第二章 注射成型工藝與模具結(jié)構(gòu)

第2章注射成型工藝與模具結(jié)構(gòu)注射成型原理和工藝過程2.1注射成型模具概述2.2

注射成型設(shè)備

2.3分型面2.4澆注系統(tǒng)2.5成型零件2.6

合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)2.7

推出機(jī)構(gòu)2.8抽芯機(jī)構(gòu)2.9排氣系統(tǒng)2.10注射模典型結(jié)構(gòu)2.112.1

注射成型原理和工藝過程2.1.1注射成型原理和特點(diǎn)

注射成型原理如圖2－l所示，以螺桿式注射機(jī)為例，顆粒狀或粉狀塑料經(jīng)料斗加入到外部料筒內(nèi)，料筒安裝有電加熱圈，顆粒狀或粉狀的塑料在螺桿的作用下邊塑化邊向前移動，被加熱預(yù)塑的塑料在轉(zhuǎn)動螺桿作用下通過其螺旋槽輸送至料筒前端的噴嘴附近；螺桿的轉(zhuǎn)動使塑料進(jìn)一步塑化，料溫在剪切摩擦熱的作用下進(jìn)一步提高，塑料得以均勻塑化。1．注射成型原理

當(dāng)料筒前端積聚的熔料對螺桿產(chǎn)生一定的壓力時，螺桿就在轉(zhuǎn)動中后退，直至與調(diào)整好的行程開關(guān)相接觸，塑料預(yù)塑和儲料（即料筒前部熔融塑料的儲量）結(jié)束。接著注射液壓缸開始工作，與液壓缸活塞相連接的螺桿以一定的速度和壓力將熔料通過料筒前端的噴嘴注入溫度較低的閉合模具型腔中；保壓一定時間，經(jīng)冷卻固化后即可保持模具型腔所賦予的形狀；然后開模分型，在推出機(jī)構(gòu)的作用下，將注射成型的塑料制件推出型腔。2．注射成型的特點(diǎn)注射成型具有成型周期短，生產(chǎn)效率高，能一次成型形狀復(fù)雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑件，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動化等優(yōu)點(diǎn)。到目前為止，除了氟塑料以外，幾乎所有熱塑性塑料都可以用注射成型成型，另外，一些流動性好的熱固性塑料也可以用這種方法成型。所以注射成型廣泛用于各種塑料制件的生產(chǎn)，其產(chǎn)量約占塑料制品總量的30％。

（1）原材料的檢驗(yàn)與預(yù)處理1）原材料的檢驗(yàn)。2）原材料的預(yù)處理。（2）料筒的清洗在生產(chǎn)過程中需要更換原料，當(dāng)調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時，都應(yīng)對注射機(jī)料筒進(jìn)行清洗或拆換。（3）對帶有嵌件塑料制件，應(yīng)先對嵌件進(jìn)行預(yù)熱；對脫模困難的塑料制件，應(yīng)選擇適合脫模劑。2.1.2注射成型工藝過程1．成型前的準(zhǔn)備2．注射過程（1）加料（2）塑化（3）注射注射過程可分為充模、保壓、倒流、澆口凍結(jié)后的冷卻和脫模等幾個階段。（1）退火處理是將注射塑料制件在一定溫度的液體介質(zhì)(如熱水、熱的礦物油、甘油、乙二醇和液體石蠟等)中或熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時間，然后緩慢冷卻的過程。（2）調(diào)濕處理是將剛脫模的塑料制件放在沸水或醋酸鉀水溶液中，以隔絕空氣，防止對塑料制件的氧化，加快吸濕平衡速度，盡快穩(wěn)定塑料制件的顏色、性能、形狀及尺寸的一種后處理方法。3．塑料制件的后處理

在注射成型過程中，需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度等三種溫度。其中料筒溫度、噴嘴溫度主要影響塑料的塑化和流動，模具溫度則影響塑料的流動和冷卻定型。2.1.3注射成型工藝條件1．溫度2．壓力（1）塑化壓力塑化壓力又稱背壓，它是指采用螺桿式注射機(jī)注射時，螺桿頭部熔料在螺桿轉(zhuǎn)動時所受到的壓力。（2）注射壓力注射壓力是指注射機(jī)在注射時，柱塞或螺桿軸向移動時其頭部對塑料熔體所施加的壓力。（3）保壓壓力型腔充滿后，繼續(xù)對模內(nèi)熔料施加的壓力稱為保壓壓力。（1）合模時間是指注射之前模具閉合的時間。（2）注射時間是指注射開始到充滿模具型腔的時間（柱塞或螺桿前進(jìn)時間）。（3）保壓時間是指型腔充滿后繼續(xù)施加壓力的時間。（4）模內(nèi)冷卻時間是指塑件保壓結(jié)束至開模以前所需的時間。（5）其他時間是指開模、脫模、噴涂脫模劑、安放嵌件等時間。3．時間（成型周期）2.2注射成型模具概述注射成型生產(chǎn)中使用的模具稱為注射成型模具，簡稱注射模，也稱為注塑模。注射模主要適用于熱塑性塑料的成型加工，近年來也逐漸用于加工部分熱固性塑料塑料制件。注射模具有很多優(yōu)點(diǎn)，如對塑料的適應(yīng)性較廣，塑料制件的外觀質(zhì)量較好，生產(chǎn)效率特別高，易于實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)等，廣泛用于塑料制件的生產(chǎn)中。

注射模具的結(jié)構(gòu)由塑件的復(fù)雜程度及注射機(jī)的結(jié)構(gòu)形式等因素決定。注射模具可分為動模和定模兩大部分，定模部分安裝在注射機(jī)的固定模板上，動模部分安裝在注射機(jī)的移動模板上，注射時動模與定模閉合構(gòu)成澆注系統(tǒng)和型腔，開模時動模與定模分離，由推出機(jī)構(gòu)推出塑品。

2.2.1注射成型模具的結(jié)構(gòu)組成

注射模具的總體結(jié)構(gòu)組成如圖2－2所示。根據(jù)模具上各個零部件所起的作用，可以將其分為以下幾個組成部分：1、成型零部件；2、澆注系統(tǒng)；3、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；4、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)；5、推出機(jī)構(gòu)；6、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)；7、排氣系統(tǒng)；8、標(biāo)準(zhǔn)模架。

1、按注射模具所用注射機(jī)的類型不同，可分為臥式注射機(jī)用模具、立式注射機(jī)用模具和角式注射機(jī)用模具；2、按塑料的性質(zhì)分類，可分為熱塑性塑料注射模具、熱固性塑料注射模具。3、按注射模具的典型結(jié)構(gòu)特征分類，可分為單分型面注射模具、雙分型面注射模具、斜導(dǎo)柱（彎銷、斜導(dǎo)槽，斜滑塊、齒輪齒條）側(cè)向分型與抽芯注射模具、帶有活動鑲件的注射模具、定模帶有推出裝置的注射模具和自動卸螺紋注射模具等；

2.2.2注射成型模具的分類

4、按澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式分類，可分為普通流道注射模具、熱流道注射模具；5、按注射成型技術(shù)可分為低發(fā)泡注射模、精密注射模、氣體輔助注射成型注射模、雙色注射模、多色注射模等。2.3

注射成型設(shè)備2.3.1注射機(jī)的分類

1、臥式注射機(jī)。2、立式注射機(jī)。3、角式注射機(jī)。4、多模注射機(jī)。

國家標(biāo)準(zhǔn)采用注射量表示法（XS—ZY一注射量——改進(jìn)型表示法），如：XS—ZY—125型號的注射機(jī)，XS表示塑料成型機(jī)械；Z表示注射成型；Y表示螺桿式（無Y表示柱塞式）：125表示公稱注射量，（cm3或g）。2.3.2常用注射機(jī)的規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)1．注射機(jī)的型號規(guī)格2．注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

注射機(jī)應(yīng)具有較完整的技術(shù)參數(shù)，供用戶選擇和使用。常用國產(chǎn)注射機(jī)主要技術(shù)規(guī)格見表2－2。注射機(jī)的最大注射量是其額定注射量的80%。注射機(jī)的額定注射量有兩種表示方法，一是用容量（cm3）表示，二是用質(zhì)量（g）表示。國產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)注射機(jī)的注射量用容量（cm3）表示。在一次注射成型周期內(nèi)，需要注射入模具內(nèi)的塑料熔體的容量或質(zhì)量，應(yīng)為塑料制件和澆注系統(tǒng)凝料兩部分容量或質(zhì)量之和，即nVz+Vj≤0.8Vgnmz+mj≤0.8mg2.3.3注射模與注射機(jī)的關(guān)系1．最大注射量的校核2．鎖模力的校核

注射時高速塑料熔體進(jìn)入型腔內(nèi)，仍然存在較大的壓力，它會使模具沿分型面分開，稱為漲模力。漲模力等于塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上不重合的投影面積之和與型腔內(nèi)塑料熔體壓力的乘積。為了平衡塑料熔體的壓力，注射機(jī)必須提供足夠的鎖模力，否則在分型面處將產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。因此，漲模力應(yīng)小于注射機(jī)的額定鎖模力F，即滿足下式：

pm（nAz+Aj）≤F3．最大注射壓力的校核注射機(jī)的最大注射壓力必須大于塑料成型所需要的注射壓力。注射機(jī)的最大注射壓力是注射機(jī)料筒內(nèi)柱塞或螺桿對熔融塑料所施加的單位面積上的力。塑料成型所需要的注射壓力是由塑料品種、注射機(jī)類型，噴嘴形式、塑件形狀以及澆注系統(tǒng)的壓力損失等因素決定的。

4．模具與注射機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸的校核（1）噴嘴尺寸（2）定位圈尺寸（3）模具厚度（4）安裝模具的螺孔尺寸

5．開模行程的校核（1）注射機(jī)的最大開模行程與模具厚度無關(guān)的校核當(dāng)注射機(jī)采用液壓—機(jī)械式鎖模機(jī)構(gòu)時，最大開模行程由連桿機(jī)構(gòu)的最大行程所決定，并不受模具厚度的影響，當(dāng)模具厚度變化時可由調(diào)模裝置調(diào)整。因此，校核時只需使注射機(jī)最大開模行程大于模具所需的開模距離即可。

（2）注射機(jī)最大開模行程與模具厚度有關(guān)的校核對于全液壓式合模機(jī)構(gòu)的注射機(jī)和帶有絲杠開模合模機(jī)構(gòu)的直角式注射機(jī)，其最大開模行程Smax受模具厚度的影響。此時最大開模行程等于注射機(jī)移動模板與固定模板之間的最大距離Sk減去模具閉合厚度Hm，即Smax＝Sk－Hm

6．推出裝置的校核

各種型號注射機(jī)的推出裝置和最大推出距離不盡相同，設(shè)計(jì)時，應(yīng)使模具的推出機(jī)構(gòu)與注射機(jī)相適應(yīng)。通常是根據(jù)開合模系統(tǒng)推出裝置的推出形式（中心推出還是兩側(cè)推出）、注射機(jī)的頂桿直徑、頂桿間距和頂出距離等，校核模具推出機(jī)構(gòu)是否合理、推桿推出距離能否達(dá)到使塑件順利脫模的目的。2.4

分型面

模具上用以取出塑料制件和凝料的可分離的接觸表面稱為分型面。分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的一個重要因素，分型面的類型、形狀及位置與模具的整體結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式、塑件的脫模和模具的制造工藝等有關(guān)，不僅直接關(guān)系到模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，也關(guān)系到塑件的成型質(zhì)量。

模具型腔的布置應(yīng)根據(jù)塑料制件的形狀和大小來確定排列方式，并注意以下幾點(diǎn)：（1）型腔的布置和澆口的開設(shè)部位應(yīng)力求對稱，以防產(chǎn)生溢料現(xiàn)象；（2）型腔的排列應(yīng)緊湊，以節(jié)約鋼材，減輕模具重量；（3）型腔的排列要考慮加工的難易程度，圓形排列加工較困難，直線排列加工容易但平衡性能較差，H形排列平衡性能好，而且加工不太困難，所以使用較廣泛。2.4.1分型面與型腔的相對位置1．型腔數(shù)目及型腔排列方式的確定2．塑件在模具中的位置

對于單型腔模具，塑件在模具中的位置就是分型面與型腔的位置關(guān)系，如圖2－12所示。對于多型腔模具，型腔的排布應(yīng)使每個型腔都能通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等地分得所需足夠壓力，以保證塑料熔體能同時均勻地充填每一個型腔，從而使各個型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。

分型面的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡可能簡單，以便于模具的制造和塑料制件的脫模。分型面的結(jié)構(gòu)形式如圖2－13所示。在多個分型面的模具中，將脫模時取出塑件的那個分型面稱為主分型面，其他的分型面稱為輔助分型面。表示分型面一般采用如下方法：當(dāng)模具分型時，若分型面兩邊的模板都作移動，用“←∣→”表示；若其中一方不動，另一方作移動，用“∣→”表示，箭頭指向移動的方向；多個分型面應(yīng)按分型的先后次序，標(biāo)出“A”、“B”、“C”等。2.4.2分型面的結(jié)構(gòu)形式1、分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。2、分型面的選擇應(yīng)有利于塑件順利脫模。3、分型面的選擇應(yīng)保證塑件的精度要求和外觀質(zhì)量。4、分型面的選擇應(yīng)有利于模具的加工。5、分型面的選擇應(yīng)有利于排氣。6、分型面的選擇應(yīng)考慮模具的側(cè)向抽拔距2.4.3分型面的選擇原則2.5

澆注系統(tǒng)

澆注系統(tǒng)是熔融塑料從注射機(jī)噴嘴到型腔的必經(jīng)之路，它直接關(guān)系到成型的難易和制件的質(zhì)量。

澆注系統(tǒng)的作用是使熔融塑料平穩(wěn)、有序地填充到型腔內(nèi)，并在填充的過程中將注射壓力傳遞到塑件各部位，從而得到組織致密、外形清晰、美觀的塑料制件。2.5.1澆注系統(tǒng)的作用、分類和組成1．澆注系統(tǒng)的作用2．澆注系統(tǒng)的分類

澆注系統(tǒng)通常分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩大類。按工藝用途可分為冷流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。普通流道澆注系統(tǒng)屬于冷流道澆注系統(tǒng)，應(yīng)用廣泛。無流道澆注系統(tǒng)屬于熱流道澆注系統(tǒng)。熱流道澆注系統(tǒng)與普通流道澆注系統(tǒng)的區(qū)別在于在整個生產(chǎn)過程中，澆注系統(tǒng)內(nèi)的塑料始終處于熔融狀態(tài)，壓力損失小，沒有凝料，省去了去除澆口的工序，節(jié)省人力、物力。3．澆注系統(tǒng)的組成

普通流道澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。4．澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

1、澆注系統(tǒng)要有利于型腔中氣體的排出，防止產(chǎn)生凹陷等缺陷。2、從型腔布局上應(yīng)盡可能采用平衡式分布，型腔布置和澆口開設(shè)部位力求對稱。

3、澆注系統(tǒng)的流程應(yīng)盡量短、斷面尺寸盡可能大，減少彎曲，降低流道表面粗糙度以減少熱量和壓力的損失。4、在選擇澆口位置時，澆口應(yīng)去除方便，盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕，不影響塑料制件的美觀和使用。5、應(yīng)盡量避免塑料熔體直沖細(xì)小型芯和嵌件，以防止熔體的沖擊力使細(xì)小型芯變形或嵌件移動。6、應(yīng)考慮縮短生產(chǎn)周期，提高勞動生產(chǎn)率。

主流道通常位于模具的中心，是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具澆口套接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分。主流道通常為圓錐形，錐角a為2o～6o，小端直徑d比注射機(jī)噴嘴直徑大0.5～lmm。小端的前面是球面，其深度為3～5mm，注射機(jī)噴嘴的球面在此處與澆口套接觸并且貼合，因此要求澆口套上主流道前端球面半徑比噴嘴球面半徑大1～2mm。流道的表面粗糙度Ra≤0.8μm。2.5.2主流道的結(jié)構(gòu)形式

澆口套的結(jié)構(gòu)形式如圖2－19所示。澆口套與模板間配合固定形式如圖2－20所示。澆口套與模板間配合采用H7／m6的過渡配合。澆口套與定位圈采用H9／f9的配合。定位圈在模具安裝調(diào)試時插入注射機(jī)固定模板的定位孔內(nèi)，用于模具與注射機(jī)的安裝定位。定位圈外徑比注射機(jī)定模板上的定位孔小0.2mm以下。

冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔，既影響熔體充填的速度，又影響成型塑件的質(zhì)量。冷料穴還便于在主流道末端設(shè)置主流道拉料桿，注射結(jié)束模具分型時，在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套被拉出，最后推出機(jī)構(gòu)開始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。

2.5.3冷料穴1．冷料穴的作用2．冷料穴的結(jié)構(gòu)形式

冷料穴的形式有帶Z字形拉料桿的冷料穴、倒錐形冷料穴、帶球頭形拉料桿的冷料穴、帶菌形頭拉料桿的冷料穴。帶Z字形拉料桿的冷料穴如圖2－21（a）所示，是最常用的結(jié)構(gòu)形式，工作時依靠Z字形鉤將主流道凝料拉出澆口套，由推出機(jī)構(gòu)帶動拉料桿將主流道凝料推出模外。倒錐形冷料穴如圖2－21（b）所示，它的后面設(shè)置有推桿，分型時靠動模板上的冷料穴的作用將主流道凝料拉出澆口套，推出時靠后面的推桿強(qiáng)制地將其推出。常用的分流道截面形式有圓形、梯形、U形、半圓形和矩形等幾種形式，如圖2－22所示。分流道開設(shè)在動、定模分型面的兩側(cè)或任意一側(cè)，其截面形狀應(yīng)盡量使其比表面積（流道表面積與其體積之比）小，使溫度較高的塑料熔體和溫度相對較低的模具之間提供較小的接觸面積，以減少熱量損失。

2.5.4分流道的結(jié)構(gòu)形式1．分流道的截面形狀與尺寸2．分流道的長度分流道的長度一般在8～30mm之間。分流道的長度應(yīng)盡可能短，且彎折少，以便減少壓力損失和熱量損失，節(jié)約塑料的原材料和降低能耗。3．分流道在分型面上的布置形式分流道常用的布置形式有平衡式和非平衡式兩種，這是與多型腔的平衡式與非平衡式的布置相一致的。如果型腔呈圓形狀分布，則分流道呈輻射狀布置；如果型腔呈矩形狀分布，則分流道一般采用“非”字狀布置。澆口的截面形狀常用圓形，澆口的截面積一般可取分流道截面積的3%～6%，澆口的長度約為1～1.5mm，在設(shè)計(jì)時應(yīng)取最小值，試模時逐步修正。常用的澆口類型有直接澆口、中心澆口、側(cè)澆口、扇形澆口、平縫澆口、環(huán)形澆口、輪輻式澆口、點(diǎn)澆口、潛伏澆口、爪形澆口等。2.5.5澆口的結(jié)構(gòu)形式1．澆口的類型及尺寸2．澆口的位置（1）澆口應(yīng)開設(shè)在塑件斷面最厚處（2）澆口的尺寸及位置選擇應(yīng)避免產(chǎn)生噴射和蠕動現(xiàn)象。（3）澆口位置的選擇應(yīng)使塑料的流程最短，料流變化方向最少。（4）澆口位置的選擇應(yīng)有利于型腔內(nèi)氣體的排出。（5）應(yīng)防止料流將型腔、型芯、嵌件擠壓變形。（6）澆口位置的選擇應(yīng)減少熔接痕提高熔接強(qiáng)度。2.6

成型零件模具合模后，凹模、凸模和型芯等組成了一個封閉的模具型腔，模具型腔的形狀與尺寸就決定了塑料制件的形狀與尺寸。構(gòu)成模具型腔的所有零件稱為成型零件。

（1）整體式凹模整體式凹模如圖2－33所示，它具有較高的強(qiáng)度和剛度，但加工困難、熱處理不方便。它僅適用于形狀簡單的中小型塑料制品的成型。（2）整體嵌入式凹模整體嵌入式凹模安裝在凹模固定板中，如圖2－34所示，適用于小型塑件的多型腔模。2.6.1成型零件的結(jié)構(gòu)1．凹模的結(jié)構(gòu)（3）鑲拼式凹模采用鑲件或拼塊組成凹模的局部型腔如圖2－35所示，鑲件可以嵌拼在四壁，也可鑲在底部。鑲拼組合式必須注意結(jié)構(gòu)合理，應(yīng)保證型芯和鑲塊的強(qiáng)度，防止熱處理時變形，應(yīng)避免尖角鑲拼。此外，還要注意方便脫模。2．凸模的結(jié)構(gòu)（1）組合式凸模常用的組合式凸模結(jié)構(gòu)如圖2－36所示，適用于大型注塑模凸模結(jié)構(gòu)，有利于凸模冷卻和排氣。（2）小型芯小型芯是用來成型塑件上的小孔或槽。小型芯單獨(dú)制造后，再嵌入模板或大型芯中。如表2－6所示為小型芯常用的幾種固定方法。

成型零件的工作尺寸是指凹模和型芯直接構(gòu)成塑件的尺寸。成型零件分為兩大類：光滑成型零件（如型腔、型芯）；螺紋成型零件（螺紋型芯、螺紋型環(huán)）。下面主要介紹光滑成型零件的工作尺寸計(jì)算。成型零件的工作尺寸計(jì)算要考慮塑料制件的尺寸公差、塑料收縮率、溢料飛邊的厚度、塑料制件脫模、模具制造的加工條件等因素。2.6.2成型零件的工作尺寸計(jì)算

計(jì)算成型零件工作尺寸時，塑料的成型收縮率可按相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)塑料生產(chǎn)廠的產(chǎn)品說明書等資料查找。對于某些不太重要的塑料制件，如日用器皿等，可不考慮收縮率。對尺寸精度有較高要求的塑件制件，只有在成型工藝規(guī)程規(guī)定條件下制造出試樣后，才能獲得準(zhǔn)確的收縮率值。塑料制件的壁厚、形狀、外形尺寸、熔料流長度、澆口形式等均對收縮率有影響，這點(diǎn)在計(jì)算成型零件工作尺寸時，都應(yīng)予以注意。

塑料模具型腔側(cè)壁和底壁厚度如果不夠，型腔易發(fā)生強(qiáng)度破壞。與此同時，剛度不足則產(chǎn)生溢料和影響塑件尺寸精度，也可能導(dǎo)致脫模困難等，所以模具對強(qiáng)度和剛度都有要求。但實(shí)際生產(chǎn)中，模具對強(qiáng)度及剛度的要求并非要同時兼顧。對大尺寸型腔，剛度不足是主要問題，應(yīng)按剛度條件計(jì)算；對小尺寸型腔，強(qiáng)度不足是主要問題，應(yīng)按強(qiáng)度條件計(jì)算。2.6.3型腔壁厚的計(jì)算

1．型腔的強(qiáng)度及剛度要求2．型腔壁厚的計(jì)算

常用圓形和矩形凹模側(cè)壁和底壁的厚度計(jì)算公式見表2－11。表2－11計(jì)算公式中的四個系數(shù)c、c′、α、α′參見表2－12～表2－15。2.7

合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

在模具進(jìn)行裝配或成型時，合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要用來保證動模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零件之間準(zhǔn)確對合，以確保塑料制件的形狀和尺寸精度，并避免模內(nèi)各零部件發(fā)生碰撞和干涉。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式。（1）導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式導(dǎo)柱的典型結(jié)構(gòu)如圖2－38所示。圖2－38（a）所示為A型帶頭導(dǎo)柱的形式，其結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，用于簡單模具的小批量生產(chǎn)時，一般不需要導(dǎo)套，導(dǎo)柱直接與模板上的導(dǎo)向孔配合；用于大批量生產(chǎn)時，可在模板中加設(shè)導(dǎo)套。2.7.1導(dǎo)柱導(dǎo)向結(jié)構(gòu)1．導(dǎo)柱

圖2－38（b）所示和圖2－38（c）所示為B型和C型兩種有肩導(dǎo)柱的形式，用于精度要求高、生產(chǎn)批量大的模具。導(dǎo)柱與導(dǎo)套相配合，導(dǎo)套的外徑與導(dǎo)柱的固定軸肩直徑相等，也即導(dǎo)柱的固定孔徑與導(dǎo)套的固定孔一樣大小，這樣兩孔可同時加工，以保證同軸度要求。導(dǎo)柱的導(dǎo)滑部分可根據(jù)需要加工出油槽，以便潤滑和集塵，提高使用壽命。（2）導(dǎo)柱的布置形式根據(jù)注射模具體結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，導(dǎo)柱一般可設(shè)置4個，小型模具可以設(shè)置2個，圓形模具可設(shè)置3個。導(dǎo)柱應(yīng)合理均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具強(qiáng)度。為確保模具裝配或合模時方位的正確性，導(dǎo)柱的布置可采用等徑導(dǎo)柱不對稱或不等徑導(dǎo)柱對稱分布的形式，如圖2－39所示。2．導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合形式

導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合形式可根據(jù)模具結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)要求而不同，常見的配用形式如圖２－４０所示。圖２－４０（a）所示為A型導(dǎo)柱直接與模板上的導(dǎo)向孔相配合的形式，容易磨損。圖２－４０（b）所示為A型導(dǎo)柱和B型導(dǎo)套相配合的形式；圖２－４０（c）所示為A型導(dǎo)柱和A型導(dǎo)套相配合的形式。導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合精度通常采用H7／f7或H8／f7。

在成型大型深腔薄壁和高精度的塑件或偏心的塑件時，動、定模之間應(yīng)有較高的合模定位精度，由于導(dǎo)柱與導(dǎo)向孔之間是間隙配合，無法保證應(yīng)有的定位精度。另外在注射成型時往往會產(chǎn)生很大的側(cè)向壓力，如仍然僅由導(dǎo)柱來承擔(dān)，容易造成導(dǎo)柱的彎曲變形，甚至使導(dǎo)柱卡死或損壞，因此還應(yīng)增設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu)。對于矩形型腔的錐面定位，通常在其四周利用幾條凸起的斜邊來定位，如圖２－4２所示。2.7.2錐面定位機(jī)構(gòu)2.8

推出機(jī)構(gòu)

每次注射模在注射機(jī)上合模注射結(jié)束后，都必須將模具打開，然后把成型后的塑料制件及澆注系統(tǒng)的凝料從模具中脫出，脫出塑件的機(jī)構(gòu)稱為推出機(jī)構(gòu)或脫模機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)的動作通常是由安裝在注射機(jī)上的頂桿或液壓缸來完成的。

推出機(jī)構(gòu)一般由推出、復(fù)位和導(dǎo)向等三大元件組成?，F(xiàn)以圖２－4３所示的常用推出機(jī)構(gòu)具體說明推出機(jī)構(gòu)的組成與作用。凡與塑件直接接觸并將塑件從模具型腔中或型芯上推出脫下的元件，稱為推出元件。復(fù)位元件是為了使推出機(jī)構(gòu)能回復(fù)到塑件被推出時的位置（即合模注射時的位置）而設(shè)置的。導(dǎo)向元件是對推出機(jī)構(gòu)進(jìn)行導(dǎo)向，使其在推出和復(fù)位工作過程中運(yùn)動平穩(wěn)無卡死現(xiàn)象，同時，對于推板和推桿同定板等零件起支承作用。2.8.1推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成

1、應(yīng)盡量使塑件留于動模一側(cè)。2、塑件在推出過程中不發(fā)生變形和損壞。

3、不損壞塑件的外觀質(zhì)量。

4、合模時應(yīng)使推出機(jī)構(gòu)正確復(fù)位。

5、推出機(jī)構(gòu)應(yīng)動作可靠。2.8.2推出機(jī)構(gòu)的的設(shè)計(jì)原則在注射模設(shè)計(jì)和注射生產(chǎn)中，最簡單、使用最為廣泛的是推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)和推件板推出機(jī)構(gòu)，這類簡單的推出機(jī)構(gòu)稱為常用推出機(jī)構(gòu)。此外，活動鑲件推出機(jī)構(gòu)和凹模推出機(jī)構(gòu)也比較簡單。簡單推出機(jī)構(gòu)又稱一次推出機(jī)構(gòu)，它是指開模后在動模一側(cè)用一次推出動作完成塑件的推出。2.8.3典型推出機(jī)構(gòu)1．推桿推出機(jī)構(gòu)推桿推出機(jī)構(gòu)的工作原理如圖２－4３所示，注射成型后，動模部分向后移動，塑件包緊在型芯9上隨動模一起移動。如果是機(jī)動頂出，在動模部分后移的過程中，當(dāng)推板6和注射機(jī)的剛性頂桿接觸時，推出機(jī)構(gòu)就靜止不動，動模繼續(xù)后移，推桿與動模之間就產(chǎn)生了一個相對移動，推桿將塑件從動模的型芯推出脫模。2．推管推出機(jī)構(gòu)如圖２－4４所示為常用的推管推出機(jī)構(gòu)。圖２－4４（a）為推管固定在推桿固定板上，而中間型芯固定在動模座板上的形式。圖２－4４（b）是用鍵將型芯固定在動模板上的形式。圖２－4４（c）為型芯固定在動模板上，推管在動模板內(nèi)移動的形式。另外，在動模板內(nèi)的推板和推管固定板上一定要設(shè)置復(fù)位桿，否則推管推出后，合模時無法復(fù)位。3．推件板推出機(jī)構(gòu)

推件板推出機(jī)構(gòu)是由一塊與凸模按一定配合精度相配合的模板和復(fù)位桿所組成，隨著推出機(jī)構(gòu)開始工作，推桿推動推件板，推件板從塑料制件的端面將其從型芯上推出。如果內(nèi)腔是一個比較有規(guī)則的薄壁塑件，例如圓形或矩形，此時，就可以采用推件板推出機(jī)構(gòu)。2.9

抽芯機(jī)構(gòu)

注射成型的塑件上，如果在與開合模方向不同的內(nèi)側(cè)或外側(cè)具有孔、凹穴或凸臺時，塑件就不能直接由推桿等推出機(jī)構(gòu)推出脫模，此時，模具上成型該處的零件必須制成可側(cè)向移動的活動型芯，以便在塑件脫模推出之前，先將側(cè)向成型零件抽出，然后再把塑件從模內(nèi)推出，否則就無法脫模。帶動側(cè)向成型零件作側(cè)向分型抽芯和復(fù)位的整個機(jī)構(gòu)稱為側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。對于成型側(cè)向凸臺的情況，常常稱為側(cè)向分型；對于成型側(cè)孔或側(cè)凹的情況，往往稱為側(cè)向抽芯。開模時，依靠注射機(jī)的開模力作為動力，通過有關(guān)傳動零件（如斜導(dǎo)柱、彎銷等）將力作用于側(cè)向成型零件使其側(cè)向分型或?qū)⑵鋫?cè)向抽芯，合模時依靠它們使側(cè)向成型零件復(fù)位的機(jī)構(gòu)，稱為機(jī)動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。機(jī)動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)按照結(jié)構(gòu)形式不同又可分為斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)、彎銷側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)、斜滑塊側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)和齒輪齒條側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)等。2.9.1抽芯機(jī)構(gòu)的分類1．機(jī)動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)2．液壓側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)

液壓側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)是指以壓力油作為分型與抽芯動力，在模具上配制專門的抽芯液壓缸（也稱抽芯器），通過活塞的往復(fù)運(yùn)動來完成側(cè)向抽芯與復(fù)位。這種抽芯方式傳動平穩(wěn)，抽芯力較大，抽芯距也較長，抽芯的時間順序可以自由地根據(jù)需要設(shè)置。其缺點(diǎn)是增加了操作工序，而且需要配置專門的液壓抽芯器及控制系統(tǒng)?，F(xiàn)代注射機(jī)隨機(jī)均帶有抽芯的液壓管路和控制系統(tǒng)，所以采用液壓側(cè)向分型與抽芯也十分方便。3．手動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)

手動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)是指利用人工在開模前或脫模后使用專門制造的手工工具抽出側(cè)向活動型芯的機(jī)構(gòu)。這類機(jī)構(gòu)操作不方便，工人勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，而且受人力限制難以獲得較大的抽芯力；但模具結(jié)構(gòu)簡單、成本低，常用于產(chǎn)品的試制、小批量生產(chǎn)或無法采用其他側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的場合。由于絲杠螺母傳動副能獲得比較大的抽芯力，因此，這種機(jī)構(gòu)在手動側(cè)向抽芯中應(yīng)用較多。在所有的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)中，斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛，其基本結(jié)構(gòu)組成如圖2－46所示。它是由側(cè)型芯8和側(cè)向成型塊12，在推件板l上的導(dǎo)滑槽內(nèi)作側(cè)向分型與抽芯運(yùn)動和復(fù)位運(yùn)動的側(cè)滑塊5、12，固定在定模板10內(nèi)與合模方向成一定角度的斜導(dǎo)柱7、11，注射時防止側(cè)型芯和側(cè)滑塊產(chǎn)生位移的楔緊塊6、13和使側(cè)滑塊在抽芯結(jié)束后準(zhǔn)確定位的限位擋塊2、14，拉桿4，彈簧3及墊圈螺母等零件組成的限位機(jī)構(gòu)組成。2.9.2斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)1．斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的組成與工作原理2．斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)尺寸

斜導(dǎo)柱的基本結(jié)構(gòu)形式如圖2－47所示。（1）確定斜導(dǎo)柱傾斜角。（2）斜導(dǎo)柱的長度。（3）斜導(dǎo)柱的直徑。3．滑塊的結(jié)構(gòu)形式

滑塊是斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)中的一個重要零部件，一般情況下，它與側(cè)向型芯（或側(cè)向成型塊）分開加工，再裝配成側(cè)滑塊型芯，稱為組合式。在側(cè)型芯簡單且容易加工的情況下，也可以直接在滑塊上制出側(cè)型芯，稱為整體式。如圖2－50所示是應(yīng)用最廣泛的是T形滑塊。在組合式側(cè)滑塊型芯結(jié)構(gòu)中，圖2－51所示是常見的幾種側(cè)型芯與滑塊的連接形式。4．導(dǎo)滑槽的結(jié)構(gòu)形式

斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)工作時，滑塊是在導(dǎo)滑槽內(nèi)按一定的精度和沿一定的方向往復(fù)移動的零件。導(dǎo)滑槽的形式很多，但最常用的是T形槽和燕尾槽。在設(shè)計(jì)導(dǎo)滑槽與滑塊時，要正確選用它們之間的配合。導(dǎo)滑部分的配合一般采用H8／f8。

為了讓側(cè)滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)移動靈活，不被卡死，導(dǎo)滑槽和滑塊要求保持一定的配合長度?；瑝K完成抽拔動作后，保留在導(dǎo)滑槽內(nèi)的滑塊長度不應(yīng)小于導(dǎo)滑總的配合長度的2／3。5．楔緊塊的的結(jié)構(gòu)形式

合模注射時，必須要設(shè)置鎖緊裝置鎖緊滑塊，常用的鎖緊裝置為楔緊塊，如圖2－53所示。在設(shè)計(jì)楔緊塊時，楔緊塊的斜角應(yīng)大于斜導(dǎo)柱的傾斜角。否則開模時，楔緊塊會影響側(cè)抽芯動作的進(jìn)行。這樣，開模時楔緊塊很快離開滑塊的壓緊面，避免楔緊塊與滑塊間產(chǎn)生摩擦。合模時，在接近合模終點(diǎn)時，楔緊塊才接觸滑塊并最終壓緊側(cè)滑塊，使斜導(dǎo)柱與滑塊上的斜導(dǎo)孔壁脫離接觸。6．滑塊定位裝置

滑塊與斜導(dǎo)柱分別工作在模具動、定模兩側(cè)的側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，開模抽芯后，滑塊必須停留在剛脫離斜導(dǎo)柱的位置上，以便合模時斜導(dǎo)柱準(zhǔn)確插入滑塊上的斜導(dǎo)孔中，因此，必須設(shè)計(jì)滑塊的定位裝置，以保證滑塊在抽芯后，可靠地停留在正確的位置上。常用的滑塊定位裝置如圖2－54所示。2.10

排氣系統(tǒng)

注塑模的排氣是模具設(shè)計(jì)中不可忽視的一個問題，特別是快速注塑成型工藝的發(fā)展對注塑模排氣的要求更加嚴(yán)格。在排氣不良的模具中，氣體經(jīng)受很大的壓縮作用而產(chǎn)生反壓力，這種反壓力阻止熔融塑料的正?？焖俪淠?，而且，氣體壓縮所產(chǎn)生的熱也可能使塑料燒焦。

1、利用配合間隙排氣這種方法適用于簡單型腔的小型模具。2、利用排氣槽排氣對于大型模具可以在分型面上開設(shè)排氣槽，加強(qiáng)型腔內(nèi)部氣體的排放。3、利用排氣塞排氣如果型腔最后充填的部位不在分型面上，其附近又沒有可以排氣的推桿或活動型芯時，需要在型腔深處鑲嵌排氣塞，排氣塞用燒結(jié)金屬塊制成.2.10.1排氣系統(tǒng)的作用和方式（1）排氣要保證迅速、完全，排氣速度要與充模速度相適應(yīng)。（2）排氣槽(孔)盡量設(shè)在塑件較厚的成型部位。（3）排氣槽應(yīng)盡量設(shè)在分型面上，但排氣槽溢料產(chǎn)生的毛邊應(yīng)不妨礙塑件脫模。（4）排氣槽應(yīng)盡量設(shè)在料流的終點(diǎn)，如流道、冷料穴的盡端。（5）為了模具制造和清模的方便，排氣槽應(yīng)盡量設(shè)在凹模的一面