模具设计与制造第7章课件

第7章注射成型模具设计7.1注射模的组成7.2浇注系统设计7.3成型零件设计7.4结构零部件设计7.5推出机构设计7.6侧向分型与抽芯机构7.7注射模设计程序及实例习题模具设计与制造7.1注射模的组成模具设计与制造

7.1.1注射模的组成和分类

1．注射模的组成

注射模的结构与塑料品种、制品的结构形状、生产批量、注射工艺条件、注射机的种类等很多因素有关系。

注射模基本结构都是由定模和动模两部分组成。定模部分安装在注射机的固定模板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，在液压动力作用下实现开合模。（1）成型零部件构成塑料模具模腔的零件统称为成型零部件，通常包括型芯（成型塑件内部形状）、型腔（成型塑件外部形状）。（2）结构零部件模具上的零件除了成型零部件外，其余都是结构零部件。主要包括以下几个：①浇注系统②导向机构③推出装置④温度调节和排气系统⑤支承零部件①浇注系统

将塑料由注射机喷嘴引向型腔的流道称为浇注系统，浇注系统分主流道、分流道、浇口、冷料穴四个部分组成。

②导向机构为确保动模与定模合模时准确对中而设导向零件。通常有导向柱、导向孔或在动模定模上分别设置互相吻合的内外锥面等。

③推出装置在开模过程中，将塑件从模具中推出的装置。有的注射模具的推出装置为避免在顶出过程中推出板歪斜，还设有导向零件，使推板保持水平运动。由推杆、推板、推杆固定板、复位杆、主流道拉料杆、支承钉、推板导柱及推板导套组成。④温度调节和排气系统为了满足注射工艺对模具温度的要求，模具设有冷却或加热系统，冷却系统一般在模具内开设冷却水道，冷却系统是由冷却水道和水嘴组成。加热则在模具内部或周围安装加热元件，如电加热元件。在注射成型过程中，为了将型腔内的气体排除模外，常需要开设排气系统。⑤支承零部件用来安装固定或支承成型零部件及前述的各部分机构的零部件。支承零部件组装在一起，可以构成注射模具的基本骨架。2.注射模的分类

注射模结构多样，分类方法很多，按照成型工艺特点分为热塑性塑料注射模、热固性塑料注射模；按照使用的注射机的类型分为立式注射模、卧式注射模、角式注射模；按照浇注系统形式分为普通注射模和热流道注射模；按照模具结构分为单分型面注射模、双分型面注射模、斜导柱侧向分型与抽芯机构注射模等。7.1.2注射模的典型结构1.单分型面注射模模具合模时，在导柱和导套的导向定位下，动模和定模闭合。型腔由定模板上的型腔与固定在动模板上的型芯组成，并由注射机合模系统提供的锁模力锁紧。然后注射机开始注射，塑料熔体经浇注系统进入型腔，带熔体充满型腔并经过保压、补塑和冷却定型后开模。开模时，注射机合模系统带动动模后退，模具从动模和定模分型面分开，塑件包在型芯上随动模一起后退，同时，拉料杆将浇注系统的主流道凝料从浇口套中拉出。当动模移动一定距离后，注射机的顶杆接触推板，推板机构开始动作，使推杆和拉料杆分别将塑件及浇注系统凝料从型芯和冷料穴中推出，塑件在浇注系统凝料一起从模具中落下，至此完成一次注射过程。合模时，推出机构靠复位杆复位并准备下一次注射。

这种注射模结构简单，成型塑件的适应性强，但塑件连同凝料在一起，需手工切除。单分型面注射模应用广泛，据统计，单分型面的注射模占总注射模的70%。

2．双分型面注射模双分型面注射模具有两个分型面，也称为三板式注射模，如图7-2所示。双分型面注射模具的工作过程：开模时，注射机开合模系统带动动模部分后移，由于弹簧的作用，模具首先在A-A分型面分型，中间板随动模一起后移，主流道凝料随之拉出。当动模部分移动一定距离后，固定在中间板上的限位销与定距拉板左端接触，使中间板停止移动。动模继续后移，B-B分型面分型。因塑件包紧在型芯上，这时浇注系统凝料再在浇口处自行拉断，然后在A-A分型面之间自行脱落或人工取出。动模继续后移，当注射机的推杆接触推板时，推出机构开始工作，推件板在推杆的推动下将塑件从型芯上推出，塑件在B-B分型面之间自行落下。这种注射模具能在塑件中心设置点浇口，截面积较小，塑件的外观好，并且有利于自动化生产；但双分型面的注射模结构复杂，成本较高，模具的重量增大，因此，双分型面注射模很少用于大型塑件或流动性较差的塑料成型。7.2浇注系统设计模具设计与制造

分型面是模具定模和动模的结合处，在塑件的最大外形处，是为了塑件和浇注系统凝料取出而设计的，是决定模具结构形式的重要因素，分型面的形状有平面、斜面、阶梯面和曲面。

分型面除应选择在塑件外形的最大轮廓处，还应注意方便塑件脱模，有利于保证塑件的精度要求和外观质量要求，有利于排气，并尽量使成型零件便于加工。7.2.1分型面（a）平面；（b）斜面；（c）阶梯面；（d）曲面；（e）瓣合式。7.2.2浇注系统的组成将塑料由注射机喷嘴引向型腔的流道称为浇注系统，浇注系统分主流道、分流道、浇口、冷料穴四个部分。（a）浇注系统1；（b）浇注系统2。1－主流道；2－分流道；3－浇口；4－冷料穴；5－塑件。（1）主流道。主流道是指从注射机喷嘴与模具接触处开始，到有分流道支线为止的料流通道。它起到将熔体从喷嘴引入模具的作用，其尺寸的大小直接影响熔体的流动速度和填充时间。（2）分流道。分流道是主流道与型腔进料口之间的流道，主要起分流和转向作用，即将熔体由主流道分流到各个型腔的过渡通道，也是浇注系统的断面变化和熔体流动转向的过渡通道。（3）浇口。浇口是指料流进入型腔前最狭窄部分，也是浇注系统中最短的一段，其尺寸狭小且短，目的是使料流进入型腔前加速，便于充满型腔，且又利于封闭型腔口，防止熔体倒流。另外，也便于成型后冷料与塑件分离。（4）冷料穴。在每个注射成型周期开始时，最前端的料接触低温模具后会降温，变硬被称为冷料，为防止冷料堵塞浇口或影响制件的质量而设置的料穴，其作用就是储藏冷料。冷料穴一般设置在主流道的末端，有时在分流道的末端也设冷料穴。7.2.3浇注系统的结构设计1．主流道的设计主流道轴线一般位于模具中心线上，与注射机喷嘴轴线重合，型腔也以此轴线为中心对称布置。在卧式和立式注射机注射模中，主流道垂直于分型面，主流道截面一般为等截面柱形，截面可为圆形、半圆形、椭圆形和梯形，以椭圆形应用最广。主流道的尺寸应当适宜。一般进口直径要比喷嘴出口直径大0.5～1mm。（1）为便于凝料从直浇道中拔出，主浇道设计成圆锥形，其锥角等于2～4°。主浇道进口端与喷嘴头部接触的形式是采用弧面或球面接触定位。（2）主流道与分流道结合处采用圆角过渡，其半径为1～3mm，以减小料流转向过渡时的阻力。（3）在保证塑件成型良好的前提下，主流道的长度尽量短。为了减小压力损失及废料，一般主浇道长度不超过60mm，应根据模板的厚度、水道的开设等具体情况而定。（4）设置主流道衬套。由于主流道要与高温塑料和喷嘴反复接触，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浇口套中，这样，既可以使易磨损的主流道部分单独选用优质钢材，延长模具使用寿命和损坏后便于更换或修磨，也可以避免在模板上直接开主流道且需穿过多个模板时，拼接缝处产生粘料，主流道凝料无法拔出。2.分流道设计

对于小型塑件单型腔的注射模，通常不设分流道，对于大型塑件采用多点进料或多型腔的注射模都需要设置分流道。（1）分流道的截面形状及尺寸如图所示。分流道的截面形状有圆形、梯形、U形、半圆形和矩形截面。（2）分流道的长度一般在8～30mm，一般根据型腔的布置适当加长或缩短，但最短不宜小于8mm。（3）分流道的布置形式。分流道的布置形式有平衡式和非平衡式两种，以平衡式布置最佳。如图7-7所示。（4）分流道的断面和长度设计，应在保证顺利充满模具的前提下，尽量取小；分流道的表面不必很光，一般为1.6μm；当分流道较长时，在分流道末端应开设冷料穴；分流道与浇口的连接处要以斜面或圆弧过渡。3.浇口的设计（1）浇口的类型浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。浇口是整个浇注系统中截面尺寸最小的部位。浇口的设计与位置的选择恰当与否，直接关系到塑件能否完好、高质量地注射成型。常见的浇口形式有以下几种：直浇口、点浇口、侧浇口、环形浇口、盘形浇口、潜伏式浇口等9种。①直浇口

熔融塑料经主流道直接进入型腔的浇口称为直浇口。这种形式的浇口只适于单型腔模具，直接浇口的形式如图7-8所示。②侧浇口

侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体从内侧或外侧充填模具型腔，其截面形状矩形。侧浇口广泛使用在多型腔单分型面注射模上，侧浇口的形式如图7-9所示。侧浇口的特点：由于浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，不留明显痕迹。但这种浇口成型的塑件往往有熔接痕存在，且注射压力损失较大，对深型腔塑件排气不利。

对于中小型塑件，一般厚度为0.5～2.0mm，宽度为1.5～5.0mm，浇口长度为0.7～2.0mm。③点浇口

双分型面注射模具的浇注系统通常采用点浇口，点浇口是一种非常细小的浇口，又称为针浇口，如图7-10所示。点浇口在开模时能后被自动拉断，它在制件表面只留下针尖大的一个痕迹，不会影响制件的外观，且容易实现自动化。

点浇口具有以下优点：有利于充模；便于控制浇口凝固时间；便于实现塑件生产过程的自动化；浇口痕迹小，容易修整。浇口小压力损失大，需要较高的注射压力；模具结构复杂；不适合高粘度和对剪切速率不敏感的塑料熔体。④环形浇口与轮辐式浇口

对型腔充填采用圆环形进料形式的浇口称环形浇口，环形浇口的形式如图7-11所示。环形浇口的特点是进料均匀，圆周上各处流速大致相等，熔体流动状态好。型腔中的空气容易排出，熔接痕可基本避免，但浇注系统耗料较多，浇口去除较难。

轮辐式浇口是在环形浇口的基础上改进而成，由原来的圆周进料改为数小段圆弧进料，盘形浇口的形式如图7-12所示。这种形式的浇口耗料比环形浇口少得多，且去除浇口容易。这类浇口在生产中比环形浇口应用广泛，多用于底部有大孔的圆筒形或壳形塑件。轮辐式浇口的缺点是增加了熔接痕，会影响塑件的强度。（2）浇口位置的选择原则

①尽量缩短流动距离

②浇口应开设在塑件壁厚处③考虑分子定向的影响④减少熔接痕，提高熔接强度①尽量缩短流动距离

浇口位置的选择应保证熔体迅速和均匀地充填模具型腔，尽量缩短熔体的流动距离，这对大型塑件更为重要。②浇口应开设在塑件壁厚处

当塑件的壁厚相差较大时，若将浇口开设在薄壁处，这时塑料熔体进入型腔后，不但流动阻力大，而且还易冷却，影响熔体的流动距离，难以保证充填满整个型腔。从收缩角度考虑，塑件厚壁处往往是熔体最后凝固的地方。如果浇口开设在薄壁处，那厚壁的地方因熔体收缩得不到补缩就会形成表面凹陷或缩孔。为了保证塑料熔体顺利充填型腔，使注射压力得到有效传递，而在熔体凝固收缩时又能得到充分补缩，一般浇口的位置应开设在塑件的厚壁处。③考虑分子定向的影响

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，往往垂直于流向方位的强度低，容易产生应力开裂，所以在选择浇口位置时，应充分注意这一点。④减少熔接痕，提高熔接强度

由于浇口位置的原因，塑料熔体充填型腔时会造成两股或两股以上的熔体料流的汇合。在汇合之处，料流前端是气体且温度最低，所以在塑件上就会形成熔接痕。

熔接痕部位塑件的熔接强度会降低，也会影响塑件外观。如无特殊需要最好不要开设一个以上的浇口，图7-14（a）所示的浇口会形成两个熔接痕，而图7-14（b）所示的浇口仅形成一个熔接痕。4.冷料穴和拉料杆的设计冷料穴的作用是收集每次注射时，流动熔体前端的冷料头，避免这些冷料进入型腔影响塑件的质量或堵塞浇口。模具开模时，主流道凝料在拉料杆的作用下，从定模浇口套中被拉出，随后推出机构将塑件和凝料一起推出模外。

冷料穴结构如图7-15所示。（1）钩形（z形）拉料杆（2）球形拉料杆7.3成型零件设计模具设计与制造成型零件：直接与塑料接触构成塑件形状的零件

构成外形的成型零件称为凹模，构成塑件内部形状的成型零件称为凸模（或型芯）由于凹、凸模直接与高温、高压的塑料接触，并且脱模时反复与塑件摩擦，因此，要求凹、凸模具有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及足够低的表面粗糙度。7.3.1凸模和凹模的结构设计1．凸模结构设计

成型塑件内表面的零件称为凸模或型芯，主要有主型芯、小型芯等。对于结构简单的容器，如壳、罩、盖之类的塑件，成型其主体部分内表面的零件称主型芯，而将成型其他小孔的型芯称为小型芯或成型杆。（1）主型芯的结构设计（2）小型芯的结构设计

（1）主型芯的结构设计主型芯按结构可分为整体式和组合式两种。①整体式结构②组合式结构整体式主型芯结构如图7-18（a）所示，其结构牢固，但不便加工，消耗的模具钢多，主要用于工艺试验或小型模具上的形状简单的型芯。组合式主型芯结构如图7-18（b）、（c）、（d）所示。为了便于加工，形状复杂的型芯往往采用镶拼组合式结构，这种结构是将型芯单独加工后，再镶入模板中。图7-18（b）为通孔台肩式，型芯用台肩和模板连接，再用垫板、螺钉紧固，连接牢固，是最常用的方法。对于固定部分是圆柱面而型芯有方向性的场合，可采用销钉或键定位。图7-18（c）为通孔无台肩式结构。图7-18（d）为盲孔式结构。（2）小型芯的结构设计

小型芯是用来成型塑件上的小孔或槽。小型芯单独制造后，再嵌入模板中。

圆形小型芯采用图7-19所示的几种固定方法。图7-19（a）是用台肩固定的形式，下面用垫板压紧。图7-19（b）中的固定板太厚，可在固定板上减少配合长度，同时细小的型芯制成台阶的形式。图7-19（c）是型芯细小而固定板太厚的形式，型芯镶入后，在下端用圆柱垫垫平。图7-19（d）适用于固定板厚而无垫板的场合，在型芯的下端用螺塞紧固。图7-19（e）是型芯镶入后，在另一端采用铆接固定的形式。2．凹模结构设计

凹模是成型塑件外表面的主要零件。按结构不同可分为整体式和组合式两种结构形式。（1）整体式凹模结构（2）组合式凹模结构

（1）整体式凹模结构整体式凹模结构如图7-20所示，它是在整块金属模板上加工而成的，其优点是牢固、不易变形、塑件不会产生拼接线痕迹。缺点是整体式凹模加工较困难，热处理不方便，浪费贵重的模具材料，故常用于形状简单的中、小型模具上，有时也用于不需要后续热处理的较大型模具中。（2）组合式凹模结构

组合式凹模结构是指型腔由两个以上的零部件组合而成的。按组合方式不同，组合式凹模结构可分为整体嵌入式、局部镶嵌式、侧壁镶嵌式和四壁拼合式等形式。采用组合式凹模，可简化复杂型腔的加工工艺，减少热处理变形，拼合处有间隙，利于排气，便于模具的维修，节省贵重的模具钢。为了保证组合后型腔尺寸的精度和装配的牢固，减少塑件上的拼接痕迹，要求镶块的尺寸、形位公差等级较高，组合结构必须牢固，镶块的机械加工工艺性要好。因此，选择较好的镶拼结构是非常重要的。①整体嵌入式凹模

整体嵌入式凹模结构如图7-30所示。它主要用于成型小型塑件，而且是多型腔模具，各单个型腔采用机械加工、冷挤压、电加工等方法加工制成，然后压入模板中。这种结构加工效率高，拆装方便，可以保证各个型腔的形状尺寸一致。

②局部镶嵌式凹模

局部镶嵌式凹模结构如图7-22所示。为了加工方便或由于型腔的某一部分容易损坏，需要经常更换，应考虑采用这种局部镶嵌的办法。③底部镶拼式凹模底部镶拼式凹模的结构如图7-23所示。为了机械加工、研磨、抛光、热处理方便，形状复杂的型腔底部可以设计成镶拼式结构。

选用这种结构时应注意结合面磨平、抛光时要仔细，以保证接合处的锐棱（不能带圆角），以利脱模。此外，底板还应有足够的厚度以免变形而进入塑料。

④侧壁镶拼式凹模壁镶拼式凹模的结构如图7-24所示。这种结构便于加工和抛光，但是一般很少采用，这是因为在成型时，熔融塑料的成型压力使螺钉和销钉产生变形，因而达不到产品的技术要求。⑤四壁拼合式型腔

四壁拼合式型腔如图7-25所示。图7-25（a）适用于大型和形状复杂的型腔，可以把它的四壁和底板分别加工经研磨后压入模套中；图7-25（b）中，为了保证装配的准确性，侧壁之间采用锁扣连接，连接处外壁留有0.3～0.4mm的间隙，以使内侧接缝紧密，减少塑料的挤入。7.3.2成型零部件的工作尺寸计算成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸。主要包括有型腔和型芯的径向尺寸、深度尺寸和高度尺寸、孔间距离尺寸等。凹模、凸模工作尺寸直接影响塑件的精度。7.4结构零部件设计模具设计与制造7.4.1注射模的标准模架标准中规定，中小型模架的周界尺寸范围≤560mm×900mm，还规定了模架结构形式为品种型号：基本型为A1型、A2型、A3型、A4型4个品种中小型模架A1型（大型模架A型）的定模采用两块模板，动模采用一块模板，无支撑板，设置以推杆推出塑件的机构组成模架。该型号模架适用于立式或卧式注射机，单分型面一般设在合模面上，可设计成多个型腔成型多个塑件的注射模具。

中小型模架A2型（大型模架D型）的定模和动模均采用两块模板，有支撑板，设置以推杆推出塑件的机构组成模架。该型号模架适用于立式或卧式注射机，用于直浇口，采用斜导柱侧向分型与抽芯，单型腔成型，其分型面可在合模面上，也可设置斜滑块垂直分型脱模式机构的注射模具。中小型模架A3型（大型模架P1型）的定模采用两块模板，动模采用一块模板，它们之间设置一块推板链接推出机构，用以推出塑件，无支承板。

中小型模架A4型（大型模架P2型）的定模和动模均采用两块模板。它们之间设置一块推板连接推出机构，用以推出塑件，有支承板。A3型和A4型均适用于立式或卧式注射机，脱模力大，适用于薄壁壳型塑件以及塑件表面不允许留有顶出痕迹的塑件注射成型的模具。7.4.2支承零部件设计塑料模具的支撑零部件主要有动模座板、定模座板、动模板、定模板、支承板、垫块等零件。这些零件起装配、安装和定位作用。1．定模座板和动模座板

定模座板和动模座板分别为动模和定模的基座，也是塑料模具和成型设备联接的模板。因此，两个座板的轮廓尺寸和固定孔必须与成型设备上模具的安装板相适应。座板还必须有足够的强度和刚度。注射模的定模座板和动模座板尺寸可以参考标准模板（GB/T4169.8——1984）选用。2．定模板和动模板

动模板和定模板的作用是固定凸模或型芯、凹模、导柱导套等零件，所以又称固定板。由于模具的类型及结构不同，固定板的工作条件也不同。为了保证凹模、型芯等零件固定稳固，固定板应有足够的厚度。固定板与型芯的联接方式如图7-29所示。固定板的尺寸可以参考标准模板（GB/T4169.8—1984）选用。3．支承板支承板是垫在固定板背面的模板，它的作用是防止型芯或凸模、凹模、导柱、导套等零件脱出，增强这些零件的稳固性并承受型芯和凹模等传递来的成型压力。支撑板应有足够的强度和刚度，以承受成型压力不变形，它的强度和刚度计算方法与型腔底板相似。支撑板的尺寸可以参考标准模板（GB/T4169.8——1984）选用。4．垫块垫块的作用是使动模支撑板与动模座板之间形成用于推出机构运动的空间，或调节模具总高度以适应成型设备上模具安装空间对模具总高的要求。垫块的尺寸可以参考标准模板（GB/T4169.8——1984）选用。7.4.3合模导向机构设计合模导向装置是保证动模和定模或上模与下模合模时正确定位和导向的装置。合模导向装置主要有导柱导向和锥面定位两种形式，通常采用导柱导向定位。1．导柱结构形式

（a）为带头导柱，除安装部分的台肩外，长度的其余部分直径相同；（b）、（c）为有肩导柱，除安装部分有台肩外，安装配合部分直径比导向工作部分直径大，一般与导套外径一致。导柱的导滑部分根据需要可加工出油槽。（c）所示导柱适用于固定板太薄的场合，即在固定板下面再加垫板固定，但这种结构不常用。关于导柱的尺寸参数可以查阅相关手册。2．导套的设计

注射模常用标准导套。导套的前端应倒圆角。导向孔最好做成通孔，以利于排出孔内的空气。如果模板较厚，导向孔必须做成不通孔时，可在不通孔的侧面打一个小孔排气或在导柱的侧壁磨出排气槽。材料可用与导柱相同的材料或铜合金等耐磨材料制造导套，但其硬度应略低于导柱硬度，这样可以减轻磨损，以防止导柱或导套拉毛。7.5推出机构设计模具设计与制造在注射成型的每个周期中，将塑料制品及浇注系统凝料从模具中脱出的机构称为推出机构，也叫顶出机构或脱模机构。1．推出机构的组成如图7-35所示，推出机构主要由推杆固定板、推杆、推板、支承钉、拉料杆、导柱、导套和复位杆等组成。7.5.1推出机构组成及分类推出机构中，推杆与塑件接触，并将塑件推出模外。推杆固定板2与推板5由螺钉联接，用来固定推出零件。对推杆推出机构来说，为了保证推杆推出塑件后在合模时能回到原来位置，需要设置复位机构，即复位杆8。为了保证推出平稳，还常设置导向机构，即推出机构专用的导柱4和导套3支撑钉7的作用是使推板5与动模座板之间形成间隙，利于废料排除，另外还可以通过支撑钉的厚度来控制推出的距离。在一模多腔的模具中还设置拉料杆，以保证浇注系统主流道的凝料从定模浇口套中拉出为留在动模一侧，以便于取出。2．推出机构的分类（1）按照动力来源分①手动推出机构开模后，依靠人工操作推出机构来推出塑件。②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。③液压或气动推出机构利用注射机上的专用液压与气动装置，将塑件推出或从模具上吹出。（2）按照模具结构分按照模具的结构，可将推出机构分为简单（一次）推出机构、二次推出机构、点浇口自动脱模机构和带螺纹塑件的推出机构。7.5.2简单（一次）推出机构简单推出机构也叫一次推出机构，塑件在推出机构的作用下，通过一次动作就能脱出模外。它一般包括1．推杆推出机构

2.推管推出机构

3．推件板推出机构

1．推杆推出机构

（1）推杆的优点和适用的场合推杆推出机构是整个推出机构中最简单、最常见的一种形式。由于设置推杆的自由度较大，而且推杆截面大部分为圆形，制造、修配方便，容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合精度，推杆推出时运动阻力小，推出动作灵活可靠，推杆损坏后也便于更换，因此在生产中广泛应用（2）推杆的基本形状（3）推杆的材料和热处理

推杆的常用材料为T8A、T10A等碳素工具钢或65Mn弹簧钢等，前者的热处理要求硬度为50～54HRC，后者的热处理要求硬度为46～50HRC。自制的推杆常采用前者，而市场上的推杆标准件以后者居多。推杆工作端配合部分的表面粗糙度值Ra一般取0.8μm。（4）推杆的固定形式与配合要求2.推管推出机构

推管是一种空心推杆，推管推出机构适于圆筒形、环形或带有孔的塑件的推出，其推出方式和推杆相同。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。图7-39（a）是最简单最常用的结构形式，型芯固定于动模座板上。这种结构的型芯较长，但结构可靠，同时型芯可兼作推出机构导柱，多用于推出距离不大的场合。图7-39（b）是用销或键将型芯固定在支承板上（也可固定在动模板上）的结构形式，推管在方销的位置沿轴向开有长槽，推出时让开方销，长槽在方销以下的长度应大于推出距离，推管与方销的配合采用H8/f7～H8/f8。这种结构形式的型芯较短，模具结构紧凑，但型芯的紧固力小，适用于受力不大的型芯。图7-39（c）是型芯固定在支承板上，而推管在动模板内滑动的结构形式，这种结构可使推管与型芯的长度大为缩短，适用于动模板厚度较大、而推出距离不大的场合。3．推件板推出机构

推件板是一块与型芯有一定配合精度的模板。推件板推出机构的特点是推出力大，且推出力的作用面积大而均匀，运动平稳，塑件上没有推出的痕迹。推件板推出机构适用于薄壁容器、壳形塑件以及表面不允许有推出痕迹的塑料制件，但对于非圆截面的塑件，推件板与型芯的配合部分加工比较困难。推件板推出机构的一般结构形式如图7-40所示。

图7-40（a）所示为推杆与推件板用螺纹相连接的形式，在推出过程中，可以防止推件板从导柱上脱落下来。图7-40（b）所示为推杆与推件板无固定连接的形式，为了防止推件板从导柱上脱落下来，固定在动模部分的导柱要足够长，并且要控制好推出行程。必要时可以像图7-63（c）那样在模具内或外侧加设定距装置。图7-40（c）所示为注射机上的顶杆直接作用在推件板上的形式，适用于两侧有顶杆的注射机，此种模具结构简单，不需要设计推杆及其固定板，但是推件板的长度尺寸要适当增大以满足两侧顶杆的间距，并适当加厚推件板以增加刚性。图7-40（d）所示为推件板镶入动模板内的形式，推杆端部用螺纹与推件板相连接，并且与动模板作导向配合。推出机构工作时，推件板除了与型芯作配合外，还依靠推杆进行支承与导向。这种推出机构结构紧凑，推件板在推出过程中也不会掉下。7.5.3二次推出机构遇到下列情况时采用二次顶出机构：在一次顶出动作完成后，塑件仍难以完全脱模或不能自由落下；避免一次顶出受力过大塑件变形或损坏，采用二次顶出以分散脱模力；某些强制顶出脱模机构，必须采用二次顶出机构才能完整脱模。常见的形式有弹簧式二次推出机构：1.弹簧式二次推出机构2.气动和液动二次推出机构1.弹簧式二次推出机构

弹簧式二次推出机构如图7-41所示。在模具开启过程中，弹簧弹起，完成塑件第一次脱模动作。模具开启后，顶出装置动作，完成塑件的二次脱模。采用这种二次脱模方式的模具，其结构简单，加工难度低，体积小，易装配。但弹簧容易失效，使用过程中需要经常更换。2.气动和液动二次推出机构气动二次脱模机构如图7-42所示。制品1靠成型推板2脱离型芯3，完成第一次脱模，但仍留在成型推板内。当打开气阀，压缩空气从通气管6进入模具，将制品吹离推板，完成二次脱模。7.6侧向分型与抽芯机构模具设计与制造当注射成型如图7-43所示的侧壁带有孔、凹坑、凸台等塑件时，模具上成型该处的零件就必须制成可侧向移动的零件，称为活动型芯。在塑件脱模前必须先将活动型芯抽出，否则就无法脱模。带动活动型芯作侧向移动（抽拔与复位）的整个机构称为侧向分型与抽芯机构，简称侧抽芯机构。

7.6.1侧向抽芯机构的类型根据动力来源的不同，侧抽芯机构一般可分为机动、液压（液动）或气动以及手动等三大类型。1．机动侧抽芯机构2．液压或气动侧抽芯机构3．手动侧抽芯机构1．机动侧抽芯机构

机动侧抽芯机构是利用注射机开模力作为动力，通过有关传动零件（如斜导柱）使力作用于侧向成型零件，完成侧向分型或把活动型芯从塑件中抽出，合模时又靠它使侧向成型零件复位。这类机构虽然结构比较复杂，但分型与抽芯不用手工操作，生产率高，在生产中应用最为广泛。根据传动零件的不同，这类机构可分为斜导柱、斜弯销、斜导槽、斜滑块和齿轮齿条等不同类型的侧抽芯机构，其中斜导柱侧抽芯机构最为常用。2．液压或气动侧抽芯机构

液压或气动侧抽芯机构是以液压力或压缩空气作为动力进行侧向分型与抽芯，同样亦靠液压力或压缩空气使活动型芯复位。液压或气动侧抽芯机构多用于抽拔力大、抽芯距比较长的场合。这类侧抽芯机构是靠液压缸或气缸的活塞来回运动进行的，抽芯的动作比较平稳，特别是有些注射机本身就带有抽芯液压缸，所以采用液压侧向分型与抽芯更为方便，但缺点是液压或气动装置成本较高。3．手动侧抽芯机构

手动侧抽芯机构是利用人力完成侧向分型或把侧向型芯从成型塑件中抽出。这一类机构操作不方便、工人劳动强度大、生产率低，但模具的结构简单、加工制造成本低，因此常用于产品的试制、小批量生产或无法采用其他侧抽芯机构的场合。

7.6.2抽芯力与抽芯距的确定对于带有侧凸或凹的塑件，常采用斜导柱及斜滑块侧向分型与抽芯机构。在进行设计时，需要做抽芯力与抽芯距的计算。1．抽芯力的计算

塑件在模腔冷却时逐渐收缩对型芯包紧，产生包紧力。因此，抽芯力必须克服包紧力的由于包紧力产生的摩擦力，在开始脱模瞬间抽芯力最大。对于侧型芯的抽芯力，往往采用如下公式进行估算：2．抽芯距的计算

侧型芯从成型位置到不妨碍塑件脱模位置所移动的距离称为抽芯距，用s表示。为了安全起见，侧向抽芯距离通常比塑件上的侧孔、侧凹的深度或侧向凸台的高度大2～3mm。在某些特殊的情况下，当侧型芯或侧型腔从塑件中虽已脱出，但仍阻碍塑件脱模时，就不能简单地使用这种方法确定抽芯距离。如图7-44所示线圈骨架的侧向分型注射模，其抽芯距：7.6.3斜导柱侧向分型与抽芯机构侧向分型与抽芯机构的功能主要是：在一定时间内使侧凸、凹成型零件能够准确地进行脱模，并保证成型件的尺寸要求。当前最常用的形式是斜导柱侧向分型与抽芯机构，其工作原理是利用斜导柱等导向零件，把垂直的开模运动传递给侧向型芯，使之产生侧向运动而完成侧向分型动作1．斜导柱侧向分型与抽芯机构的组成斜导柱侧向分型与抽芯机构由斜导柱、滑块、锁紧块、定位装置组成，如图7-45所示。（1）斜导柱10又叫斜销，它是靠开模力来驱动从而产生侧向抽芯力，迫使侧型芯滑块在导滑槽内向外移动，达到侧抽芯的目的。（2）侧型芯滑块11是成型塑件上侧凹或侧孔的零件，滑块与侧型芯既可做成整体式，也可做成组合式。（3）导滑槽是维持滑块运动方向的支撑零件，要求滑块在导滑槽内运动平稳，无上下窜动和卡紧现象。（4）限位装置是使型芯滑块在抽芯后保持最终位置的机构，由限位挡块5、滑块拉杆8、螺母6和弹簧7组成，它可以保证合模时斜导柱能准确地插入滑块的斜孔，使滑块复位。（5）楔紧块9是合模锁紧装置，其作用是在合模时使侧型芯滑块复位锁紧，在注射成型时，承受滑块传来的侧推力，以免滑块产生位移。2．斜导柱侧向分型与抽芯机构的工作过程

图7-,45中，塑件一侧有通孔，开模时，动模部分向后移动，开模力通过斜导柱10驱动侧型芯滑块11，迫使其在动模板4上的导滑槽内向外滑动，直至滑块与塑件完全脱开，完成侧向抽芯动作。这时塑件包在型芯12上随动模继续后移，直到注射机顶杆与模具推板接触，推出机构开始工作，推杆将塑件从型芯上推出。合模时，复位杆使推出机构复位，斜导柱使侧型芯滑块向内移动复位，最后由楔紧块锁紧。

3．斜导柱侧向分型与抽芯机构的设计（1）斜导柱的设计①斜导柱的结构设计斜导柱的形状如图7-46所示，其工作端的端部一般设计成锥台形。斜导柱的材料多为T8A、T10A等优质碳素工具钢，也可以用20钢渗碳处理。由于斜导柱经常与滑块摩擦，热处理要求硬度≥55HRC，表面粗糙度值Ra≤0.8μm。

斜导柱与其固定的模板之间采用过渡配合H7/m6，滑块上斜导孔与斜导柱之间可以采用较松的间隙配合H11/b11，或在两者之间保留0.5～1mm的间隙。

②斜导柱的倾斜角确定斜导柱轴向与开模方向的夹角称为斜导柱的倾斜角α，它是决定斜导柱抽芯机构工作效果的重要参数。α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决定性的影响。③斜导柱的总长度计算斜导柱的总长度如图7-47所示，其工作长度与抽芯距有关。斜导柱的总长度与抽芯距、斜导柱的直径和倾斜角以及斜导柱固定板厚度等有关。斜导柱的总长为：（2）斜滑块的设计

滑块是斜导柱侧抽芯机构中的一个重要零部件，它上面安装有侧向型芯或侧向成型块，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的运动精度保证。（3）导滑槽的设计

成型滑块在侧向分型抽芯和复位过程中，要求其必须沿一定的方向平稳地往复移动，这一过程是在导滑槽内完成的。滑块与导滑槽常用的配合形式如图7-49所示（4）楔紧块的设计

在注射成型过程中，侧向成型零件受到塑料熔体很大的推力作用，这个力通过滑块传给斜导柱。而一般的斜导柱为一细长杆件，受力后容易变形，导致滑块后移，因此必须设置楔紧块，以便在合模后锁住滑块，承受塑料熔体对侧向成型零件的推力。

①楔紧块与模具的连接方式图7-51（a）所示是与模板制成一体的整体式结构，牢固可靠，但消耗的金属材料较多，加工精度要求较高，适合于侧向力较大的场合；

图7-51（b）所示是采用销钉定位，螺钉（三个以上）紧固的形式，结构简单，加工方便，应用较普遍，但承受的侧向力小；

图7-51（c）所示为楔紧块用H7/m6配合整体镶入模板中,承受的侧向力要比图7-51（b)的形式大；

图7-51（d）所示在楔紧块的背面又设置了一个后挡块，对楔紧块起加强作用；

图7-51（e）所示采用了双楔紧块的形式,这种结构适用于侧向力很大的场合,但安装调试比较困难。②楔紧块锁紧角的选择

楔紧块的工作部分是斜面，其锁紧角α'，如图7-52所示。为了保证斜面能在合模时压紧滑块，而在开模时又能迅速脱离滑块，以避免楔紧块影响斜导柱对滑块的驱动，锁紧角α'一般都应比斜导柱倾斜角α大一些。在图中，滑块移动方向垂直于合模方向，α'=α+（2º～3º），当滑块向动模一侧倾斜β角度时，如图7-52（b）所示，α'=α+（2º～3º）=α1-β+（2º～3º）；当滑块向定模一侧倾斜β角度时，如图7-52（c）所示，α'=α+（2º～3º）=α2+β+（2º～3º）。7.7注射模设计程序及实例模具设计与制造7.7.1注射模设计程序1．了解塑件的技术要求

首先了解塑件的用途、使用情况及工作要求，对于塑件图上提出的塑件形状、尺寸精度表面粗糙度等进行工艺分析，即从成型工艺、塑件的设计原则、磨具结构合理性等方面进行综合分析，对其不够合理的部分提出改进意见，并与使用单位商榷修改。2．根基塑件形状、尺寸，估计塑件体积和质量

计算质量的目的是选择设备，提高设备利用率或提高生产率。当设备比较少，限定在某台设备上成型时，计算质量后可确定型腔数量、塑件精度要求高、生产批量少时选用单型腔，生产批量大时选用多型腔；有时也可以在一套模具上成型几个不同形状的塑件，这种情况多用于在大型设备上生产批量不大的成套组件，一模可以成型形状不同的一套零件。3．分析塑件，确定成行方案

成型方案的确定包括选择成型位置及确定分型面、脱模形式、侧孔侧凹的成型方法和浇注系统形式、浇口开设位置及模具的加工方法。4．绘制方案草图

初步绘制出模具的完整结构，并校验所选注射机的能力（注射量、注射面积、模板间距等）。在初步方案确定以后，设计人员应深入车间，虚心听取模具制造工人和使用操作工人的意见，在确定有关成型工具问题时，应与有关工艺人员密切配合，以便将丰富的生产实践经验反映到设计中去。5．设计计算

根据塑件尺寸精度要求，对成型零件的成型尺寸进行必要的计算。对主要受力零部件，根据需要进行强度与刚度校验，必要时进行冷却面积的计算，以便确定冷却形式及冷却水道的直径与长度。6．绘制模具设计总装图

模具设计总装图应包括必要尺寸，如外形尺寸、特征尺寸（定位圈直径）、配合尺寸、装配尺寸（安装在注射机上的螺钉孔中心距）和极限尺寸（活动零件移动的起止点），写明技术条件，编写明细表。7．绘制零件工作图

画好图形并注出尺寸、精度和表面粗糙度要求，确定零件材料及热处理要求以及必要的技术条件。8．经过全面审核后投产加工

作为一个设计人员，必须了解模具的加工制造过程，所以说完成图纸设计只是个开端，对于初学模具设计的人员来说，应力求做到参加模具加工的全过程，直到组装、试模、投产才算最终完成任务。7.7.2注射模设计实例

塑料制件如图7-53所示，大批量生产，试进行塑件的成型工艺分析和模具设计。1．塑件的工艺分析

（1）塑件的原材料分析

塑件的材料采用增强聚丙烯，属热塑性塑料。从使用性能上看，该塑料刚度好、耐水、耐热性强，其介电性能与温度和频率无关，是理想的绝缘材料；从成型性能上看，该塑料吸水性小，熔料的流动性好，成型容易，但收缩率大。另外，该塑料成型时易产生缩孔、凹痕、变形等缺陷，成型温度低时，方向性明显，凝固速度较快，易产生内应力。因此，在成型时应注意控制成型温度，浇注系统应较缓慢散热，冷却速度不宜过快。

（2）塑件的结构分析

从零件图上分析，该零件总体为长方形，在宽度方向的一侧有两个高为8.5mm、半径为R5mm的凸耳，在两个高度为12mm、长×宽分别为17mm×14mm的凸台上，一个带有4.1mm×1.2mm凹槽对称分布，另一个带有4mm×1mm的凸台对称分布，因此，模具设计时必须设置侧向分型与抽芯机构，该零件属于中等复杂程度。（4）塑件的壁厚分析

从塑件的壁厚上来看，壁厚最大处为1.3mm，最小处为0.95mm，壁厚差为0.35mm，较均匀，有利于零件的成型。（5）塑件的表面质量分析

该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，内部不得有导电杂质外，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。由以上分析可见，该零件的尺寸精度中等偏上，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，零件的成型要求可以得到保证。

2．计算塑件的体积和质量

计算塑件的质量是为了选用注射机及确定型腔数目。经计算塑件的体积为V=4087mm3；查塑料模具设计手册得增强聚丙烯的密度为ρ=1.04g/cm3，故塑件的质量为V=4.25g。采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸、注射时所需压力和现有设备等情况，初步选用HTF60W1-Ⅰ型注射机。

3．塑件注射成型工艺参数的确定查塑料，增强聚丙烯的注射成型工艺参数可作如下选择：料筒温度：前段190～200℃，中段210～220℃，后段160～170℃；喷嘴温度：180～190℃；模具温度：70～90℃；注射压力：90～130MPa；保压压力：40～50MPa；

注射时间：2～5S，保压时间15～40S，冷却时间15～40S；

成型周期：40～100S。

上述工艺参数在试模时可作适当调整。4．注射模分型面的选择

模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面选择的原则和塑件的成型要求来选择分型面。该塑件为机内骨架，表面质量无特殊要求，高度为12mm，且垂直于轴线的截面形状比较简单和规范，故选择如图所示的水平分型方式，既可降低模具的复杂程度，减少模具加工难度，又便于成型后的脱模。5．注射模型腔排列方式的确定

本塑件在注射时采用一模两件，即模具需要两个型腔，型腔布置如图7-55所示。采用图7-55（a）的布置，熔体进入型腔的流程较短，但不便入侧向分型抽芯机构的设置。综合考虑浇注系统、模具结构的复杂程度等因素，拟采取如图7-55（b）所示的排列方式，它的最大优点是便于设置侧向分型抽芯机构，其缺点是熔料进入型腔后到另一端的熔体流程较长，但因该塑件较小，故对成型没有太大影响。6.注射模浇注系统设计

（1）主流道设计

（2）分流道的设计（3）浇口设计（1）主流道设计

查塑料模具设计手册得HTF60W1-Ⅰ型注射机喷嘴的有关尺寸为：喷嘴前端孔径d=2mm，喷嘴球面半径r=10mm。根据模具主流道球面半径R=r+(1～2)mm及小端直径D=d+（0.5～1）mm，取主流道球面半径R=11mm，小端直径D=2.5mm。

为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为1°～3°，经计算，得主流道大端直径D1=6.5mm。为了使熔体顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径R1=2mm的圆弧过渡。（2）分流道的设计分流道的形状及尺寸，应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率、分流道长度等因素来确定。本塑件的形状不算太复杂，熔体充填型腔比较容易。根据型腔的排列方式可知分流道长度较短，为了便于加工，选用截面形状为半圆形的分流道，取R2=3mm。（3）浇口设计

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。设计时考虑选择从壁厚为1.3mm处进料，熔体由厚处往薄处流动，而且模具结构采用镶拼式型芯，有利于充填、排气，故采用截面为矩形的侧浇口，初选尺寸为1×0.8×0.6（b×l×t）7．注射模抽芯机构设计

本例的塑件侧壁有一对小凹槽和小凸台，它们均垂直于脱模方向，阻碍成型后塑件从模具中脱出。因此成型小凹槽、小凸台的零件必须做成活动的型芯（腔），即需设置侧抽芯机构。本模具采用斜导柱侧抽芯机构。（1）确定抽芯距：（2）确定斜导柱倾角

（3）确定斜导柱的尺寸

（1）确定抽芯距：

抽芯距一般应大于成型孔（或凸台）的深度，本例中塑件小孔壁厚、小凸台高度相等，均为（14－12.1）/2=0.95mm。另加3～5mm的抽芯安全系数，可取抽芯距S=5mm。

（2）确定斜导柱倾角

斜导柱的倾角是斜导柱侧抽芯机构的主要技术参数之一，它与抽拔力以及抽芯距有直接关系，一般取α=12°～22°，本例中选取α=20°。

（3）确定斜导柱的尺寸

斜导柱的直径取决于抽拔力及其倾斜角度，可按设计资料的有关公式进行计算。本例采用经验估值，取斜导柱的直径d=12mm。斜导柱的长度根据抽芯距、固定端模板的厚度、倾角大小等来确定（参见斜导柱长度计算公式7.11）。8．注射模成型零件结构设计

（1）凹模型腔结构设计

模具采用一模两件的结构形式，考虑到加工的难易程度和材料的价值利用等因素，凹模型腔拟采用镶拼式结构，其结构形式如图7-56所示，图中件18上的两对凹槽用于安放侧型芯。分流道和浇口均设在凹模镶块上，如图7-57所示。

（2）型芯结构设计

型芯主要是与凹模结合构成模具的型腔。其型芯和侧型芯的结构形式如图7-56所示的件17、19、27、28。9．成型零件工作尺寸计算

成型零件工作尺寸采用平均法进行计算。查塑料模具设计手册得增强聚丙烯的收缩率Smin=0.4%，Smax=0.8%。根据平均收缩率公式：模具制造公差取δz=Δ/3，成型零件的工作尺寸计算见表7-1。

10．模具加热和冷却系统的计算本塑件在注射成型时不要求有太高的模温，因而在模具上可不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下计算。设定模具平均工作温度为40℃，用常温20℃的水作为模具冷却介质，其出口温度为30℃，单位时间注射质量m=0.26kg/h。查塑料模具设计手册得聚丙烯单位时间放出热量Q=5.9×105J/kg。

冷却水体积的计算如下：由上述计算可知，因为模具每分钟所需的冷却水体积流量较小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式冷却模具即可。

11．确定排气形式

因塑件尺寸较小，且采用镶拼式结构，可利用间隙排气。12．模架尺寸和类型的确定