保温水瓶成型及模具设计

保温水壶产品造型与模具设计

绪论

这是一种烧水用的一种器具,一般有电热水壶,这是通过电流来达到加热 的效果,这种电热水壶一般有在比较冷的天里面的暖手器,及家里用的烧开水 的器具.电热水壶耗电比较厉害.另外一种是通过外火来加热的热水壹,又称 为开水壶.这种器具保温比较持久.

热水壶热水壶又称热水瓶也叫保温瓶，是英格兰的科学家杜瓦发明的。 1900年，他第一次使压缩氢气变成液体，即液态氢。这种东西得用瓶子装起 来，可当时并没有现在这样的保温瓶。他就自己研制。他采用真空的办法， 即做成双层瓶子，把隔层中的空气抽掉，切断传导。可是这样之后热的辐射 也会影响保温，于是杜瓦在真空的隔层里又涂了一层银或反射涂料，把热辐 射挡回去。再用一个塞子把瓶口堵住。这样热传导的三个方式都被切断了， 瓶内胆能较长时间保持温度。他就用这种瓶子储存液态氢。后来得到广泛的 应用，几乎现在每家都有保温瓶即热水瓶

现代的保温瓶是英国物理学家詹姆斯·杜瓦爵士于1892年发明的。当时 他正在进行一项使气体液化的研究工作，气体要在低温下液化，首先需设计 出一种能使气体与外界温度隔绝的容器，于是他请玻璃技师伯格为他吹制了 一个双层玻璃容器，两层内壁涂上水银，然后抽掉两层之间的空气，形成真 空。这种真空瓶又叫“杜瓶”，可使盛在里面的液体不论泠、热温度都保持 一定时间内不变。

由于在家庭中保温瓶主要用于热水保温，故又称热水瓶。保温瓶的构造 并不复杂。中间为双层玻璃瓶胆，两层之间抽成真空状态，并镀银或铝，真 空状态可以避免热对流，玻璃本身是热的不良导体，镀银的玻璃则可以将容 器内部向外辐射的热能反射回去。反过来，如果瓶内储存冷液体，这种瓶又 可以防止外面的热能辐射到瓶内。

保温瓶的瓶塞，通常以软木或塑料制成，这两种材料也都不易导热。保 温瓶外壳有竹编、塑料、铁皮、铝、不锈钢等材料制成，保温瓶的瓶口有一

橡胶垫圈，瓶底有一碗形橡胶垫座，这些都是为了固定玻璃胆用，以防与外 壳碰撞。 保温瓶的保温、保冷功能最差的地方是瓶颈周围，热量多在该处借 助传导方式流通。因此，制造时总是尽可能缩短瓶颈，容量愈大而瓶口越小 的保温瓶，保温效果愈好，正常情况下，12小时之内可使瓶内的冷饮保持在 4。C左右。开水在60。C左右。

保温瓶与人们的工作、生活关系密切。实验室里用它贮存化学药品，野 餐、足球赛时人们用它贮存食物和饮料。近年来保温瓶的出水口又添许多新 花样，制出了压力保温瓶，接触式保温瓶等。但保温原理不变。保温原理热 的传递方式有三种：热的辐射、热的对流、热的传导。

人在太阳光的照射下，会感到身上热乎乎的，这是因为太阳的热射到了 我们身上，这叫热的辐射。 防止热辐射的最好办法是把它挡回去，反射热最 好的材料是镜子。

倒一杯开水放在桌子上，由于杯子里的水和周围空气的流动，使得水温 逐渐变得和周围环境的温度一样了，这是热的对流。 如果在杯子上加个盖， 就把对流的道路挡住了。可是这杯水依然会变凉，只是时间长些。这是因为 杯子有传热的性质，这叫做热的传导。

热水瓶胆用双层玻璃做成，两层玻璃都镀上了银，好像镜子一样，能把 热射线反射回去，这就断绝了热辐射的通路。把热水瓶的两层玻璃之间抽成 真空，就破坏了对流传导的条件。热水瓶盖选用不容易传热的软木塞，隔断 了对流传热的通路。完善地把传热的三条道路都挡住了，热就可以长久地保 留下来。但热水瓶的隔热并不那么理想，仍然有一部分热能够跑出来，因此 热水瓶的保温时间有一定限度。

热水瓶的功能是保持瓶内热水的温度，断绝瓶内与瓶外的热交换，使瓶 内的“热”出不去，瓶外的“冷”进不来。如果在热水瓶里放上冰棍儿，外 面的“热”同样不容易跑到瓶子里，冰棍也不容易化。所以把热水瓶叫做保 温瓶是科学的，因为它既能保“热”，也能保“冷”。

家里用的暖水瓶可以很好的保持热水的温度，其原理是什么呢？热水变 凉是由于热的对流、热的传导和热的辐射引起的。暖水瓶胆就是针对解决上 面三个问题而制成的。瓶口用软木塞阻止热与冷空气的对流；双层瓶胆之间 的空隙抽成真空，解决了热的传导；在瓶胆上涂一层薄薄的银，使它成为反

射光线和反射热的一面镜子，从而利用银层把热辐射挡了回去。这样，热就 不致散失，起到了保温作用。

保温原理：热的传递方式有三种：热的辐射、热的对流、热的传导。人 在太阳光的照射下，会感到身上热乎乎的，这是因为太阳的热射到了我们身 上，这叫热的辐射。防止热辐射的最好办法是把它挡回去，反射热最好的材 料是镜子。 倒一杯开水放在桌子上，由于杯子里的水和周围空气的流动，使 得水温逐渐变得和周围环境的温度一样了，这是热的对流。如果在杯子上加 个盖，就把对流的道路挡住了。可是这杯水依然会变凉，只是时间长些。这 是因为杯子有传热的性质，这叫做热的传导。热水瓶胆用双层玻璃做成，两 层玻璃都镀上了银，好像镜子一样，能把热射线反射回去，这就断绝了热辐 射的通路。把热水瓶的两层玻璃之间抽成真空，就破坏了对流传导的条件。 热水瓶盖选用不容易传热的软木塞，隔断了对流传热的通路。完善地把传热 的三条道路都挡住了，热就可以长久地保留下来。但热水瓶的隔热并不那么 理想，仍然有一部分热能够跑出来，因此热水瓶的保温时间有一定限度。热 水瓶的功能是保持瓶内热水的温度，断绝瓶内与瓶外的热交换，使瓶内的 “热”出不去，瓶外的“冷”进不来。如果在热水瓶里放上冰棍儿，外面的 “热”同样不容易跑到瓶子里，冰棍也不容易化。所以把热水瓶叫做保温瓶 是科学的，因为它既能保“热”，也能保“冷”。家里用的暖水瓶可以很好 的保持热水的温度，其原理是什么呢？热水变凉是由于热的对流、热的传导 和热的辐射引起的。 暖水瓶胆就是针对解决上面三个问题而制成的。 瓶口用软 木塞阻止热与冷空气的对流；双层瓶胆之间的空隙抽成真空，解决了热的传 导；在瓶胆上涂一层薄薄的银，使它成为反射光线和反射热的一面镜子，从 而利用银层把热辐射挡了回去。这样，热就不致散失，起到了保温作用 主要结构：保温瓶（或保温杯），它的壁是由双层玻璃构成，且双层玻 璃中间为真空（真空不导热，即：通过真空把热水和外界隔绝，则热水就不 易变冷了，

达到了保温的目的），而且，它的盖子一般用导热性较差的（如木块， 空心塑料等）。保温瓶由内胆、外壳和附加部件组成。

①内胆

由内外两个玻璃瓶组合而成。两者在瓶口处连接成一体，两瓶壁间隙抽 成真空以削弱热对流，玻璃瓶壁表面镀光亮银膜反射红外热辐射线。瓶内高

温时，内容物的热能不向外辐射；瓶内低温时，瓶外热能不向瓶内辐射,保温 瓶有效地控制了传导、热对流和辐射3种传热的途径。保温瓶保温的薄弱处 是瓶口。在玻璃内外瓶瓶口连接处有热量传导，瓶口通常靠软木塞或塑胶塞 阻挡热散失。因而保温瓶容量越大、瓶口越小，则保温效能越高。瓶壁夹层 高度真空的长久保持极为重要。如果夹层中渐渐充气或损坏封没的抽气小尾， 破坏夹层真空状态，保温瓶胆即丧失保温效能。 保温瓶胆除采取玻璃材 质制成外，还有采用不锈钢或无毒无臭的塑料做成的。金属瓶胆坚固耐用， 不易损坏,但导热率远大于玻璃,制成的瓶胆保温效能稍差。用塑料制成的单 层或双层壁容器，填充泡沫塑料隔热，轻巧方便，不易破碎，但其保温效能 比真空瓶胆差。

②外壳

具有一定的强度，以保护内胆和增加装饰效果。外壳的材质有镀锡薄钢 板、黄铜、合金铝、不锈钢和塑料等，中国还有黑铁皮、竹篾、竹筒、木、 搪瓷等。为使用便利和美观，外壳可作多种造型变化和作多种装饰。装饰方 法包括印色、喷漆、喷花、电镀、喷塑、抛光、刻花、染色等。

③附加部件

按出水方式配备不同的部件。普通型保温瓶适应手持壳柄、倾瓶倒水,需 配备瓶塞,如软木塞、软橡胶膨胀塞、腔内滚球控水塑料塞、螺纹出水槽旋动 塑料塞等。通过虹吸出水的保温瓶需在瓶胆内配备虹吸管和阀装置。气压出 水的保温瓶称气压式保温瓶，有两种结构。常用的是在壳盖部位装小型气鼓， 用手或通过机构揿按，使液面受气压，通过导管出水；另一种是可在壳体装

上小型电磁振动泵，使液面受气压，通过导管出水。盛装食物的大口保温瓶 为适应使用需求，还有加装无毒塑料内衬和配置造型吻合的小套盛器等部件。

制造工艺 ：保温瓶的核心部件是瓶胆。制造瓶胆需经以下4个步骤：

①瓶坯制备

保温瓶用的玻璃材质属常用的钠钙硅酸盐玻璃。取均匀无杂质的高温玻 璃液，在金属模具中分别吹成壁厚为1～2mm的玻璃内瓶坯和外瓶坯（见玻璃 制造）。

②制胆坯

内瓶置于外瓶之中，瓶口连封成一体，并在外瓶底设置供镀银、抽气操 作的导管，这种玻璃构造体称为瓶胆坯。制玻璃瓶胆坯主要有拉底封口法、 缩肩封口法和腰接封口法3种。拉底封口法是将内瓶坯割口，外瓶坯割口割 底，内瓶从外瓶底端套入并用石棉塞镶垫固定，再将外瓶底收圆封闭，接小 尾导管，两瓶口部熔封。缩肩封口法是将内瓶坯割口，外瓶坯割口，内瓶从 外瓶上端套入并用石棉塞镶垫固定，外瓶缩径收成瓶肩并熔封两瓶口，接小 尾导管。腰接封口法是将内瓶坯割口，外瓶坯割口并把腰部割成两段，内瓶 放入外瓶，将腰部重新熔接，接小尾导管。

③镀银

将一定数量银氨络合物溶液和作为还原剂的醛类溶液通过小尾导管灌入 瓶胆坯夹层中，进行银镜反应，银离子被还原沉积在玻璃表面形成一镜面银 膜薄层。

④抽真空

将已镀银层的双层瓶胆坯的尾管与真空系统连接，加热至300～400℃， 促使玻璃释放出所吸附的各种气体和残余水分。同时用真空泵抽气，瓶胆夹 层空间的真空度达10-3～10-4mmHg时熔封尾管。

热水壶 - 检查保温方法

1、检查瓶胆尾部的奶尖（即抽气嘴）是否完整无损，如果有断裂就破坏了瓶

胆夹层间的真空，失去了保温能力。

2、察看瓶胆有无爆裂痕迹。

3、看瓶口是否圆。如果瓶口不圆，瓶塞不能密封，会降低保温能力。

4、检查石棉垫是否位移或脱落。石棉垫即瓶胆中部的三个圆形黑点，它支撑

在内外胆之间，如果位移或脱落，瓶胆就会因不能承受应有的盛水压力 而爆裂。

热水壶 - 生活常识

1、为什么往保温瓶内灌入大半瓶开水后，塞上木塞，木赛会跳出来？

灌大半瓶开水，里面还有小半瓶空气，受热，体积将变大很多，产生很大压 力使瓶塞跳出来。

2、为什么保温瓶内开水剩不多时，若瓶塞不漏气，过一段时间后，瓶塞会 很难拔出？

瓶里水不多的情况下，空气较多，这些空气冷却后，体积将缩小很多，于是 里面的压强比外面的压强小，瓶塞就会很难拔出。

3、豆浆不宜装于热水壶中。

不要用保温瓶储存豆浆。豆浆中的皂甙，能脱保温瓶里的水垢，豆浆装在保 温瓶内，会使瓶里的细菌在温度适宜的条件下，将豆浆作为养料而大量繁殖， 经过3~4小时就会让豆浆酸败变质。

4、储存白开水超过三天别喝。

有关专家提醒大家，白开水超过三天之后就不宜饮用。水储存过久，就会被 细菌感染产生亚硝酸盐，亚硝酸盐一旦大量进入人体，能使组织缺氧，出现 恶心、呕吐、头痛、心慌等症状，严重的还能使人缺氧致死。亚硝酸盐在人 体内还能形成亚硝胺，促发肝癌、胃癌等。装在保温瓶里的开水变温后，细 菌繁殖更快，还原的亚硝酸盐更多。

5、气压式保温瓶的第一杯水不宜饮用。

日常饮用的水，都含有一定量的矿物质和一些化学元素，这对人体健康并无 多大妨碍。但是，气压式保温瓶在灌水后，由于沉淀作用所形成的“水垢”， 对人体是有害的。而气压式保温瓶压出的第一杯水，常常含水垢较多，不宜 饮用。

1、 塑件的工艺分析

1.1 塑件工艺分析

塑件主体贴紧保温水壶底座外形圆形，制品尺寸精度要求不高，但强度 及美观性要求较严格；为与玻璃壶一致，产品使用透明PC料，缩水率仅0.05%， 料厚30mm。见图1所示

图1 壶底

图2. 零件图

1.2 塑件材料分析

材料：PC塑料

化学名称：聚碳酸酯

比重：1.18-1.20 克/立方厘米

成型收缩率：0.5-0.8%

成型温度：230-320℃

干燥条件：-110-120℃，8 小时，可在-60~120℃下长期使用

基本特性：微黄，加点淡蓝色后，得到无色透明塑件，可见光的透光 率接近 90%。它韧而刚，抗冲击性在热塑性塑料中名列前茅。抗蠕变、耐 磨、耐热、耐寒。成型零件可达到很好的尺寸精度并在很宽温度变化范围 内保持其尺寸稳定性。聚碳酸酯吸水率较低，并能较宽的温度范围内保持 的电性能。耐室温下的水、烯酸、氧化剂、盐、油、脂肪烃，但不耐碱、 胺、酮、脂、芳香烃，并有良好的耐气候性。其最大的缺点是塑件易开裂 较好的成型性能：

1.无定形料,热稳定性好，成型温度范围宽，流动性差。吸湿小，但 对水敏感，须经干燥处理。成型收缩率小，易发生熔融开裂和应力集中， 故应严格控制成型条件，塑件须经退火处理。

2.熔融温度高，粘度高，大于 200g 的塑件，宜用加热式的延伸喷嘴。

3.冷却速度快，模具浇注系统以粗、短为原则，宜设冷料井，浇口宜 取大，模具宜加热。

4.料温过低会造成缺料，塑件无光泽，料温过高易溢边，塑件起泡。 模温低时收缩率、伸长率、抗冲击强度高，抗弯、抗压、抗张强度低。模 温超过 120 度时塑件冷却慢，易变形粘

1.3 塑件表面质量分析

塑件为圆形，没有特别和表面质量要求，故比较容易实现。

由以上分析可见，该零件结构属于简单构件,结构工艺性合理,不需要对 制件的结构进行修改。塑件的尺寸精度要求不高,对应的模具零件的尺寸加工 容易保证。注射时,在工艺参数控制得较好的情况下,制件的成型要求可以得 到保证。

由图一：塑件图可知

计算塑件的质量是为了选用注射机及确定型腔数。

塑件的体积：

=14938.00443mm 3 =14.94cm 3

根据塑料模设计手册查得PC塑料的密度ρ=1.18～1.20g/cm 3 ，取

1.19g/cm 3 。

因此单个塑件的质量：

=1.19×14.94=17.78g

m

假设设计一模两腔的塑料模具，经地粗略计算流道容量V

j

＝9cm 3 . 则总塑料量为：

V=2V

0+V

j

=2×14.94+9=38.88cm 3 M=2m

=2×17.78=35.56g

2、选注射机

考虑制件的质量中等,可采用一模两件的模具结构,结合制件的外型尺寸, 注射时所需压力和标准注射机等情况,初步选用注射机为:XS-ZY-125。

2.1XS-ZY-125 注射机参数：

额定注射量：125cm 3

注射压力：122Mpa

锁模力：900KN

喷嘴圆弧半径：12mm

喷嘴孔径：4mm

最大开模行程：300mm

模具最大厚度：300mm

模具最小厚度：200mm

2.2 根据塑件材料为 PS

查《塑料模具设计资料》，可得：材料在70~80℃预干燥1h左右；

温度:

料桶前段 190～200℃

料桶中段 210～220℃

料桶后段 160～180℃

喷嘴 180～190℃

模具 80～90℃

压力:注塑压力 90～130Mpa

成型时间:注塑时间 0～3s

保压时间 15～45s

冷却时间 15～60s

成型时间 40～120s

3、注射模结构设计

3.1 模具型腔排列方式的确定

确定模具型腔的方法有：根据锁模力确定；根据最大注射量确定；根据 塑料件精度确定和经济性确定。

本零件主要从经济性确定。试制或小批量时，宜取单型腔或少型腔，大 批量时采用多型腔。而根据材料的尺寸及成型性能要求，本模具采用一模一 腔，即一次注射成型一个塑料制件。

当所有的型腔不在同一个时间注满时，是得不到尺寸正确和无力性能良 好的塑料件的。为此，必须对浇注系统进行平衡，采用如下图所示的型腔分 布，使所有的型腔在同一时刻充满。该平衡浇注系统的特点是：从分流道到 浇口及型腔，其形状、长度尺寸、圆角、模壁的冷却条件都完全相同。两塑 件的型腔做成整体嵌入式，对称分别在定模板上，如图2所示：

图3.型腔布局图

3、2分型面的选择

分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一 副模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面，分型面可以是垂直于合模 方向，也可以与合模方向平行或倾斜，我们在这里选用与合模方向垂直。

3.2.1 分型面的形式：

分型面的形式与塑件几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件、浇口 形式等有关，一副模具根据需要可能有一个或两个以上分型面。分型面可能 是垂直于合方向或倾斜于合模方向，也可能是平行于合模方向。我们常见的 分型面形式状有:平面、斜面、阶梯面、曲面。

3.2.2 分型面的选择原则：

1）分型面应便于塑件脱模：

Ⅰ、在开模时尽量使塑件留在动模内

Ⅱ、应有利于侧面分型和抽芯

Ⅲ、应合理安排塑件在型腔中的方位；

2）分型面的选择应保证塑件的质量；

3）分型面的选择应有利于有利于排气 ；

4) 避免模具结构复杂；

5）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；

6）应有利于侧向分型与抽芯；

7）应有利于防止溢料；

8）应尽量使成型零件便于加工；

3.2.3 这里选择的分型面

图4. 分型面

4、浇注系统的设计

4.1 浇注系统的组成

所谓注射模的浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。 其作用 是使塑件熔体平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。 因此，浇注系统十分重要。而浇注系统一般可分为普通浇注系统和无流道浇注系统两 类。我们在这里选用普通浇注系统，它一般是由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部 分组成。

4.2 浇注系统各部件设计

4.2.1 主流道设计：

主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同 一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度，其主要设计点为：

（1）主流道圆锥角α=2 o ～6 o ，对流动性差的塑件可取3 o ～6 o ，内壁粗糙 度为Ra0.63μm。

（2）主流道大端呈圆角，半径r=1～3mm，以减小料流转向过渡时的阻力。

（3）在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，一般小于60mm，过 长则会影响熔体的顺利充型。

（4）对小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式。但在大多数情况下 是将主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上。主流道衬套 与定模座板采用过渡配合，与定位圈的配合采用间隙配合。

（5）设计主流道衬套：由于主流道要与高温塑料和喷嘴，容易损坏，所 以，一般不将主流道直接开在模板上，而是将它单独设在一个主流道衬套中。

这样，既可以容易损坏主流道部分单独选用优质钢材，延长模具使用寿命，

损害后便于更换或修磨，也可以避免在模板上直接开主流道且需要穿过多个

模板时，拼接凤处易产生溢料，主流道凝料无法拔出。通常，将淬火后的主

流道衬套嵌入模具中。一般选用T8、T10制造，热处理强度为53～57HRC，衬

套长度与定模板配合部分的厚度一致。但主流道出口处的端面不得突出于分

型面。衬套与定模板之间的配合采用H7/m6。

4.3冷料穴的设计和拉料杆的设计

冷料穴一般位于主流道对面的动模板上。其作用就是存放料流前峰“冷 料”，防止“冷料”进入型腔而形成接缝；此外，在开模时又能将主流道凝

料从定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主

流道大端直径。

当分流道较长时，可将分流道的尽头沿料流方向稍作延长而作冷料穴。 并非所有的注射模都要开设冷料穴，有时由于塑料的性能和注射工艺的控制， 很少有冷料产生或是塑件要求不高时可以不设冷料穴。

常见的冷料穴及拉料形式与以下几种:

(1) 钩形拉料；

(2) 锥形或沟槽冷料穴；

(3) 球形头拉料杆；

(4) 分流锥形拉料杆；

(5) 无推杆的冷料穴；

我们这里选用与推出杆匹配的钩（Z）形冷料穴，其结构如图5。

图5冷料穴

1— 定位圈 2—冷料穴 3—推 杆 4—动模板

这种拉料杆用于推杆或推管推出塑件的模具中，是一种常见形式。缺点 是凝料推出后不能自动脱模，因此不宜用于全自动机构中。另外，对于某些 塑件受形状限制，不允许塑件左右移动时，也不易采用这种钩行拉料杆。

4.4分流道的设计

1>.分流道就是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流 和转向的作用。多型腔模具必定设计分流道，单型腔大型腔塑件在使用多个 点浇口时也要设置分流道。

（1）流道的截面形状：通常分流道的断面形状有圆形、梯形、矩形、半 圆形等。为了减少流道内的压力损失和传热损失，提高效率，我们这里就选 用圆形分流道，如图6。因为圆形截面 分流道的效率是分流道中效率最高的， 故选它。

（2）分流道的形状及尺寸，应根据制件的体积、壁厚、形状的复杂程度、 注射速率、分流道长度、成型工艺条件等因素来确定。在设计分流道时主要 考虑的是尽量减少熔体流动时的压力损失和温度降低，同时尽量减少分流道 的容积。塑件的形状简单，溶料填充型腔比较容易。根据型腔的排列方式可 知，分流道的长度较长，为了便于加工，选用截面为半圆形的分流道，分流 道取R＝8mm，则宽度等于主流道直径，高度h=4mm，分流道的长度L=40mm。

（3）分流道的布置：分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响。 分流道的布置形式分平衡式与非平衡式两类，这里我们选用的是平衡式的布 置方法。

（4）分流道与浇口的连接：分流道与浇口的连接处应加工成斜面，并用 圆弧过渡，有利于塑料熔体的流动及填充。

2>分流道设计要点：

（1）分流道的断面和长度设计，应在保证顺利充模的前提下，尽量取小， 尤其对小型塑件更为重要。

（2）分流道的表面不必很光滑，表面粗糙度一般为1.6um即可，这样可以 是熔融塑料的冷却皮层固定，有利于保温。

（3）当分流道较长时，在分流道末端应开设冷料穴，以容纳冷料，保证塑 件的质量。

（4）分流道与浇口的连接处要以斜面或圆弧过渡，利于熔料的流动及填充 否则会引起反压力而消耗动能。

4.5 浇口设计

浇口是浇注系统的关键部分，它起着调节控制料流速度，补料时间，防 止倒流及在多型腔中起着平衡进料的作用。浇口位置的选择应注意以下问题：

（1）应避免熔体破裂

（2）浇口应设置在塑件最大壁厚处。

（3）应有利于排气

（4）应有利于减少熔接痕和提高熔接痕强度，浇口数量越多，熔接痕也 越多。

（5）防止型芯变形

（6）考虑塑件的收缩变形及分子取向与考虑塑件的外观。

根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为理想，设计时 考虑从塑件侧向底部单边进料，而且模具结构采用镶拼式型芯，有利于填充 排气。由于侧浇口的形状简单，加工方便，通过改变浇口尺寸能有效调整冲 模时的剪切速率和浇口冷凝时间，所以这种浇口的应用非常广泛，特别是一 模多腔的浇注系统，使用这种浇口非常方便，同时去除浇注系统冷凝料比较 方便，其缺点是在塑件外表面留有浇口痕迹。初选尺寸为：3mm×2mm×2mm （b×c×h）。

5、导柱导向机构的设计

为了保证注射模准确合模和开模，在注射模中必须设置导向机构。导向 机构 的作用是导向、定位以及承受一定的侧向压力。导向机构的形式主要有 导柱导向和锥面定位两种，我们这里选取导柱导向机构。

5.1设计导柱导向机构应注意事项：

（1）导柱应合理地均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有 足够的距离，以保证模具的强度。

（2）导柱的长度应比型芯（凸模）端面的高度高出6～8mm（图10），以 免型芯进入凹模时与凹模相碰而损坏。

（3）导柱和导套应有足够的耐磨度和强度。

（4）为了使导柱能顺利地进入导套，导柱端应做成锥形或半球形，导套 的前端也应该倒角。

（5）导柱的设置应根据需要而决定装配方式。

（6）一般导柱滑动部分的配合形式按H8/f8，导柱和导套固定部分配合 按H7/k6，导套外径的配合按H7/k6.

（7）一般应在动模座板与推板之间设置导柱和导套，以保证推出机构的 正常运动。

5.2．在模具操作过程中，需要运动的所有模板，必须得到正确的导向：

1.导向机构的作用

（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 型腔的尺寸和形状精度；导向机构在模具装配过程中也起了定位作用，便于 装配和调整。

（2）导向作用。和模时，首先是导向零件接触，引导动、定模准确闭合， 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。塑料融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测向压力，以保证模 具的正常工作。

6、脱模机构的设计

6.1 何为脱模机构

在注射成型的每一循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出， 模具中这种出塑件的机构成为脱模机构。

6.2 脱模机构的分类及选用

脱模机构的分类分多，我们采用的是混合分类中的一种：推杆一次脱模 机构，因为此机构是最简单、最为常用的一种，具有制造简单、更换方便、 推出效果好等优点，在生产实践中比较实用和直观。所谓一次脱模就是指在 脱模过程中，推杆就需要一次动作，就能完成塑件脱模的机构。

6.3 脱模机构的设计原则

设计脱模机构时，应遵循以下原则：

（1）结构可靠：机械的运动准确、可靠、灵活，并有足够的刚度和强度。

（2）保证塑件不变形、不损坏。

（3）保证塑件外观良好。

（4）尽量使塑件留在动模一边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成 脱模动作。

6.4 推杆的结构形式及形状

因制品的几何形状及型腔结构等的不同，所用推杆的截面形状也不尽相 同，常用推杆的截面形状为圆形。推杆又可分为普通推杆与成型推杆两种， 我们这里选用普通推杆。其结构形式见图11。

6.5 推杆的固定

方式

如图12

6.6 推出机构的

结构组成

推出机构主要由

推出零件，推出零件固

定板和推板，推出机构的导向与复位部件等组成。推出机构中，凡直接与塑 件相接触，并将塑件推出型腔或型芯的零件。为了保证推出零件合模后能回 到原来的位置。

6.7 推出机构的分类

推出机构按其作用的对象可分为塑件推出机构和浇注系统凝料推出机 构。推出机构按其推出动作的动力来源分为手动推出机构，机动推出机构， 液压和气动推出机构。手动推出机构是模具开模后，由人工操纵的推出机构 推出塑件，一般多于塑件滞留在定模一侧的情况；机动推出机构利用注塑机 的开模动作驱动模具上的推出机构，实现塑件的自动脱模；液压和气动推出 机构是依靠设置在注塑机上的专用液压和气动装置，将塑件推出或从模具中 吹出。推出机构按推出零件的类别分类，可分为推杆推出机构，推管推出机 构，推件板推出机构，凹模或成型推杆推出机构，多元综合推出机构等。另 外还可根据模具的结构特征来分类，如简单推出机构，动定模双向推出机构， 顺序推出机构，二次推出机构，带螺纹塑件推出机构。

6.8 推出机构的设计原则

（1）保证制件不因顶出而变形损坏及影响外观。这是对推出机构最基本 的要求。在设计时必须正确分析制件对模具粘附力的大小和作用位置，以便 选择合适的脱模方式和恰当的推出位置，使制件平稳脱出。同时，推出位置 选择制件内表面或隐藏处，使制件外表面不留痕迹。

（2）推出机构应尽量设置在动模一侧。由于推出机构的动作是通过装在 注射机合模机构上的顶杆来驱动的，所以一般情况下，推出机构设在动模一 侧。正因为如此，在分型面设计时应尽量注意开模后使塑件能留在动模一侧。

（3）机构简单，动作可靠。推出机构应使推出动作可靠，零件制造方便， 机构本身要有足够的强度，刚度和硬度，以承受推出过程中的各种力的作用， 以确保塑件顺利脱模。

（4）合模正确复位。设计推出机构时，还必须考虑合模推出机构的正确 复位，并保证不与其他模具零件想干涉。

7、温度调节系统的设计

7.1 冷却系统设计

塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周 期和 塑件质量。所以，我们在模具上需要设置温度调节系统以到达理想的温 度要求。 一般注射模内的塑料熔体温度为 200℃左右，而塑件从模具型腔中 取出时其 温度在 60℃以下。所以热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进 行有效的冷却， 以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和 生产效率。对于熔融黏度低、流动性比较好的塑料，如聚丙烯、有机玻璃等 等，当塑件是小型薄壁时， 如我们的塑件，则模具可简单进行冷却或者可利 用自然冷却不设冷却系统；当塑件件是大型的制品时，则需要对模具进行人 工冷却。

7.2 冷却时间

在注射过程中，塑件的冷却时间，通常是指塑料熔体从充满模具型腔起 到可以开模取出塑件时止的这一段时间。这一时间标准常以制品已充分固化 定型而且具有一定的强度和刚度为准，这段冷却时间一般约占整个注射生产 周期的80%。因为我们所需要的塑件比较薄，固用此公式：

式中，α—塑料热扩散系数（m 2 /s）；

S—制品壁厚（mm）。

现我们根据一直条件知道PC的T

s =260℃,T

m

=60℃,T

e

=100℃,而塑件的厚度

为3mm，因此：

7.3 冷却系统设计原则

（1）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡。

（2）冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越均匀。

（3）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等。

（4）浇口处加强冷却。

（5）应降低进水与出水的温差。

（6）合理选择冷却水道的形式。 接头位置。

（7）合理确定冷却水管

（8）冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构发生干涉现象。

（9） 冷却水管进出接头应埋入模板内， 以免模具在搬运过程中造成损坏。

7.4 冷却系统的结构形式

根据塑料制品形状及其所需的冷却效果，冷却回路可分为直通式、圆周 式、 多级式、 构成各种冷却回 路。其基本形式有六种，我们这里选用的是 简单流道式。 直通式是生活中最常用的一种形式。其结构如图13。

图13 冷却系统