第6章 注塑模具設(shè)計-10

注塑成型工藝與模具設(shè)計中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院主講教師：丁立剛

第6章注塑模具設(shè)計6.1澆注系統(tǒng)設(shè)計1．澆注系統(tǒng)的概念2．澆注系統(tǒng)的類型3．普通澆注系統(tǒng)的組成模具與注塑機噴嘴接觸處到模具型腔之間的塑料熔體的流動通道或在此通道內(nèi)凝結(jié)的固體塑料稱為澆注系統(tǒng)。普通流道澆注系統(tǒng)無流道(熱流道)澆注系統(tǒng)普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、冷料井和澆口組成。第6章注塑模具設(shè)計6.1.1澆注系統(tǒng)設(shè)計原則(2)型腔和澆口的排列要盡可能地減少模具外形尺寸。(1)型腔布置和澆口開設(shè)部位力求對稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。(3)系統(tǒng)流道應(yīng)盡可能短，斷面尺寸適當(dāng)(太小則壓力及熱量損失大，太大則塑料耗費大)；盡量減小彎折，表面粗糙度要低，以使熱量及壓力損失盡可能小。第6章注塑模具設(shè)計(5)滿足型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料的耗量。(4)對多型腔應(yīng)盡可能使塑料熔體在同一時間內(nèi)進入各個型腔的深處及角落，即分流道盡可能采用平衡式布置。(6)澆口位置要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小的型芯，防止型芯變形，澆口的殘痕不應(yīng)影響塑件的外觀。第6章注塑模具設(shè)計6.1.2澆注系統(tǒng)設(shè)計1．主流道設(shè)計1）主流道的概念主流道是塑料熔體進入模具型腔時最先經(jīng)過的部位，它將注塑機噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔。2）主流道的形狀與尺寸其形狀為圓錐形，便于熔體順利地向前流動，開模時主流道凝料又能順利地拉出來。主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和充模時間。第6章注塑模具設(shè)計3）主流道的開設(shè)與澆口套的加工由于主流道要與高溫塑料和注塑機噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，通常不直接開在定模板上，而是將它單獨設(shè)計成主流道襯套鑲?cè)攵０鍍?nèi)。主流道襯套通常由高碳工具鋼制造并熱處理淬硬。主流道襯套又稱澆口套，結(jié)構(gòu)如圖所示。第6章注塑模具設(shè)計4）在選購澆口套時應(yīng)注意的問題(1)澆口套進料口直徑

D=d+(0.5～1)mm式中：d——

注塑機噴嘴口直徑。(2)球面凹坑半徑RR=r+(0.5～1)mm式中：r——

注塑機噴嘴球頭半徑。(3)澆口套與定模板的配合。澆口套與定模板的配合可采用H7／m6；澆口套與定位圈的配合可采用H9／f8。第6章注塑模具設(shè)計2．冷料井設(shè)計1）冷料井的位置：2）冷料井的作用：3）冷料井的尺寸：冷料井位于主流道正對面的動模板上，或處于分流道末端。是捕集料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而影響塑件質(zhì)量，開模時又能將主流道的凝料拉出。冷料井的直徑宜大于主流道大端直徑，長度約為主流道大端直徑。第6章注塑模具設(shè)計4）冷料井的形式底部由一根推桿組成，推桿裝于推桿固定板上，常與推桿或推管脫模機構(gòu)連用。圖(a)為Z形推料桿的冷料井，便于將主流道的凝料拉出；圖(b)為倒錐孔冷料井，圖(c)為圓環(huán)槽冷料井，它們由冷料井倒錐或側(cè)凹將主流道凝料拉出，但僅適合于韌性塑料。當(dāng)其被推出時，塑件和流道能自動墜落，易實現(xiàn)自動化操作。（1）底部帶有推桿的冷料井第6章注塑模具設(shè)計（2）底部帶有拉料桿的冷料井底部由一根拉料桿構(gòu)成，拉料桿裝于型芯固定板上，因此它不隨脫模機構(gòu)運動。圖(d)為球頭形，圖(e)為菌頭形，圖(f)為圓錐頭形。圓錐頭形無貯存冷料的作用，僅靠塑料收縮的抱緊力拉出主流道凝料，可靠性欠佳。第6章注塑模具設(shè)計3．分流道設(shè)計1)分流道截面形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等，如圖所示。圓形和正方形截面流道的比表面積最小(流道表面積與體積的比值稱為比表面積)，塑料熔體的溫度下降少，阻力亦小，流道的效率最高。但加工較困難，而且正方形截面不易脫模。實際生產(chǎn)中較常用的截面形狀為梯形、半圓形及U形。第6章注塑模具設(shè)計2)分流道的尺寸此式計算的分流道直徑限于3.2～9.5mm。對于HPVC和PMMA，應(yīng)將計算結(jié)果增加25％。對于梯形分流道，H=2D／3；對于U形分流道，H=1.25R，R=0.5D。D算出后一般取整數(shù)；對于半圓形H=0.45D。分流道尺寸由塑料品種、塑件的大小及流道長度確定。對于重量在200g以下，壁厚在3mm以下的塑件可用下面經(jīng)驗公式計算分流道的直徑。第6章注塑模具設(shè)計常用塑料的分流道直徑列于表6-l中。對于流動性極好的塑料(如PE，PA等)，當(dāng)分流道很短時，其直徑可小到2mm左右；對于流動性差的塑料(如PC，HPVC及PMMA等)，分流道直徑可以大到13mm；大多數(shù)塑料所用分流道的直徑為6～lOmm。第6章注塑模具設(shè)計3）分流道的布置在多型腔模具中分流道的布置中有平衡式和非平衡式兩類。（1）平衡式布置是指分流道到各型腔澆口的長度、斷面形狀、尺寸都相同的布置形式。（要求各對應(yīng)部位的尺寸相等）可實現(xiàn)均衡送料和同時充滿型腔的目的，使成型的塑件力學(xué)性能基本一致。但是，這種布置使分流道比較長。第6章注塑模具設(shè)計（2）非平衡式布置是指分流道到各型腔澆口長度不相等的布置。這種布置使塑料進入各型腔有先有后，因此不利于均衡送料。但可縮短流道長度。為了達到同時充滿型腔的目的，各澆口的斷面尺寸要制作得不同，在試模中要多次修改才能實現(xiàn)。第6章注塑模具設(shè)計4)分流道設(shè)計要點(1)在保征足夠的注塑壓力使塑料熔體順利充滿型腔的前提下，分流道截面積與長度盡量取小值，分流道轉(zhuǎn)折處應(yīng)以圓弧過度。(2)分流道較長時，在分流道的末端應(yīng)開設(shè)冷料井。(3)分流道的位置可單獨開設(shè)在定模板上或動模板上，也可以同時開設(shè)在動、定模板上，合模后形成分流道截面形狀。(4)分流道與澆口連接處應(yīng)加工成斜面，并用圓弧過度。第6章注塑模具設(shè)計

4．澆口設(shè)計澆口又稱進料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短流道(除直接澆口外)，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。(1)型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結(jié)，防止其倒流。(2)易于在澆口切除澆注系統(tǒng)的凝料。澆口截面積約為分流道截面積的0.03～0.09。澆口長度約為0.5～2mm，澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定，取其下限值，然后在試模時，逐步糾正。澆口的主要作用：第6章注塑模具設(shè)計澆口尺寸對注塑成型的影響：

4．澆口設(shè)計當(dāng)塑料熔體通過澆口時，剪切速率增高，同時熔體的內(nèi)摩擦加劇，使料流的溫度升高，黏度降低，提高了流動性能，有利于充型。但澆口尺寸過小會使壓力損失增大，凝料加快，補縮困難，甚至形成噴射現(xiàn)象，影響塑件質(zhì)量。第6章注塑模具設(shè)計澆口的形式有以下幾種：1)直澆口（又稱中心澆口）優(yōu)點：流動阻力小，進料速度快，在單型腔模具中常用來成型大而深的塑件。它對各種塑料都適用，特別是黏度高、流動性差的塑料，如PC，PSF等。缺點：成型淺而平的塑件時會產(chǎn)生彎曲和翹曲現(xiàn)象，去除澆口不便，有明顯的澆口痕跡，根部內(nèi)應(yīng)力大，容易產(chǎn)生裂紋。澆口應(yīng)盡可能小些。成型薄壁塑件時，澆口根部的直徑最多等于塑件壁厚的2倍。第6章注塑模具設(shè)計側(cè)澆口的尺寸：其斷面為矩形，一般開在分型面上，從塑件側(cè)面進料，可按需要合理選擇澆口位置，尤其適用于一模多腔。一般取寬B=1.5～5mm，2)側(cè)澆口（又稱邊緣澆口）厚h=0.5～2mm(也可取塑件的壁厚的l／3～2／3)，長L=O.7～2mm。第6章注塑模具設(shè)計2)側(cè)澆口（又稱邊緣澆口）對于不同形狀的塑件，根據(jù)成型的需要，側(cè)澆口可設(shè)計成多種變異形式。第6章注塑模具設(shè)計3)點澆口(又稱針點式澆口)是一種尺寸很小的澆口。塑料熔體通過它有很高的剪切速率。它廣泛地用于各類殼型塑件。開模時，澆口可自行拉斷。澆口與塑件連接處，為防止點澆口拉斷時損壞塑件，可設(shè)計成具有小凸臺的形式。點澆口截面積小，冷凝快，不利于補縮，對壁厚較厚的塑件不宜使用。第6章注塑模具設(shè)計4)潛伏式澆口（又稱剪切澆口）是由點澆口演變而來，點澆口用于三板模，而潛伏式澆口用于二板模，從而簡化了模具結(jié)構(gòu)。潛伏式澆口設(shè)置在塑件內(nèi)側(cè)或外側(cè)隱蔽部位，不影響塑件的外形美觀。在推出塑件時澆口被切斷，但需要有較強的推力，對強韌的塑料不宜采用。第6章注塑模具設(shè)計潛伏式澆口：潛上模潛伏位置：產(chǎn)品的外表面4)潛伏式澆口（又稱剪切澆口）優(yōu)點：不須另外去除澆口凝料的工序。缺點：塑件上留下不明顯的痕跡。第6章注塑模具設(shè)計潛伏式澆口：潛下模潛伏位置：產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（筋位、柱位）；推桿位。4)潛伏式澆口（又稱剪切澆口）優(yōu)點：澆口不影響產(chǎn)品外觀。缺點：須去除澆口凝料。第6章注塑模具設(shè)計5)護耳式澆口護耳的寬度b等于分流道直徑長度L為寬度b的1.5倍，l=O.5L厚度為塑件壁厚的0.9倍左右在澆口與型腔之間設(shè)置護耳，使高速流動的熔體沖擊在護耳壁上，從而降低流速，改變流向，使熔體得以均勻地流入型腔。適合于PC，PMMA等流動性較差的塑料?？蓽p少成型時澆口處的殘余應(yīng)力，但成型后要增加去除護耳工序，應(yīng)用受到限制。澆口厚度與護耳厚度相同寬為l.5～3mm長度一般在l.5mm以上第6章注塑模具設(shè)計5．常見澆口尺寸的經(jīng)驗值第6章注塑模具設(shè)計6．澆口位置的選擇若計算的流動比超過允許值時會出現(xiàn)充型不足，這時應(yīng)調(diào)整澆口位置或增加澆口數(shù)量。澆口的位置對塑件質(zhì)量有直接影響，位置選擇不當(dāng)會使塑件產(chǎn)生變形、熔接痕、凹陷、裂紋等缺陷。1)澆口的位置應(yīng)使填充型腔的流程最短對大型塑件，要進行流動比的校核。流動比K由流動通道的長度L與厚度t之比來確定。第6章注塑模具設(shè)計2)澆口設(shè)置應(yīng)有利于排氣和補縮6．澆口位置的選擇第6章注塑模具設(shè)計3)澆口位置的選擇要避免塑件變形6．澆口位置的選擇第6章注塑模具設(shè)計6．澆口位置的選擇4)澆口位置的設(shè)置應(yīng)減少或避免產(chǎn)生熔接痕第6章注塑模具設(shè)計5)澆口的位置應(yīng)避免側(cè)面沖擊細(xì)長型芯或鑲件6．澆口位置的選擇第6章注塑模具設(shè)計6.2分型面的選擇與排氣系統(tǒng)的設(shè)計6.2.1分型面的選擇分型面的概念：定模和動模相接觸的面分型面的形狀：平面、斜面、階梯面、曲面、垂直面等。第6章注塑模具設(shè)計分型面的選擇好壞對塑件質(zhì)量、操作難易、模具結(jié)構(gòu)及制造都有很大的影響。通常遵循以下原則：1)分型面的選擇應(yīng)有利于脫模(1)分型面應(yīng)取在塑件尺寸最大處。如圖所示，在A-A處設(shè)置分型面可順利脫模，若將分型面設(shè)在B-B處則取不出塑件。第6章注塑模具設(shè)計(2)分型面應(yīng)使塑件留在動模部分。由于推出機構(gòu)通常設(shè)置在動模一側(cè)，將型芯設(shè)置在動模部分，塑件冷卻收縮后包緊型芯，使塑件留在動模，這樣有利于脫模。如果塑件的壁厚較大，內(nèi)孔較小或者有嵌件時，為使塑件留在動模，一般應(yīng)將凹模(型腔)也設(shè)在動模一側(cè)。第6章注塑模具設(shè)計(3)拔模斜度小或塑件較高時，為了便于脫模，可將分型面選在塑件的中間部位，如圖所示，但此時塑件外形有分型的痕跡。第6章注塑模具設(shè)計

2)分型面的選擇應(yīng)有利于保證塑件的外觀質(zhì)量和精度要求圖(a)所示的分型面方案較合理，圖(b)的形式在圓弧處分型會影響外觀，應(yīng)盡量避免。塑件有同軸度要求時，為防止兩部分錯型，一般將型腔放在模具的同一側(cè)，如圖(C)所示，圖(d)的形式不妥。第6章注塑模具設(shè)計

3)分型面的選擇應(yīng)有利于成型零件的加工制造圖(a)所示的斜分型面，凸模與凹模的傾斜角度一致，加工成型較方便，圖(b)的形式較難加工。第6章注塑模具設(shè)計

4)分型面應(yīng)有利于側(cè)向抽芯塑件有側(cè)凹或側(cè)孔時，側(cè)向滑塊型芯宜放在動模一側(cè)，這樣模具結(jié)構(gòu)較簡單。由于側(cè)向抽芯機構(gòu)的抽拔距離都較小(除液壓抽芯機構(gòu)外)，選擇分型面時應(yīng)將抽芯距離小的方向放在側(cè)向。對于投影面積較大而又需側(cè)向分型抽芯時，應(yīng)將投影面積較大的分型面設(shè)在垂直于合模方向上，以避免由于側(cè)滑塊鎖不緊而產(chǎn)生溢料。第6章注塑模具設(shè)計6.2.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計氣體來源：型腔及流道原有的空氣；排氣不良的影響：塑料熔體會產(chǎn)生微量的分解氣體。會引起塑件局部碳化燒焦；或使塑件產(chǎn)生氣泡；或使塑件熔接不良引起強度下降；甚至充模不滿等。第6章注塑模具設(shè)計一般有以下幾種排氣方式：1)排氣槽排氣對大中型塑件的模具，通常在分型面上的凹模一邊開設(shè)排氣槽，排氣槽的位置以處于熔體流動末端為好。排氣槽寬度b=3～5mm，深度h=0.05mm，長度l=0.7～1.0mm，此后可加深到O.8～1.5mm。第6章注塑模具設(shè)計2)分型面排氣對于小型模具可利用分型面間隙排氣，但分型面須位于熔體流動末端，如圖(a)所示。3)利用型芯、頂桿、鑲拼件等的間隙排氣如圖(b)、(c)、(d)所示。第6章注塑模具設(shè)計另外，對于一些大型、深腔、殼型塑件，注塑成型以后，整個型腔由塑料填滿，型腔內(nèi)部氣體被排除。當(dāng)塑件脫模時，塑件的包容而與型芯的被包容面基本上構(gòu)成真空，由于受到大氣壓力的作用，造成脫模困難，因而必須考慮引氣。引氣方法的形式：可利用型芯與頂桿之間的間隙;加大型芯的斜度;鑲塊邊上開側(cè)隙(同排氣槽的尺寸)等方法。第6章注塑模具設(shè)計6.3成型零件設(shè)計概念（1）成型零件：直接與塑料接觸構(gòu)成塑件形狀的零件稱為成型零件。由于凹、凸模件直接與高溫、高壓的塑料接觸，并且脫模時反復(fù)與塑件摩擦，因此，要求凹、凸模件具有足夠的強度、剛度、硬度、耐磨性、耐腐蝕性以及足夠低的表面粗糙度。（2）凹模：構(gòu)成塑件外形的成型零件稱為凹模。（3）凸模：構(gòu)成塑件內(nèi)部形狀的成型零件稱為凸模(或型芯)。第6章注塑模具設(shè)計6.3.1成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)點：是強度好、加工成本低。1．凹模結(jié)構(gòu)1)整體式凹模直接在選購的模架板上開挖型腔。缺點：通常模架的模板材料為普通的中碳鋼，用作凹模，使用壽命短，若選用好材料的模板制作整體凹模，則制造成本高。應(yīng)用：對于成型l萬次以下塑件的模具或塑件精度要求低、形狀簡單的模具可采用整體式凹模。第6章注塑模具設(shè)計2)整體嵌入式凹模將稍大于塑件外形(大一個足夠強度的壁厚)的較好的材料(高碳鋼或合金工具鋼)制成凹模，再將此凹模嵌入模板中固定。優(yōu)點是既保證了凹模使用壽命，又不浪費價格昂貴的材料。并且凹模損壞后，維修、更換方便。第6章注塑模具設(shè)計3)局部鑲拼式凹模對于形狀復(fù)雜或某局部易損壞的凹模，將難以加工或易損壞的部分設(shè)計成鑲件形式，嵌入型腔主體上。第6章注塑模具設(shè)計4)四壁拼合式凹模對于大型的復(fù)雜凹模，可以采用將凹模四壁單獨加工后鑲?cè)肽Ｌ字腥缓笤俸偷装褰M合。第6章注塑模具設(shè)計5)螺紋型環(huán)螺紋型環(huán)是用來成型塑件外螺紋的一類活動鑲件，成型后隨塑件一起脫模，在模外卸下。圖(a)所示為整體式螺紋型環(huán)，配合長度5～8mm，為了便于安裝，其余部分制成3°～5°斜度，下端加工出四側(cè)平面，便于用工具將其從塑件上擰下來。圖6-39(b)為對開組合式型環(huán)，用于成型精度不高的粗牙螺紋。對開兩半之間用銷子定位，上部制出撬口，便于成型后在模外用工具將兩對開塊分開。第6章注塑模具設(shè)計2．凸模結(jié)構(gòu)整體式凸模浪費材料太大且切削加工量大，在當(dāng)今的模具結(jié)構(gòu)中幾乎沒有這種結(jié)構(gòu)，主要是整體嵌入式凸模和鑲拼組合式凸模。第6章注塑模具設(shè)計3．小型芯第6章注塑模具設(shè)計4．活動型芯有時為了使模具簡單，將螺紋型芯或安放螺紋型環(huán)嵌件用的型芯做成活動的鑲件。型芯成型前在模具中常以H8/f8配合活動放置，成型后隨鑲件一起在模外取出。第6章注塑模具設(shè)計6.3.2成型零件的工作尺寸計算成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構(gòu)成塑件的尺寸。1．影響工作尺寸的因素:1)塑件收縮率的影響2)凹、凸模工作尺寸的制造公差由于塑料熱脹冷縮的原因，成型冷卻后的塑件尺寸小于模具型腔的尺寸。它直接影響塑件的尺寸公差。通常凹、凸模的制造公差取塑件公差的1／3～1／6，表面粗糙度取Ra值為0.8～0.4μm。第6章注塑模具設(shè)計3)凹、凸模使用過程中的磨損量及其他因素的影響成型大型塑件時，收縮率對塑件的尺寸影響較大；生產(chǎn)過程中的磨損以及修復(fù)會使得凸模尺寸變小，凹模的足寸變大。成型小型塑件時，制造公差與磨損量對塑件的尺寸影響較大。第6章注塑模具設(shè)計2．凹、凸模的工作尺寸計算1)凹模的工作尺寸計算凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸屬包容尺寸，在使用過程中凹模的磨損會使包容尺寸逐漸的增大。為了使得模具的磨損留有修模的余地以及裝配的需要，在設(shè)計模具時，包容尺寸盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。第6章注塑模具設(shè)計1)凹模的工作尺寸計算①凹模徑向尺寸L模+δZ/2+δC/2=(L塑-Δ/2)+(L塑-Δ/2)k

令

δZ=Δ/3,δC=Δ/6整理得:L模=L塑*（1+k）-3Δ/4②凹模深度尺寸L模+δZ/2=(L塑-Δ/2)+(L塑-Δ/2)k

令

δZ=Δ/3整理得:L模=L塑*（1+k）-2Δ/3第6章注塑模具設(shè)計2)凸模的工作尺寸計算凸模是成型塑件內(nèi)形的，其工作尺寸屬被包容尺寸，在使用過程中凸模的磨損會使被包容尺寸逐漸的減小。為了使得模具的磨損留有修模的余地以及裝配的需要，在設(shè)計模具時，被包容尺寸盡量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。第6章注塑模具設(shè)計2)凸模的工作尺寸計算①凸模徑向尺寸L模-δZ/2-δC/2=(L塑+Δ/2)+(L塑+Δ/2)k

令

δZ=Δ/3,δC=Δ/6整理得:L模=L塑*（1+k）+3Δ/4②凸模高度尺寸L模-δZ/2=(L塑+Δ/2)+(L塑+Δ/2)k

令

δZ=Δ/3整理得:L模=L塑*（1+k）+2Δ/3第6章注塑模具設(shè)計3)模具中的位置尺寸計算(如孔的中心距尺寸)C模=C塑(1+k)±δ/2第6章注塑模具設(shè)計4)計算實例如圖所示塑件結(jié)構(gòu)尺寸以及相應(yīng)的模具型腔結(jié)構(gòu)，塑件材料為聚丙烯，計算收縮率為1％～3％，求凹凸模構(gòu)成型腔的尺寸。第6章注塑模具設(shè)計解：塑料的平均收縮率2%①凹模有關(guān)尺寸的計算徑向尺寸

L＝[L塑（1+k）－（3/4）Δ]+δ

＝[110（1+0.02）－(3/4)×0.8]0.8×1/6＝111.6+0.13深度尺寸

H＝[H塑（1+k）—（2/3）Δ]+δ

＝[30（1+0.02）－（2/3）×0.3]0.3×1/6＝30.4+0.05第6章注塑模具設(shè)計②凸模有關(guān)尺寸的計算徑向尺寸l＝[l塑（1+k）+（3/4）Δ]-δ

＝

[80（1+0.02）+(3/4)×0.6]-0.6×1/6

＝82.05-0.1深度尺寸h＝[h塑（1+k）+（2/3）Δ]–δ

＝[15（1+0.02）+（2/3）×0.2]-0.2×1/5

＝15.43-0.04型芯直徑d＝[d塑（1+K）+（3/4）Δ]-δ

＝[8（1+0.02）+(3/4)×0.1]-0.2×1/5

＝8.24-0.02第6章注塑模具設(shè)計③模具型芯位置尺寸計算

C=C塑（1+k）±δ/2=30（1+0.02）±（0.6×1/6）/2=30.6±0.05第6章注塑模具設(shè)計6.3.3型腔的側(cè)壁和底板厚度計算在注塑成型過程中，型腔承受塑料熔體的高壓作用，因此凹模與凹、凸模的底板必須具有足夠的強度和剛度。如果凹模和底板的厚度過小，則強度、剛度會不足。強度不足會導(dǎo)致型腔產(chǎn)生塑性變形甚至破裂；剛度不足將產(chǎn)生過大的彈性變形，并產(chǎn)生溢料間隙。第6章注塑模具設(shè)計6.4導(dǎo)向與定位機構(gòu)設(shè)計1．導(dǎo)向機構(gòu)的類型注塑模具的導(dǎo)向機構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種類型。2．導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)的作用主要用于動、定模之間的開合模導(dǎo)向。3．錐面定位機構(gòu)的作用錐面定位機構(gòu)用于動、定模之間的精密對中定位。第6章注塑模具設(shè)計6.4.1導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計1．導(dǎo)向機構(gòu)的功用(1)定位作用：合模時保證動、定模正確的位置，以便合模后保持模具型腔的正確形狀。(2)導(dǎo)向作用：合模時引導(dǎo)動模按序正確閉合，防止損壞凹、凸模。(3)承載作用：導(dǎo)柱在工作中承受一定的側(cè)向壓力。第6章注塑模具設(shè)計2．導(dǎo)向零件的設(shè)計原則（3）導(dǎo)柱可設(shè)在定模或動模，通常設(shè)在動模。通常在型芯高出分型面的一側(cè)。（1）導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位。（2）根據(jù)模具的形狀和大小，合理布置導(dǎo)柱的數(shù)量和位置。(等徑不對稱或?qū)ΨQ不等徑）第6章注塑模具設(shè)計（4）采用合理的工藝加工并裝配導(dǎo)柱和導(dǎo)套。（6）各導(dǎo)柱、導(dǎo)套(導(dǎo)向孔）的軸線應(yīng)保證平行。2．導(dǎo)向零件的設(shè)計原則（5）導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)有乘屑槽。第6章注塑模具設(shè)計3．導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)、特點及用途（2）鉚合式導(dǎo)柱（3）合模銷（1）臺階式導(dǎo)柱第6章注塑模具設(shè)計4．導(dǎo)套和導(dǎo)向孔的結(jié)構(gòu)及用途（2）導(dǎo)向孔（1）導(dǎo)套的類型：直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套根據(jù)生產(chǎn)需要，可在導(dǎo)套的導(dǎo)滑部分開設(shè)油槽。對于盲孔的導(dǎo)向孔，應(yīng)開設(shè)排氣槽。第6章注塑模具設(shè)計6.4.2定位機構(gòu)設(shè)計由于導(dǎo)套和導(dǎo)柱之間存在間隙，所以對于薄壁、精密塑件的注塑模具，僅有導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)是不夠的，還必須在動、定模之間增設(shè)錐面定位機構(gòu)，以滿足精密定位和同軸度的要求。常見的定位機構(gòu)：錐形導(dǎo)柱定位裝置與斜面長條定位裝置。第6章注塑模具設(shè)計1．錐面定位結(jié)構(gòu)的適用場合（2）用于薄壁深腔的模具（1）用于模塑成型時側(cè)向壓力很大的模具第6章注塑模具設(shè)計2．錐面配合的形式（1）兩錐面直接配合（2）兩錐面之間鑲上經(jīng)淬火的零件(耐磨塊）（3）利用鎖緊塊定位第6章注塑模具設(shè)計6.5脫模機構(gòu)設(shè)計注塑成型每一循環(huán)中，塑件必須從模具中凹、凸模上脫出，完成脫出塑件的裝置稱為脫模機構(gòu)，也稱頂出機構(gòu)。第6章注塑模具設(shè)計6.5.1設(shè)計原則（1）因為塑料收縮時抱緊凸模，所以頂出力的作用點應(yīng)盡量靠近凸模；（2）頂出力應(yīng)作用在塑件剛性和強度最大的部位，如加強肋、凸緣、厚壁等處，作用面積也盡可能大一些，以防止塑件變形和損壞；（3）為保證良好的塑件外觀，頂出位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位；（4）若頂出部位需設(shè)在塑件使用或裝配的基面上時，為不影響塑件尺寸和使用，一般頂桿與塑件接觸處凹進塑件0.1mm；否則塑件會出現(xiàn)凸起，影響基面的平整。第6章注塑模具設(shè)計6.5.2脫模機構(gòu)分類按模具結(jié)構(gòu)脫模機構(gòu)分為以下幾類。1．簡單脫模機構(gòu)在動模一邊施加一次頂出力，就可實現(xiàn)塑件脫模的機構(gòu)稱為簡單脫模機構(gòu)。頂桿（或推桿）脫模機構(gòu)簡單脫模機構(gòu)頂管（或推管）脫模機構(gòu)頂板（或推板）脫模機構(gòu)頂塊（或推塊）脫模機構(gòu)活動鑲件或凹模脫模機構(gòu)第6章注塑模具設(shè)計1）頂桿脫模機構(gòu)這是最常用的一種脫模機構(gòu)。（1）頂桿的作用、材料與使用。頂桿可做成與塑件某一部分相同形狀或作為型芯。普通頂桿一般只起頂出作用。頂桿多用T8A或Tl0A材料，頭部淬火硬度達50HRC以上，表面粗糙度取Ra值小于0.8μm，和頂桿孔呈H8／f8配合。頂桿是模具標(biāo)準(zhǔn)件。第6章注塑模具設(shè)計（2）頂桿的固定形式第6章注塑模具設(shè)計（3）頂桿的復(fù)位頂桿頂出塑件后，必須回到頂出前的初始位置，才能進行下一循環(huán)的工作。①回程（復(fù)位）桿回程。②頂桿兼回程桿回程。目前常見的回程形式有3種：第6章注塑模具設(shè)計③彈簧回程。有時，頂出機構(gòu)中的頂桿較多、頂桿較細(xì)，或頂出力不均衡，頂出后頂桿可能發(fā)生偏斜，造成頂桿彎曲或折斷，此時，應(yīng)考慮設(shè)計頂出機構(gòu)的導(dǎo)向裝置。頂出機構(gòu)的導(dǎo)向裝置第6章注塑模具設(shè)計2）頂管脫模機構(gòu)適用于薄壁圓筒形塑件或局部為圓筒形的塑件脫模。頂管的中間有一固定型芯，所以頂管的固定形式必須與型芯的固定方法相適應(yīng)。第6章注塑模具設(shè)計為了縮短頂管與型芯配合長度以減少摩擦，可將頂管配合孔的后半段直徑減小。2）頂管脫模機構(gòu)為了保護型腔和型芯表面不被擦傷，頂管外徑要略小于塑件的外徑，而頂管內(nèi)徑則應(yīng)略大于塑件相應(yīng)孔的內(nèi)徑。頂管與型芯間一般采用H7／e7配合，頂管與模板之間一般采取H7／f7配合。第6章注塑模具設(shè)計3）推板脫模機構(gòu)（1）動作原理（2）適用場合如圖所示，在凸模根部安裝了一塊與之密切配合的推板。頂出時，推板沿凸模周邊移動，將塑件推離凸模。大筒形塑件薄壁容器各型罩殼形塑件第6章注塑模具設(shè)計3）推板脫模機構(gòu)（3）特點頂出均勻、力量大、運動平穩(wěn)，塑件不易變形，表面無頂痕，結(jié)構(gòu)簡單。不需設(shè)置復(fù)位桿。第6章注塑模具設(shè)計3）推板脫模機構(gòu)（4）設(shè)計要點為防止推板刮傷凸模，推板內(nèi)孔應(yīng)比凸模成型部分大和推板的配合面做成錐面，以防止因推板偏心而出現(xiàn)飛邊，其單邊斜度以10°左右為宜。第6章注塑模具設(shè)計推板脫模機構(gòu)的各種形式:圖(b)、(c)中推扳由定距螺釘拉住，以防脫落。圖(e)的形式適用于大型深腔容器類塑件，在塑件內(nèi)表面底部增加一個錐面頂桿與推板聯(lián)合使用，防止頂出時塑件與凸模件形成真空，阻礙塑件脫模。第6章注塑模具設(shè)計4）推塊脫模機構(gòu)5）活動鑲件或凹模脫模機構(gòu)第6章注塑模具設(shè)計6.5.2脫模機構(gòu)分類2．二級脫模機構(gòu)1）適用場合：（1）在一次頂出動作完成后，塑件仍難以從模具型腔中取出或塑件不能從模具中自由脫落；（2）有時為避免一次頂出塑件受力過大也采用二級頂出，以分散脫模力，保證塑件質(zhì)量。第6章注塑模具設(shè)計2）二級脫模機構(gòu)的形式（1）擺動拉桿式二級脫模機構(gòu)第6章注塑模具設(shè)計（2）拉鉤式二級頂出機構(gòu)第6章注塑模具設(shè)計（3）U形限制架和擺桿二級頂出機構(gòu)第6章注塑模具設(shè)計（4）八字?jǐn)[桿式脫模機構(gòu)第6章注塑模具設(shè)計（5）斜楔拉鉤式二級脫模機構(gòu)第6章注塑模具設(shè)計3．其他脫模機構(gòu)1）點澆口自動脫落形式利用定模固定板上澆道的側(cè)凹孔拉住澆道，在開模時切斷進料口，然后頂出澆道。第6章注塑模具設(shè)計3．其他脫模機構(gòu)利用澆道拉料桿拉住澆道，在開模時切斷進料口，然后澆道脫件板將澆道脫掉。1）點澆口自動脫落形式第6章注塑模具設(shè)計在開模時用澆道推板將進料口切斷的脫模機構(gòu)。3．其他脫模機構(gòu)1）點澆口自動脫落形式第6章注塑模具設(shè)計利用定模推板拉斷點澆口凝料的模具結(jié)構(gòu)。3．其他脫模機構(gòu)1）點澆口自動脫落形式第6章注塑模具設(shè)計3．其他脫模機構(gòu)三板式模具的開模順序2–3-1在A、B板之間裝有阻力裝置（尼龍塞、扣機）在A板和水口板之間裝有限位裝置（限位釘）在水口板和頂板之間裝有限位裝置（限位釘）第6章注塑模具設(shè)計尼龍塞：依靠摩擦力作為A、B板的開模阻力。注意：由于尼龍易磨損，需經(jīng)常更換，所提供的摩擦力有限，因此只能用于小型模具。3．其他脫模機構(gòu)第6章注塑模具設(shè)計扣機：機械式扣緊機構(gòu)。3．其他脫模機構(gòu)第6章注塑模具設(shè)計2）潛伏式澆口的自動切斷形式潛伏式澆口的自動剪斷形式的模具結(jié)構(gòu)。第6章注塑模具設(shè)計3）氣頂出（1）適用場合：一般用于軟質(zhì)、壁薄、深腔的塑件（2）工作原理：空氣壓出方法為設(shè)置閥，通過閥將空氣通入隙間。（3）特點：加工相對簡單，對杯形或箱形等深度比較大之成形品之脫模非常有效。第6章注塑模具設(shè)計如何設(shè)計有側(cè)凹或側(cè)凸結(jié)構(gòu)的制品的模具？孔位在上模成型孔位在下模成型開模后制品滯留在上模，沒能完好脫模。開模后制品留在下模，但頂出后將損壞制品。6.6側(cè)向抽芯機構(gòu)設(shè)計第6章注塑模具設(shè)計6.6側(cè)向抽芯機構(gòu)設(shè)計概念：完成活動成型芯的抽出和復(fù)位的機構(gòu)。第6章注塑模具設(shè)計6.6.1抽芯機構(gòu)分類（1）手動抽芯特點：概念：指在開模前用手工或手工工具抽出側(cè)向型芯。勞動強度大、生產(chǎn)效率低、不能實現(xiàn)自動化。模具結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本較低。第6章注塑模具設(shè)計（2）液壓或氣功抽芯：概念：壓力油或壓縮空氣作為動力，在模具上配置專門的液壓缸或氣缸，通過活塞的往復(fù)運動來實現(xiàn)抽芯。特點：抽芯機構(gòu)傳動平穩(wěn)、抽芯力大、抽芯動作與模具開合模無關(guān)、抽芯距長；但液壓與氣動裝置成本高。第6章注塑模具設(shè)計（3）機動抽芯概念：利用注塑機的開模力，通過傳動零件，將活動型芯抽出，如斜導(dǎo)柱抽芯，齒輪、齒條抽出機構(gòu)等。這類抽芯機構(gòu)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中。特點：模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難、成本較高；勞動強度小、操作方便、生產(chǎn)效率高，容易實現(xiàn)自動化。第6章注塑模具設(shè)計（4）彈簧驅(qū)動側(cè)抽芯機構(gòu)：特點：抽芯距離短、抽拔力小。動力來源：采用彈簧或硬橡皮實現(xiàn)抽出動作。第6章注塑模具設(shè)計6.6.2斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)由與模具開模方向成一定角度的斜導(dǎo)柱和滑塊組成，并有保證抽芯動作穩(wěn)妥可靠的滑塊定位裝置和鎖緊裝置。1.結(jié)構(gòu)與工作原理第6章注塑模具設(shè)計2．設(shè)計注意事項（1）型芯盡可能設(shè)置在與分型面相垂直的動或定模內(nèi)，利用開?；蛲瞥鰟幼鞒槌鰝?cè)型芯；（2）盡可能采用斜導(dǎo)柱在定模，滑塊在動模的抽芯機構(gòu)；（3）鎖緊楔的楔角θ應(yīng)大于斜導(dǎo)柱傾角a，通常大2°～3°，否則，斜導(dǎo)柱無法帶動滑塊；（4）滑塊完成抽芯動作后，留在滑槽內(nèi)的滑塊長度不應(yīng)小于滑塊全長的2／3；（5）應(yīng)盡可能不使頂桿和活動型芯在分型而上的投影重合，防止滑塊和頂出機構(gòu)復(fù)位時的互相干涉；（6）滑塊設(shè)在定模上的情況下，為保證塑件留在動模上，開模前必須先抽出側(cè)向型芯，因此，采用定距拉緊裝置。第6章注塑模具設(shè)計3．抽拔力抽拔力：塑件在脫模時，必須克服塑件對型芯的包緊力及抽芯機構(gòu)所產(chǎn)生的摩擦力才能抽出活動型芯。初始抽拔力：在開始抽拔的瞬時所需的抽拔力。相繼抽撥力：以后抽拔所需的力。初始抽拔力比相繼抽拔力大，所以，在設(shè)計計算時總是考慮初始抽撥力。第6章注塑模具設(shè)計3．抽拔力抽拔力F可用下式計算：

F=pAcos（f-tana)／(1+fsina1cosa1)(6-22)式中：p——

塑件的收縮應(yīng)力，MPa，模內(nèi)冷卻的塑件p=19.6MPa，模外冷卻的塑件p=39.2MPa；

A——

塑件包圍型芯的側(cè)面積，m2；

F——

摩擦系數(shù)，一般f=0.15～1.0；

a——

斜導(dǎo)柱傾斜角；

a1

——

脫模斜角；

F——

抽拔力，N。斜導(dǎo)柱受彎曲力為：

F彎=F／cosa(6-23)式中：F彎——

斜導(dǎo)柱所受彎曲力，N。第6章注塑模具設(shè)計4．抽芯距抽芯距：將型芯從成型位置抽至不妨礙塑件脫模的位置，型芯或滑塊所移動的距離。一般來說，抽芯距等于側(cè)孔深度加2～3mm的安全距離。其計算公式為

S=Htana+(2～3)(6-24)式中：H——

斜導(dǎo)柱完成抽芯距所需開模行程，mm；

a——

斜導(dǎo)柱傾斜角；

S——

抽芯距，mm。第6章注塑模具設(shè)計

5．斜導(dǎo)柱傾斜角a傾斜角的大小關(guān)系到斜導(dǎo)柱所承受的彎曲力和實際達到的抽撥力，也關(guān)系到斜導(dǎo)柱的工作長度、抽芯距和開模行程。為保證一定的抽拔力及斜導(dǎo)柱的強度，取a小于25°，一般12°～25°內(nèi)選取。第6章注塑模具設(shè)計6．斜導(dǎo)柱直徑式中：a——

斜導(dǎo)柱傾斜角；

F彎——

斜導(dǎo)柱所受彎曲力，N；

L——

斜導(dǎo)柱的有效工作長度，m；

D——

斜導(dǎo)柱直徑，m；［σ］彎——

彎曲許用應(yīng)力，對于碳鋼可取140MPa。根據(jù)材料力學(xué)可以推導(dǎo)出斜導(dǎo)柱直徑計算公式：第6章注塑模具設(shè)計7．斜導(dǎo)柱的長度計算斜導(dǎo)柱的有效工作長度L與抽芯距S、斜導(dǎo)柱傾斜角a及滑塊與分型面傾角有關(guān)。通常β為零。所以，L=S／sina。斜導(dǎo)柱總長度還與導(dǎo)柱直徑、固定板厚度有關(guān)，如圖所示。第6章注塑模具設(shè)計L總

=L1+L2+L3+L4+L5=d2／2tana+h／cosa+d／2tana十s／sina+(5～10)(6-26)7．斜導(dǎo)柱的長度計算斜導(dǎo)柱的有關(guān)參數(shù)計算主要是掌握傾斜角與抽芯距及斜導(dǎo)柱長度、開模行程的關(guān)系計算。抽拔力、斜導(dǎo)柱直徑等一般憑經(jīng)驗確定。第6章注塑模具設(shè)計8．斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計1）斜導(dǎo)柱（1）斜導(dǎo)柱的材料（2）斜導(dǎo)柱的裝配斜導(dǎo)柱的形狀如圖所示。斜導(dǎo)柱的材料多用45鋼，淬火后硬度為35HRC，或采用T8，T10等，淬火55HRC以上。斜導(dǎo)柱與固定板之間用H7／m6配合?；瑝K與斜導(dǎo)柱間可采用較松的間隙配合H11／h11或留0.5mm～1mm的間隙。第6章注塑模具設(shè)計

2）滑塊滑塊分整體式和組合式兩種。組合式是將型芯安裝在滑塊上，這樣可以節(jié)省鋼材，且加工方便。第6章注塑模具設(shè)計3）滑塊的導(dǎo)滑形式圖（c）和（e）所示的兩種形式最常用。導(dǎo)滑部分通常采用H8／g7配合。第6章注塑模具設(shè)計3）滑塊的導(dǎo)滑形式導(dǎo)滑槽與滑塊還要保持一定的配合長度?；瑝K的滑動配合長度通常要大于滑塊寬度的l.5倍?；瑝K完成抽撥動作后，保留在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長度不應(yīng)小于導(dǎo)滑配合長度的2/3。第6章注塑模具設(shè)計4）滑塊定位裝置滑塊的定位裝置用于保證開模后滑塊停留在剛剛脫離斜導(dǎo)柱的位置上，使合模時斜導(dǎo)柱能準(zhǔn)確地進入滑塊上的斜導(dǎo)孔內(nèi)，不致?lián)p壞模具。第6章注塑模具設(shè)計5）鎖緊楔在塑料注塑過程中，活動型芯在抽芯方向會受到塑料較大的推力作用，必須設(shè)計鎖緊楔，使滑塊不致產(chǎn)生移動。第6章注塑模具設(shè)計鎖緊楔的楔角a1應(yīng)大于斜導(dǎo)柱傾斜角a，這樣當(dāng)模具一開模，鎖緊楔就能讓開。一般a1=a+(2°～3°)，當(dāng)滑塊傾斜β角度時，如圖所示，a1可以不考慮β角度的影響。5）鎖緊楔第6章注塑模具設(shè)計6）抽芯時的干涉現(xiàn)象所謂干涉現(xiàn)象是指滑塊的復(fù)位先于推桿的復(fù)位致使活動型芯與推桿相碰撞，造成活動型芯或推桿損壞。為了避免上述干涉現(xiàn)象發(fā)生，在塑件結(jié)構(gòu)允許的情況下，盡量避免將推桿設(shè)計在活動型芯的水平投影面相重合處，否則，必須滿足條件hctana>sc，(各參數(shù)如圖6-93所示)，才能避免下涉現(xiàn)象。第6章注塑模具設(shè)計若塑件結(jié)構(gòu)不允許時，則推桿的復(fù)位必須選用較復(fù)雜的先復(fù)位機構(gòu)。楔桿三角滑塊式先復(fù)位機構(gòu)楔桿擺桿式先復(fù)位機構(gòu)彈簧式先復(fù)位機構(gòu)第6章注塑模具設(shè)計第6章注塑模具設(shè)計6.6.3斜滑塊側(cè)向抽芯機構(gòu)1．工作原理及結(jié)構(gòu)當(dāng)塑件的側(cè)凹較淺時，所需的抽芯距不大，但側(cè)凹的成型面積較大，因而需較大的抽芯力時，可采用斜滑塊機構(gòu)進行側(cè)向分型與抽芯。特點是利用推出機構(gòu)的推力驅(qū)動斜滑塊斜向運動，在塑件被推出脫模的同時由斜滑塊完成側(cè)向分型與抽芯動作。第6章注塑模具設(shè)計2．斜滑塊的組合與導(dǎo)滑形式斜滑塊通常由2～6塊組成瓣合凹模，在某些特殊情況下，斜滑塊還可以分得更多。第6章注塑模具設(shè)計3．設(shè)計要點1）正確選擇主型芯的位置（a）是將型芯設(shè)置在定模上，開模頂出后塑件可能會沾在一邊的斜滑塊上；（b）是將型芯設(shè)置在動模上，這樣開模頂出后塑件就不會沾在斜滑塊上。第6章注塑模具設(shè)計2）開模時斜滑塊的止動彈簧頂銷6的作用是在開模時防止斜滑塊的運動。圖（a）所示結(jié)構(gòu)無彈簧頂銷，開模時塑件可能包緊在定模上，給取出塑件帶來了困難。圖（b）所示結(jié)構(gòu)增加了彈簧頂銷，這樣在開模時首先拔出定模的型芯。第6章注塑模具設(shè)計4．斜滑塊的傾斜角和推出行程為了保證斜滑塊在合模時其拼合面密合，斜滑塊裝配后必須使其底面離模套確0.2～0.5mm的間隙，上面高出模套0.4～0.6mm?；瑝K的傾斜角可以比斜導(dǎo)柱的傾斜角大一些，一般在<30°內(nèi)取。推出行程不大于斜滑塊高度的1／3。5．斜滑塊的裝配要求當(dāng)斜滑塊與導(dǎo)滑槽之間有磨損后，再通過修磨滑塊的下端面，可繼續(xù)保持其密合性。第6章注塑模具設(shè)計6．斜滑塊推出時的限位在斜滑塊上開一長槽，模套上加一螺銷定位。第6章注塑模具設(shè)計6.6.4齒輪齒條側(cè)向抽芯機構(gòu)斜導(dǎo)柱、斜滑塊側(cè)向抽芯機構(gòu)只適合于抽芯距較短的塑件，當(dāng)塑件上的側(cè)向抽芯距較長時，尤其是斜向抽芯時，可采用齒輪齒條抽芯。第6章注塑模具設(shè)計6.6.5帶螺紋塑件的脫模機構(gòu)1．強制脫模螺紋機構(gòu)利用塑件本身的彈性，或利用具有一定彈性的材料作螺紋型芯，從而使塑件脫模。通常適用于要求精度不高且螺紋較淺、材料為聚丙烯、聚乙烯等軟性材料的塑件，可采用推件板將塑件從型芯上強制推出，如圖6-105（a）所示，圖6-105（b）所示斷面結(jié)構(gòu)為圓形，不宜強制推出。第6章注塑模具設(shè)計2．拼合螺紋型環(huán)脫模對于精度要求不高的外螺紋塑件，可采用兩塊拼合的螺紋型環(huán)成型。第6章注塑模具設(shè)計3．機動脫模利用開合模動作使螺紋型芯脫模與復(fù)位。此類螺紋塑件的外形或端面上需帶有止轉(zhuǎn)花紋或圖案。第6章注塑模具設(shè)計3．機動脫模機動脫螺紋機構(gòu)第6章注塑模具設(shè)計3．機動脫模機動脫螺紋機構(gòu)第6章注塑模具設(shè)計6.6.6其他脫模機構(gòu)定模帶有脫模裝置的注塑模具。第6章注塑模具設(shè)計

6.7加熱和冷卻裝置設(shè)計塑料模具的溫度直接影響到塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)率。對于熱固性塑料，模具都要求有較高的溫度，有的熱塑性流動性較差（如PC、POM、PPO、PSF等）要求模具加溫。這些塑料成型時模具需要有加熱裝置加熱裝置的設(shè)計冷卻裝置的設(shè)計第6章注塑模具設(shè)計加熱裝置的設(shè)計若模具溫度要求在80°C以上時，模具就要有加熱裝置。加熱方法主要采用電流加熱。1．電阻絲直接加熱選擇好的電阻絲放入絕緣瓷管中裝入模板內(nèi)，通電后對模具加熱，這種方法不常用。2．電熱棒加熱電熱棒是一種標(biāo)準(zhǔn)加熱組件，只要將其插入模板上的孔內(nèi)通電即可，如圖6-111所示。這種方法較常用。第6章注塑模具設(shè)計3．電熱圈加熱將扁狀電阻絲繞在云母片，再裝夾在特制的金屬外殼中而構(gòu)成電熱圈，其結(jié)構(gòu)如圖6-112所示。模具放在其中進行加熱。這種加熱裝置較適合于壓縮模、壓注模的加熱。電加熱裝置的功率計算第6章注塑模具設(shè)計加熱裝置的設(shè)計模具類型q值（W/kg）采用加熱棒采用加熱圈大3560中3050小2540通常采用經(jīng)驗計算公式P=mqP——電加熱所需功率，W；M——模具質(zhì)量，kg;q——每千克模具加熱所需電功率見下表第6章注塑模具設(shè)計冷卻裝置的設(shè)計對于大多數(shù)熱塑性塑料，模具上不需設(shè)置加熱裝置。冷卻水孔的設(shè)計原則常見冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為了縮短成型周期，需要對模具進行冷卻，常用水對模具進行冷卻。即在注塑完成后通循環(huán)冷水到靠近型腔的零件上或型腔零件上的孔內(nèi)，以便迅速使模具冷卻。第6章注塑模具設(shè)計（1）冷卻水孔數(shù)量應(yīng)盡可能的多，孔徑盡可能的大。冷卻水孔中心線與型腔壁的距離應(yīng)為冷卻水道直徑的1～2倍（通常12～15mm），冷卻水道之間的中心距約為水孔直徑的3～5倍。水道直徑一般在8mm以上。冷卻水孔的設(shè)計原則（2）冷卻水孔至型腔表面的距離應(yīng)盡可能相等當(dāng)塑件壁厚均勻時，冷卻水孔與型腔表面的距離應(yīng)盡可能的處處相等，當(dāng)塑件壁厚不均勻時，應(yīng)在厚壁處強化冷卻，如圖6-113、圖6-114所示。第6章注塑模具設(shè)計（3）澆口處要加強冷卻如圖6-115所示（4）冷卻水孔道不應(yīng)穿過鑲塊或其接縫部位，以防漏水。（5）冷卻水孔應(yīng)避免設(shè)在塑件的熔接痕處。（6）進出口水管接頭的位置應(yīng)盡可能設(shè)在模具的同一側(cè)，通常應(yīng)設(shè)在注射機的背面。第6章注塑模具設(shè)計第6章注塑模具設(shè)計常用冷卻水孔結(jié)構(gòu)第6章注塑模具設(shè)計常用冷卻水孔結(jié)構(gòu)第6章注塑模具設(shè)計6.8注塑模具設(shè)計步驟及實例注塑模具設(shè)計步驟注塑模具設(shè)計實例一注塑模具設(shè)計實例二第6章注塑模具設(shè)計1．塑件制品分析2．注射機選用3．模具設(shè)計的有關(guān)計算4.模具結(jié)構(gòu)設(shè)計5．模具總體尺寸的確定，選購模架6．注射機參數(shù)的校核7．模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖的繪制8．全面審核投產(chǎn)制造6.8注塑模具設(shè)計步驟及實例第6章注塑模具設(shè)計第6章注塑模具設(shè)計第6章注塑模具設(shè)計第6章注塑模具設(shè)計第6章注塑模具設(shè)計（1）明確制品設(shè)計要求仔細(xì)閱讀塑件制品零件圖，從制品的塑料品種、塑件形狀、尺寸精度、表面粗糙度等各方面考慮注射成型工藝的可行性和經(jīng)濟性，必要時，要與產(chǎn)品設(shè)計者探討制品的材料種類與結(jié)構(gòu)修改的可能性。（2）明確制品的生產(chǎn)批量

小批量生產(chǎn)時，為降低成本，模具盡可能簡單；在大批量生產(chǎn)時，應(yīng)在保證塑件質(zhì)量前提下，盡量采用一模多腔或高速自動化生產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，因此對模具的推出構(gòu)構(gòu)，塑件和流道凝料的自動脫模機構(gòu)提出了嚴(yán)格要求。（3）計算制品的體積和重量

計算制品的體積和重量是為了選用注射機，提高設(shè)備利用率，確定模具型腔數(shù)。塑件制品分析根據(jù)塑件制品的體積或重量大致確定模具的結(jié)構(gòu)，初步確定注射機型號，了解所使用的注射機與設(shè)計模具有關(guān)的技術(shù)參數(shù)，包括：注塑機選用注塑機定位圈的直徑噴嘴前端孔徑及球面半徑注塑機最大注射量鎖模力、注射壓力固定模板和移動模板面積大小及安裝螺孔位置注射機拉桿的間距閉合厚度開模行程、頂出行程等（1）型腔型芯工作尺寸的計算模具設(shè)計的有關(guān)計算（2）型腔壁厚、底板厚度的確定（3）模具加熱、冷卻系統(tǒng)的確定（1）制品成型位置及分型面選擇模具結(jié)構(gòu)設(shè)計（2）模具型腔數(shù)的確定，型腔的排列和流道布局以及澆口位置設(shè)置（3）模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計（4）側(cè)分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計（5）推出機構(gòu)設(shè)計（6）拉料桿的形式選擇（7）排氣方式設(shè)計模架已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的模架圖冊，選定模架，在以上模具零部件設(shè)計基礎(chǔ)上初步繪出模具的完整結(jié)構(gòu)圖。模具總體尺寸的確定，選購模架（1）最大注射量的校核注塑機參數(shù)的校核（2）注射壓力的校核（3）鎖模力的校核（4）模具與注射機安裝部分相關(guān)尺寸校核(包括閉合高度、開模行程、模座安裝尺寸等幾個方面的相關(guān)尺寸校核。模具總圖繪制必須符合機械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)，其畫法與一般機械圖畫法原則上沒有區(qū)別，只是為了更清楚地表達模具中成型制品的形狀、澆口位置的設(shè)置，在模具總圖的俯視圖上，可將定模拿掉，而只畫動模部分的俯視圖。模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件圖的繪制模具總裝圖應(yīng)包括必要尺寸，如模具閉合尺寸、外形尺寸、特征尺寸（與注射機配合的定位圈尺寸），裝配尺寸、極限尺寸（活動零件移動起止點）及技術(shù)條件，編寫明細(xì)表等。通常主要工作零件加工周期較長，加工精度較高，因此應(yīng)首先認(rèn)真繪制，而其余零部件應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件。模具設(shè)計員一般應(yīng)參與加工、組裝、試模、投產(chǎn)的全過程。全面審核投產(chǎn)制造1．塑件制品分析2．注塑機的確定3．模具設(shè)計的有關(guān)計算4．模具結(jié)構(gòu)設(shè)計5．注塑機參數(shù)校核注塑模具設(shè)計實例（1）明確制品設(shè)計要求（2）明確制品批量（3）計算制品的體積和重量如圖6-121、圖6-122分別為塑料草坪網(wǎng)磚三維立體圖和二維工程圖,該產(chǎn)品用于草坪上,對草坪上的草起保護作用,可用于草坪停車場上。該產(chǎn)品形狀如網(wǎng)格,精度及表面粗糙度要求不高,但在每塊網(wǎng)磚的相互聯(lián)結(jié)采用榫結(jié)構(gòu)，有一定的配合精度要求。該產(chǎn)品大批量生產(chǎn)。故設(shè)計的模具要有較高的注塑效率，澆注系統(tǒng)要能自動脫模，可采用點澆口自動脫模結(jié)構(gòu)。由于該塑件較大，所以模具采用一模一腔結(jié)構(gòu)，澆口形式采用點澆口，由于塑件較大且為網(wǎng)格狀，所以采用四點進料，以利于充滿型腔，如圖6-123所示。該產(chǎn)品材料為聚丙烯,查手冊或產(chǎn)品說明得知其密度為0.9～0.91,收縮率為1.0%～2.5%，計算出其平均密度為0.905,平均收縮率為1.75%。通過計算塑件的體積V塑=614(cm3)(計算過程從略。)

塑件的重量M塑件=ρV塑=0.905×614=556(g)式中：ρ——塑料密度。澆注系統(tǒng)體積V澆=198（cm3）澆注系統(tǒng)重量（g）故V總=V塑+V澆=614+198=812（cm3）故M總=M塑件+M澆=556+179=735（g）我們使用UG或Pro/E軟件畫出三維實體圖，軟件能自動計算出所畫圖形的體積，當(dāng)然也可根據(jù)形狀進行手動幾何計算得到草坪網(wǎng)磚的體積。根據(jù)塑料制品的體積或重量查本教材第5章表5-3或查有關(guān)手冊選定注塑機型號為：JPH250C

注塑機的參數(shù)如下：注塑機最大注塑量：1050cm3

鎖模力：2500KN

注塑壓力：137Mpa

最小模厚：220mm

模板行程：830mm

注塑機定位孔直徑：φ150mm

噴嘴前端孔徑：φ4mm

噴嘴球面半徑：SR15mm

注塑機拉桿的間距：560×510mm由于草坪塑料網(wǎng)磚外形尺寸無精度要求，只是在每個網(wǎng)磚之間用榫拼接，所以榫有配合要求，則要計算相對于榫的凹凸模尺寸，其余凹凸模型腔尺寸則直接按產(chǎn)品尺寸。相對于榫的凹模工作尺寸計算相對于凸模的工作尺寸計算凹凸模工作尺寸的計算對于塑件60-0.2尺寸：因為L模具=[L塑件（1+k）—（3/4）△]+δ式中：L塑件……塑件外形最大尺寸

k……塑件的平均收縮率

△……塑件的尺寸公差

δ……模具制造公差，取塑件尺寸公差的1/3～1/6

故L模具=[60（1+0.0175）-(3/4)×0.2](1/5)×0.2=60.9+0.04對于塑件20-0.15

尺寸的模具尺寸：因為H模具=[H塑件（1+k）-（2/3）△]+δ H塑件……塑件高度方向的最大尺寸故H模具=[20（1+0.0175）-(2/3)×0.15](1/5)×0.15=20.25+0.03對于塑件60+0.2

尺寸：因為l模具=[l塑（1+k）+（3/4）△]-δ

式中l(wèi)塑……塑件內(nèi)形徑向的最小尺寸故l模具=[60（1+0.0175）+(3/4)×0.2]-(1/5)×0.2=61.2–0.04對于塑件20+0.15

尺寸：因為

h模具=[h塑（1+k）+（2/3）△]–δ式中h塑……塑件內(nèi)腔的深度最小尺寸故h模具=[20(1+0.0175)+(2/3)×0.15]-(1/5)×0.15=21.6–0.03其它尺寸由于沒有精度要求，模具型腔可直接按制品有關(guān)尺寸加工制做。模具結(jié)構(gòu)采用一模一腔三板式結(jié)構(gòu)，點澆口自動脫落澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，頂出機構(gòu)采用頂桿式。根據(jù)本書附錄二所提供的標(biāo)準(zhǔn)模架圖例選模架型號為：S5050-DCI-80-100-100，模架結(jié)構(gòu)如圖6-124所示澆口套也可選標(biāo)準(zhǔn)件,由于注塑機噴嘴口直徑為φ4,根據(jù)第4章附表4-1,可選擇進料口直徑為φ5的澆口套，具體結(jié)構(gòu)見模具裝配圖,模具裝配圖如圖6-125所示。模具結(jié)構(gòu)及動作原理如圖6-126所示模具結(jié)構(gòu)及動作原理如圖所示最大注塑量校核鎖模力校核模具與注塑機安裝部分相關(guān)尺寸校核開模行程校核腔壁厚、底板厚度的確定模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計注塑機的最大注塑量應(yīng)大于制品的重量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機的實際注塑量最好在注塑機的最大注塑量的80%。所以，選用的注塑機最大注塑量應(yīng)0.8式中：V機——注塑機的最大注塑量，單位cm3。V塑件——塑件的體積，單位cm3，該產(chǎn)品V塑件=614cm3

。V澆——澆注系統(tǒng)體積，單位cm3，該產(chǎn)品V澆=198cm3

。故（cm3）而我們選定的注塑機注塑量為1050cm3

，所以滿足要求。

F鎖機>P模AP模-----熔融型料在型腔內(nèi)的壓力，（20～40Mpa）

A-----塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和經(jīng)計算為36145mm2

F鎖機-----注塑機的額定鎖模力故F鎖機>P模A=40×36145=1445.8（KN）我們選定的注塑機為：2500(KN)滿足要求。a．模具閉合高度長寬尺寸要與注塑機模板尺寸和拉桿間距相適合即模具長×寬<拉桿面積模具的長×寬為550×500<注塑機拉桿的間距560×510b．模具閉合高度校核模具實際厚度H模＝415mm注塑機最小閉合厚度H最小=220

即H模>H最小故滿足要求。我們所選用的注塑機的最大行程與模具厚度有關(guān)(如全液壓合模機構(gòu)的注塑機)，故注塑機的開模行程應(yīng)滿足下式：

S機-（H模-H最?。?gt;H1+H2+(5～10)mm

因為S機-（H模-H最小）=830-（415-220）=635H1+H2+(5～10)=35+185+10=230

故滿足要求

H1-----推出距離，單位mmH2---