第8章塑料注射成型工艺及模具设计.ppt

第八章塑料注射成型工艺及模具设计,8.1塑料注射成型概述,8.2塑料注射模具的分类及典型结构,8.3浇注系统设计,8.4推出机构设计,8.5侧向分型与抽芯机构的设计,8.6模具成型零件及结构零件设计,8.7温度调节系统设计,注射模塑是将粒状或粉状塑料从注射机的料斗送进加热的料筒，经加热熔化呈熔融状态后，由柱塞或螺杆推动，使其通过料筒前端的喷嘴注入闭合模具中，熔料在受压的情况下，经冷却（热塑性塑料）或加热（热固性塑料）固化后即可保持注塑模型腔所赋予的形样。,8.1塑料注射成型概述,注塑成型周期短，能一次成型外型复杂、尺寸精确、带有嵌件的制品；对成型各种塑料的适应性强；生产效率高，易于实现全自动化生产等一系列优点，是一种经济而先进的成型技术，发展迅速，已经朝着高速化和自动化的方向发展。,注塑是通过注射机来实现的。注射机的类型很多，无论那种注射机，其基本作用均为：加热塑料，使其达到熔化或熔融状态；对熔融塑料施加高压，快速注射而充满模具型腔。,8.2塑料注射模具的分类及典型结构,注射模的分类方法很多。按加工塑料的品种可分为热塑性塑料注射模和热固性塑料注射模；按其在注射机上的安装方式可分为移动式（仅用于立式注射机）和固定试注射模；按所用注射机类型可分为卧式、立式和角式注射机用注射模；按模具的成型腔数目可分为单型腔和多型腔注射模具。,8.2.1注射模的分类,单分型面注射模双分型面注射模带有活动成型零件的注射模侧向分型抽芯注射模自动卸螺纹的注射模定模设有推出机构的注射模热流道注射模,1.单分型面注射模,图8-1单分型面注射模1推杆2推杆固定板3推板导套4推板导柱5推板6拉料杆7复位杆8支撑钉9导柱10导套11定模型腔板12浇注系统13塑件14型芯,2.双分型面注射模,图8-2卧式双分型面注射模1支架2支撑板3凸模固定板4推件板5导柱6限位钉7弹簧8定距拉板9主浇道衬套10定模座板11中间板12导柱13推杆14推杆固定15推板,3.带有活动成型零件的注射模,图8-3带有活动镶块的注射模1定模座板2导柱3活动镶块4型芯5动模板6支承板7模脚（支架）8弹簧9推杆10推杆固定板11推板,图8-4带侧向分型抽芯的注射模1楔紧块2斜导柱3斜滑块4限位销5固定板6支撑板7支架8动模座板9推板10推板固定板11推杆12拉料杆13导柱14动模板15主浇道衬套16定模板17定位环,4.侧向分型抽芯注射模,5.自动卸螺纹的注射模,图8-5带有自动卸螺纹机构的注射模1螺纹型芯;2动模板;3支撑板;4定距螺钉;5动模板;6衬套7定模板,图8-6定模设有推出机构的注射模1-模脚;2支撑板;3成形镶片;4拉板紧固螺钉;5动模;6螺钉;7推件板;8拉板;9定模板;10定模座板；11凸模（型芯）；12导柱,6.定模设有推出机构的注射模,7.热流道注射模,图8-7热流道注射模1动模座板;2支架;3推板;4推杆固定板;5推杆;6支撑板;7导柱;8动模板;9凸模;10导柱;11定模板;12凹模;13支架;14喷嘴;15热流道板;16加热器孔道;17定模座板;18绝热层;19主浇道衬套;20定位环;21注射机喷嘴,8.2.2注射模的典型结构,注射模具的结构是由注射机的形式和制件的复杂程度等因素决定的。凡是注射模具，其基本结构均由动模和定模两部分组成。注射时动模与定模闭合构成型腔和浇注系统，开模时动模与定模分离，取出制件。定模安装在注射机的固定模板上，而动模则安装在注射机的移动模板上。图8-8为一典型的注射模具。根据模具上各个部件所起的作用，注射模具的零件部分可分为以下几个部分。,1.成型部分（见图8-8）5.推出机构（见图8-8）2.浇注系统（见图8-8）6.温度调节系统（见图8-8）3.导向机构（见图8-8）7.排溢系统4.侧向分型与抽芯机构（见图8-4）8.支承零件（见图8-8）,图8-8注射模的结构1动模板；2定模板；3冷却水道；4定模座板；5定位圈；6浇口套；7凸模；8导柱；9导套；10动模座板；11支承板；12限位钉；13推板；14推杆固定板；15拉料杆；16推板导柱；17推板导套；18推杆；19复位杆；20垫板；21注射机顶杆,8.3浇注系统设计,8.3.1浇注系统组成,浇注系统的设计是注射模设计中很重要的环节，设计的合理与否直接影响到塑件的质量及成型效率。浇注系统的作用是：将塑料熔融体均匀地送到每个型腔，并将注射压力有效地传送到型腔的各个部位，以获得形状完整、轮廓清晰、质量优良的塑件。注射模浇注系统可分为普通浇注系统和热流道浇注系统两种形式，这里主要介绍普通浇注系统的设计。普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。图8-9所示为一常见的注射模具注射系统。,图8-9常见的注射模具浇注系统1一型芯；2一塑件；3-浇口；4-分流道；5一冷料穴；6-主流道；7-浇口套；8-拉料杆,1.主流道,主流道需要设计成锥角为26的圆锥形，表面糙度Ra0.8m，以便于浇注系统凝料从中顺利拔出。,主流道是指注射机喷嘴与型腔（单型腔模）或与分流道连接的这一段进料通道，是塑料熔体进入模具最先经过的部位，它与注射机喷嘴在同一轴心线上。在卧式或立式注射机用模具中，主流道垂直于分型面。主流道的结构形式及与注射机喷嘴的连接如图8-10所示。,为便于模具安装时与注射机的定位，模具上应设有定位圈。小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式，如图8-11（a）所示。在大多数情况下，主流道衬套和定位圈分开设计，然后配合固定在模板上，如图8-11（b）、（c）所示。衬套与定位圈的配合可采用H9f9。,（a）（b）（c）图8-11浇口套的固定形式,图8-10主流道形状及其与注射机喷嘴的关系1定模板；2主流道衬套；3注射机喷嘴,冷料穴,在主流道末端一般应设置冷料穴。冷料穴的作用是为了防止冷料进入浇注系统和型腔而影响塑件性能。冷料穴底部应设置拉料杆，以便开模时将主流道凝料从主流道衬套中拉出。常见的冷料穴结构如图812所示。图812（a）是“Z”字形拉料杆的冷料穴，应用较普遍，但当塑件被推出后无法作侧向移动时不能采用；图8-12（b）、（c）是图8-12（a）的两种变异形式。图8-12（a）、（b）、（c）三种形式的冷料穴，其拉料杆或推杆是固定在推杆固定板上的；图8-12（d）是带球形头拉料杆的冷料穴，它一般用于脱模板脱模的注射模中；图8-12（e）、（f）是图8-11（d）的两种变异形式。图8-12（d）、（e）、（f）三种形式的冷料穴，其拉料杆固定在动模板上。,（a）（b）（c）,（d）（e）（f）图8-12常见的拉料杆和冷料穴1-主流道；1-冷料穴；3-拉料杆；4-推杆；5-脱模板；6-推块,分流道,在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道。分流道即为连接主流道和浇口的进料通道，起到分流和转向作用。分流道设计时应尽量减少塑料熔料流动过程中的热量损失和压力损失，确保熔体以平稳的流态均衡地分配到各个型腔，同时使流道中的塑料量最小。为便于分流道的加工和凝料脱模，分流道大都设置在分型面上。,（1）分流道的截面形状及尺寸常用的分流道截面形状为圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等，如图8-13所示。圆形和正方形流道截面的比表面积（流道表面积与体积之比）最小，流道的效率最高，但加工困难且正方形截面流道不易脱模，所以在实际生产中常用梯形、U形及半圆形截面。,图8-13分流道的截面形状,（2）分流道的布置形式平衡式布置指分流道到各型腔浇口的长度、截面形状、尺寸都相同，如图8-14所示。这种布置形式的优点是可实现均衡送料和同时充满各型腔，使各型腔的塑件力学性能基本一致，但是这种形式分流道比较长，浪费材料。非平衡式布置是指分流道到各型腔浇口的长度不相等的布置形式，如图8-15所示。这种布置使塑料熔体进入各型腔有先有后，不利于均衡进料。在型腔较多时采用这种布置形式，可缩短流道的总长度，为了实现各个型腔同时充满的要求，必须将浇口开成不同的尺寸。,图8-14分道口的平衡布置示意图,图8-15分流道的非平衡布置示意图,（3）分流道的长度根据型腔在分型面上的排布情况，分流道可分为一次分流道、二次分流道甚至三次分流道。分流道的长度要尽可能短，且弯折少，以便减少压力损失和热量损失，节约塑料的原材料和降低能耗。图8-16所示为分流道长度的设计参数尺寸，其中L1=610mm，L2=36mm，L3=610mm，L的尺寸根据型腔的多少和型腔的大小而定。,（a）（b）图8-16分流道的长度,（4）分流道的表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部的熔体流动状态比较理想，因此分流道表面粗糙度要求不能太低，一般只取1.6m左右，这可增加对外层塑料熔体的流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。,（5）分流道设计要点分流道通常开设在分型面上，如图8-17所示，可单独开在动模板或定模板上，也可同时开在动、定模板上。分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡，如图8-17所示。分流道表面粗糙度值不能太低，保证与分流道接触的外层塑料迅速冷却，形成绝热层，只有内部熔体平稳流动。分流道较长时，在分流道末端应开设冷料穴。如图8-18（a）所示。应避免侧面冲击细长型芯或嵌件。而图8-18（b）所示就可避免细长型芯的变形。,图8-17分流道与浇口的连接形式1定模；2动模,（a）（b）图8-18浇口位置对细长型芯的影响,浇口,浇口是指连接分流道和型腔的进料通道，它是浇注系统中截面尺寸最小且长度最短的部分。由于塑料熔体为非牛顿液体，通过浇口时剪切速率增高，同时熔体的内摩擦加剧，使料流的温度升高、粘度降低，从而提高了塑料的流动性，有利于充型；同时在注射过程中，塑料充型后在浇口处及时凝固，防止熔体的倒流，成型后也便于塑件与整个浇注系统的分离。但是浇口的尺寸过小会使压力损失增大，冷凝加快，补缩困难。浇口的设计是十分重要的，实际使用时，浇口的尺寸常常需要通过试模，按成型情况酌情修正。浇口的形式很多，尺寸也各不相同，常见的浇口形式、特点及尺寸见表8-1。,表下一页,表8-1浇口的形式及特点,浇口设计很重要的一方面是位置的设计，浇口位置选择不当会使塑件产生变形、熔接痕、凹陷、裂纹等缺陷。一般说来，浇口位置选择要遵循以下原则。（1）浇口位置的设置应使塑料熔体填充型腔的流程最短、料流变向最少。如图8-19（a）所示的浇口位置，塑料流动距离长，曲折较多，能量损失大，因而充型条件差，改用图8-19（b）、（c）所示的浇口的形式与位置，就就能很好的弥补上述缺陷。,（a）（b）（c）图8-19浇口位置对填充的影响,对于大型塑件，一般要进行流动比校核。流动比是指熔体在模具中流动通道的最大流动长度与其厚度之比，流动比按下式计算。（8-1）式中，Li为各段流道的流程长度，mm；ti为各段流道的厚度或直径，mm。若流动比超过允许值时会出现充型不足，这时应调整浇口位置或增加浇口数量。表8-2是几种常用塑料的极限流动比，供设计模具时参考。,表8-2常用塑料的极限流动比,（2）浇口位置的设置应有利于排气和补缩。如图8-20所示的塑件，图8-20（a）采用侧浇口，在成型时顶部会形成封闭气囊（图中A处），在塑件顶部常留有明显的熔接痕；图8-20（b）采用点浇口，有利于排气，塑件质量较好。图8-21所示塑件壁厚相差较大，图8-21（a）将浇口开在薄壁处不合理；图8-21（b）浇口设在厚壁处，有利于补缩，可避免缩孔、凹痕产生。,（a）（b）图8-20浇口应有利于排气,（a）,（b）,图8-21浇口应有利于补缩,（3）浇口位置的选择应避免塑件变形。如图8-22所示平板形塑件，只用一个中心浇口图图8-22（a），塑件会因内应力较大而翘曲变形；而图8-22（b）采用多个点浇口，就可以克服翘曲变形缺陷。（4）浇口的位置应减小或避免产生熔接痕、提高熔接强度。熔接痕示充型时前端较冷的塑流在型腔中的对接部位，它的存在会降低塑件的强度。如图8-23所示塑件，如果采用图8-23（a）的形式，浇口数量多，产生的熔接痕就多；采用图8-23（b）所示的形式可以减少熔接痕的数量。,（a）（b）（a）（b）图8-22浇口要避免塑件变形图8-23浇口位置对熔接痕数量的影响,对于大型框形塑件如图8-24所示，图8-24（a）的浇口位置使料流的流程过长，熔接处料温过低，熔接痕处强度低；此时可增加过渡浇口如图8-24（b）所示，使料流的流程缩短，熔接痕处强度提高。为提高熔接痕处强度，也可在熔接痕处增设滥流槽，使冷料进入溢流槽，如图8-25所示。另外熔接痕的方向也应注意，如图8-26（a）所示的塑件，熔接痕与小孔位于条直线上，塑件强度较差；改用图8-26（b）所示的形式布置，则可提高塑件的强度。,（a）（b）图8-25开设溢流槽图8-23浇口位置对熔接痕数量的影响1浇口；2溢流槽,（a）（b）图8-26熔接痕的方位,（5）考虑分子定向的影响。塑料熔体在充填模具型腔期间，会在其流动方向上出现聚合物分子和填料的取向。由于垂直于流向和平行于流向之处的强度和应力开裂倾向是有差别的，往往垂直于流向的方位强度低，容易产生应力开裂。图8-27（a）所示塑件，由于其底部圆周带有一金属环形嵌件，如果浇口开设在A处（直接浇口或点浇口），则此塑件使用不久就会开裂，因为塑料与金属环形嵌件的线收缩系数不同，嵌件周围的塑料层有很大的周向应力。若浇口开设在B处（侧浇口），由于聚合物分子沿塑件圆周方向定向分布，应力开裂的机会就会大为减少。图8-27（b）所示塑件为一带有铰链的聚丙烯盒体，为了使该铰链达到几千万次弯折而不断裂，就要求在铰链处高度定向，为此，将两点浇口开设在图示位置。,（a）（b）图8-27浇口位置对定向的影响,8.3.2浇注系统设计的基本原则,浇注系统设计是注射模设计的一个重要环节，它直接影响注射成型的效率和质量。设计时一般遵循以下基本原则：1、必须了解塑料的工艺特性。2、排气良好。图8-28（a）所示的浇注系统，从排气角度，浇口的位置设置就不合理，熔体进入型腔后，首先封闭分型面使气体无法排出，如改用图8-28（b）和图8-28（c）所示的形式设置，则排气会良好。3、防止型芯和塑件变形。高速熔融塑料进入型腔时，要尽量避免料流直接冲击型芯或嵌件，否则会使注射压力消耗大或使型芯及嵌件变形。对于大型塑件或精度要求较高的塑件可考虑多点浇口进料，以防止浇口处由于收缩应力过大而造成塑件变形，如图8-29（a）所示，如果只考虑充模问题，浇口可放在中间，但如果塑件较长，这种浇口会使塑件成型后出现虚线所示的翘曲变形。若改为图8-29（b）所示的浇口或采用多点进料，可解决此问题。如图8-29（c）所示的随身听传动齿轮，虽然尺寸很小，但为保证塑件的端向跳动和径向跳动精度，而采用三点进料。,（a）（b）（c）图8-28浇注系统与填充的关系,（a）（b）（c）图8-29浇口的设置应防止塑件变形,4、减少熔体流程及塑料耗量。在满足成型和排气良好的前提下，塑料熔体应以最短的流程充满型腔，这样缩短成型周期，提高成型效率，减少塑料用量。5、修整方便，保证塑件的外观质量。浇注系统的设计要综合考虑塑件大小、形状及技术要求等，做到去除修整浇口方便，同时不影响塑件的外观和使用。6、要求热量及压力损失最小。熔融塑料通过浇注系统时，要求其热量及压力损失最小，防止温度和压力降低过多而引起填充不满等缺陷。因此，浇注系统应尽量减少转弯，采用较小的表面粗糙度值，在保证成型制品质量的前提下，尽量缩短流程，合理选用流道断面形状和尺寸等，以保止证最终的压力传递。,8.3.3热流道浇注系统,利用加热或者绝热以及缩短喷嘴至模腔距离等方法，使浇注系统里的融料在注塑和开模过程中始终保持熔融状态，在开模时需取出塑件无需取出浇注系统凝料而能连续生产的模具，叫做热流道模具，又称无流道模具。该模具的浇注系统称为热流道浇注系统或无流道浇注系统。优点：没有冷料，不用修整浇口，避免了冷料的分割、回收、粉碎等工序和塑料的降级，缩短了成型周期，节约了生产成本，又容易实现自动化操作。同时，由于浇注系统里的塑料不凝固，压力传递好，易于塑件成型，能提高产品的质量，且生产效率高。缺点：模具结构复杂，成本高，维修困难。温度控制要求高，对塑料的品种限制较大，对成型周期要求严格，注塑要求连续进行等。,表8-3部分塑料对热流道浇注系统的适用程度,用于热流道模具的塑料最好具有下述性质：（1）适宜加工的温度范围宽，粘度随温度的变化影响小，在较低温度下具有较好的流动性，在高温下有良好的热稳定性。（2）对压力敏感，不加注射力时不流动，但施以很低的注射压力即可流动。（3）热变形温度高，塑件在比较高的温度下即可快速固化成型，以缩短成型周期。各种不同材料所适用的热流道形式见表8-3。,8.3.4排溢系统的设计,排气系统设计,型腔内气体的来源，除了型腔内原有的空气外，还有塑料受热或凝固而产生的低分子挥发气体。塑料熔体向注射模型腔填充过程中，尤其是高速注射成型和热固性塑料注射成型时，必须考虑把这些气体顺序排出，否则，不仅会引起物料注射压力过大，熔体填充型腔困难，造成充不满模腔，而且部分气体还会在压力作用下渗进塑料中，使塑件产生气泡，组织疏松，熔接不良。甚至还会由于气体受到压缩，温度急剧上升，进而引起周围熔体烧灼，使塑件局部碳化和烧焦。一般来说，对于结构复杂的模具，事先较难估计发生气阻的准确位置，所以，往往需要通过试模确定其位置，然后再开排气槽。排气槽一般开设在型腔最后被充满的地方。排气的方式有开设排气槽排气、利用模具零件配合间隙排气和利用排气塞排气。,（1）排气槽排气。开设排气槽排气，通常遵循下列原则：排气槽最好开设在分型面上，因为分型面上因排气槽而产生的飞边，易随塑件脱出。排气槽的排气不能正对操作人员，以防熔料喷出而发生工伤事故。排气槽最好设在靠近塑件和嵌件最薄处，因为这样的部位最易形成熔接痕，宜排出气体，并排出部分冷料。排气槽的宽度可取1.56.0mm，其深度以不大于所用塑料的溢边值为限，通常为0.020.04mm。（2）间隙排气。大多数情况下，可利用模具分型面或模具零件间的配合间隙自然地排气，可不另设排气槽。特别是对于中小型模具。尺寸较深且细的型腔，气阻位置往往出现在型腔底部，这时，模具结构应采用镶拼方法，并在镶件上制作排气间隙。注意，无论是排气间隙还是排气槽均应与大气相通。分型面上开设排气槽的结构形式及尺寸如图8-30所示。,图8-30分型面上的排气槽,（3）利用排气塞排气。如果型腔最后充填的部分不在分型面上，而其附近又没有活动型芯或推杆，则在型腔深处镶入排气塞排气，如图8-31所示。,溢出槽设计,在注射模中，为避免在塑件上可能产生熔接痕而在模具上开设排溢用的沟槽，称为溢流槽，如图8-32所示。在一般情况下，热塑性塑料注射模不用设置溢流槽。除非极个别的塑件在其边缘处不允许发生熔接痕时，可以在融合的部位上设置溢流槽，使两股料流在溢流槽内融合，同时溢流槽处可设置推杆。溢流槽设置推杆可以使溢流槽有良好的排气，也可以方便推出溢流槽内的冷凝料。,图8-31利用排气塞排气图8-32溢流槽设计,8.4.1推出机构的组成图8-33示的推出机构主要由以下零件组成：复位杆1、推杆固定板2、推板3、推杆4、限位钉5、浇道推杆6、导套7、导柱8等组成。其它形式的推出机构，组成部件有所不同。,8.4推出机构设计,把注射成型后的塑件从模具中脱出的机构称为推出机构。推出机构的工作原理如图8-33所示。左图为合模成型后的状态，右图为开模后塑件被推出的状态。,图8-33推出机构1复位杆2推杆固定板3推板4推杆5限位钉6浇道推杆7导套8导柱,8.4.2推出机构的分类及结构要求,1.推出机构的分类（1）按动力来源分，可分为手动、机动、液压与气动推出机构。手动推出机构。开模后，靠人工操纵推出机构来推出塑件。机动推出机构。利用注射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。液压与气动推出机构。利用注射机上的专用液压和气动装置，将塑件推出或从模具中吹出。（2）按推出零件的类型分，可分为推杆推出机构、推件板推出机构、推管推出机构、联合推出机构。（3）按模具结构分，可分为简单推出机构又称一次推出机构、二次推出机构、双向推出机构、点浇口自动脱模机构、带螺纹塑件的推出机构。,2.推出机构的结构要求（1）模具的推出机构必须有足够的强度及刚度，使塑件出模后不致于变形。（2）推力要均匀。推力面尽可能要大。其推力应设计在塑件承受力较大的地方，如筋部，凸缘及壳体壁部等部位。（3）推件不应设计在零件外表面，以免影响塑件外观质量。（4）推出系统要动作灵敏可靠、动作平稳并便于更换与维修。,3.常用推出机构,在所有注射模的推出机构中，常用的、典型的推出机构有推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构，此外还有活动镶件推出机构等。,（1）推杆推出机构推杆推出机构因制造修配方便、推杆推出时运动阻力小、推出动作灵活可靠、推杆损坏后便于更换等原因，是简单推出机构中最简单、最常用的推出形式。推杆的结构形式。推杆形式多种多样，如图8-34所示。推杆工件端面形状的选择是根据塑件推出部位的形状来确定的。,图8-34推杆形式,图8-35推杆的定位形式1推板；2推杆固定板；3推杆；4凸模；5塑件,推杆的固定形式。推杆在模具中的固定包括定位和紧固两个方面。推杆的定位形式如图8-35所示。推杆的紧固形式如图8-36所示。,图8-36推杆的紧固形式,推杆的装配要求注射成型时，推杆的工作端面直接与塑件接触，会在塑件表面留下推杆痕迹。为使推杆痕迹不影响塑件的使用和美观，推杆在制造时工作端面不允许留中心孔，端面四周保持尖角，推杆装入模具后端面应保持与型腔底面平齐或高出型腔底面0.0501mm，如图8-37所示。推杆的材料常用T8A、T10A等碳素工具钢，热处理硬度为5055HRC。推杆工作端配合部分的粗糙度Ra值一般取0.8m。,推杆标记方法。最常用的直通台肩式圆推杆的标记方法如下：推杆工作端直径长度GBT416911984。例如，推杆2160GBT416911984表示推杆工作端直径d=2mm，长度L=160mm的推杆。,图8-37推杆端面高度,（2）推管推出机构对于中心有孔的薄壁圆筒形塑件，可用推管推出机构，如图8-38所示。推管推出塑件的运动方式与推杆推出塑件基本相同，只是推管中间多了一个型芯。由于推管整个周边接触塑件，故推出塑件的力量均匀，塑件不易变形，也不会留下明显的推出痕迹。推管的紧固方式同推杆一样。而定位部分的配合如图8-39所示，,图8-38推管推出机构,图8-39推管定位要求,（3）推件板推出机构罩、壳、盒类深腔、薄壁和不允许有推杆痕迹的塑件，采用如图8-40所示的推件板推出机构最合适。开模后，推杆推动推件板，推件板推动塑件，将塑件从型芯上推出。推件板推出机构推出面积大，推出力均匀，推出平稳，塑件上没有推出痕迹，不用设置复位杆，但型芯周边外形复杂时，则推件板的型孔加工困难。推件板推出机构的几种结构形式如图8-40所示。由于推件板与型芯之间的配合间隙应小于溢料间隙，但在推出时两者肯定会产生摩擦，影响配合精度。为解决这一矛盾，可采用如图8-41所示的结构，将推件板的内形尺寸比型芯成型部分周边增大0205mm，并用35锥面配合。这样既能起到辅助定位的作用，又可防止推件板因偏心而溢料，还避免了摩擦。对于大中型底部无孔的深腔塑件或采用软质塑料，推件板推出时内部很容易形成真空，造成脱模困难，甚至使塑件变形、撕裂。为此，应增设引气装置。如图8-42所示的结构，在推出时引气阀随塑件向前运动，实现进气，使塑件内、外大气压力相等，塑件就能顺利从凸模上推出。,图8-40推件板推出机构1推板：2推杆固定板；3推杆；4推件板,图8-41推件板推出结构的改进1推杆；2推件板；3凸模；4凸模固定板,图8-42推件板推出结构的引气装置1推杆；2推件板；3凸模；4引气装置；5弹簧,（4）活动镶件推出机构有些塑件由于结构形状原因不宜采用上述推出机构，则可利用活动镶件将塑件推出，如图8-43所示。,图8-43活动镶件推出机构,（5）联合推出机构对于大型或大中型复杂壳体件，为了保证脱模时塑件不发生变形、开裂，适宜采用推杆、推管、推件板联合推出机构，如图8-44所示。,图8-44联合推出机构1推杆；2凸模；3推管；4推件板,8.4.3推出机构的导向与复位,1.推出机构的导向零件,对卧式注射机使用的模具，当推杆较细时，推杆固定板及垫板的重量，容易使推杆弯曲，以至在推出时不够灵活，甚至折断，故常设导向零件。推出机构的导向常采用导柱导套，导柱的数量一般不少于两个。常见的形式如图8-45所示，图8-45（a）所示的导柱，除了起导向作用外，还起支撑作用，可以减小注射成型时支承板的弯曲变形。当推杆的数量较多，塑件的产量较大时，光有导柱是不够的，还需要装配导套，以延长导向零件的寿命及使用的可靠性，如图8-45（b）所示。对于生产批量小、推杆数量少的小型模具不用专设导向装置，直接利用复位杆进行导向，但应增大复位杆直径和配合段长度。,2.推出机构的复位,推出机构在开模推出塑件后，合模前或再次合模时，必须将推杆、推管等推出零件再回到原来的位置，为下一次注射做准备，推杆或推管推出机构中常设有复位机构。推杆或推管的复位是在推杆固定板上安装复位杆，合模时由定模分型面反推复位杆，带动推出系统返回到原来的位置，如图8-46所示。复位杆必须和推杆固定在同一块板上，其长度必须一致，分布必须均匀，端面要与所在动模的分型面齐平。复位杆的截面为圆形，技术要求与直通台肩式圆推杆（GB/T4169.11984）完全相同。每副模具中一般设置4根复位杆，应对称布置在推杆固定板的四周，以便推出机构在合模时受力均衡，复位平稳，同时组装后的4根复位杆高度一致，并与动模分型面平齐或凹入分型面0.1mm，但严禁高出分型面。具体结构参见图8-46。,（a）（b）图8-45推出机构的导向零件1导柱2导套,图4-46复位杆装配高度要求1推杆2复位杆3动模板4定模板,在有的模具中复位杆可以省去，如图8-47所示的模具，推塑件边缘的推杆，直径可以稍大些，一半推塑件，另一半就起了复位杆的作用，还有的模具在推杆上装有弹簧，如图8-44（a）这样在合模时，推出机构就可先于合模动作而复位了。在推件板推出机构中，无须设置复位杆，利用推杆断面与推件板接触，合模时由定模分型面反推推件板，推件板带动推杆，使推出系统回到原始位置，如图8-40（a）所示。,（a）（b）图8-47推杆的位置,3.推出机构的限位,推出机构的限位零件最常见的形式是限位钉。推出机构在复位时，会遇到限位钉而停止运动，如图8-33中限位钉5所示。由于限位钉头部与推板所形成的空隙可容纳一些异物（油污、粉尘），因此限位钉头部除了将推出机构限定在正确位置外，还可以防止推出机构在复位时受异物阻碍。限位钉是标准件（GB/T4169.91984），其具体结构如图8-48所示。限位钉用45钢制造，热处理硬度为4045HRC。装配时台肩高度S要求一致。,图8-48限位钉,8.4.4带螺纹塑件的脱模机构,通常塑件上的内螺纹由螺纹型芯成型，而塑件上的外螺纹则由螺纹型环成型。为了使塑件从螺纹型芯或螺纹型环脱出，塑件和螺纹型芯或螺纹型环之间除了要有相对转动以外，还必须要有相对的轴向移动。因此，在塑件设计时，应注意塑件上必须带有止转结构。图8-49所示塑件带有止转结构的各种形式。图8-49（a）、（b）所示为内螺纹塑件外形上的止转结构形式；8-49（c）所示为外螺纹塑件端面设的止转结构形式，图8-49（d）所示为外螺纹塑件内形设的止转结构形式。,（a）（b）（c）（d）图8-49塑件上的止转结构,根据塑件上螺纹精度要求和生产批量的不同，塑件的螺纹常用以下三种方法来脱模。,1.强制脱模这种脱模方式多用于螺纹精度要求不高的场合，采用强制脱模，可使模具的结构比较简单。（1）利用塑件的弹性强制脱模它适用于聚己烯、聚丙烯等软性塑料。当塑件上有深度不大的半圆形粗牙螺纹时，就可以采用推件板将塑件从螺纹型芯上强制脱出。（2）利用硅橡胶螺纹型芯强制脱模这种结构是利用有弹性的硅橡胶作螺纹型芯成型塑件上的内螺纹。如图8-50所示。由于硅橡胶螺纹型芯使用寿命较短，故这种方法适用于小批量生产。,图8-50利用硅橡胶螺纹型芯强制脱模1型芯；2弹簧；3推杆；4硅橡胶型芯；5塑件；6定模座板,2.手动脱模手动脱出螺纹主要有两种形式，一种为机内型，如图8-51（a）所示。塑件成型后，需要先用工具将螺纹型芯拧下来，然后再由推出机构将塑件推出模外。另一种为机外型，如图8-51（b）所示，开模时螺纹型芯或螺纹型环随塑件一起脱出模外，然后在模外使用专用工具由人工将塑件从螺纹型芯或螺纹型环上拧下来。3.机动脱模这种机构是利用开合动作使螺纹型芯脱出和复位，下面举一个齿轮、齿条脱螺纹型芯的机构。如图8-52所示，开模后，导柱齿条9带动固定于轴10右端的小齿轮，使伞齿轮1旋转，再通过与伞齿轮1相啮合的伞齿轮2的传动，带动螺纹拉料杆8和齿轮3旋转，然后又使齿轮4带动螺纹型芯5旋转，塑件即可顺利脱出。,（a）（b）图8-51手动脱螺纹机构,图8-52齿轮、齿条脱螺纹型芯机构1伞齿轮；2伞齿轮；3，4齿轮；5螺纹型芯；6定模座板；7型腔板；8螺纹拉料杆；9导柱齿条；10轴,8.5侧向分型与抽芯机构的设计,当塑件侧面有凸台、凹槽及侧孔时，为一次成型，模具上成型该出的零件必须制成可侧向移动的，以便在塑件脱模推出之前，先将侧向成型零件抽出，然后再将塑件推出模外，否则就无法脱模。具有侧向分型与侧向抽芯和复位的整个机构称为侧向分型与抽芯机构。,8.5.1侧向分型与抽芯机构的分类,根据动力来源的不同，侧向分型与抽芯机构一般可分：机动侧向分型与抽芯机构：是利用注射模开模力作为动力，通过有关传动零件（如斜导柱、弯销等）将力作用于侧向成型零件使其侧向分型或将其侧向抽芯，合模时又靠有关传动零件使侧向成型零件复位。液压或气动侧向分型与抽芯机构：是以液压力或压缩空气作为动力进行分型与抽芯，也同样靠液压力或压缩空气使侧向成型零件复位。手动侧向分型与抽芯机构：是利用人力将模具侧向分型或抽芯。,由于塑件包紧在侧向型芯或粘附在侧向型腔上，因此在各种类型的侧向分型与抽芯机构中，侧向分型与抽芯时必然会遇到抽拔的阻力，侧向分型与抽芯的力或称抽拔力一定要大于抽拔阻力。侧向抽拔力的计算：（8-2）式中，Ft为侧向分型与抽芯的力；为塑件对钢的摩擦系数，约为0.10.3；为脱模斜度；A为塑件包容型芯的面积；p为塑件对型芯单位面积上的包紧力。一般情况下，模外冷却的塑件，p取2.4107Pa；模内冷却的塑件，p取0.81071.2107Pa。,如图8-53所示，在设计侧向分型与抽芯机构时，除了计算侧向抽拔力以外，还必须考虑侧向抽芯距（亦称拔模距）的问题。侧向抽芯距一般比塑件上侧凹、侧孔的深度或侧向凸台的高度大23mm，用公式表示即为：S=S+（23）mm式中，S为塑件上侧凹、侧孔的深度或侧向凸台的高度；S为抽芯距。,图8-53侧向抽芯机构的抽芯距离,8.5.2斜导柱侧向分型与抽芯机构,1.斜导柱侧向分型与抽芯机构的工作原理,斜导柱抽芯机构是生产中最常见的一种形式，它是利用斜导柱等零件把开模力传递给侧型芯，使之产生侧向移动来完成抽芯动作的。这类机构的特点是结构紧凑、动作安全可靠、加工制造方便。但它的抽芯距和抽芯力受到模具结构的限制，一般使用于抽芯力及抽芯距不大的场合。斜导柱侧向分型与抽芯机构的工作过程见图8-54。,图8-54斜导柱侧向分型与抽芯机构的组成1推件板；2、14挡块；3弹簧；4拉杆；5侧滑块；6、13楔紧块；7、11斜导柱；8侧型芯；9凸模；10定模板；12侧向成型块,2.斜导柱侧向分型与抽芯机构的零部件设计,（1）斜导柱设计。斜导柱设计包括斜导柱的形状及技术要求、斜导柱的倾斜角。斜导柱的形状及技术要求。斜导柱的形状如图8-55所示。前端可以是本球形也可以是锥台形。设计成锥台形时，其斜角应大于斜导柱的倾斜角大23，否则，其锥台部分也会参与侧抽芯，导致侧滑块停留位置不符合设计计算的要求。斜导柱固定端与模板之间可采用H7m6过渡配合，斜导柱工作部分与滑块上斜导孔之间的配合采用H11/b11或两者之间采用0405mm的大间隙配合。在某些特殊的情况下，为了让滑块的侧向抽芯迟于开模动作，即开模分型一段距离后再侧抽芯（抽芯动作滞后于开模动作），这时斜导柱与侧滑块上的斜导孔之间间隙可放大至23mm。斜导柱的材料多为T8、T10等碳素工具钢，也可采用20钢渗碳淬火。热处理硬度要求55HRC，表面粗糙度为08m。,斜导柱的倾斜角。斜导柱轴向与开模方向的夹角称为斜导柱的倾斜角。如图8-56所示，的大小对斜导柱的有效工作长度、抽芯距和受力状况等起着重要作用，因此它是决定斜导柱抽芯机构工作效果的重要参数。由图8-56可知：（8-3）（8-4）式中，L为斜导柱的工作长度（mm）；S为抽芯距（mm）；为斜导柱的倾斜角（）；H为完成抽芯距S所需的开模行程（mm）。由此可知，在抽芯距S一定的情况下，值越小，则斜导柱的工作长度L和开模行程均需增加，但L值过大会使斜导柱的刚性下降,H值增大会受到注射机行程的限制。,由图8-57可知：（8-5）（8-6）式中，Fw为侧抽芯时斜导柱所受的弯曲力（N）；Ft为侧抽芯时的脱模力，其大小等于抽芯力Fc（N）；Fk为侧抽芯时所需的开模力（N）。由此可知，当值增大时，要得到相同的抽芯力，则斜导柱所受的弯曲力要增大，同时所需的开模力也增大。,图8-55斜导柱的结构形式,图8-56斜导柱的倾斜角、工作长度、图8-57斜导柱抽芯的受力图抽芯距、开模行程的关系,斜导柱的倾斜角可分三种情况，如图8-58所示。图8-58（a）为侧型芯滑块抽芯方向与开合模方向垂直的状况，也是最常采用的一种方式。通过受力分析与理论计算可知，斜导柱的倾斜角。取2233比较理想，一般在设计时取25，最常用的是1222。在这种情况下，楔紧块的楔紧角=+（23）。图8-58（b）为侧型芯滑块抽芯方向向动模一侧倾斜角度的状况。影响抽芯效果的斜导柱的有效倾斜角为1=+，斜导柱的倾斜角取值应在+25内选取，应比不倾斜时取得小些，此时楔紧块的楔紧角亦为=+（23）。图8-58（c）为侧型芯滑块抽芯方向向定模一侧倾斜角度的状况。影响抽芯效果的斜导柱的有效倾斜角为2=，斜导柱的倾斜角值应在25内选取，应比不倾斜时取得大些，此时楔紧块的楔紧角仍为=+（23）。,（a）（b）（c）图8-58侧型芯滑块抽芯方向与开模方向的关系,斜导柱长度的计算圆形端面斜导柱的长度主要根据抽芯距、斜导柱直径及斜角来确定。由图8-59可知，斜导柱的长度为：（8-7）,式中，L为斜导柱的总长度（mm）；D为斜导柱的台肩直径（mm）；d为斜导柱工作部分的直径（mm）；h为斜导柱固定板的厚度（mm）；S为抽芯距（mm）；为斜导柱的倾斜角（）。,图8-59斜导柱的长度,（2）侧滑块的设计滑块是斜导柱侧向分型抽芯机构中的一个要零部件，注射成型时塑件尺寸的准确性和移动的可靠性都需要靠它来保证。侧滑块的结构形式。侧滑块的结构分为组合式和整体式两种。组合式结构。侧滑块与侧型芯（或侧向成型块）是两体，然后装配在一起，称为组合式侧滑块结构，如图8-60所示，这是最常用的结构形式。图8-60（a）所示是T形导滑面设计在滑块底部的形式，侧型芯的中心与T形导滑面较近，抽芯时滑块稳定性较好，常用于较薄的滑块；图8-60（b）所示是T形导滑面设计在滑块中问的形式，使侧型芯的中心尽量靠近T形导滑面，以提高抽芯时滑块的稳定性，适用于较厚的滑块。整体式结构。在侧滑块上直接制出侧型芯的结构称为整体式侧滑块结构。这种结构仅适用于形状十分简单的侧向移动零件如图8-61所示，尤其适用于瓣合式侧向分型机构如图8-62所示。,图8-60组合式侧滑块形式图8-61整体式侧滑块形式,图8-62瓣合式侧向分型机构1推杆；2凸模型芯；3凸模固定板；4瓣合式斜滑块；5凹模型芯；6弹簧顶销,侧型芯和滑块的联接形式。图8-63是几种常见的滑块与侧型芯联接的方式。图8-63（a）是小型芯在非成型端面尺寸放大后嵌入滑块，并用圆柱销定位；对尺寸较大的圆型芯来说，可采用螺纹配合，并用销钉止转的形式，如图8-63（b）所示；而当型芯直径较小时可采片螺钉顶紧的方式，如图8-63（c）所示；型芯尺寸较大时也可采用燕尾槽联接方式，一般要有定位的销钉，如图8-63（d）所示；对于薄片状的侧型芯也可采用通槽的形式，如图8-63（e）所示；在有多个侧型芯的场合，可先把型芯镶入一固定板后用螺钉、销钉与滑块联接和定位，如图8-63（f）所示。,（a）（b）（c）（d）（e）（f）图8-63常见的滑块与侧型芯连联接的形式,滑块的导滑形式。滑块在侧向分型抽芯和复位过程中，要沿一定的方向平稳往复移动。为保证滑块运动平稳，抽芯及复位可靠，无上下窜动和卡紧现象，滑块在导滑槽内必须很好地导滑。滑块与导滑槽的配合形式根据模具大小、结构及塑件产量的不同而不同，常见形式如图8-64所示。,（a）（b）（c）,（d）（e）（f）,滑块的定位装置。合摸时为了保证斜导柱的伸出端可靠地进入滑块的斜孔，滑块在抽芯后的终止位置必须定位，所以滑块需要有定位装置，而且必须灵活、可靠、安全。图8-65给出了几种常见的定位装置的形式。,（a）（b）（c）（d）图8-65滑块的定位位置,滑块的导滑长度。滑块在完成抽芯动作后，留住导滑槽内的长度应大于滑块长度的2/3，否则滑块复位时容易倾斜，损坏模具。斜导柱与滑块的配合间隙。在斜导柱抽芯机构中，斜导柱只起驱动滑块的作用，至于在闭模状态下制腔内熔融塑料对滑块的压力应该由楔紧块来承受。因此，为了运动灵活，斜导柱与滑块一般采用比较松动的配合，可作成单边0.5mm的间隙，或取f9配合。这样做还有个优点，在开模的瞬时有一个很小的空行程，使侧型芯更可靠地在未抽出前强制塑件脱离定模的型腔或型芯，并使楔紧块首先离开，然后再进行侧抽芯。,（3）楔紧块的设计，楔紧块的设计包括楔紧块的形式和楔角。楔紧块的形式在注射成型的过程中，侧型芯会受到型腔内熔融塑料较大推力的作用，这个力会通过滑块传给斜导柱，而一般的斜导柱为一细长杆，受力后很容易变形。因此必须设置楔紧块，以便在合模状态下能压紧滑块，承受型腔内熔融塑料给予侧向成型零件的推力。楔紧块的主要形式如图8-66所示。楔紧块的楔角在侧抽芯机构中，楔紧块的楔角是一个重要参数。为保证在合模时能压紧滑块，而在开模时它又能迅速脱离滑块，避免楔紧块影响斜导柱对滑块的驱动，锁紧角一般必须大于斜导柱的斜角，这样才能保证模具一开模，楔紧块就让开。如图8-67所示，。,（a）（b）（c）,（d）（e）（f）,图8-66楔紧块的形式,图8-67楔紧块的楔角,（4）侧滑块限位装置的设计。侧滑块在抽出后，要求稳固地停留在一定位置，以便下一次合模时斜导柱能准确地插入侧滑块的斜孔中。为此，在开模过程中侧滑块刚脱离斜导柱的瞬间，需设计限位装置。根据侧滑块所在位置不同，可选择不同的限位方式。图8-68所示为侧滑块限位装置常见的几种形式。,图8-68侧滑块的限位装置,3.斜导柱侧向分型与抽芯机构的形式,（1）斜导柱在定模、滑块在动模的结构。这种结构非常广泛，它既可以用于单分型面注射模，也可以用于双分型面注射模。设计具有侧抽芯塑件的模具时，应当首先考虑采用这种形式。图8-69所示的结构是属于双分型面侧向分型与抽芯的形式。设计斜导柱固定在定模、侧滑块安装在动模的侧抽芯机构时，必须注意侧滑块与推杆在合模复位过程中不能发生“干涉”现象。干涉现象是指在合模过程中侧滑块的复位先于推杆的复位而致使活动侧型芯与推杆相碰撞，造成活动侧型芯或推杆损坏的事故。侧向滑块型芯与推杆发生干涉的可能性会出现在两者在垂直于开合模方向平面（分型面）上的投影发生重合的情况，如图8-70所示。,图8-69斜导柱固定在定模、侧滑块安装在动模的多分型面注射模1型芯；2推管；3动模镶块；4动模板；5斜导柱；6侧型芯滑块；7楔紧块；8中间板；9定模座板；10垫板；11拉杆导柱；12导套,（a）（b）图8-70干涉现象,图8-71为分析发生干涉临界条件的示意图。其中，图8-71（a）为开模侧抽芯后推杆推出塑件的状态。图8-71（b）是合模复位时，复位杆使推杆复位、斜导柱使侧型芯复位而侧型芯与推杆不发生干涉的临界状态。图8-71（c）是合模复位完毕的状态，由图可知，在不发生干涉的临界状态，侧型心已经复位了长度，如果完全复位，应满足如下条件：hc=Sccot在完全不发生干涉的情况下，需要在临界状态时，侧型芯与推杆还应有一段微小的距离（一般取=0.5mm即可），因此，不发生干涉的条件为：（8-8）式中，hc为在完全合模状态下推杆端面离侧型芯的最近距离；Sc为在垂直于开模方向的平面上，侧型芯与推杆投影在抽芯方向上重合的长度；为斜导柱的倾斜角。,（a）（b）（c）图8-71不发生干涉的条件1复位杆；2动模板；3推杆；4侧型芯滑块；5斜导柱；6定模座板；7楔紧块,如果实际的情况无法满足这个条件，则必须设计推杆的先复位机构。下面介绍几种推杆的先复位机构。弹簧式先复位机构。弹簧先复位机构是利用弹簧的作用力使推出机构在合模之前进行复位的一种先复位机构，即弹簧被压缩地安装在推杆固定板与动模支承板之间，如图8-72所示。楔杆三角滑块式先复位机构。楔杆三角滑块式先复位机构如图8-73所示。楔杆摆杆式先复位机构。楔杆摆杆式先复位机构如图8-74所示。楔杆滑块摆杆式先复位机构。楔杆滑块摆杆式先复位机构如图8-75所示。,（a）（b）（c）图8-72弹簧式先复位机构1-推板；2推杆固定板；3弹簧；4推杆；5复位杆；6立柱,(a)(b)图8-73楔杆三角滑块式先复位机构1楔杆；2斜导柱；3侧型芯滑块；4三角滑块；5推管；6推管固定板,(a)(b)图8-74楔杆摆杆式先复位机构1楔杆；2推杆；3支承板；4摆杆；5推杆固定板；6推板,(a)(b)图8-75楔杆滑块摆杆式先复位机构1推杆固定板；2摆杆；3支承板；4楔杆；5滑块；6滑销；7推杆；8弹簧,（2）斜导柱固定的动模、侧滑块安装的定模具。由于开模时一般要求塑件包紧在动模部分的凸模上留在动模，而侧型芯则安装在定模上，这样就会产生以下几种情况：一种情况是如果侧抽芯与脱模同时进行的话，由于侧型芯在开模方向的阻碍作用使塑件从动模部分的凸模上强制脱下而留在定模，侧