型孔、斜面上的异型孔及斜孔时，宜采用碰穿。成型深且小的异型孔时，为防镶件倍熔体冲弯，应该采用插穿，插穿时斜度最小应保证3度~5度，这种结构加工难度较大。
3）螺丝柱的成型
螺丝柱是一种装配结构，螺丝柱中心孔尺寸大小取决于自攻螺钉的大小。
其精度要求有如下规定：
（1）非重要孔（未注公差尺寸）：以小端尺寸向外斜1度或3度。
（2）重要孔（有公差要求）：按最大尺寸做，并作适当斜度。
螺丝柱的成型方法取决于其推出方法，其推出方式有取决于螺丝柱的高度，若螺丝柱高度大于15mm,或螺丝柱旁边没有位置加推杆，应先优先采用推管推出；若螺丝柱高度小于等于15mm，应优先采用双推杆推出。采用推管推出时，螺丝柱由镶件和推管共同成型，内孔有推管针成型；才有双推杆推出时，螺丝柱直接在模具上面成型，内孔由镶针成型（见图P88）
4）加强筋的成型
（1）何时镶拼
加强筋高度小于等于5mm时，可以不用镶拼零件成型。加强筋高度大于等于10mm时，未加工和排气的方便，必须采用镶拼零件成型。在5~10mm之间，则视乎具体情况，若加工容易，不会引起困气，可以不镶拼，否则要镶拼。
（2）如何镶拼
加强筋要做成拔模斜度的，大端尺寸不得大于壁厚的0.7倍。底部形状通常有三种：
a底部做成半角
b底部两边倒R角
c底部是直角
5）冬菇形镶件
冬菇形镶件是指固定部位较小而成型部位较大的镶件。见图P90
（九）镶件的紧固和防转
1.相间的紧固
内模镶件一般采用以下几种形式与模架板固定连接
a. A型A、B板用于装配内模镶件的孔不通，内模镶件通过紧固螺钉紧固在动、定模板上；
b. B型动、定模板采用开方形通框形式，常用于开框深度很深的模具。
c. C型采用台阶固定，常用于圆形镶件。
d. D型采用双圆柱面固定，常用于侧面需要通冷却水的圆形镶件，此时若采用直身圆柱面时，密封圈在装配时，会受到切削或磨损，影响密封效果。
e. E型采用双销侧面固定，双销兼有防转作用。
f. G型内模镶件采用压板固定，常用于内模镶件比较大、比较重的模具。
g. H型四面镶拼，相互压住固定
2.镶件的防转
形式有：台阶原身防转、无头螺钉防转、销钉防转。
2.3注塑模排气系统设计
注塑模属于型腔模，型腔中有大量空气，熔体快速进入型腔时，需要将这些空气及时排除。另外，当熔体在型腔内成型固化后开模时，制品和型腔之间会产生真空，空气必须及时进入。注塑模中将空气排除和引进的结构成为排气系统。
1.模具中气体的来源：
1）模具浇注系统及型腔内的空气是气体的主要来源；
2）塑料中的水分因高温而变成的气体；
3）塑料及塑料添加剂在高温下分解形成的气体。
2.注塑模的排气方式
1）流道排气：
模具浇注系统内的气体要尽量在分流道内排出，以减轻模具型腔的排气负担。分流道的排气槽开设在分型面内，效果好，不容易堵塞，而且深度可以比型腔的排气槽深度大0.05mm。见图P9
2）分型面排气：
分型面是气体主要排出的地方。若分型面为平面，则用磨销加工，磨销后的分型面贴合的非常好，型腔内的气体不易排出，必须在型腔一侧设排气槽排气；若分型面为曲面或斜面，则多用CNC、电极加工或线切割加工，加工后的分型面可以直接排气，无须在分型面上再加工排气槽。
3）镶件配合面及侧向抽芯结构排气：
镶件有几种排气方法：1）利用侧面的镶件接缝，有时局部可制成螺旋形状（见图P97）
2）利用型腔的槽或嵌件碰穿部位排气
3）在纵向位置上装上带槽的板条开工艺孔
4）当排气极困难时采用镶拼结构
侧向抽芯和内模镶件也是间隙配合，公差配合H7/f7，其间隙也能排气。
4）加排气杆（见图P97）
5）推杆与动模镶件的配合面
推杆、推管和动模镶件之间的配合是间隙配合，公差配合H7/f7，其间隙可用来排气。见图P97（推管排气示意图）。S为配合间隙，即排气槽深度，可取塑料溢边值的1/2。A为排气槽深度，可取3~5mm，H为二级排气槽深度，可取0.3~0.5mm，L可取5~8mm。推杆的排气槽可参考退管外径的排气槽制作。
6）在困气处加冷料井
7）增加圆形凸起
3 其他
3.1注塑模具成型零件材料选用
1） 机械加工性能良好。要选用易于切削，且在加工后能得到高精度零件的钢种。为此，以中碳钢和中碳合金钢最常用，这对大型模具尤其重要。对需电火花加工的零件，还要求该钢种的烧伤硬化层较薄。
2） 抛光性能优良。注塑模成型零件工作表面，多需要抛光到镜面，Ra0.05m，需要钢材硬度35～40HRC为宜，过硬表面会使抛光困难。钢材的显微组织应均匀致密，较少杂质，无针点。
3） 耐磨性和抗疲劳性能好。注塑模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷，而且还受冷热交变的温度应力作用。一般的高碳合金钢可经热处理获得高硬度，但韧性差，易形成表面裂纹，不宜采用。所选钢种应使注塑模能减少抛光修模的次数，能长期保持型腔的尺寸精度，达到批量生产的使用寿命期限。
4） 具有耐腐蚀性能。对有些塑料品种，如聚氯乙烯和阻燃型塑料，必须考虑选用有耐腐蚀性能的钢种。
3.2塑料模具设计注意事项
1）塑件形状及壁厚特别应考虑有利于料流畅通填充型腔，尽量避免尖角、缺口。
2） 脱模斜度应取大，含玻璃纤维15%的可取1°～2°，含玻璃纤维30%的可取2°～3°。当不允许有脱模斜度时则应避免强行脱模，宜采用横向分型结构。
3） 浇注系统截面宜大，流程平直而短，以利于纤维均匀分散。
4） 设计进料口应考虑防止填充不足，异向性变形，玻璃纤维分布不匀，易产生熔接痕等因素。进料口宜取薄膜，宽薄、扇形、环形及多点形式进料口可使料流乱流，玻璃纤维分散，以减少异向性，最好不取针状进料口，进料口截面可适当增大，其长度应短。
5） 模具型芯、型腔应有足够刚性及强度。
6） 模具应淬硬、抛光并选用耐磨钢种，易磨损部位应便于修换。
7） 顶出机构应均匀有力，便于换修。
8） 模具应设有排气溢料槽，并宜设于易发生熔接痕部位。
