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模具设计毕业答辩


第二章 模具设计
深圳大学机电与控制工程学院

2.1 成型零件
直接与塑料接触构成塑件形状的零件称 为成型零件,其中构成塑件外形的成型零 件称为型腔,构成塑件内部形状的成型零 件称为型芯。由于型腔、型芯零件直接与 高温、高压的塑料接触,并且顶出时反复 与塑件摩擦,因此,要求它们具有足够的 强度、刚度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以 及足够低的

表面糙糙度。

2.1.1结构设计 2.1.1结构设计
1、型腔结构设计 1) 整体式型腔。如图2-1所示。通常,对于 整体式型腔。如图2 成型1 成型1万次以下塑件的模具或塑件精度要求低、 形状简单的模具可采用整体式结构。

图2-1 整体式型腔

2) 整体嵌入式型腔 用略大于塑件外形(需要保证足够强度的壁厚) 的优质材料(高碳钢或合金工具钢)制成型腔零件, 再将其嵌入模板中固定。如图2 再将其嵌入模板中固定。如图2-2所示。其优点是 既保证了型腔零件使用寿命,又节省了价格昂贵的 材料。并且型腔零件损坏后,维修、更换方便。

图2-2 整体嵌入式型腔

3)镶拼式型腔 对于形状复杂或某些局部易损坏的型腔,将其中 难以加工或易损坏的部分设计成镶件形式,嵌入型 腔基体上,如图2 腔基体上,如图2-3所示。 对于大型的复杂型腔,可以采用将型腔四壁单 独加工后镶入模套中,然后再和底板组合、如图2-4 独加工后镶入模套中,然后再和底板组合、如图2 所示。

图2-4 四壁拼合式型腔

3 局部镶拼式型腔

图2-4 四壁拼合式型腔

4) 螺纹型环 螺纹型环是用来成型塑件外螺纹的一类 活动镶件、成型后随塑件一起顶出,在模外 卸下。如图2 卸下。如图2-5所示为整体式螺纹型环,配 合长度5mm~8mm,为了便于安装,其余部 合长度5mm~8mm,为了便于安装,其余部 分制成3 分制成3°~ 5°斜度,下端加工出四侧平面, 5° 便于用工具将其从塑件上拧下来。

图2-5 螺纹型环

2、型芯结构设计 整体式凸模浪费材料太大且切削加工量大,在 当今的模具结构中几乎没有这种结构,主要是整体 嵌入式凸模和镶拼组合式凸模。如图2 嵌入式凸模和镶拼组合式凸模。如图2-6,2-7所示。

图2-6 型芯的结构形式

图2-7 镶拼式组合型芯

2.1.2 尺寸设计
成型零件的工作尺寸是指型腔和型芯中直接与塑件接触部分的尺寸, 它的精度直接影响塑件的精度。 1、影响工作尺寸的因素 1) 塑件收缩率的影响 由于塑料热胀冷缩的原因,成型冷却后的塑件尺寸小于模具型腔的 尺寸。 2) 制造公差 它直接影响塑件的尺寸公差。通常型腔和型芯的制造公差取塑件公 差的1/3~1/6,表面粗糙度Ra值为0.8~0.4。 差的1/3~1/6,表面粗糙度Ra值为0.8~0.4。 3) 使用过程中的磨损量 生产过程中的磨损以及修复会使得型芯尺寸变小,型腔尺寸变大。 因此,成型大型塑件时,收缩率对塑件的尺寸影响较大;而成型小型塑 件时,制造公差与磨损量对塑件的尺寸影响较大。常用塑件的收缩率通 常在百分之几到千分之几之间。具体塑料的收缩率查找有关手册或供应 商塑料产品说明书。

2、工作尺寸的计算 通常,型腔、型芯的工作尺寸根据塑料的收缩 率,型腔、型芯零件的制造公差以及磨损量三个 因素确定。 目前,模具企业几乎全部采用三维CAD/CAM 目前,模具企业几乎全部采用三维CAD/CAM 软件完成模具设计工作,上述计算方法往往不太 方便,故企业一般使用简化的模具成型尺寸计算 方法。以下是常用的一种:

当上、下公差均为正值或负值是不常用公差,很容易 导致出错,故设计时需要进行修正后再计算工作尺寸与公 差,例如

这一原则很重要,修改塑件产品图时,必须根据图 纸尺寸公差要求,修改为中间尺寸。尺寸及公差的几种 情况如表2-2所示。 表2-2 尺寸及公差的几种情况

2.2 侧抽芯机构
塑件的侧面常带有孔或凹槽,如图2 塑件的侧面常带有孔或凹槽,如图2-9所示。 在这种情况下,必须采用侧向成型芯才能满足塑 件成型上的要求。但是,这种成型芯必须制成活 动件,能在塑件脱模前将其抽出。完成这种活动 成型芯的抽出和复位机构叫抽芯机构。

图2-9 有侧孔和侧凹的塑件

2.2.1抽芯机构分类 2.2.1抽芯机构分类
抽芯机构一般分为以下几种类型: 1、手动抽芯 是指在开模前用手工或手工工具抽出侧向型芯。 结构简单,但生产率低,劳动强度大。如图2 10所示。 结构简单,但生产率低,劳动强度大。如图2-10所示。

图2-10 丝杆手动侧抽芯机构

2、液压或气动抽芯 以压力油或压缩空气作为动力,在模具上配置专 门的液压缸或气缸,通过活塞的往复运动来实现抽芯。 此种结构抽拔力大,但费用较高。如图2-11、图2-12、 此种结构抽拔力大,但费用较高。如图2 11、图2 12、 图2-13所示。 13所示。

图2-11 定模部分的液压(气动)侧抽芯机构

图2-12 动模部分液压(气动)侧抽芯机构

图2-13 液压抽长芯机构 1-定模板;2-长型芯;3-动模板

3、机动抽芯 利用注射机的开模力,通过传动零件, 将活动型芯抽出,如斜导柱抽芯,齿轮、 齿条抽芯机构等。这类抽芯机构厂泛应用 于生产中。

4、弹簧驱动侧抽芯机构 当塑件的侧凹较浅,所需抽拔力不大时,可采 用弹簧或硬橡皮实现抽芯动作。如图2 14、图2 15、 用弹簧或硬橡皮实现抽芯动作。如图2-14、图2-15、 图2-16所示。 16所示。

(a)合模状态;(b)开模侧抽芯

(a)合模状态;(b)开模侧抽芯

图2-14 硬橡皮抽芯

图2-15 弹簧抽芯

图2-16 定模弹簧抽芯 (a)合模状态; (b)开模侧抽芯

2.2.2 斜导拄抽芯机构的设计
1、设计原则 斜导柱抽芯机构由与模具开模方向成一定角度的斜导柱 和滑块组成,并有保证抽芯动作稳妥可靠的滑块定位装置和 锁紧装置。典型实例如图2 17所示。设计时应考虑以下几个 锁紧装置。典型实例如图2-17所示。设计时应考虑以下几个 问题: 1) 型芯尽可能设置在与分型面相垂直的动或定模内、利用 开模或推出动作抽出侧型芯;

图2-17 斜导柱抽芯机构 1-楔紧块;2-定模板;3-斜导柱;4-销;5-侧型芯;6-推管; 7-动模板;8-滑块;9-限位挡块;10-弹簧;11-螺钉

2) 尽可能采用斜导柱在定模,滑块在动模的 抽芯机构; 3) 锁紧楔的楔角应大于斜导柱倾角a,通常大 锁紧楔的楔角应大于斜导柱倾角a 于2°~ 3°,否则,斜导柱无法带动滑块; 3° 4) 滑块完成抽芯动作后,留在滑槽内的滑块 长度不应小于滑块全长的2/3; 长度不应小于滑块全长的2/3; 5) 应尽可能不使顶杆和活动型芯在分型面上 的投影重合,防止滑块和顶出机构复位时的 互相干涉; 6) 滑块设在定模上的情况下,为保证塑件留 在动模上,开模前必须先抽出侧向型芯,因 此,采用定距拉紧装置。

2、抽拔力 塑件在模具中冷却定型时,由于体积收缩,而 将侧向活动型芯包紧,塑件在脱模时,必须克服这 一包紧力及抽芯机构所产生的摩擦力才能抽出活动 型芯。 抽拔力可用下式计算:

3、抽芯距 将活动型芯从成型位量抽至不妨碍塑件 脱模的位置,活动型芯或滑块所移动的距离 称为抽芯距。一般来说,抽芯距等于侧孔深 度加2 度加2mm ~ 3mm的安全距离。 3mm的安全距离。 其计算公式为: 其计算公式为:

4、斜导柱倾斜角a 倾斜角的大小关系到斜导柱所承受的弯曲 力和实际达到的抽拨力,也关系到斜导柱的工 作长度、抽芯距和开模行程。为保证一定的抽 拔力及斜导柱的强度,取a小于25°,一般在 12°~25°范围内选取 选取。 5、斜导柱直径 根据材料力学可以推导出斜导柱直径计算 公式:

6、斜导柱的长度计算 斜导柱的有效工作长度L与抽芯距S 斜导柱的有效工作长度L与抽芯距S、斜 导柱倾斜角a及滑块与分型面倾角β 导柱倾斜角a及滑块与分型面倾角β有关。通 常β为零。所以, 。

斜导柱总长度还与导柱直径、固定板厚度有关, 如图2 18所示。 如图2-18所示。 通常,斜导柱的有关参数计算主要是掌握倾斜 角与抽芯距及斜导柱长度、开模行程的关系计算。 其他诸如抽拔力、斜导柱直径等一般凭经验确定

图2-18 斜导柱的长度

7、结构设计 1) 斜导柱 斜导柱的形状如图2 19所示。斜导柱的材料多 斜导柱的形状如图2-19所示。斜导柱的材料多 用45钢,淬火后硬度为35HRC,或采用T8,T10等, 45钢,淬火后硬度为35HRC,或采用T8,T10等, 淬火55HRC以上。斜导柱与固定板之间用H7/m6配 淬火55HRC以上。斜导柱与固定板之间用H7/m6配 合。由于斜导柱主要起驱动滑块作用,滑块的平稳 性由导滑槽与滑块间的配合精度保证,因此,滑块 与斜导助间可采用较松的间隙配合H11/h11或留 与斜导助间可采用较松的间隙配合H11/h11或留 0.5mm ~1mm的间隙。 ~1mm的间隙。

图2-19 斜导柱的形式

2) 滑块 滑块分整体式和组合式两种。组合式是将型芯 安装在滑块上,这样可以节省钢材,且加工方便。 图2-20所示各种与型芯组合的滑块结构。 20所示各种与型芯组合的滑块结构。

图2-20 型芯与滑块的固定形式

3) 导滑形式 各种机构如图2 21所示,其中图c)和图e 各种机构如图2-21所示,其中图c)和图e)两 种形式最常用。导滑部分通常采用H8/g7配合。导 种形式最常用。导滑部分通常采用H8/g7配合。导 滑槽与滑块还要保持一定的配合长度。滑块的滑动 配合长度通常要大于滑块的宽度的1.5倍,滑块完成 配合长度通常要大于滑块的宽度的1.5倍,滑块完成 抽拔动作后,保留在导滑槽内的长度不应小于导滑 配合长度的2/3。 配合长度的2/3。

图2-21 滑块的导滑形式

4) 定位装置 滑块的定位装置用于保证开模后滑块停留在刚 刚脱离斜导柱的位置上,使合模时斜导柱能推确地 进入滑块上的斜导孔内,不致损坏模具。各种结构 如图2 22所示。 如图2-22所示。

图2-22 滑块的定位形式

5) 锁紧楔 在塑料注射过程中,活动型芯在抽芯方向会受 到塑料较大的推力作用,必须设计锁紧楔,使滑块 不致产生移动。其结构如图2 23所示。锁紧楔的楔 不致产生移动。其结构如图2-23所示。锁紧楔的楔 角a1应大于斜导柱倾斜角a,当模具一开模,锁紧楔 应大于斜导柱倾斜角a (2°~3° ,当滑块倾斜β 就能让开。一般a 就能让开。一般a1=a + (2°~3°),当滑块倾斜β角 度时,如图2 24所示,a 度时,如图2-24所示,a1可以不考虑角度的影响。

图2-23 锁紧楔的形式

图2-24 锁紧楔的角度

6) 抽芯时的干涉现象 斜导柱在定模、滑块在动模的该结构形式设计时应注意, 滑块与推杆在合模复位过程中不能发生“干涉”现象,所谓 干涉现象是指滑块的复位先于推杆的复位致使活动型芯与推 杆相碰撞,造成活动型芯或推杆损坏,如图2 25所示。为了 杆相碰撞,造成活动型芯或推杆损坏,如图2-25所示。为了 避免上述干涉现象发生,在塑件结构允许的情况下,尽量避 免将推杆设计在活动型芯的水平投影面相重合处,否则,必 须满足条件,如图2 26所示,才能避免干涉现象。 须满足条件,如图2-26所示,才能避免干涉现象。

图2-25 干涉现象 (a)在侧型芯投影面下设有推杆 (b)即将发生干涉现象 1-斜导柱;2-侧抽芯;3-推杆

图2-26 不发生干涉的条件 (a)开模推出过程;(b)合模过程不发生干涉的临界条件;(c)合模复位完毕状态 1-复位杆;2-动模板;3-推杆;4-侧型芯滑块;5-斜导柱;6-定模板;7-楔紧块

2.2.3 斜推杆侧向抽芯机构设计
当塑件的侧凹较浅,所需的抽芯距不大,但侧 凹的成型面积较大,因而需较大的抽芯力时,可采 用斜推杆机构进行侧向分型与抽芯。其特点是利用 推出机构的推力驱动斜推杆斜向运动,在塑件被推 出脱模的同时由斜顶杆完成侧向分型与抽芯动作。 如图2 27所示,其设计要点如下: 如图2-27所示,其设计要点如下:

图2-27 斜推杆设计要点

1)内侧抽芯斜滑块的顶端面应低于型芯端面 0.05-0.1,这 0.05-0.1,这 是因为在顶出的过程中斜推杆机构有向内侧移动的抽芯动作。 为了防止塑件底部对抽芯的径向阻碍,必须使塑件底部高于 该机构顶面,同时,在机构边缘的径向移动范围S 该机构顶面,同时,在机构边缘的径向移动范围S的对面应 有大于S的距离S 才可以有台肩等障碍物,即S >S,以免阻 有大于S的距离S1才可以有台肩等障碍物,即S1>S,以免阻 碍抽芯移动。 2)机构杆部的倾斜角β应在5°~25°间选取,而机构抽芯 )机构杆部的倾斜角β应在5 ~25° 部分的导向角α应小于或等于机构杆部的倾斜角β,即α≤β。 部分的导向角α应小于或等于机构杆部的倾斜角β,即α≤β。 这也是为了防止斜推杆机构在顶出过程中与型芯的斜面发生 干涉现象。 3)为了使机构兼有复位功能,其复位的台肩长度在可能条 件下取得大一些,斜滑块的四角应做成便于铣加工的圆弧角, 使机构在复位时平稳、可靠,也加大了空间便于加工。 4)当斜推杆与推板固定板有滑动摩擦时,为增加其耐磨性, 应将其斜杆头部和顶板的镶件做淬硬处理。

2.3 导向与定位机构设计
1、导柱与导套 导柱与导套对定模与动模及有关模板(流道板、脱模 板等)起到导向定位作用,在模具组装时也兼起保护型芯 的作用。 ① 通常在模具的动模部分设置导柱,而在定模的相对位 置设置导套;有时根据模具的结构(如定模部分流道板 时),而将导柱、导套反装。 ② 注塑模通常设置四组导柱与导套,分布在模板的四个 角落边缘部位,导柱中心到模板边缘的距离占一般取导柱 固定端的直径的1 1.5倍。 固定端的直径的1至1.5倍。 ③ 小型模具或塑件产量少的模具多采用带头导柱,大、 中型注塑模或数量产量大的模具多采用有肩导柱。根据使 用情况可在导柱上开设储油槽,以减小摩擦;一些大型模 具也有采用螺旋形储油槽的。

④ 直导套常应用于简单模具或模板较薄的模具;I型带头导 直导套常应用于简单模具或模板较薄的模具;I 套主要应用于复杂模具或大、中型模具的动定模导向中;II 套主要应用于复杂模具或大、中型模具的动定模导向中;II 型带头导套主要用于推出机构的导向中。为有利于减小摩擦, 在导套上也可开设储油槽,或采用自润滑型导套(在钢质导 套的环形槽内设 MoS2、在高强黄铜导套的侧壁孔内设固体 MoS2、在高强黄铜导套的侧壁孔内设固体 石墨)。 ⑤ 为了确保合模后分型面良好贴合,导柱与导套在分型面处 应设置承屑槽:一般都是削去一个面,或在导套的孔口倒角, 如图2 28所示。 如图2-28所示。 ⑥ 导柱工作部分的长度应比型芯端面高出6-8mm ,如图2导柱工作部分的长度应比型芯端面高出6 ,如图2 29所示。 29所示。

图2-28 导套承屑槽

图2-29 导柱的伸出长度

⑦导柱工作部分的表面粗糙度取 Ra0.4(精密级可 Ra0.4(精密级可 取 Ra0.2) , 固定部分取Ra0.8;导套内外圆柱面的 固定部分取Ra0.8;导套内外圆柱面的 表面粗糙度可取Ra0.8或Ra1.6(精密级导套的内柱 表面粗糙度可取Ra0.8或Ra1.6(精密级导套的内柱 面可取Ra0.2)。 面可取Ra0.2)。 ⑧ 导套与导柱采用间隙配合,配合精度多为H7/f7 导套与导柱采用间隙配合,配合精度多为H7/f7 (高精度时可采用G6/h5或H6/h5,低精度时可采用 (高精度时可采用G6/h5或H6/h5,低精度时可采用 H8/f8或 H8/f8或H9/f9) ,滑配长度常取配合直径的1.5至2倍, ,滑配长度常取配合直径的1.5至 其余部分扩孔以减小摩擦。导柱、导套与模板之间 通常采用过渡配合,配合精度为H7/k6或H7/m6。 通常采用过渡配合,配合精度为H7/k6或H7/m6。 另外,为防止直导套脱落,可在直导套侧面开设防 脱槽,用内六角螺塞侧向拧入。 ⑨ 对于生产批量小,精度要求不高的模具,导柱 可直接与模板上加工的导向孔配合。通常应做成通 孔;如果型腔板特厚,导向孔做成盲孔时,则应在 盲孔侧壁增设通气孔,或在导柱柱身、导向孔开口 端磨出排气槽;导向孔导滑面的长度与表面粗糙度 可根据同等规格的导套尺寸来取,长度超出部分应 扩径以缩短滑配面。

2、锥面定位机构 图2-30所示结构是模板间圆锥面精定位 30所示结构是模板间圆锥面精定位 形式,其主要应用于大型、深腔、薄壁塑件 的模具中;为了防止锥面咬合,提高模具的 寿命,应对锥面配合部分进行表面淬火,或 镶嵌上淬火镶件。

图2-30 锥面定位机构

图2-31是注塑模精定位中常采用的圆锥 31是注塑模精定位中常采用的圆锥 精定位组件,安装在模腔四周,图2 31a)、 精定位组件,安装在模腔四周,图2-31a)、b) 为标准圆锥定位套,而图2 31c)所示结构可 为标准圆锥定位套,而图2-31c)所示结构可 由分型面侧进行安装与拆卸,易于维修与保 养,当定模板较厚时常采用。通常将圆锥定 位销安装在模具动模部分。

a)

b) c) 图 2-31 圆锥定位件的应用示例

1、6-螺钉;2、9-圆锥精定位套;3-定模板;4-圆锥精定位销;5-动模板;7、8-垫圈;

3、斜面精定位机构 斜面精定位在注塑模上的应用如图2 32、 斜面精定位在注塑模上的应用如图2-32、 2-33和2-34所示。有的直接在模板上开设出 33和 34所示。有的直接在模板上开设出 精定位斜面,有的采用斜面精定位镶块;为 了提高寿命与便于调整,有时在精定位斜面 上镶嵌上耐磨淬火镶块。

图2-32 单斜面镶块精定位 1-定模;2-定位斜楔;3-动模

图2-33 双斜面镶块精定位 1-定模;2-双斜面侧楔;3-动模

图2-34 耐磨板斜面定位 1-斜楔;2-耐磨板

2.4 顶出机构设计
注射成型每一循环中,塑件必须从模 具的型腔、型芯中脱出,完成脱出塑件的 装置称为顶出机构,也称脱模机构。

2.4.1设计原则 2.4.1设计原则
顶出机构设计时须遵循以下原则: 1)因为塑料收缩时抱紧凸模,所以顶出力的作 用点应尽量靠近凸模。 2)顶出力应作用在塑件刚性和强度最大的部位, 如加强肋、凸缘、厚壁等处,作用面积也尽可能 大一些,以防止塑件变形和损坏。 3)为保证良好的塑件外观,顶出位置应尽量设 在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位。 4)若顶出部位需设在塑件使用或装配的基面上 时,为不影响塑件尺寸和使用,一般顶杆与塑件 接触处凹进塑件0.1mm;否则塑件会出现凸起, 接触处凹进塑件0.1mm;否则塑件会出现凸起, 影响基面的平整。

2.4.2 简单顶出机构
在动模一边侧施加一次顶出力,就可 实现塑件脱模的机构称为简单顶出机构。 通常包括顶杆顶出机构、顶管顶出机构、 顶板顶出机构、顶块顶出机构等。

1) 顶杆顶出机构 这是最常用的一种顶出机构,如图2-35所示。普通顶杆 这是最常用的一种顶出机构,如图2 35所示。普通顶杆 的形式见图2 36所示。这些顶杆一般只起顶出作用。有时根 的形式见图2-36所示。这些顶杆一般只起顶出作用。有时根 据塑件的需要,顶杆还可以参加塑件的成型.这时可将顶杆 做成与塑件某一部分相同形状或作为型芯。顶杆多用T8A或 做成与塑件某一部分相同形状或作为型芯。顶杆多用T8A或 T10A材料.头部淬火硬度达50HRC以上,表面粗糙度取Ra T10A材料.头部淬火硬度达50HRC以上,表面粗糙度取Ra 值小于0.8um,和顶杆孔呈H8/f8配合。顶杆是模具标准件, 值小于0.8um,和顶杆孔呈H8/f8配合。顶杆是模具标准件, 在很多城市的模具标准件商场里有各种直径、长度、断面形 状的顶杆出售。

图2-35 顶杆顶出机构 图2-36 常用顶杆的形式 1-动模板;2-顶板;3-顶杆;4-回程杆; 5-动模型板;6-固定板

顶杆顶出塑件后,必须回到顶出前的初始位置,才能进 行下一循环的工作。因此,还必须设计复位杆来实现这一动 作。目前常见的回程形式有三种: ① 复位杆回程,如图2-37所示。复位杆端面与分型面平齐, 复位杆回程,如图2 37所示。复位杆端面与分型面平齐, 合模时,定模板4推动复位杆5,通过顶杆固定板7、顶板8 合模时,定模板4推动复位杆5,通过顶杆固定板7、顶板8使 顶杆6 顶杆6恢复到顶出前的位置。复位杆必须装在固定顶杆的同 一固定板上。

图2-37 复位杆的作用 1-动模底板;2-支脚;3-动模板;4-定模板; 5-复位杆;6-顶杆;7-顶杆固定板;8-顶板;9-浇口套

② 顶杆兼回程杆回程,如图2-38所示。 顶杆兼回程杆回程,如图2 38所示。

图2-38 顶杆兼作回程杆 1-顶杆;2-动模;3-顶杆兼作回程杆

③ 弹簧回程,如图2-39所示。 弹簧回程,如图2 39所示。

图2-39 弹簧回程

有时,顶出机构中的顶杆较多、顶杆较 细,或顶出力不均衡,顶出后顶杆可能发生 偏斜,造成顶杆弯曲或折断,此时,应考虑 设计顶出机构的导向装置。常见的顶出机构 导向装置如图2 40所示。 导向装置如图2-40所示。

图2-40 顶出机构的导向装置

2) 顶管顶出机构 适用于薄壁圆筒形塑件或局部为圆筒形的塑件 顶出,如图2-41所示。其顶出的运动方式与顶杆顶 顶出,如图2 41所示。其顶出的运动方式与顶杆顶 出塑件基本相同,只是顶管的中间有一固定型芯, 所以要求顶管的固定形式必须与型芯的固定方法相 适应。

图2-41 顶管顶出机构

为了缩短顶管与型芯配合长度以减少摩擦,可 将顶管配合孔的后半段直径减小。为了保护型腔和 型芯表面不被擦伤,顶管外径要略小于塑件的外径, 而顶管内径则应略大于塑件相应孔的内径,如图2 而顶管内径则应略大于塑件相应孔的内径,如图242所示,图中H为顶出距离。 42所示,图中H 顶管与型芯间一般采用H7/e7配合,顶管与模板 顶管与型芯间一般采用H7/e7配合,顶管与模板 之间一般采取H7/f7配合。 之间一般采取H7/f7配合。

图2-42 顶管的形状

3)顶板顶出机构 如图2 43所示推板顶出机构,在凸模根部 如图2-43所示推板顶出机构,在凸模根部 安装了一块与之密切配合的推板。顶出时,推板 沿凸模周边移动,将塑件推离凸模。这种机构主 要用于大筒形塑件、薄壁容器及各型罩壳形塑件 的顶出。推板顶出的特点是顶出均匀、力量大、 运动平稳,塑件不易变形,表面无顶痕、结构简 单。不需设置复拉杆。 为防止椎板刮伤凸模,推板内孔应比凸模 成型部分大0.20mm~0.25mm,另外,将凸模和 成型部分大0.20mm~0.25mm,另外,将凸模和 推板的配合面做成锥面,以防止因推板偏心而出 现飞边,其单边斜度以10° 现飞边,其单边斜度以10°左右为宜。

如图2 43所示为推板顶出机构的各种形式。 如图2-43所示为推板顶出机构的各种形式。 如图2 43( )、(c 如图2-43(b)、(c)中推板由定距螺钉拉住, 以防脱落。图2 43( 以防脱落。图2-43(e)的形式适用于大型深腔容 器类塑件,在型芯上增加一个进气装置,防止顶出 时塑件与型芯件形成真空,阻碍塑件顶出。

图2-43 顶板推出机构的各种形式

4)顶块顶出机构 如图2 44所示。 如图2-44所示。

图2-44 顶块顶出机构 1-推杆;2-支撑板;3-型芯固定板;4-型芯;5-推块;6-复位杆

2.4.3 二次顶出机构
一般地说,塑件只要经过一次顶出就可以 从模具型腔中取出,但是由于塑件的特殊形式在 一次顶出动作完成后,塑件仍难以从模具型腔中 取出或塑件不能从模具中自由脱落,此时就必须 再增加一次顶出动作才能使塑件脱落;有时为避 免一次顶出塑件受力过大也采用二次顶出,如薄 壁深腔塑件或形状复杂的塑件,由于塑件和模具 的接触面积很大,若一次顶出易使塑件破裂或变 形,因此采用二次顶出,以分散脱模力,保证塑 件质量。

如图2 45所示为摆动拉杆式二次顶出机构。图2 45( 如图2-45所示为摆动拉杆式二次顶出机构。图2-45(a) 为合模状态;开模后,固定在定模侧的拉杆10拉住摆块7 为合模状态;开模后,固定在定模侧的拉杆10拉住摆块7, 使摆块7推起动模板9,从而使塑件脱出型芯3 使摆块7推起动模板9,从而使塑件脱出型芯3,完成第一次 推出,如图2 45( )所示,其推出距离由定距螺钉2 推出,如图2-45(b)所示,其推出距离由定距螺钉2来控制; 图2-45(c)是第二次推出情形,一次推出后,动模继续运 45( 动,推杆11将塑件从动模型腔9 动,推杆11将塑件从动模型腔9中推出,完成第二次推出。 图中推出机构的复位由复位杆6来完成,弹簧8 图中推出机构的复位由复位杆6来完成,弹簧8是用来保证摆 块与动模始终相接触。

图2-45 摆块拉杆式二级推出机构 1-型芯固定板;2-定距螺钉;3-型芯;4-型芯;5-推杆固定板;6-顶板; 6-复位杆;7-摆块;8-弹簧;9-动模板;10-拉杆;11-顶杆

如图2 46所示为拉钩式二次顶出机构。开模时.注射机 如图2-46所示为拉钩式二次顶出机构。开模时.注射机 顶杆作用于前推板3上,因前推板与后推板1间由弯钩4 顶杆作用于前推板3上,因前推板与后推板1间由弯钩4钩住, 故开始推出时,推杆5和动模一起将塑件从型芯7 故开始推出时,推杆5和动模一起将塑件从型芯7上推出, 但塑件仍留在模腔6 但塑件仍留在模腔6内。当推出行程增加到弯钩的前端接触 垫板而逐渐拾起,使弯钩松开推杆固定板2 垫板而逐渐拾起,使弯钩松开推杆固定板2,这时,后推板 停止运动,前推板带动推杆将塑件从模腔中推出。

图2-46 拉钩式二级顶出机构
(a)顶出机构未动作之前;(b)第一次顶出动作使塑件脱离型芯;(c)第二次顶出动作使塑件脱离凹模

1-后推板;2-顶杆固定板;3-前推板;4-弯钩;5-顶杆

2.5 温控系统
塑料模具的温度直接影响到塑件的成 型质量和生产率。对于热固性塑料,模具 都要求有较高的温度,有的热塑性塑料流 动性较差( PC,POM,PPO,RSF等 动性较差(如PC,POM,PPO,RSF等), 要求模具加温,这些塑料成型时模具需要 有加热装置。

表2-3所示为常用热塑性塑料要求的模具温度。
表2-3 常用热塑性塑料的模具温度 塑料名称 聚苯乙烯 低压聚乙烯 高压聚乙烯 尼龙1010 聚氯乙烯 有机玻璃 模具温度 40~60 60~70 35~55 40~60 30~60 40~60 塑料名称 聚丙烯 ABS 聚碳酸酯 聚甲醛 聚苯醚 聚砜 ℃ 模具温度 55~65 40~60 80~110 90~120 110~150 130~150

2.5.1电加热装置 2.5.1电加热装置
若模具温度要求在80° 若模具温度要求在80°以上时,模具 就要有加热装置。采用电加热的方法一般 包括以下三种: 1、电阻丝直接加热 选样好的电阻丝放入绝缘瓷管中装入 模板内,通电后对模具加热,这种方法不 常用。

2、电热棒加热 电热棒是一种标准加热组件,只要将其插入模 板上的孔内通电即可,如图2 47所示。这种方法较 板上的孔内通电即可,如图2-47所示。这种方法较 常用。

图2-47 电热棒及其安装 (a)电热棒;(b)电热棒的安装; 1-电阻丝;2-耐热填料(硅砂或氧化镁);3-金属密封管; 4-耐热绝缘垫片(云母或石棉);5-加热板

3、电热圈加热 将扁状电阻丝绕在云母片上,再装夹在特 制的金属外壳中而构成电热圈,其结构如图2 制的金属外壳中而构成电热圈,其结构如图248所示。模具放在其中进行加热。这种加热 48所示。模具放在其中进行加热。这种加热 装置较适合于压塑模、压注模的加热。

图2-48 电热圈的形式

计算电加热装置的功率时通常采用经验计算公式 P=mq (2-15) 15) 式中:P 式中:P —— 电加热所需功率,W; 电加热所需功率,W M —— 模具质量,kg; 模具质量,kg; q —— 每千克模具加热所需电功率,见表 2-4。
表2-4 每千克模具加热所需电功率 q值 模具类型 大 中 小 采用加热棒 35 30 25 采用加热圈 60 50 40 (W/kg)

2.5.2 模具热冷介质通路
热冷介质通路通常为孔槽形式。 注塑成型时,为了缩短成型周期,需要对模 具进行冷却, 具进行冷却,常用水对模具进行冷却。即在注射 完成后通循环冷水到靠近型腔的零件上或型腔零 件上的孔内,以便迅速使模具冷却。 另一方面,为了消除溶接痕等不良缺陷, 获得高光亮外观的塑件,需要对模具通以高温高 压蒸汽、高压热水或导热油等介质,以提高模具 表面温度。模具表面温度能一致地保持在塑料热 变形温度是最理想的情况,同时也应尽量保证制 品断面中的冷却速度一致。

1、设计原则 1) 一般细而多的孔槽,较一个大孔槽的加热或冷却效果 好,这就扩大了模温控制的范围。但是,要避免由于水垢而 堵塞,也不可太细。孔槽之间的中心距约为其宽度的3 5倍。 堵塞,也不可太细。孔槽之间的中心距约为其宽度的3 ~ 5倍。 孔槽截面积一般相当于直径在6 ~12mm之间圆孔。 孔槽截面积一般相当于直径在6 ~12mm之间圆孔。 2) 介质通路至型腔表面的距离应尽可能相等。当塑件壁 厚均匀时,介质通路与型腔表面的距离应尽可能处处相等, 当塑件壁厚不均匀时,应在厚壁处强化冷却,如图2 49和 当塑件壁厚不均匀时,应在厚壁处强化冷却,如图2-49和250所示。 50所示。

图2-49 塑件壁厚均匀时的介质通路布置

图2-50 塑件壁厚不均匀时的介质通路布置

3) 型芯和型腔模要分别独立控制,一般型腔模吸收热量及散热面积大, 故较型芯需要更强的控制。如果是为了脱模、顶出应优先冷却型芯,如 果为了保温,应该对型腔优先保温。 4) 浇口处要加强冷却,如图2-51所示。 浇口处要加强冷却,如图2 51所示。 5) 如果只是冷却,介质通路应避免设在塑件的熔接痕处;而加热介质通 路应尽量接近熔接痕处。 6) 热冷介质进出口管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧,通常应设 在注射机的背面,便于注塑生产操作。 7) 要考虑冷却孔或沟的防锈,其结构最好能便于清刷。 8) 介质通路在注射压力的反复作用下要不发生变形和破坏,有关强度问 题要特别慎重地加以考虑。 9) 如果漏水就会有较多的事故,故应引起充分的注意,另外,型密封圈 的寿命应该明确。

图2-51 介质通路的出、入口排布 (a)侧浇口;(b)多点浇口;(c)直接浇口

2、常用结构 常用结构如图2 52、图2 53、图2 54、图2 常用结构如图2-52、图2-53、图2-54、图2-55 所示; 图2-56为全部采用铣削加工的模具定模一侧的 56为全部采用铣削加工的模具定模一侧的 随形介质通路。可以保证定模型型腔表面及制品外 观表面温度均匀,并且加热和冷却速度保持一致。

图2-52 浅型腔塑件的介质通路

图2-53 大型深型腔塑件的介质通路

2-54 特深型腔塑件的介质通路

图2-55 细长凸模的喷射式冷却通路

图2-56 模具定模一侧的随形介质通路 1.高光面壳;2.背板;3.随形介质通路


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