第2章塑料注射模设计2.4【研究材料】

1、模具设计与制造（第3版）,学习目标,第2章 塑料注射模设计,掌握注射模具的典型结构 理解注射模具的结构组成 了解注射模型腔数量的确定方法 熟悉浇注系统的作用、分类与组成 掌握各种浇口的应用及尺寸确定 熟悉绝热流道注射模的基本结构与特点 了解分型面的选择原则 熟悉成形零部件的结构,学习目标,第2章 塑料注射模设计,能够正确进行导柱、导套合模导向机构的设计 熟悉推杆、推板等脱模机构的设计 熟悉斜导柱分型与抽芯机构的动作原理 了解斜导柱分型与抽芯机构的设计要点 掌握斜导柱分型与抽芯机构各种形式的结构 熟悉冷却系统的设计原则 掌握型芯、凹模冷却系统的结构设计,2.4.1 分型面的设计 （1）塑件脱模方

2、便。 （2）模具结构简单。 （3）确保塑件尺寸精度。 （4）型腔排气顺利。 （5）无损塑件外观。 （6）合理利用设备。,|2.4 成形零部件设计|,图2-16 分型面设计有利于型腔加工,图2-17 分型面对塑件同轴度的影响,1排气结构的作用 注射模内积存的气体有以下4个来源: （1）进料系统和型腔中存有的空气。 （2）塑料含有的水分在注射温度下蒸发而成的水蒸气。 （3）由于注射温度过高，塑料分解所产生的气体。 （4）塑料中某些配合剂挥发或化学反应所生成的气体（在热固件塑料成形时，常常存在由于化学反应生成的气体）。,2.4.2 注射模的排气,在排气不良的模具中，上述这些气体经受很大的压缩作用而产

3、生反压力，这种反压力阻止熔融塑料的正常快速充模，而且气体压缩所产生的热也能使塑料烧焦。 在充模速度大、温度高、物料黏度低、注射压力大和塑件过厚的情况下，气体在一定的压缩程度下能渗入塑料内部，造成熔接不牢、表面轮廓不清、充填不满、气孔、组织疏松等缺陷。,2排气槽（或孔）的设计要点 （1）排气要保证迅速、完全，排气速度要与充模速度相适应。 （2）排气槽（孔）尽量设在塑件较厚的成形部位。 （3）排气槽应尽量设在分型面上，但排气槽溢料产生的毛边应不妨碍塑件脱模。 （4）排气槽应尽量设在料流的终点，如流道、冷料穴的尽端。 （5）为了模具制造和清模的方便，排气槽应尽量设在凹模的一面。 （6）排气槽排气方向

4、不应朝向操作面，防止注射时漏料烫伤人。 （7）排气槽（孔）不应有死角，防止积存冷料。,常用塑料的排气槽厚度的取值如表2-5所示。,表2-5常用塑料排气槽厚度,2.4.3 成形零部件的结构设计 1凹模结构设计 （1）整体式凹模。 （2）整体嵌入式凹模。 （3）组合式凹模。 （4）镶拼式凹模。,图2-18 整体式凹模结构,图2-19 整体嵌入式凹模结构,图2-20 组合式凹模结构,图2-21 局部模拼的凹模,2凸模和型芯结构设计 （1）整体式凸模。 （2）圆柱形芯结构。 （3）异形型芯结构。 （4）镶拼凸模结构。,图2-22 整体式凸模结构,图2-23圆柱型芯的常用结构,图2-24 各种圆柱型芯结

5、构,图2-25 镶拼凸模结构,2.4.4 成形零部件工作尺寸的计算 1一般工作尺寸的计算 制品的形状、尺寸及公差如图2-26所示。,图2-26 制品形状、尺寸及公差,（1）型腔内型尺寸 （2）型芯外形尺寸,（3）型腔深度尺寸 （4）型芯高度尺寸 （5）中心尺寸,LM,2螺纹成形尺寸的计算 （1）螺纹型环的工作尺寸计算。螺纹型环用于成形制品的外螺纹，外螺纹及型环尺寸如图2-27所示。,图2-27制品外螺纹及螺纹型环,（2）螺纹型芯的工作尺寸计算。螺纹型芯用于成形制品的内螺纹，内螺纹及型芯尺寸如图2-28所示。,图2-28 制品内螺纹及螺纹型芯,2.4.5 成形零部件的壁厚计算 （1）矩形型腔的壁

6、厚经验数据。矩形型腔的壁厚经验数据如表2-6所示。,表2-6 矩形型腔的壁厚经验数据 单位：mm,（2）圆形型腔的壁厚经验数据。圆形型腔的壁厚经验数据如表2-7所示。,表2-7 圆形型腔的壁厚经验数据 单位：mm,（3）型腔的底壁厚度经验数据。型腔的底壁厚度示意图如图2-29所示，型腔底壁厚度th的经验数据如表2-8所示。,图2-29 型腔底壁厚度示意图,表2-8型腔底壁厚度的经验数据,课堂小结,成型零部件设计,分型面的设计,注射模的排气,成形零部件的结构设计,凹模结构设计,凸模和型芯结构设计,排气结构的作用,排气槽（或孔）的设计要点,课堂作业,1、简述排气结构的作用。,2、简述排气槽（或孔）

7、的设计要点。,2.5.1 导柱合模导向机构设计 合模导向机构的功能是保证动、定模部分能够准确对合，使加工在动模和定模上的成形表面在模具闭合后形成形状和尺寸准确的腔体，从而保证塑件形状、壁厚和尺寸的准确。 导柱合模导向在注射模中应用最普遍，包括导柱和导套两个零件，分别安装在动、定模的两半部分。 1导柱设计 表2-9列出了导柱直径推荐尺寸与模板外形尺寸关系数据。,|2.5 结构零部件设计|,图2-30 导柱的结构,表2-9 导柱直径d与模板外形尺寸关系 单位：mm,图2-31 导柱长度的确定,3导柱布置,图2-32 导套的结构,2.5.2 锥面对合导向机构 带导套的对合导向，虽然对中性好，但毕竟由

8、于导柱与导套有配合间隙，导向精度不可能很高。 当要求对合精度很高时，必须采用锥面对合方法。 当模具比较小时，可以采用带锥面的导柱和导套，如图2-33所示。 生产实际中使用的锥面对合导向机构如图2-34所示。,图2-33 带锥面的导柱导套,图2-34 生产实际中使用的锥面对合导向机构,1模架组成零件的名称 塑料注射模模架以其在模具中的应用方式，分为直浇口与点浇口两种型式，其组成零件的名称分别如图2-35和图2-36所示。,2.5.3 标准模架,图2-35直浇口模架组成零件的名称1内六角螺钉 2内六角螺钉3垫块4支撑板5动模板6推件板7定模板8内六角螺钉 9定模板10带头导套11直导套12带头导柱

9、13复位杆 14推杆固定板15推板16动模板,图2-36点浇口模架组成零件的名称1动模座板 2内六角螺钉 3弹簧垫圈4挡环 5内六角螺钉6动模板7推件板8带头导套9直导套 10拉杆导柱 11定模座板 12推料板13定模板14带头导套 15直导套16带头导柱17支撑板18垫块19复位杆20推杆固定板21推板 22内六角螺钉,2模架组合型式 塑料注射模模架按结构特征分为36种，其中直浇口模架为12种，点浇口模架为16种，简化点浇口模架为8种。 （1）直浇口模架。 直浇口模架为12种，其中直浇口基本型为4种，直身基本型为4种，直身无定模座板型为4种。 （2）点浇口模架。 点浇口模架为16种，其中点浇

10、口基本型为4种，直身点浇口基本型为4种，点浇口无推料板型为4种，直身点浇口无推料板型为4种。,2模架组合型式 塑料注射模模架按结构特征分为36种，其中直浇口模架为12种，点浇口模架为16种，简化点浇口模架为8种。 （3）简化点浇口模架。 简化点浇口模架为8种，其中简化点浇口基本型为2种，直身简化点浇口型为2种，简化点浇口无推料板型为2种，直身简化点浇口无推料板型为2种。,3模架的标记 按照GB/T125552006塑料注射模模架标准规定的模架应有下列标记： 模架； 基本型号； 系列代号； 定模板厚度A，以mm为单位； 动模板厚度B，以mm为单位； 垫块厚度C，以mm为单位； 拉杆导柱长度，以m

11、m为单位； 标准代号，即GB/T 125552006。,2.6.1 推出机构的驱动方式 （1）手动脱模。 （2）机动脱模。 （3）液压或气动推出。 （4）带螺纹塑件的推出机构。,|2.6 推出机构设计|,2.6.2 推出力的计算 注射成形过程中，型腔内熔融塑料因固化收缩包在型芯上，为使塑件能自动脱落，在模具开启后就需在塑件上施加一推出力。 推出力是确定推出机构结构和尺寸的依据，其近似计算式为 F=A p（cossin）,2.6.3 一次推出机构 1推杆脱模机构 （1）机构组成和动作原理。,图2-37 推杆一次推出机构1推杆2推杆固定板3推板导套 4推板导柱5推杆垫板 6拉料杆7复位杆 8限位钉

12、,（2）推杆的设计。 国家标准规定的推杆有3种：推杆、扁推杆、带肩推杆，它们的设计已经标准化，具体参见相关标准。生产实践中使用的推杆如图2-38所示。 （3）推杆的装配。 （4）复位装置。 （5）导向装置。,图2-38 生产实践中使用的推杆,图2-39 弹簧复位装置1动模板2推板3推杆4拉杆5弹簧 6动模型板 7定模,2推管脱模机构 对于台阶筒体和锥形筒体，分别如图2-40（a）、图2-40（b）所示，只能用推管脱模。 推管脱模机构有3类形式。 （1）长型芯。 型芯紧固在模具底板上，如图2-40（a）所示。结构可靠，但底板加厚，型芯延长，只用于脱模行程不大的场合。 （2）中长型芯。 推管用推杆

13、推拉，如图2-40（b）所示。该结构的型芯和推管可较短些，但动模板因容纳脱模行程而增厚。 （3）短型芯。 如图2-40（c）所示，这种结构使用较多。,图2-40 推管脱模的结构类型,3推板脱模机构 为防止推杆与推板分离，推板滑出导柱，推杆与推板用螺纹连接，如图2-41（a）所示。 应注意，该种结构在合模时，推板与模具底脚之间应留S=23mm的间隙。 当导柱足够长时，推杆与推板也可不作连接，如图2-41（b）所示。 图2-41（c）所示的结构适用于两侧具有推杆的注射机，模具结构可简化，但推板要增大并加厚。,图2-41 推板脱模机构1推板 2推杆 3推杆固定板 4推板,4推块脱模机构 对于端面平直

14、的无孔塑件，或仅带有小孔的塑件，为保证塑件在模具打开时能留到动模一侧，一般都把型腔安排在动模一侧，如果塑件表面不希望留下推杆痕迹，必须采用推块机构推出塑件，如图2-42所示。,图2-42 推块机构及复位方法,二次脱模机构形式很多，下面仅以弹开式二次推出机构予以简介。,2.6.4 二次推出机构,（c）推出完成 图2-43 弹开式二次脱模机构1型芯 2动模型腔 3推杆 4弹簧 5型芯固定板,（a）未推出状态,（b）第一次推出,（1）点浇口凝料脱出和自动坠落。 图2-44所示为利用拉料杆拉断点浇口凝料的结构，模具首先从A面分型，在拉料杆2的作用下，使浇注系统凝料与塑件切断并留于定模一边，待分开一定距

15、离后，定模型腔5接触到限位拉杆6的凸肩，带动流道推板3从B面分型，这时浇注系统脱离拉料杆2自动脱落。 （2）潜伏浇口凝料脱出和自动坠落。 图2-45所示为潜伏浇口开设在动模部分塑件外侧的结构形式。,2.6.5 浇注系统凝料的推出和自动脱落,图2-44 利用拉料杆拉断点浇口凝料 1定模固定板 2拉料杆 3流道推板 4分流道板 5定模型腔 6、7限位拉杆 8推板 9型芯 10推杆,图2-45潜伏浇口在动模部分的结构1流道推杆 2推杆 3凸模4动模板 5定模板 6定模型芯,当注射成形如图2-46所示的侧壁带有孔、凹穴和凸台等塑件时，模具上成形该处的零件就必须制成可侧向移动的零件，此类零件称为活动型芯

16、。,图2-46 成形时需要侧向分型与抽芯机构的制品,2.7 抽芯机构,1侧向分型与抽芯工作原理 斜导柱侧向分型与抽芯机构利用斜导柱等零件把开模力传递给侧型芯或侧向成形块，使之产生侧向运动，完成侧向分型与抽芯动作，如图2-47所示。,2.7.1 斜导柱侧向分型与抽芯机构,图2-47 斜导柱侧向分型与抽芯机构1动模座板 2垫块 3支撑板 4动模板 5挡块 6螺母 7弹簧8滑块拉杆 9楔紧块 10斜导柱 11侧型芯滑块 12型芯 13浇口套14定模座板 15导柱 16定模板 17推杆 18拉料杆 19推杆固定板 20推板,2设计要点 （1）由于活动型芯一般都比较小，应牢固装配在滑块上，防止其在抽芯时

17、松脱；还必须注意成形型芯与滑块连接部件的强度。 （2）滑块在导滑槽中滑动要平稳，不应发生卡滞、跳动等现象。 常用的滑块与导滑槽的配合方式如图2-49所示。,图2-48 活动型芯与滑块的连接,图2-49 滑块与导滑槽的配合,（3）滑块限位装置要灵活可靠，保证开模后滑块停止在一定位置上而不任意滑动，如图2-50所示。 （5）为防止滑块和顶出机构复位时的相互干涉，应尽可能不使顶杆和活动型芯的水平投影重合，或者使顶杆的顶出行程小于活动型芯部分的最低面。 （6）滑块设在定模上的情况下，为了保证塑件留在动模上，开模前必须先抽出侧向型芯，因此，应采用定距拉紧装置。,图2-50 滑块限位装置,3压紧楔块设计

18、压紧楔块的作用是保证在注射过程中滑块（哈夫块）能闭合紧密，避免侧向分型面产生毛边，保证塑件尺寸精度，免除斜导柱承受型腔的侧向推挤压力。 压紧楔块可以根据型腔对滑块（哈夫块）产生推挤压力的大小而采用不同的结构形式。实际采用的主要结构形式如图2-51所示。,图2-51 压紧楔块结构形式,4结构形式 斜导柱侧向分型与抽芯机构按斜导柱和滑块的安装位置大致可分成4种结构类型。 （1）斜导柱在定模、滑块在动模。 弹簧式先复位机构。 三角滑块式先复位机构。 （2）斜导柱和滑块都在定模。 （3）斜导柱在动模、滑块在定模。 （4）斜导柱和滑块都在动模。,图2-52产生干涉现象的几何条件,图2-53 三角滑块式先

19、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,图2-54 摆钩式定距拉紧机构 1压杆 2摆钩 3弹簧 4定距螺钉 5导柱 6主型芯 7侧型芯 8侧滑块 9顶杆 10推板,图2-55 斜导柱在动模、滑块在定模的侧抽机构 1滑块 2推板 3主型芯 4顶销5弹簧 6顶杆,图2-57 斜导柱内抽芯1定模板 2斜导柱 3侧型芯滑块 4凸模 5推杆 6动模板,2.7.2 弯销侧向分型与抽芯机构 图2-58所示就是弯销抽芯机构的典型结构，图中滑板1移动一定距离后，由定位销4定位，支撑板3防止滑板在注射时的移位。,图2-58 弯销抽芯机构1滑板 2弯销 3支撑板 4定位销,2.7.

20、3 斜滑块侧向分型与抽芯机构,图2-59 斜滑块抽芯机构1型芯 2动模垫板 3限位螺钉 4模套5斜滑块 6顶杆 7动模支块 8圆销,2.7.4 斜顶杆顶出抽芯机构,图2-60 斜顶杆顶出抽芯机构1斜顶杆 2型芯 3复位杆 4小轴 5支架6滚轮 7顶出板,2.7.5 手动分型抽芯机构 （1）模内手动分型抽芯机构。,图2-61丝杠手动抽芯机构,（2）模外手动分型抽芯机构。,图2-62 模外手动分型抽芯机构,2.8.1 温度调节系统的功用 （1）改善成形条件。 （2）稳定制品的形位尺寸精度。 （3）改善制品机械、物理性能。 （4）提高制品表面质量。,|2.8 温度调节系统设计|,2.8.2 冷却系统

21、设计 1冷却系统的设计原则 （1）冷却水道的位置取决于制件的形状和不同的壁厚。 （2）在保证模具材料有足够的机械强度的前提下，冷却水道应安排得尽量紧密，尽可能设置在靠近型腔（型芯）表面，如图2-64所示。 （3）水道出入口的布置应该注意两个问题，即浇口处加强冷却和冷却水道的出入口温差应尽量小。,图2-63冷却水道的位置与制品的关系,图2-64 冷却水道的孔径与位置关系,图2-65所示分别为直浇口型芯、超宽侧浇口、侧浇口和中心点浇口型芯冷却水道的布置形式。 （4）冷却液在模具中的流速以尽可能高一些，但就其流动状态来说，以湍流为佳。 （5）制品较厚的部位应特别加强冷却。 （6）充分考虑所用的模具材

22、料的热传导率。,图2-65加强浇口冷却和减小出、入口温差的冷却水道布置,2冷却系统的结构设计 （1）型芯冷却系统的结构设计。 通常型芯中冷却水道的设置有下列几种方式。,图2-66型芯的冷却方式,图2-67 螺旋式型芯冷却水路,图2-68细小型芯的冷却方法,（2）凹模冷却系统的结构设计。 通常凹模冷却系统的设置有下列几种方式。 图2-69所示为一模多腔的冷却系统，对于深型腔可采用多层水道；对于嵌入式型腔可采用螺旋形槽进行冷却，如图2-70所示。,图2-69一模多腔的冷却系统,（3）一般情况下，模板中的冷却水道常采用钻床加工。 有些水道较长且横竖交错，在加工时，为了减小难度和使钻孔所要求的精度相对

23、降低，一般规定两条相交错的水道在长度小于150mm时，最小间距为3mm；在长度大于150mm时，最小间距为5mm，如图2-71所示。,图2-70 型腔的螺旋形槽冷却系统,图2-71环绕型腔（或型芯）的冷却水道,2.8.3 加热系统设计 （1）电阻丝加热。 （2）电热棒加热。 （3）电热套加热。,图2-72电阻丝加热的加热板,图2-73电热棒及其安装,图2-74电热套的形式,课堂小结,结构零部件设计,导柱合模导向机构设计,标准模架,直浇口模架12种,点浇口模架16种,简化点浇口模架8种,模架的标记,推出机构设计,推出机构的驱动方式,（1）手动脱模。 （2）机动脱模。 （3）液压或气动推出。 （4）带螺纹塑件的推出机构。,一次推出机构,浇注系统凝料的推出和自动脱落,抽芯机构,侧向分型与抽芯工作原理,设计要点,压紧楔块设计,温度调节系统设计,温度调节系统的功用,冷却系统设