模具设计与制造实训_7-48

1、模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计1/48第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计一、导向与顶出机构的分类与选用一、导向与顶出机构的分类与选用二、二、Mold WizardMold Wizard导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计三、模具设计实例三、模具设计实例模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计2/48一、导向与顶出机构的分类与选用一、导向与顶出机构的分类与选用1.导向定位机构常用的导向机构是导柱导向机构。导向零件包括导柱和导套。导柱与导套配合使用，使模具在工作时

2、的开模和闭合时，起导向作用，引导动定模正确闭合，避免成形零件先接触而可能造成的损坏；导柱导套同时承受由于在塑料注射时注射机运动误差以及注射不平衡所引起的侧压力，以保证塑件精度，当该压力很大时，不能仅靠导柱来承担，还需加设锥面定位装置。模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计3/48（1）导柱导柱技术要求如下：导柱技术要求如下：1)导柱端面制成锥形或者半球形，以便导柱能顺利进入导向孔。2)导柱的长度必须比凸模端面高出68mm，如图所示，以免导柱未导准方向而型芯先进入型腔，造成碰撞。3)导柱表面应具有良好的耐磨性和硬度，芯部坚韧，不易折断，因此

3、多采用低碳钢经渗碳淬火处理，或碳素工具钢经淬火处理，硬度为HRC 5055。模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计4/484)导柱应合理均匀布置在分型面的四周，为确保模具装配或合模时的正确性，可以采用等直径导柱不对称布置，或者不等直径对称布置的形式，图示为常用的导柱布置方式。模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计5/48导柱分为带头导柱和有肩导柱导柱分为带头导柱和有肩导柱1)带头导柱分两段。图示为带头导柱图，近头段为在模板中的安装段，采用H7/k6配合；另一段为滑动部分，其与导套的配

4、合为H7/f7。带头导柱结构简单，加工方便，常用于简单模具。模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计6/482) 有肩导柱，用于精度要求高，生产批量大的模具。有肩导柱又分为型（图a）和型（图b），其中，有肩导柱大端与导套的外经尺寸相同，固定导柱与导套的两孔可同时加工，同心度好。有肩导柱的安装段与模板孔的配合为H7/k6，滑动段与导套的配合为H7/f7。模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计7/48(2) 导套导套的技术要求如下：导套的技术要求如下：1)为使导柱能顺利进入导套，在导套的前

5、端应倒圆角。2)导向孔最好能做成通孔，否则会因为孔中的气体无法排出而产生反压力，造成导入困难，必须采用盲孔时，可以在侧面增加通气孔，如图所示。3)导套的硬度应比导柱低，这样可以改善摩擦，防止导柱或导套拉毛。模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计8/48导套包括直导套和带头导套导套包括直导套和带头导套1)直导套，结构简单，加工方便，常用于简单模具。直导柱的结构图如图所示，安装段与模板孔的配合为H7/k6，滑动段与导柱的配合为H7/f7。模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计9/482)

6、带头导套，结构较复杂，用于精度要求高的模具。带头导套有分为又分为型（图a）和型（图b）。其中，安装段与模板孔的配合为H7/k6，滑动段与导柱的配合为H7/f7。模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计10/48（3）导柱与导套的配合形式导柱与导套的配合形式可根据模具的结构及生产要求来选择，常见的配合形式如图所示。其中，图a容易磨损；图b和图c加工时同轴度不易保证；图d和图e两种形式的导向孔直径相等，可以一起加工，同轴度较好；图f结构比较复杂，不易加工。模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构

7、设计11/48(4) 锥面定位机构当要求较高的合模定位精度时，由于导柱与导套之间是间隙配合，无法保证定位精度。同时，注射成形往往会产生很大的侧压力，如果全部由导柱来承担，容易造成导柱的弯曲变形，甚至使导柱卡死或损坏。因此，在成形大型、深腔、薄壁、高精度、或者偏心的塑件时，应增设锥面定位机构。设置锥面定位机构时需考虑凸模和凹模的受力状态。如图所示，其中图a不合理，因为成型时在注射压力的作用下凹模模块会向外涨开，一方面在分型面上形成间隙，另一方面降低凹模的强度和使用寿命。图b合理，此时型芯模块环抱凹模模块，使凹模模块受力也无法向外涨开，既防止了凸模凹模配合偏心，又启到向内锁模的作用。模具设计与制造

8、实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计12/482. 顶出机构（推出机构）主要作用是将塑件从模具中脱出，以及将凝料从流道内拉出并卸除。模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计13/48顶出机构的设计原则：1)脱模后塑料制品不能变形，推力均匀、作用面积大、离凸模距离适宜。2)脱模后塑料制品不能破碎，推力作用在塑料制品强度高的位置。3)脱模后不能破坏塑料制品的外观。4)脱模机构应准确、动作可靠、制作方便、容易更换。分类：推杆顶出机构、推管顶出机构、推件板顶出机构、活动镶件及凹模推出机构、综合推出机构模具

9、设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计14/48(1) 推杆顶出机构推杆又称顶杆。推杆脱模机构是最常用的顶出机构。其优点是：制造方便、阻力小、易于更换、脱模效果好。推杆机构的设计应注意以下几点：1)推杆直径不易太小，保证刚度和强度。直径过小的推杆，做成阶梯形。2)推杆应设在脱模阻力大的地方，如制品的厚壁位置或收缩大的凸模或嵌件周围，固定时要考虑凸模固定板的强度。3)为避免推出痕迹影响制品外观，推出装置应设在制品的隐蔽面或非装饰面，对于透明制品尤其要注意顶出位置及顶出形式的选择。4)分布合理，保证塑料受力均匀、塑料不变形、不破裂。5)尽量不要在

10、主流道处设置推杆。6)推杆不能与其他的机构（侧抽芯机构）产生运动冲突，如果要设置推杆，必须设置复位机构。7) 推杆端面应和型腔在同一平面或比型腔的端面高出0.05mm0.10mm，且不应有轴向窜动。推杆与推件孔配合一般为H8/f8或H9/f9，其配合间隙不大于塑料的溢料间隙（0.02mm0.08mm），以免产生飞边。模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计15/488)截面形状与塑料制品的形状相适应。9)与推杆孔的配合长度要根据推杆直径确定，保证不发生卡住现象。推杆形状如图所示，其中，A型、B型为圆形截面的推杆，C型、D型为非圆形截面推杆。

11、 (a) A型 (b) B 型 (c) C 型 (d) D 型 模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计16/48推杆固定形式如图所示为。图a为带台肩的推杆与固定板联接的形式，这种形式是最常用的形式。图b采用垫块或垫圈来代替图a中固定板上的沉孔，这样可使加工简便。图d是推管的顶针常用的固定方式。 (a) (b) (c) (d) (e) (f) 模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计17/48（2）推管推出机构对于中心有孔的圆形套类塑件，通常使用推管推出机构。图示为推管推出机构的结构，图

12、a是型芯固定在模具底板上的形式，这种结构型芯较长，常用在推出距离不大的场合，当推出距离较大时可采用图b、图c的形式。推管配合如右图所示。推管的内径与型芯相配合，当直径较小时选用间隙配合H8/f7。模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计18/48(3) 推件板顶出机构高壳、薄壁类塑件和小型多孔零件常用推板脱模机构。推件板顶出机构的优点是作用面积大，推出力大而均匀，运动平稳，并且塑件上无推出痕迹。但如果型芯和推件板的配合不好，则在塑件上会出现毛刺，而且塑件有可能会滞留在推件板上。图示是推件板推出机构的示例。模具设计与制造实训第模具设计与制造实

13、训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计19/48推件板设计原则推件板设计原则1)为防止推件板在顶出过程中脱落，推件板和推板之间可采用固定联接。2)推件板在顶出过程中必须处于被导向状态，通常靠导柱导向，导柱长度应大于脱件板的顶出距离。3)为减小推件板与型芯的摩擦，在推件板与型芯间留0.25mm间隙，或者在二者之间采用锥面配合，以防止推件板因偏心而溢料，上图。4)推件板顶出机构中不必另设复位机构，因为在合模过程中，推件板能在合模力作用下复位。5)对于大型的深腔塑件或用软塑料成型的塑件，推件板推出时，塑件与型芯间容易形成真空，造成脱模困难，为此应考虑增设进气装置。下图所示是靠大气

14、压力，使中间进气阀进气，塑件便能顺利地从凸模上脱出。另外也可采用中间直接设置推盘的形式，使推出时迅速进气。 1-推件板 2-弹簧 3-阀杆 2 1 3 模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计20/48(4) 活动镶件及凹模推出机构活动镶件推出机构工作时，推杆将活动镶件和塑件一起推出，然后用手工的方式取下塑件，推杆和活动镶件一般采用螺纹连接。图a采用整体活动镶块，图b采用局部活动镶块。由于需要手工取件，这种顶出方式劳动强度大，生产率低。凹模推出机构，实质上就是推件板上有型腔的推出机构。图c所示为采用凹模顶出塑件，设计时应注意，凹模板上的型腔

15、不能太深，脱模斜度不能太小，否则开模后取件困难。推杆与凹模板用螺钉连接，防止凹模板从导柱上滑落。模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计21/48(5) 综合推出机构当塑件制品结构复杂难以顶出时，可以采用两种或两种以上的推出形式，这种推出机构即称为综合推出机构。综合推出机构有推杆、推件板综合推出机构，也有推杆、推管综合推出机构等等。图示为推杆、推管、推件板三元综合推出机构。模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计22/48推出机构的导向和复位推出机构的导向和复位推杆、推管一般装配在推板和

16、推板固定板之间。脱模机构工作时，由推板将注射机的顶出力传递给推杆（推管），为保证传力平稳、防止推杆（推管）变形或折断，推板应处于被导向状态。导向件还起支撑作用，可以减小注射成型时支承板的弯曲。推板的导向通常利用推板导柱、导套实现。常用的导向形式如图所示。模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计23/48推出机构的导向和复位推出机构的导向和复位为了使推出零件在合模后能回到原来的位置，推杆或推管推出机构中通常还设有复位机构。目前最常用的是复位杆复位。即在分型面与推板件加入复位杆，利用合模力复位。复位杆一般为4根，大型模具6或8根，对称布置在推板

17、四周。复位杆必须和推杆固定在同一块板上，它的长度必须一致，分布必须均匀，它的端面要与所在动模的分型面齐平。图示为复位杆的结构和安装位置。模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计24/48二、二、Mold WizardMold Wizard导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计1. 顶出标准件顶杆等顶出零件是在【标准件】里加载的，使用标准件管理功能可以选择顶出零件类型并定位。（1）顶杆在【分类】下拉列表框中选择Ejection选项，部件列表区域显示有7种标准顶杆，如图所示为其中的一种，即直顶杆。模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7

18、7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计25/48(2) 其他推出元件在【分类】下拉列表框中选择Ejector Misc选项，部件列表区域显示有4种推出标准件，如图所示为其中常用的2种，即拉料镶件和锡青铜导套。拉料镶件设置在动模侧正对浇口套的位置，其倒锥特征的作用是将流道凝料从浇口套中拉出。锡青铜导套通常设定在各种导杆上，其作用是保护导杆，便于更换及将塑件与顶杆分离。 (a) 拉料镶件 (b) 锡青铜导套 模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计26/48(3) 限位钉在【分类】下拉列表框中选择Stop Buttons选项，部件列表区域

19、显示限位钉及限位钉组，如图所示。限位钉对推出机构起支承和调整作用，可防止推出机构在复位时受异物阻碍。限位钉组规定了限位钉的布置方式。 模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计27/482. 顶杆后处理顶杆是脱模和复位机构的常用元件，可以在标准件功能中调用，加入的顶杆的长度是标准尺寸，顶杆的形状也是规则的。而实际上，顶杆的长度和形状需要适合产品和型腔，即需要修剪，因此在用标准件创建顶杆时，必须选择比要求值长的顶杆，才可将其调整到合适的长度和形状。为了方便地进行顶杆修剪，Mold Wizard提供了专门的顶杆成型工具，可以定义顶杆的配合距离，并

20、修剪顶杆端部形状与塑件轮廓一致。由于顶杆的修剪功能要用到形成型腔型芯的分型片体（或已完成型腔型芯的提取区域），因此在使用顶杆功能之前必须完成型腔型芯的创建。模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计28/48(1)修剪过程【修剪过程】选项用来设定顶杆的修剪方法、顶杆修剪的显示模式和设定修剪的参数。 1)修剪方法对目标体的修剪方法共有3种：调整长度：用参数来调整顶杆长度，如图a所示。片体修剪：用建模面来修剪顶杆，该单选按钮使用链接几何体，图b。取消修剪：选中【取消修剪】单选按钮可去除已完成的顶杆的修剪，即恢复顶杆修剪之前的状态。 (a) 调整长

21、度 (b) 片体修剪 型芯轮廓 顶杆端部形状 顶杆端部形状 部形状 模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计29/482)引用集TRUE:工作区显示顶杆实体模型。FALSE:工作区显示推板被剪除后的空腔形状。两者皆是:工作区显示实体模型和空腔形状两部分。3)选择步骤选择目标体:选择需要修剪的顶杆，并完成修剪方法和引用集的设定。选择工具片体:定义包含顶杆修剪面的文件。4)修剪参数配合长度:为了降低加工成本，并提高顶杆顶出和复位动作的顺畅度，顶杆和顶杆孔并非全长配合，其配合长度需采用配合长度值控制，如图所示。偏置值:控制模具上顶杆偏置孔和顶杆之

22、间的径向距离，如图所示。 配合长度 偏置值 模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计30/48（2） 修剪组件使用【修剪组件】选项卡来创建另外的修剪部件或修剪曲面，如图所示。(1)修剪部件（新部件）：定义弹出窗口中的新修剪部件名称。（删除）：删除【修剪部件】列表中的高亮条目。(2)修剪曲面（新建修剪曲面）。要修剪一个新的修剪曲面，需按照以下步骤操作：从现有修剪片体中选择一个修剪片体；单击 按钮；选择一个现有的片体。（编辑修剪曲面）。【编辑修剪曲面】按钮可以选择其他的修剪面或片体。这是一个重新链接的过程。任何有该曲面修剪的组件都会自动更新。（

23、删除）。删除功能用来删除修剪曲面窗口中高亮的修剪曲面。模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计31/48三、模具设计实例三、模具设计实例本节进行数码相机盖模具的顶出机构设计，在前几章基础上进行设计。数码相机盖模具采用顶杆顶出。进行顶出机构设计时，先计算脱模力，再进行顶杆等推出零件的尺寸计算，最后在Mold Wizard里完成数码相机盖模具的顶出机构设计。1. 脱模力计算脱模力是指将塑件从型芯上脱出时所需克服的阻力。包括成型收缩的包紧力、带通孔的壳体类塑件的大气压力、机构运动的摩擦力和塑件对模具的粘附力等。影响脱模力的主要因素有：(1)型芯成

24、型部分的表面积及其形状。(2)收缩率及摩擦系数。(3)塑件壁厚和包紧型芯的数量。(4)型芯表面粗糙度。(5)成型工艺参数（如注射压力、冷却温度等）。模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计32/48对于数码相机盖，其t（壁厚）=2mm，d（长度）=100mm。因为t/d21000.020.05，所以数码相机盖属于薄壁制件，脱模力（F）按下式计算：其中， 矩环行制件平均壁厚（mm）；E塑料的弹性模量（MPa）；S塑料平均收缩率；l制件对型芯包含长度（mm）； 模具型芯脱模斜度；f制件与型芯间的摩擦系数； 塑料泊松比；k2无量纲系数；A塑件包紧

25、型芯的侧面积（mm2）。对于数码相机盖， =2mm，E=4.2X103 MPa，S=0.006，l=23mm， =1.2，f=0.3， =0.38，k2=1，A=(100+60)X2X23=7360mm2。因此，脱模力为： （N）221cos8kutgfESlF2u2u41730138. 012 . 13 . 02 . 1cos23006. 0102 . 4283tgF模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计33/482. 推出零件尺寸计算本模具中无推件板，只需计算推杆直径。推杆直径可以参照以下经验公式： 其中， 安全系数；L推杆长度（mm

26、）；F脱模力（N）；n推杆数目；E顶杆材料的弹性模量（MPa）。对于数码相机盖模具， =1，L=150mm，F=41730N，n=8，E=2.1X105 MPa。因此，顶杆直径为： （mm）取整，得数码相机盖模具的顶杆直径为5mm。综合以上计算，得到数码相机盖模具的顶出方案为：顶杆直径为5mm，顶杆长度约为130mm，顶杆数目 8。412nEFLd53. 4101 . 284173013014152412nEFLd模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计34/483. 创建顶管动模型芯有2个自攻螺钉结构，此处需设置顶管，先创建顶管零部件。1

27、单击【标准】/【打开】按钮，打开“Example7xmcamera_top_010.prt”。2利用装配导航器，只显示动模部分（camera_movehalf_048）、动模型芯（camera_core_006）、滑块导轨（camera_gb_l_002与camera_gb_r_003）和防磨垫板（camera_wp_005），如图所示。 模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计35/483 将动模型芯设为工作部件，单击【特征】工具栏中的【拉伸】按钮，如图所示，将动模型芯图示部位的2mm5mm的2个自攻螺丝小柱修剪掉。 4将模具装配体（ca

28、mera_top_010）设为工作部件，单击【标准件】按钮 ，按下图所示，创建自攻螺丝顶管。顶管选用的是FUTABA公司的E-SL型，顶管套规格是5mm125mm，顶针规格为2mm200mm。顶管完成后，装 配 导 航 器 里 相 应 地 出 现 一 个 顶 管 装 配 目 录（camera_layout_022/camera_prod_003/camera_ej_sleeve_assy_001），里面包括顶针（camera_sleeve_pin_002）和顶管套（camera_sleeve_ej_003）。模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出

29、机构设计36/48 5 1 3 6 选中图示两圆圆心 2 4 模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计37/485在【注塑模向导】工具条中单击【顶杆后处理】按钮 ，然后按照如图所示进行操作，调整顶管顶针长度。 生成的模型 1 3 4 2 步骤选择2 个顶管 模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计38/486在【注塑模向导】工具条中单击【顶杆后处理】按钮，按照如图所示步骤进行操作，修剪顶管长度。参考此步骤，修剪另一个顶管。 生成的模型 2 3 4 5 步骤选择顶管 步骤选择此孔底面 1

30、模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计39/484. 创建顶杆和拉料杆数码相机盖模具采用顶杆直接顶出结构，动模上均匀的布置6根顶杆。同时设有拉料杆，拉料杆用顶杆代替。1在【注塑模向导】工具条中单击【标准件】按钮 ，按下图所示进行操作 ， 创 建 顶 杆 。 顶 杆 选 用 的 是 F U TA B A 公 司 的 E J 型 ， 规 格 是5mm150mm，HEAD_TYPE选类型3，为防转顶杆。顶杆完成后，装配导航器相应地出现6个相同的顶杆零件（camera_layout_022/camera_prod_003/ camera_ej_p

31、in_001）。模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计40/48 1 2 3 5 6 8 4 重复， 输入相对于WCS的 坐 标（-40,20） 、 （-10,20） 、（-10,-20） 、 （20.5,20） 、（20.5,-20） 9 7 模具设计与制造实训第模具设计与制造实训第 第第7 7章章 导向与顶出机构设计导向与顶出机构设计41/482在【注塑模向导】工具条中单击【顶杆后处理】按钮，然后按照如图所示进行操作，调整顶杆长度。顶杆自动修剪完成后，原来相同的顶杆被修剪成不同的长度，装配导航器里的6个顶杆零件名称也相应地变为（camera_ej_pin_001/-1/-/2/-3/-4/-5）。 生成的模型 1 3