1、第6章 注射模具设计6.1 注射模的结构组成注射模的结构组成6.2 普通浇注系统设计普通浇注系统设计6.3 成型零件的设计成型零件的设计6.4 导向和脱模机构导向和脱模机构6.5 模具的温度调节模具的温度调节6.6 侧向分型模具的抽芯侧向分型模具的抽芯机构机构6.7 模架的选择模架的选择6.8 注射模典型图例注射模典型图例6.9 塑料模具设计程序及塑料模具设计程序及实例实例小结小结思考与练习题思考与练习题注射模的结构是由注射机的形式和制品的复杂程度及模具内的型腔数目所决定的。但无论是简单还是复杂，注射模均由定模和动模两大部分组成。定模安装在注射机固定模板上，动模安装在注射机移动模板上。注射时动
2、模、定模闭合构成型腔和浇注系统，开模时，动模、定模分离，取出制件。6.1 注射模的结构组成注射模的结构组成图61所示为一典型的单分型面注射模。它是注射模中最基本的一种结构，由动模和定模两部分组成，采用侧浇口进料，开模后制品连同浇注系统留在动模的型芯上，动模一侧设有推杆推出机构将制品从型芯上脱出，然后依靠复位杆复位。根据模具中各个部件所起的作用，可细分为以下几个部分。图61 注射模的基本结构1成型零部件成型零部件型腔是直接成型塑件的部分，故称为成型零件。它通常包括型芯和凹模。型芯成型制件的内表面，凹模成型制件的外表面。2浇注系统浇注系统浇注系统是将塑料由注射机喷嘴引入型腔的流动通道。它由主流道、
3、分流道、浇口和冷料穴组成。3导向零件导向零件导向零件是为了确保动模与定模合模时准确对中而设的。它通常由导柱和导套组成。4脱模机构脱模机构在开模过程中，将塑件从模具中顶出的机构称为脱模机构。5冷却和加热系统冷却和加热系统为了满足注射工艺对模具温度的要求，模具设有冷却和加热系统。6排气系统排气系统为了在注射过程中将型腔内的空气排出，需开排气槽。7侧向分型抽芯机构侧向分型抽芯机构当制品带有侧凹或侧凸时，在塑件取出之前，需先进行侧向分型，才能顺利脱模。6.2.1 主流道设计主流道设计主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度。主流道要与高温的塑料
4、和注射机反复接触与摩擦，所以常设计成可拆卸更换的主流道衬套。如图62所示，图中一般为26。为了使主流道与注射机喷嘴准确对中，在主流道衬套外径D与注射机定模板定位孔成H9/f9的配合。6.2 普通浇注系统设计普通浇注系统设计图62 主流道衬套6.2.2 冷料穴和拉料杆的设计冷料穴和拉料杆的设计冷料穴一般位于主流道对面的动模板上。其作用就是存放料流前峰的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而形成冷接缝。为了能在开模时把主流道凝料从主流道衬套中拉出，冷料穴常设计成倒锥形或钩形并与拉料杆或推杆配合使用，如图63所示。图63 钩形冷料穴与拉料杆冷料穴的形式有以下三种：(1)钩形冷料穴(见图63(a)。这种冷料
5、穴的底部有一根推杆，而推杆安装在推板上，与其它推杆或推管连用。类似结构还有倒锥形或环形冷料穴，如图63(b)、(c)所示。(2)带球头拉料杆的冷料穴。这类冷料穴的底部有一根拉料杆，拉料杆安装于型芯固定板上，不随推出机构一起运动，如图64所示。它主要用于推件板脱模的情况。(3)无拉料杆的冷料穴。它是在主流道对面的动模板上开一锥形凹坑，再在凹坑的锥形壁上钻一深度不大的小孔。这种冷料穴的分流道须设计成挠形结构，如图65中的件4。脱模时靠小孔作用将主流道凝料拉出，当塑件被推出时，冷料穴头部先沿着小孔轴线移动，然后被全部拔出，如图65所示。图64 带球头拉料杆的冷料穴图65 无拉料杆的冷料穴6.2.3
6、分流道设计分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向的作用。分流道表面十分光滑，以使料流的流动阻力最小。设计分流道的原则是：分流道长度尽可能短，截面尽可能大，温度降低尽可能小，阻力尽可能低。分流道设计要点如下：(1)分流道的截面形状：通常分流道的断面形状有圆形、矩形、梯形、U形等，一般尽量开在同一块模板上以便加工与使用，通常梯形和U形应用较多。(2)分流道的尺寸：因为各种塑料的流动性有差异，所以可以根据塑料的品种来粗略地估计分流道的直径，常用塑料的分流道直径推荐值如表61所示。表表61 常用塑料的分流道直径推荐值常用塑料的分流道直径推荐值(3)分流道的布置：分流
7、道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响。分流道的布置应尽可能使流道短，进料尽可能平衡。其布置形式有平衡式与非平衡式。平衡式布置：指塑料到浇口的距离是等长的。如图66(a)、(b)、(c)所示。非平衡式布置：型腔距主流道的距离不同或者各型腔大小与流道长度均不相同，如图67所示。为了使流道系统平衡，可通过改变浇口尺寸来达到进料平衡。图66 平衡式分流道图67 非平衡式分流道6.2.4 浇口设计浇口设计浇口是连接型腔到流道的细小一段，是浇注系统中最重要的一段。其作用是：防止倒流，易于切除浇注系统凝料，控制料流的充模过程，补缩。1.浇口的形式、特点和应用范围浇口的形式、特点和应用范围浇口的形式、特点和
8、应用范围如表62所示。表表62 浇口的形式、特点及应用范围浇口的形式、特点及应用范围表表62 浇口的形式、特点及应用范围浇口的形式、特点及应用范围续表(一)续表(一)续表(二)2浇口位置浇口位置浇口开设的位置对制件影响很大，在设计时，应注意以下几点：(1)避免熔合纹的产生或改变熔合纹的位置。浇口最理想的位置应该是使料流均匀地充满型腔的各个部分。(2)防止料流直接冲击细长型芯或嵌件，避免使其受力变形。(3)避免熔体断裂现象。当尺寸较小的浇口正对着一个宽大的型腔时，高速的料流通过浇口后，会产生喷射和蠕动等熔体断裂现象。(4)校核流动距离比。料流的流动距离过长，会使温度降低而不能充满型腔。实践证明，
9、最大流动距离是由流动比，即流动通道的最大长度和相应厚度之比来确定的。(61)式中：K流动比；Li流动路径各段长度(mm)；ti流动路径各段的型腔厚度(mm)；n流动路径的总段数。流动比随塑料品种、温度、注射压力、浇口类型等而改变，表63列出了几种塑料流动比的参考值。niiitLK1表表63 几种塑料流动比的参考值几种塑料流动比的参考值3.分流道与浇口的过渡分流道与浇口的过渡分流道与浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡，这样有利于塑料熔体的流动及充填。如图68所示，l0.72 mm,r0.52 mm。图68 分流道与浇口的过渡(a)梯形；(b)半圆形；(c)圆形；(d)U形成型零件设计时首先应
10、确定分型面，然后根据制件尺寸，计算成型零件的工作尺寸，从加工及维修角度确定其结构，并对关键零件进行强度与刚度的校核。6.3 成型零件的设计成型零件的设计6.3.1 分型及排气分型及排气分型面即型芯与凹模的接合面。一副模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面。分型面可以是垂直于合模方向，也可以与合模方向平行或倾斜。分型面以粗短横线表示其位置，以箭头表示其开模方向。分型面的形状完全取决于塑件的形状。若此轮廓为平面，则为平面分型面；若为非平面，则为非平面分型面。分型面对制品质量、模具结构及制造有着直接的影响，因此，正确地选择分型面至关重要。表64是分型面选择的实例与说明，以供参考。表表64 分型面选
11、择的实例与说明分型面选择的实例与说明表表64 分型面选择的实例与说明分型面选择的实例与说明续表续表续表续表6.3.2 成型零件结构及其工作尺寸成型零件结构及其工作尺寸1凹模的结构设计凹模的结构设计1)整体式凹模如图69所示，它是由一整块金属材料(也称定模板或凹模板)直接加工而成的。其特点是为非穿通式模体，强度好，不易变形。但由于其加工困难，故只适用于小型且形状简单的塑件成型,此时可省去定模座板，如图69(a)所示。图69 整体式凹模2)组合式凹模组合式凹模又可分为整体嵌入式凹模、局部镶嵌式凹模以及拼块组合式凹模。(1)整体嵌入式凹模：对于小件一模多腔式模具，一般是将每个型腔单独加工后压入定模板
12、中，如图610所示。这种结构的凹模形状、尺寸一致性好，更换方便。凹模的外形做成台阶式，以台阶定位，然后以定模座板将其固定，如图610(a)、(b)所示。其中图610(b)的型腔具有方向性，故用止动销防转。图610(c)和(d)所示为凹模镶块从定模板的另一侧嵌入，可省去支承板。图610 整体嵌入式凹模及其固定(2)局部镶嵌式凹模：对于形状复杂或易损坏的凹模，将难以加工或易损坏的部分做成镶件形式嵌入型腔主体上，如图611(a)、(b)和(c)所示。(3)拼块组合式凹模：这种结构形式广泛用于大型模具上。根据镶拼方式不同，其又可分为凹模底部镶拼式结构、凹模侧壁镶嵌式结构以及瓣合式结构。凹模底部镶拼式结
13、构：当形状较复杂的型腔或尺寸较大时，可把凹模做成通孔型的，然后再镶上底部，如图612(a)、(b)和(c)所示。图611 局部镶嵌式凹模图612 凹模底部镶拼式凹模侧壁镶嵌式结构：对于大型凹模，为了便于加工，有利于热处理并节省模具钢，其侧壁可采用拼块结构，如图613(a)和(b)所示。瓣合式结构：当侧壁带有凹凸形状或外螺纹时，为了便于塑件脱模，可将凹模做成两瓣或多瓣组合式，如图614(a)和(b)所示。图613 凹模侧壁镶嵌式图614 瓣合式2型芯的结构设计型芯的结构设计1)整体式型芯整体式型芯如图615所示，将成型的凸模与动模板做成一体，不仅结构牢固，还可省去动模垫板(即支承板)。但是由于不
14、便于加工，故只适用于形状简单且凸模高度较小的单型腔模具。2)组合式凸模组合式凸模又分为整体装配式凸模和镶件组合式凸模。(1)整体装配式凸模：是将凸模单独加工后与动模板进行装配而成的，如图616(a)、(b)和(c)所示。图615 整体式型芯图616 整体装配式凸模(2)镶件组合式凸模：对于形状复杂的凸模，为了加工方便，可采用镶件拼合式结构，如图617所示。图617(a)中，两个小型芯若相距太近时则宜改为图617(b)或(c)的结构形式，以避免热处理时薄壁处开裂。通常将成型塑件小孔或槽的小凸模称为小型芯。单独制造，然后以嵌入的方式固定，如图618所示。其中：图618(a)是铆接式；图618(b)
15、是压入式；图618(c)是常用的结构形式；图618(d)是带脱模板式；图618(e)、(f)是用顶销或螺母压紧的形式；图618(g)、(h)、(i)和(j)是用于尺寸较大的型芯；对相互靠近的小型芯，可采用图618(k)所示的形式。图617 镶件组合式凸模图618 小型芯3成型零件的工作尺寸成型零件的工作尺寸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，它通常包括凹模和凸模的径向尺寸(包括矩形和异形零件的长和宽)、凹模和凸模的高度尺寸以及位置(中心距)尺寸等。1)影响工作尺寸的因素成型零件的工作部分尺寸由塑件的尺寸精度要求、塑料的收缩率、模具的磨损及模具的制造公差等因素来确定。其中塑料的收
16、缩率最难控制，生产过程中由于工艺条件的波动或材料批号的变化都会引起收缩率的波动，从而引起塑件尺寸精度的不稳定。(1)塑件的偏差：塑件的偏差规定按单向极限制，制品外轮廓尺寸偏差按基轴制，即下偏差取负值“”，上偏差为“0”；制品内腔尺寸偏差按基孔制，即上偏差取正值“”，下偏差为“0”。若制品上原有偏差的标注方法与以上不符，则应按以上规定进行转换。制品孔中心距尺寸偏差按对称分布原则计算，即取“/2”。(2)模具制造公差z：模具制造公差可取塑件公差的1/31/6，即z(1/31/6)。(3)模具的磨损量c：由于塑件在成型及脱模中对型腔造成磨损，其磨损主要产生在与脱模方向一致的面，对于与脱模方向垂直的面
17、,其磨损很少,可以忽略不计。对于一般的中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的1/6，即c(1/6)；对于大型塑件,则取(1/6)以下。(4)塑件的收缩率：塑件成型后的收缩率与多种因素有关，通常按平均收缩率计算:(62)由于成型条件的变化，会引起收缩率的波动，从而造成塑料制品尺寸的误差，其值s为s(smaxsmin)%B(63)设计型腔尺寸时，考虑到塑料的收缩及收缩率的波动，模具型腔尺寸按下式计算：ABsB (64)式(62)式(64)中：2minmaxssss平均收缩率；smax最大收缩率，查附表7；smin最小收缩率，查附表7；s收缩率波动引起的塑料制品尺寸的误差；B塑料制品在室温下的尺寸；A
18、模具型腔在室温下的尺寸。(5)模具在分型面上的合模间隙：由于注射压力及模具分型面平面度的影响，会导致动模、定模注射时存在着一定的间隙。一般当模具分型面的平面度较高、表面粗糙度较低时，塑件产生的飞边也小。飞边厚度一般应小于0.020.1mm。一般情况下，影响成型零件及塑料公差的主要因素是模具制造公差z、模具磨损量c以及塑件的收缩率s这三项。2)成型零件工作尺寸的计算方法成型零件工作尺寸的计算方法一般有两种：一种是平均值法，即按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量进行计算；另一种是按极限收缩率、极限制造公差和磨损量进行计算。前一种计算方法简便，但不适用于精密塑件的模具设计，后一种计算方法能保证所成
19、型的塑件在规定的公差范围内，但计算比较复杂。以下介绍前一种计算方法。(1)凹模径向尺寸的计算。已知塑料制品的形状与尺寸如图619(b)所示，其平均收缩率为s，磨损量为c。设凹模的径向尺寸为，按平均值计算方法可得下式：(65)对于中、小型制品，可取c/6，z/3，并将(/2)s)项略去，则有：csszm21222sLLLsLLL43ssmz0mL标注制造公差后得(66)“”前的系数可随制品的精度和尺寸变化，一般在0.50.8之间，制品偏差大则取小值，偏差小则取大值。z0sm43)1(sLL图619 模具成型零件与制品尺寸的关系(a)凹模；(b)塑料制品；(c)型芯(2)凹模型腔高度尺寸的计算。由
20、于该尺寸属于塑件外轮廓尺寸，故可仿照凹模径向尺寸计算公式(66)，但不同的是凹模底面的磨损量c不予考虑，故有:取z/3,并将(/2)s)项略去，则有:sHHH222sszmz0sm32)1(sHH(67)(3)型芯径向尺寸的计算。设塑件内型腔尺寸为ls 0，与上面凹模径向尺寸的计算相类似，可得到型芯的径向尺寸为(68)(4)型芯高度尺寸的计算。设制品孔深为(hs)0,型芯制造公差为“z”，同理可推导出:(69)0smz43)1(sll0smz43)1(slh(5)型芯之间或成型孔之间间距的计算。如图619所示，模具上中心距尺寸与制品上中心距的公差标注均以对称偏差/2和(z/2)表示。此外，在中
21、心距尺寸的计算中不考虑磨损量。制品的名义尺寸Cs与模具的名义尺寸Cm均为平均尺寸，故有：(610)zsm21)1(sCC(6)型芯(或成型孔)中心到成型面距离的计算。图620表示了安装在凹模中的型芯(或孔)中心到凹模侧壁的距离和安装在型芯中的小型芯(或孔)中心到型芯侧面的距离与塑件中相应尺寸的关系。凹模内的型芯或孔中心到侧壁距离的计算：由图620(a)可知，塑件相应的尺寸为Ls,模具相应的尺寸为Lm，型腔的单边磨损量为c/2，则按平均值方法计算有:(611)224)1(smzsLL 型芯上的小型芯或孔的中心到型芯侧面的距离的计算：由图620(b)可知，型芯的磨损会使其距离变小，若其单边最大磨损
22、量为z/2，那么按平均计算法则得下式:(612)(7)螺纹型芯和型环尺寸的计算。螺纹的种类很多，下面仅介绍普通螺纹型芯和型环的计算方法，见图621。224)1(smzsLL图620 型芯之间或成型孔之间的间距图621 螺纹型芯与螺纹型环的几何参数按平均收缩率计算螺纹型芯的计算公式为(613)(614)(615)式中：中型件螺纹中径公差，可查公差标准(GB/T1971981)；z螺纹型芯中径制造公差，一般取z中/5或查表65。0sm0sm0s中m中zzz)1()1()1(中小小中大大中sDdsDdsDd(616)(617)(618)螺距工作尺寸计算公式为 (619)式中:z为螺距制造公差，可查表
23、66。zzzsdDsdDsdD中小小中大大中0sm0sm0s中m中)1()1()1(2)1(zsmstT螺纹型环计算公式为表表65 螺纹型芯与型环直径的制造公差螺纹型芯与型环直径的制造公差表表66 螺纹型芯与型环的螺距制造公差螺纹型芯与型环的螺距制造公差例例61 如图622所示的塑件尺寸单位为毫米(mm),收缩率smax1%，smin0.6%，已知 Ds为M8螺纹大径，ds为M271.5外螺纹。mm,18 mm,4820.0010.038.0dDmm,38mm,160H mm,34 mm,12 mm,13.033026.02020.01260.002180.001HhhC(8)成型零件工作尺寸
24、计算举例。图622 塑料制品图解解 由已知条件，查得M8普通螺纹孔的螺距ts1.25,Ds大8.0，Ds中7.19，Ds小6.65。M271.5为普通牙螺纹，其螺距ts1.5,ds大27，ds小25.375，ds中26.026,模具制造公差取z/3,平均收缩率为s0.8%。(1)型腔尺寸(单位mm):将尺寸换算成，依据公式(66)得依据公式(67)得10.038.048028.09.4709.0028.000sm07.48)28.075.0008.09.479.47(43)1(zsDD09.00326.0002m207.00320.0001m113.3826.032)008.01(3832)1
25、(99.1520.032)008.01(1643)1(zzsHHsHH(2)型芯尺寸(单位mm):依据公式(68)得依据公式(69)得(3)中心距尺寸:依据公式(610)得007.00320.00m29.1802.043)008.01(1843)1(zsdd009.00326.002m245.3426.032)008.01(3432)1(zshh04.026.332326.0)008.01(342)1(zmsCC(4)螺纹型芯尺寸:依据公式(613)式(615)得大径：查螺纹公差标准GB/T1971981，得中0.20 mm。查表65,取z0.03，则 中径：查表65，取z0.02，则小径:查
26、表65，取z0.02，则003.0003.00大s大m26.820.0)008.01(8)1(中zsDd002.0002.00sm中45.720.0)008.01(19.7)1(中中zsDd003.0003.00sm90.620.0)008.01(65.6)1(z中小小sDd螺纹深度:依公式(67)得 螺距:查表66，取z0.02，依公式(619)得(5)螺纹型环尺寸(单位mm)：大径:查表65,取z0.04,依公式(616)、式(617)和式(618)得中径：查表65,取z0.03，则006.00318.001m122.1218.032)008.01(1232)1(zshh01.026.12
27、02.0)008.01(5.12)1(zsmstT03.0003.000中s中m03.2620.0)008.01(026.26)1(z中sdD04.0004.000sm04.2720.0)008.01(27)1(z大大大sdD小径：查表65，取z0.04，则螺距:查表66，取z0.02，则04.0004.000sm38.2520.0)008.01(375.23)1(z中小小sdD02.051.102.0)008.01(5.12)1(zsmstT 4 强度及刚度校核强度及刚度校核注射模的型腔主要承受锁模力和型腔压力。在模具设计中，要考虑模具所能承受的压力。如果所受压力超过允许值，就可能使型腔变形
28、或开裂。其后果是：制件无法顶出、产生较厚的飞边、制件精度得不到保证。因此，在确定凹模壁厚及底厚时，要进行强度和刚度的校核。尤其对重要的、精度要求高的大型塑件的型腔，不能仅凭经验确定型腔壁厚和底板厚度。常用的刚度和强度计算公式见表67所示。表表67 模具型腔壁厚刚度和强度计算公式模具型腔壁厚刚度和强度计算公式续续表中：E模具材料的弹性模量(MPa)，碳钢为2.1105MPa；p型腔压力，一般取2545MPa；模具材料的许用应力(MPa)；底板短边与长边长度之比(L2/L1)；刚度条件，即允许变形量(mm),由表68选取；考虑短边影响的系数，根据型腔边长之比,查表69；C与型腔深度对型腔侧壁长边边
29、长之比h/L1有关的系数，见表610；F与型腔长边平行的短边侧壁和底板受拉断面积，FL1(Hh)2hs；与比值h/L1有关的系数，见表610；C1由长边边长与底板短边之比L1/L2决定的系数，见表611。表表68 常用塑料常用塑料值的取值范围值的取值范围表表6-9 矩形型腔与边长比有的参数矩形型腔与边长比有的参数表表6-10 整体矩形型腔侧壁厚度计算的有关系数整体矩形型腔侧壁厚度计算的有关系数表表611 系数系数C1与边长的关系与边长的关系6.4.1 导向机构导向机构导向机构主要起对动、定模定位,合模导向并承受一定的侧压力的作用。常用的导向机构主要是导柱与导套,如图623所示。它适用于精度要求
30、高、生产批量大的模具。当对于小批量生产的简单模具，可不采用导套，直接与模体间隙配合。6.4 导向和脱模机构导向和脱模机构图623 导柱与导套导向机构导柱一般安装在动模一侧，对型芯起保护作用。导柱的长度应比型芯(凸模)端面的高度高出68 mm，以确保型芯进入凹模前，定模板与动模板已经对中。导柱和导套应有足够的耐磨度和强度，常采用20低碳钢经渗碳0.50.8 mm，淬火4855HRC，也可采用T8A碳素工具钢，经淬火处理。根据模具的大小及形状，导柱与导套的个数一般为24个，其大小和布置可参考标准模架数据选取。6.4.2 脱模机构脱模机构1概述概述在注射成型的每一循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型
31、芯上脱出，模具中这种脱出塑件的机构称为脱模机构(或称推出机构、顶出机构)。脱模机构的作用包括脱出、取出两个动作，即首先将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离，称为脱出，然后把其脱出物从模具内取出，参看图61。2脱模方法脱模方法基本的脱模方法有推杆式脱模、推管式脱模、推板式脱模和气压式脱模等。1)推杆式脱模推杆式脱模应用广泛，常用圆形截面推杆，具有制造简单、更换方便、推出效果好等特点。图61便是采用推杆式脱模。推杆零件已标准化，设计中可选用标准推杆。推杆直径d与模板上的推杆孔采用H9/f9或H8/f8配合，配合长度为直径的1.52倍，通常不小于12 mm。推杆的固定形式如图624所示。其中图624
32、(a)是一种常用的固定形式，适用于各种不同结构形式的推杆；图624(b)是用垫圈来代替固定板上的沉头孔以简化加工；图624(c)是用螺母拉紧推杆，用于直径较大的推杆及固定板较薄的场合；图624(d)是用紧定螺钉顶紧推杆，用于直径大的推杆和固定板较厚的场合；图624(e)用螺钉紧固推杆，适用于较大的各种截面形状的推杆；图6-24(f)是铆接式，适用于推杆直径不大且数量多、间距小的情况。图624 推杆的固定形式推出机构的导向：当推杆较细或推杆数量较多时，为了防止因塑件反阻力不均而导致推杆固定板扭曲或倾斜折断推杆或发生运动卡滞现象，常在推出机构中设导向零件，一般包括导柱和导套。导柱一般不少于两个，大
33、型模具要四个。图625(a)、(b)、(c)所示为导柱的三种安装形式。前两种形式的导柱除定位作用外，还能起到支撑柱的作用，以减少注射成型时动模支承板的弯曲。图625 推杆的导向推出机构的复位：脱模机构完成塑件顶出后，为进行下一个循环必须回复到初始位置。目前常用的复位形式主要有复位杆复位和弹簧复位。复位杆复位如图626所示。复位杆的作用是使已完成推出的推杆回到注射成型的初始位置。复位杆在结构上与推杆相似，所不同的是它与模板的配合间隙较大，同时合模时要使复位杆顶面进入塑件0.1 mm的深度(即使塑件带有凹坑而不是凸台)以不影响制品的使用。图626 复位杆复位装置(a)顶出状态；(b)合模状态弹簧复
34、位如图627所示。其中图627(a)是将弹簧套在定位柱上，以防工作时弹簧偏移；图627(b)是当推杆周围的空间位置允许时，将弹簧直接套在推杆上。弹簧复位结构简单，但应注意弹簧力要足够，弹簧要及时更换。图627 弹簧复位当推杆端面部分与制件接触，部分与分型面接触，这种形式可不设复位杆复位，因为推杆与分型面接触的部分同时起到了复位的作用,如图628所示。推杆的布置与数量要由塑件的大小和形状来定，要求使塑件脱模时变形最小。图628 兼作复位杆的推杆(a)推杆兼复位杆；(b)拉料杆兼复位杆 2)推管式脱模推管式脱模特别适用于圆环形、圆筒形等中心带孔的塑件脱模。推管整个周边推顶塑件，使塑件受力均匀。它具
35、有无变形、无推出痕迹等优点。推管式脱模的基本结构如图629所示。推管固定在推杆固定板上，小型芯穿过推板固定于动模座板上，如图629(a)所示；也可固定于动模型芯固定板，如图629(b)所示。推管在型腔与小型芯之间滑动。图629 推管式脱模3)推板式脱模推板式脱模的特点是推出面积大、推力均匀，塑件不易变形，表面无推出痕迹，结构简单，模具无需设置复位杆。它适用于大筒形塑件或薄壁容器及各种罩壳形塑件。其结构如图630所示。其中图630(a)是应用最广泛的结构形式，推件板借助于动、定模的导柱导向；图630(b)表示推件板由定距螺钉拉住，以防脱落；图630(c)为推件板镶入动模板内，模具结构紧凑，推件板
36、的斜面是为了在合模时便于推件板的复位。图630 推板式脱模4)气压式脱模如图631所示，它是在凸模(型芯)上设置压缩空气推出阀门，在型芯与塑件之间通入0.50.6 MPa的压缩空气使塑件脱模。气压式脱模可以设置在动模一侧，也可以设置在定模一侧，可在开模行程的任何阶段进行，并使制件变形小。它特别适用于深腔薄壁类容器，尤其是软质塑料的脱模。图631 气压式脱模塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。模具温度过高，成型收缩大，脱模后塑件变形率大，而且还容易造成溢料和黏模。模具温度过低，则熔体流动性差，塑件轮廓不清晰，表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷。当模具温度不均
37、匀时，型芯和型腔温度差过大，塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形，会影响塑件的形状和尺寸精度。综上所述，模具上需要设置温度调节系统以达到理想的温度要求。通常温度调节系统包括冷却系统和加热系统两种。6.5 模具的温度调节模具的温度调节6.5.1 冷却系统的设计冷却系统的设计一般注射模具内的塑料熔体温度为200左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在60以下。所以热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。对于熔融黏度低、流动性较好的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚苯乙烯、聚氯乙烯、有机玻璃等，当塑件是小型薄壁时，则模具可利用自然冷却而
38、簧枥淙聪低；当塑件是大型厚壁时，则需要对模具进行人工冷却，以使塑件在模内加快冷却定型，缩短成型周期，提高生产率。冷却介质通常使用循环水。为保证模具温度均匀，设置冷却水路时：一是将入水口放在模具温度较高的地方，如浇口附近，而将出水口放在模具温度最低的地方；二是冷却管路不要离型腔表面太近，一般在12 15 mm，冷却水管直径一般为8 12 mm。冷却水孔应避开模具上的各种孔，并在设计时应考虑清洗的方便。冷却通道设置的方式有直流式、直流循环式、循环式、喷流式和隔板式等，如图6-32所示。冷却水孔的设计实例如图633图638所示。图632 冷却水孔的形式(a)直流式；(b)直流循环式；(c)循环式；(
39、d)喷流式；(e)隔板式图633 薄壁浅塑料件的冷却水路图634 中等深度塑料件的冷却水路图635 深塑料件的冷却水路图636 较深的塑料件的冷却水路图637 杯形塑料件的冷却水路图638 带细长侧芯的塑料件的冷却水路6.5.2 加热系统的设计加热系统的设计模具加热一般采用电阻加热的方式。电阻元件可采用电热板、电热套或电热棒。电阻加热的设计主要是根据实际需要计算出电功率，以此选用电热元件的规格。加热模具所需的电功率可按如下经验公式计算：Pqm(620)式中:P电功率(W)；m模具质量(kg)；q单位质量模具维持成型温度所需要的电功率(W/kg)，其值见表612。表表612 q值值6.6.1 抽
40、芯机构的作用及类型抽芯机构的作用及类型当塑件的侧面带有孔或侧凸凹时,必须采用侧向成型的型芯才能满足塑件成型上的要求。侧面型芯必须在塑件脱模前将其抽出。完成侧型芯抽芯与复位动作的装置，叫做抽芯机构。侧向抽芯机构按其动力来源可分为手动、机动、液压或气动三大类。6.6 侧向分型模具的抽芯机构侧向分型模具的抽芯机构(1)手动侧抽芯：塑件脱模前用手工抽出活动侧型芯。其特点是结构简单，但劳动强度大，生产率低，只适用于小型制件或小批量生产。图639所示是三种手动抽芯机构的示例。其中图(a)的结构简单，塑件开模前，先用扳手旋出侧型芯；图(b)用于非圆形型芯的抽芯；图(c)用于多型芯同时抽芯。图639 手动抽芯
41、机构(2)机动侧抽芯:利用注射机的开模力，通过机械传动零件将侧型芯抽出。其特点是生产率高，劳动强度低，应用广泛。这种装置比较复杂。目前最常用的如斜导柱抽芯、弯销抽芯、齿轮齿条抽芯。(3)液压或气动侧抽芯:利用液压力和空气压缩力作动力完成抽芯动作。其特点是传动平衡、抽芯力大、抽芯距长，适用于大型模具。如冰箱果盒等。6.6.2 斜导柱抽芯的结构及原理斜导柱抽芯的结构及原理斜导柱抽芯是由与模具开模方向成一定角度的斜导柱与滑块组成的，为保证抽芯动作稳妥可靠，还应有滑块定位及锁模装置。典型的斜导柱抽芯结构如图640所示。图640 斜导柱分型抽芯原理图(a)合模状态；(b)开模状态在图640中，侧型芯5用
42、销钉4固定在滑块8上。开模时，固定在定模座板2上的斜导柱3使滑块沿动模垫板7的导滑槽内滑动，当斜导柱全部脱离滑块上的斜孔后，侧型芯就完成抽芯动作。此时，在推管6的作用下，塑件完成脱模。限位挡块9、弹簧10、螺钉11是滑块的限位装置,一方面使滑块保持预定的抽芯最终位置，另一方面保持闭模时斜导柱能准确进入滑块上的斜孔，使滑块与侧型芯复位，楔紧块1起锁模的作用，以防滑块受注射成型压力而产生位移。1.斜导柱设计斜导柱设计(1)斜导柱倾角。斜导柱倾角的大小对斜导柱所承受的弯曲力和实际达到的抽芯力，斜导柱的有效工作长度、抽芯距和开模行程起着重要的作用。一般斜导柱的倾斜角取10左右，最大不超过25。(2)斜
43、导柱总长度L。斜导柱总长度取决于抽芯距、斜导柱直径和倾角。从图641可知：(621)式中：L斜导柱总长度(mm)；)158(sintan2costan254321SdhDlllllLD斜导柱固定部分大端直径(mm)；h斜导柱固定板厚度(mm)；d斜导柱直径(mm)；斜导柱的倾角()。l4Ssin称斜导柱的有效长度；l3l4称斜导柱的伸出长度；l5称斜导柱头部长度，常取815mm，也可取截锥长度为d/3,半球形头取d/2。图641 斜导柱总长度计算2.滑块设计滑块设计(1)侧型芯与滑块的连接。侧型芯一般与滑块分开制造，它们之间的连接方式如图642所示。(2)滑块的导滑形式。滑块在抽芯时滑动要平衡
44、灵活，因此，滑块与导滑槽必须很好地配合与导向。其配合一般采用H7/f7，常见形式如图643所示。其中：图643(a)为整体式导滑槽与滑块，结构紧凑，但制造难度较大，精度难控制，主要用于小型模具的抽芯机构；图643(b)表示导滑部分设在滑块中部，改善了斜导柱的受力状态，适用于滑块上下均无支承板的情况；图643(c)是组合式结构，容易加工和保证精度；图643(d)为导向基准在中间的镶块上，可减少加工基准面；图643(e)的结构便于装配调整；图643(f)表示导滑槽由两块镶块组成，便于加工及保证精度；图643(g)为在滑块两侧以两根精密的导柱代替矩形导滑的结构，其加工容易，且导轨以圆柱面接触，承压面
45、积大，磨损小；图643(h)表示当滑块宽度大于长度很多时，可在一个滑块上用两根斜角相同的斜导柱带动。图642 侧型芯与滑块的固定(a)螺钉固定；(b)通槽固定；(c)压板固定；(d)燕尾槽连接图643 滑块的导滑形式(3)滑块的定位装置。为了保证斜导柱伸出端准确无误地进入导向孔，滑块在完成抽芯动作后，必须停留在一定的位置上。这种装置称为滑块的定位装置，如图644所示。其中:图644(a)是利用滑块的自重停靠在挡板上，达到定位的目的；图644(b)是依靠弹簧的弹力使滑块靠在限位块上定位，在模具的任意方向抽芯均可使用；图644(c)、(d)利用弹簧和活动定位销定位，磨损小；图644(e)以钢球代替
46、定位销，图644(f)是将弹簧横放于模内，结构紧凑。图644(c)、(d)、(e)、(f)不宜于滑块较大的上、下抽芯模具。图644 滑块的定位装置滑块锁模装置要承受型腔内的侧向压力，应选用可靠的连接方式和模板相连，如图645所示。其中图(a)的楔紧块由螺钉、销钉固定在定模座板上，由楔紧块锁紧；图(b)的楔紧块插入定模座板中定位，并由螺钉固定，锁紧是由楔紧块加止动销共同完成的。楔紧块的楔角1应大于斜导柱倾角23。图645 楔紧块形式(a)普通滑块闭锁；(b)止动销闭锁3抽芯时的干涉现象及先复位机构抽芯时的干涉现象及先复位机构对于斜导柱在定模、滑块在动模的侧抽芯机构来说，由于滑块的复位是在合模过程
47、中实现的，而推出机构的复位一般也是在合模过程中实现的（通过复位杆的作用），如果滑块先复位，而推杆等后复位，则可能要发生侧型芯与推杆相撞击的现象，这种现象就称为干涉现象，如图6-46所示。图646干涉现象 为了避免上述干涉现象的发生，在模具结构允许的情况下，可采取如下措施：避免推杆与活动型芯的水平投影相重合；使推杆的推出距离小于活动型芯的最低面；在一定的条件下采用推杆先于活动型芯复位机构。滑块与推杆不发生干涉现象的条件是(如图6-47所示）：htanS(6-22)其中:h是推杆端面至活动型芯的最近距离；S是活动型芯与推杆或推管在水平方向上的重合距离；为斜导柱倾角。一般情况下，式（6-22）的左端
48、比右端大0.5mm以上。图6-47h与S的关系通常可以用增大角的方法避免干涉。当角的改变不能避免干涉时，要采用推杆先复位机构。常见的先复位机构有以下几种形式:（1）楔形三角滑块式先复位机构：如图6-48所示，合模时楔形杆1使三角滑块2向右移动，带动推板3向下移动而使推杆4复位。图6-48楔形三角滑块式先复位机构(a)开模状态；(b)合模状态（2）楔形摆杆式先复位机构：如图6-49所示，其先行复位原理与前一种机构基本相同，只是用摆杆2代替了图6-48中的三角滑块2的作用。合模时楔形杆1推动滚轮3压迫摆杆2向下转动，并同时压迫推板4带动推杆5向下移动优先于侧型芯进行复位。图6-49楔形摆杆式先复位
49、机构(a)开模状态；(b)合模状态（3）楔形杠杆式先复位机构：如图6-50所示，楔形杆1端部的45斜面推动杠杆2的外端，当杠杆的内端转动而顶住支承板5时，则推动推杆固定板4并连同推杆3向下移动而先复位。图6-50楔形杠杆式先复位机构(a)开模状态；(b)合模状态（4）连杆先复位机构:如图6-51所示，滑块1的下部有一缺口，贯穿缺口装一固定连杆先复位机构销3，连杆2一端套在固定销上，而其中间的长槽则套在固定于动模的圆销4上。当滑块1合模时，由于杠杆作用而使连杆竖直，其A端迫使推杆5向下移动而复位。图6-51连杆先复位机构(a)开模状态；(b)合模状态（5）楔杆铰链式先复位机构：如图6-52所示，
50、合模时，在侧型芯1移至推杆4的部位之前，楔杆2已推动铰链3使推板5后退，迫使推杆4先复位，避免了侧型芯1与推杆4发生干涉。（6）斜导柱式先复位机构：如图6-53所示，在滑块2斜孔旁设置一根复位杆，并在斜导柱的一端制成平面，合模时，斜导柱1首先推动复位杆4，因而也推动推板5使推杆3先复位。（7）弹簧先复位机构：如图6-27所示，该机构结构简单，装配和更换都较方便，在生产中有一定应用。其缺点是弹簧容易失效，故要慎用。图6-52楔杆铰链式先复位机构 图6-53斜导柱式先复位机构 4斜导柱抽芯的其它结构斜导柱抽芯的其它结构斜导柱抽芯除了将斜导柱装在定模、侧型芯装在动模的结构形式之外，还有将斜导柱与侧型
