注射模具总体结构设计与标准课件.ppt

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1、注射模具总体结构设计和标准,注射模具总体结构设计和标准,2. 塑料模具,2.1 注射成型模具2.1.3 注射模具的结构设计2.2 压塑/传递成型模具 2.3塑料中空成型、真空成型模具2.4 挤出成型模具,2. 塑料模具2.1 注射成型模具,5 模具温度调节系统设计 5.1 模具温度调节的意义 5.2 模具的加热与冷却分析 5.3 模具冷却系统的计算 5.4 模具冷却系统的设计原则 5.5 冷却系统的结构形式 5.6 模具的加热,5 模具温度调节系统设计,注射模具总体结构设计与标准课件,5.1 模具温度调节的意义 （1） 模温对塑件质量的影响 1）成形性能 每种塑料在成形加工中若能始终维持适宜的

2、模温，则可使其成形性能得到改善。模温过低，会降低熔体流动性，可能发生欠注；模温过高，会使熔 体发生分解，制品收缩率增大，影响尺寸精度。 2）塑件变形 模温稳定，冷却均衡，可以减小塑件变形。模具温差过大，会使塑件冷却不均匀，收缩不一致，由此产生应力而引起塑件变形，尤其壁厚不均和形状 复杂的塑件更为突出。合理的温度调节，可消除塑件变形。,5.1 模具温度调节的意义,3）尺寸稳定性 模温恒定，可减少成型收缩率的波动，提高尺寸稳定性。结晶性塑料， 模温高些有利于结晶过程的进行，充分结晶的塑件，在存放或使用中不 会发生尺寸变化；但结晶度高收缩大。对较柔软的塑料，成形中宜用低 模温，有利于其尺寸稳定。任何

3、一种材料，模温恒定，收缩一致，均有 利于提高尺寸精度。 4）力学性能 模温低，会使塑件熔接痕明显，降低强度；结晶型塑料，结晶度越高， 塑件应力开裂倾向越大，从减小应力考虑，模温不宜过高。 但对PC一类高粘度的非结晶型塑料，其应力开裂与塑件的内应力大小 有关，升高模温有利于减小内应力，也就减小了应力开裂倾向。 5）外观质量 一般塑件，适当提高模温能有效改善塑件外观质量，使塑件表观光 泽，轮廓清晰，降低粗糙度。,3）尺寸稳定性,（2） 模温对生产效率的影响 模具工作时的温度是周期性变化的，如图所示。注射熔体时，模温高，脱模时模温低。其热量的传递要靠对流、辐射和传导等方式完成。因此，注射成型中的模具

4、可看成为一个热交换器。塑料熔体以200左右的温度注入模具，冷却到制品脱模时约60左右的温度。其间所释放的 热量约有5%左右以辐射、对流的方式散发到大气中，其余95%左右将由冷却介质带走。因此，模具的生产效率主要取决于冷却介质的热交换效果。,注射成形中的模具温度变化,（2） 模温对生产效率的影响最高模溫最低模溫平均模溫,一般冷却时间约占整个注射成型周期的2/34/5，由此可见，缩短冷却时间是提高生产效率的关键因素。成形周期中冷却时间所占的比例如图所示。,成形周期中的时间比例,一般冷却时间约占整个注射成型周期的2/34/5，由,若要缩短冷却时间以提高生产效率，可从以下几方面着手。 1）提高模板对冷

5、却介质的传热系数ha 与冷却介质溫度有关的系数； 冷却介质在该溫度下的密度 g/ ; v 冷却介质的流速m/s； d 冷却管路的直径mm。 传热系数与冷却介质在模具冷却通道内的流动速度有关。研究表明紊流状态下的传热系数可比层流高1020倍。层流是流体在层与层之间仅以热传导方式传热；紊流时水道管壁和中心的流体发生无规则的快速对流，使传热效果大大增加。如图所示。,层流与紊流示意图,若要缩短冷却时间以提高生产效率，可从以下几方面着手。,冷却介质在通道中是否产生湍流，可用雷诺数（Re）来判断。即 Re d 圆形水道直径或非圆形通道的当量直径，m； 水的流速，m/s; 水的运动粘度，/s. 雷诺数达到4

6、000以上时，一般可视为紊流，为使冷却介质处于稳定紊流状态，希望雷诺数达到600010000以上。冷却剂流动型态与雷诺数的关系如表8-1。,表8-1 冷却剂流动型态与对应的雷诺数范围,冷却介质在通道中是否产生湍流，可用雷诺数（Re）来判,2）提高模具与冷却介质之间的温度差 注射模具一般采用常温水进行冷却，若改用低温水，便可提高模具与冷却介质之间的温度差，从而提高生产效率。但温差过大，会使大气中的水分在型腔表面凝聚，影响成形质量。 3）增大冷却介质的传热面积 增大冷却介质的传热面积，需在模具中开设尺寸尽可能大和数量尽可能多的冷却通道。但由于模具中推杆、型芯和镶块等结构的影响，冷却水道的尺寸和数量

7、会受到一定限制。因此，在考虑模具总体结构时，应先考虑冷却水道的布置，而不是等结构确定之后再进行冷却系统设计。 传热面积： AM = n d L L模具上一根冷却水管的長度（mm） d 冷却水管直徑 n 模具上冷却水管的数量 但是，水管的直径不能过大；过大的直径会使流速减慢，雷诺数降 低，传热系数降低。,2）提高模具与冷却介质之间的温度差,5.2 模具的加热与冷却分析 1）对粘度低，流动性好的塑料（PE、PP、PA、PS等），成型工艺条件要求的模具温度一般不高（60左右），通常可对模具进行冷却，通过调节冷却水的流量大小控制模温。如果要求提高生产效率，可采用降低冷却水温度（常温以下）的方法来达到。

8、 2）对于粘度高，流动性差的塑料（PC、PPO、PSF等），为降低塑料熔体粘度，改善充模流动性，成形时需要较高的模具温度（80120），此时需对模具进行加热。 3）对于高粘流温度的塑料，一般需采用温水控制模温，这不仅可对制品发挥冷却作用，而且比常温水和冷水更有利于促使模温分布趋于均匀。常用材料的模具温度如表8-2。 4）对热固性塑料，模具温度一般要求在120220，需对模具进行加热。常用电加热方式。 5）由于制品几何形状的影响，制品在模具内各处的温度不一定相等，因此常因温度分布不均导致成型质量出问题。 为此，可对模具采用局部加热或局部冷却的方法，以改善模具温度分布，达到均匀冷却的效果。,5.2

9、 模具的加热与冷却分析,表5-2 常用塑料材料的注射温度和模具温度,表5-2 常用塑料材料的注射温度和模具温度塑料品种 注射温,6）对于流程长，壁厚较大的制品，或者用粘流温度不高的材料，成型面积比较大的制品时，为保证塑料熔体在充模过程中不因温度下降而产生流动困难，亦可对模具进行加热来控制模温。 7）对于某些工作温度要求高于室温的大型模具，可在模内设置加热装置，以保证生产之前能使模具迅速达到工作温度要求。 8）为了准确实时地调节与控制模具温度，可在模具内同时设置加热和冷却装置。 9）对于小型薄壁制品，且成型工艺要求的模温不太高时，模内可不设冷却装置，直接靠自然冷却。 模具温度调节系统设计时，还应

10、注意以下问题： 一是当采用冷水调节与控制模温时，由于水与模壁间温差大，大气中的水分容易凝聚在模腔表面，从而影响制品表面质量。 二是当采用加热措施控制模温时，模温升高后，会使原来采用间隙配合的滑动零件的配合间隙发生变化，从而导致滑动零件的运动产生故障。,6）对于流程长，壁厚较大的制品，或者用粘流温度不高,5.3 模具冷却系统的设计原则 模具冷却系统设计的合理与否，对塑件的成形质量与生产效率至关重要，除通过上述计算确定相关参数以外，对于冷却回路的布局及结构设计还应考虑如下原则： （1）冷却水路的布局应先于推出机构设计，以便得到合理的冷却水路布局和模具温度的均匀分布，确保塑件成形质量。如图8-10所

11、示。,图8- 10 冷却水路与推出机构布局,5.3 模具冷却系统的设计原则图8- 10 冷却水,（2） 冷却水道数量应尽量多、截面尺寸应尽量大。模腔表壁的温度与水道数量、截面大小及冷却水温度有关。水道数量多，分布的越密，冷却越均匀，制品各处温差小，变形与应力也小，尺寸精度提高。水路布置与温度分布如图所示。同时也提高冷却效率（传热效率）。,模具水路布局与温度分布,传热路径,温度分布,（2） 冷却水道数量应尽量多、截面尺寸应尽量大。模腔表壁的温,（3） 冷却水道与型腔表面各处距离应尽量相等，水道的排列尽量与型腔形状一致，否则，冷却不均，塑件产生应力变形。如图所示。通常，这一距离越小，即模壁温度越低

12、。但这一距离也不能过小，距离太小，有可能影响模腔的强度与刚度，或因温度过低而影响熔体成型流动。一般这一距离不应小于10,通常为1215。,冷却水路流动路径,围绕塑件的冷却水道布局,（3） 冷却水道与型腔表面型腔冷却水路型芯冷却水路冷却,d冷却水管直径1014mmD冷却水管距型腔距离d2dP冷却水管间距35d,冷却水管距型腔壁及水管之间的距离应合理，常用尺寸数据如图所示。,冷却水管直径与塑件壁厚的经验数据如表8-6所示。,表8- 6 冷却水管直径与塑件壁厚的参考值,冷却水道距型腔壁 及水道之间的距离,塑 件,d冷却水管直径1014mm 冷却水管距型腔壁及水,水道布局不合理，导致模具温度不均，致使

13、塑件产生翘曲变形。如图所示。不合理的水道布局，还导致较长的冷却时间。,冷却水道布局对制品冷却的影响比较,水道布局不合理，导致模具温度不均，致使塑件产生翘曲变,（4） 对塑件壁厚不均匀者，在厚壁处应加强冷却。可使水道离模腔壁距离近些，水道数量亦可增加。薄壁部位水道之间距离可稍大些。如图所示。,（5） 大型或薄壁塑件成型时，熔料的流程长，熔体温度越流越低，若要使塑件冷却速度相同，可改变冷却水道的排列密度。即在料流末端水道可以稀疏些。,不均匀塑件的模具冷却水道布局,（4） 对塑件壁厚不均匀者，在厚壁处应加强冷却。,（6） 冷却水道的出、入口水的温差应尽量小。冷却水路 总长较长时，则水流在出、入口的温

14、差会比较大，易造成 模具温度分布不均，制品在冷定型过程中各处的收缩会产 生较大差异，脱模后塑件容易发生翘曲变形。设计时应尽 量采取有效措施减小水道出、入口水的温差，以使模温分 布均匀。如图所示。,水路长，温差大,水路短，温差小,水道长度对模具温度的影响,（6） 冷却水道的出、入口水的温差应尽量小。冷却水路,模具进出、口处水的温差往往是根据制品成形要求来设定的。在许多情况下，温差为35时是最理想的，但有时也需要温差在12。温差越小，意味着把同样的热量带出去，需要的冷却水流量就越大，反之需要的流量就小。比如：温差为5时，流量需要60L，而温差为2时，流量则需要150L。 一副模具所需的冷却水流量直

15、接与模具要带走的热量和冷却水进、出模具的温差有关。例如：要将6480 kcalh的热量从模具上带走，若温差为3，那么至少需要冷却水的流量为 Q=6480 3 60=36（Lmin）。 一般注塑成型模具冷却水的压力选择在0.10.2MPa即可满足要求。 普通模具冷却水进出、口的温差，一般应控制在5以内。 精密模具因一般不多于四腔，各模腔可单独设计冷却水道， 各型腔冷却水的出、入口温差不应超过1。,模具进出、口处水的温差往往是根据制品成形要求来设定,（ 7） 冷却水道要避免接近熔接痕的部位，以免熔接不牢，降低塑件强度。 （8） 冷却水道应尽量设在与塑料熔体接触的模具零件中，不应设在相邻的模板中。若

16、为镶块或镶芯结构，应注意镶块与模板间水道的密封，不允许有渗漏。 （9） 模具定模和动模的冷却水道应分别自成循环回路，且应保持动、定模的温度分布均匀，两半模的温差不应过大，以免引起导向、定位件的过度磨损。 （10）局部热量集中部位，如直浇道（主流道）部位，可单独加强冷却。如图所示。,（ 7） 冷却水道要避免接近熔接痕的部位，以免熔接不,水路入口,水路出口,水路出口,水路入口,浇口,浇口部位热量大，应加强冷却。,单侧浇口附近的冷却水道布局,水路入口水路出口水路出口水路入口浇口浇口部位热量大，应加强冷,薄膜式浇口附近的冷却水道布局,水路出口水路出口水路入口水路入口薄膜浇口薄膜式浇口附近的冷却,多点浇

17、口模具，浇口附近加强冷却。,多点浇口附近的冷却水道布局,多点浇口模具，浇口附近加强冷却。多点浇口附近的冷却水道布局,（11）冷却水道不宜太长，转弯不宜太多。总长度一般不宜超过12001500mm，否则压力损失增大，影响冷却效果。转弯过多，水流动阻力增大，降低流速，影响传热效率。如图所示。,一进一出，水路较长,三进三出，水路较短,较长水道布局的改进,（11）冷却水道不宜太长，转弯不宜太多。总长度一般不,（12）冷却水进出模具的水嘴，应设在模具同一侧为好，最好设在操作者的对面，不影响成型操作。如图8-24所示。,水管接头应设在模具的一侧,（12）冷却水进出模具的水嘴，应设在模具同一侧为好，最好设在

18、,5.5 冷却系统的结构形式 （1）并联水路设置 并联水路中，水是从单一的水源或分流板进入到多个平行分支的。这种分流板可能在模外，也可装在模内。理想的情况就是水以相同的温度和速度分配到各分支中去。其主要优点是这种布置方式的水路流动长度较短，管路中的压力降较小。从系统流出的水流速可以得到充分保证，流率较高。其水温也比串联的更均匀。 并联水路的主要问题是： 各分支的流速不均匀，水流优先向阻力小的管路流动。 各分支的冷却效率较低，支管的流动速率只是整个流量的一部分，使紊流程度降低，冷却效率下降。 水路容易积垢。水中的矿物质和生锈产生。矿物质的传热能力约为模具钢的2%，1 mm厚的矿物质沉淀层其传热阻

19、力和50 mm的模具钢相同。采用不锈钢可以减少积垢，尽管其热传导性低，但却可长时间保持冷却性能。,5.5 冷却系统的结构形式,（2）串联水路设置 串联水路只有一个进水口和一个出水口，中间没有分 支。特点是 1）在系统压力范围内，通过模具的水冷却速率比并联水路高。水的 紊流增加，冷却效率增高。 2）串联管路的出、入口数量较少，易于模具安装，很少出现水的滞 流现象。 3）水路没有分支，整个管路长度上水的流动速率为恒定值。 4）若管路中发生堵塞，很容易被查出。 串联水路的主要问题是：由于管路相对较长，因而其水流动的压力降较大，水的温升也较高。 压力降超过系统压力极限时，会使流动速率下降而影响冷却效果

20、。若不超过系统压力极限，流过模具的高流动速率会使较长管路中的水温上升减少。水温上升过高，使冷却不均，易产生应力变形。 许多中小型模具宜设计成串联水路冷却方式。 模具的并联和串联水道设计如图所示。,（2）串联水路设置,并 联 串 联,冷却水路的并联与串联设计,模具的并联和串连水路,并 联,（5）细小型芯冷却,小直径的圆柱状制品及制品上的凸起、圆角等区域，采用通常的冷却方式，会因这些区域的空间限制而无法设置冷却水路，致使冷却效率低下。常见的小型塑件如图所示。,对注射成型模具的热分析结果显示，冷却通道总是存在于空间允许的地方，而从物理角度看，需要冷却通道的地方却常常无法设置它们。结果，一些形同虚设的

21、冷却系统增加了模具成本而无冷却作用。通常，冷却系统的小型化受到下述限制水路压力损失、有堵塞的危险，以及冷却效率不能令人满意等。,常见小型塑件,（5）细小型芯冷却 小直径的圆柱状制品及制品上的凸起、,如果直径小于3mm, 如果直径有5mm，只能用冷风吹 可用铍铜合金导热,风,铍铜,细小型芯的冷却,如果直径小于3mm, 如果直径有,5.6 模具的加热 注射模具在成型加工中，若要求模具温度超过80时，模具即须具有加热功能。加热方法常用热水、热油、蒸汽及电热装置。电加热方式具有结构简单，温度调节范围大和加热清洁无污染等特点，应用较为普遍。 电加热的几种形式 1）电阻丝直接加热； 2）电热套式，有方形、

22、圆形等； 3）电热棒式，使用方便，常用。,电加热棒,电加热套,5.6 模具的加热电加热棒电加热套,思考题 1 为什么要对模具进行温度调节？通常采用哪些方法调节模具温度？ 2 模具中的热量来源于何处？成形中能够散发模具热量的途径有哪些？ 3 冷却时间占整个成形周期的比例是多少？如何缩短注射成形周期，提高生产效率？ 4 模具设计时，哪些情况下需考虑模具加热？哪些情况需要冷却？ 5 塑料熔体传给模具的热量与哪些因素有关？如何计算？ 6 冷却系统设计时应遵循哪些原则？熟悉冷却系统计算的方法。 7 冷却水道中的水流怎样才能达到湍流状态？湍流的传热效果为什么高于层流？ 8 型腔和型芯冷却设计时的水流量应如

23、何分配？为什么？ 9 冷却水道距型腔的距离一般取多少？为什么不能太远或太近？,思考题,6. 脱模机构的设计,6.1 脱模机构设计的基本原则 6.2 脱模机构的类型 6.3 推杆、推管推出机构设计 6.4 推板推出机构 6.5 脱模力计算及推出零件尺寸的确定,6. 脱模机构的设计,6.1 脱模机构设计的基本原则,注射充模完成后，塑件经一定的冷却定型时间后，需将模具打开，使塑件从模具中脱出。完成塑件从模具中平稳可靠地脱出的装置，称脱模机构或推出机构，它是注射模具的主要功能结构之一。脱模机构应合理设计，并遵守相关原则。 1 塑件留于动模一侧 模具推出机构的运动，是通过注射机上的推出油缸实现的，而推出

24、油缸通常设在注射机的移动模板一侧，因此模具打开后，希望塑件包紧在动模型芯上，然后通过开模行程与推出油缸的动作，可使模具的推出机构将塑件从型芯上脱出。 2 防止塑件变形与损伤 塑件在模具中经冷却固化后包紧在型芯上，会对型芯产生很大的包紧力，塑件脱模时主要是克服这一阻力。为使塑件在推出过程中不发生变形，必须确定合理的推出力作用位置，推出力应分布均匀，作用面积尽量大一些，以免塑件变形或损伤。,6.1 脱模机构设计的基本原则 注射充模完成后，塑,3 推出零件应有足够的强度、刚度和硬度 塑件脱模时，推出零件承受着来自塑件对模具零件很大的摩擦力。因此要求推出零件应具有足够的强度与刚度和硬度。推出零件的长度

25、应尽量短些，以保证其本身具有较好的抗压失稳能力。推杆材料常用优质碳素工具钢（等）。 推出机构应尽量简单可靠 对生产批量不大的制品，应尽量选择结构比较简单的脱模机构，这可降低模具成本。 对生产批量大的制品，应尽量提高生产率。为此可用结构复杂、自动化程度高的推出机构，但须保证推出机构动作灵活、运动可靠，零部件配换方便。 顶出脱模行程应合理设计推出机构时，应保证推出零件运动的初始和终止位置恰当合理，以确保塑件可靠地脱模。推出零件达到最大行程时，塑件（含主流道凝料）前端和定模分型面的距离不小于mm。,3 推出零件应有足够的强度、刚度和硬度,6.2 脱模机构的类型,脱模机构的类型有多种，如按推出零件的结

26、构分类，可分为推杆推出、推管推出、推板推出、推块推出，以及利用成型零件推出和多元件联合推出等不同类型。如按推出机构的动作特点分类，可分为简单脱模（一次）、二次脱模、顺序脱模、双脱模、定模推出、浇注系统凝料推出、螺纹塑件的推出等形式。按推出机构动作的动力来源分，可分为机动、液压、气动等类型。亦可有手动，但现在少用。 模具设计时，采用何种推出机构，应据塑件结构特点及所选用注射机的情况来确定。 从简化模具结构设计的角度考虑，应选用简单的推出机构；从保证制品脱模质量的角度出发，应根据制品的实际结构特点和要求，设计合理的推出机构。,6.2 脱模机构的类型 脱模机构的类型有多种，如按推,简单脱模机构（一次

27、推出）,合模状态,开模顶出状态,（1）简单脱模机构 一般制品从模具中取出时，无论是采用单一或是多元件顶出机构，其顶出动作都是一次完成的。如图所示。,简单脱模机构（一次推出）合模状态开模顶出状态（1）简单脱模机,对某些形状特殊或顶出行程要求较大的制品，如果在一次顶出后，制品仍然留在模腔中，或是无法自动脱落时，就需要再增加一次顶出动作。能完成这样的顶出动作的机构，称为二次顶出机构。二次顶出的形式有多种。如图所示。,（2）二次脱模机构,弹簧式二次推出机构,摆块拉板式二次推出机构,对某些形状特殊或顶出行程要求较大的制品，如果在一次（,（3）浇注系统凝料脱模机构,单分型面模具浇注系统凝料的脱模,普通模具

28、的浇注系统凝料，每次成形后都需从模具中取出。单分型面模具和多分型面的取出方式不同。如图所示。,（3）浇注系统凝料脱模机构单分型面模具浇注系统凝料的脱模,多分型面模具浇注系统凝料脱模机构,多分型面模具浇注系统凝料脱模机构,（4）螺纹塑件的脱模 螺纹塑件成形后的脱模，可根据塑件要求及成形材料性能，采用不同的脱模方式。常用的有强制脱模、模外手动脱模和机动旋转脱模等。强制脱模一般用于柔性材料和较浅的半圆形螺纹牙的情况。模外手动脱模是将螺纹型环或型芯作为嵌件，成形后随塑件一起脱模，然后模外手工用专用工具拧下螺纹。机动脱模是利用注射机的开模运动，使螺纹型芯旋转而脱出塑件。常用的脱螺纹结构如图所示。,强制脱

29、螺纹的模具结构,外螺纹侧向分型脱模机构,（4）螺纹塑件的脱模强制脱螺纹的模具结构外螺纹侧向分,径向张缩的螺纹型芯,模外脱螺纹的活动型芯和型环,螺纹型芯,螺纹型环,径向张缩的螺纹型芯模外脱螺纹的活动型芯和型环螺纹型芯螺纹型环,注射模具总体结构设计与标准课件,机动脱螺纹时，为防止塑件随螺纹型芯一起旋转，塑件上需设计有止转结构。常见的有在塑件的外表面、内表面或端面上设有凹凸的花纹，如图。,螺纹塑件上的止转花纹,外表面,内表面,端面,机动脱螺纹时，为防止塑件随螺纹型芯一起旋转，塑件上螺,6.3 推杆、推管推出机构设计,推杆是推出机构中常用的一种典型零件，已有相应的国家标准（），成为商品化的标准件。 （

30、1）推杆的结构形式 常用的推杆截面形状为圆形，有整体结构和插入式阶梯形结构。还有非圆截面形状，如矩形等。采用何种截面形状要根据制品结构而定。常用的推杆结构如图所示。,圆 推 杆,推杆的结构形式,1 推杆推出机构设计,6.3 推杆、推管推出机构设计 推杆是推出机构中常用,（）推杆与推杆孔的配合 推杆与推杆孔之间的配合应为滑动配合，配合间隙一般选用H7/ f6或H7/ f7，且不得超过成型塑料的溢边值。配合段的长度一般取推杆直径的23倍，或者不小10。其余部分间隙可扩大以减小推出时的摩察。配合部位的表面粗糙度一般要求a0.8。为避免推杆过短导致制品表面出现凸起，通常允许推杆端面可高出分型面0.1以

31、内。如图所示。,推杆与孔的配合,0.1mm,（）推杆与推杆孔的配合推杆与孔的配合0.1mm,（）推杆的固定 推杆固定的形式有多种，常用的是以推杆台肩与固定板沉孔联接方式，如图（）所示，图（）是采用了垫圈代替加工沉孔的结构。图（c）是用螺钉紧固推杆的结构。,推杆的安装,（）推杆的固定推杆的安装,（）推杆的布置 在保证塑件顺利脱模的情况下，推杆数量应尽量少。推杆位置的分布，按塑件的几何形状和尺寸，应尽可能均匀对称，以保证推出力均衡。但对脱模阻力大的部位，应加强推出，推杆数量可增多。如塑件上的肋、凸台等部位。塑件壁薄处不宜设置推杆或不宜设置作用面积小的推杆。在模腔中排气困难的部位，可以增设推杆，以利

32、于排气。对于脱模后塑件紧紧包在型芯上时顶杆作用位置尽可能靠近型芯。推杆的布置如图所示。,推杆的位置,塑件斜面上的推杆,（）推杆的布置型芯推杆推杆推杆的位置塑件斜面上的推,加强筋处布置的扁推杆,加强筋处布置的扁推杆型芯扁 推 杆加强筋,薄壁塑件的扁推杆布置,扁推杆,A,A,A,A,薄壁塑件的扁推杆布置扁推杆AAAA,（）推杆的复位 推杆完成推出动作后，必须复位到初始位置，以备下一次循环的推出。在注射模具中完成这一功能的零件，称为复位杆（或回程杆）。复位杆的安装固定方式与推杆相同，但其位置分布在型腔投影面积以外的分型面上。如图所示。合模时复位杆端面与定模板分型面接触，迫使复位杆通过推杆垫板驱动推杆

33、复位，允许低于分型面0.05mm。要求复位动作灵活可靠。,复位杆的结构与安装,（）推杆的复位复位杆的结构与安装,（6）推杆脱模机构的导向 由于塑件的几何形状各异，推杆位置的分布难以均匀对称，致使推杆反作用力的合力不一定与注射机轴线一致。这样推出机构易在运动始发生偏斜，造成推杆弯曲或折断。另外对于中大型模具推杆固定板和推杆垫板的重量较大，其重力也易使推出机构在运动时发生偏斜。为此可在脱模机构设计时增加导向装置。尤其对精密注射模具更应注意。导向装置结构如图所示。推出导柱一般设置二到四个均布模板四周。有的可同时兼起支撑柱的作用。,垫 板,推 板,动模固定板,导 柱,导 套,油 槽,增加油槽润滑作用,

34、脱模机构的导向,（6）推杆脱模机构的导向垫 板推 板动模固定板导 柱,推板导柱的固定方式有多种，兼起支撑作用的推板导柱的安装结构如图所示。,未加导套的结构,带有导套的结构,兼起支撑作用的推板导向结构,推板导柱的固定方式有多种，兼起支撑作用的推板导柱的未,推板导向机构的应用,推板导柱,推板导柱,油 槽,推板导向机构的应用推板导柱推板导柱油 槽,2 推管推出机构,推管常用于圆筒状塑件的脱模，它能提供均匀的脱模力，可用于单型腔或多型腔模具的脱模。推管与塑件接触端应与型芯呈滑动配合，配合段长度应在810mm以上。非配合段应有0.51mm的双向间隙。滑动段的淬火硬度应为HRC50左右。推管壁厚应在1.5

35、mm以上，材料与推杆一致。推管的结构形式如图所示。,推管推出机构的类型,（c）,（d）,2 推管推出机构 推管常用于圆筒状塑件的脱模，它能提,3 多元件组合推出,对于复杂的塑件，往往需要多种顶出元件组合应用，来完成塑件脱模。如图所示。,多元件组合脱模,3 多元件组合推出 对于复杂的塑件，往往需多元件组合,6.4 推板推出机构,推板（脱模板）机构适用于筒形、壳罩及薄壁容器类塑件的脱模。其特点是推出作用力均匀、推出力量大、运动平稳，塑件不易变形，塑件表面无推出痕迹，结构简单，无需设置复位装置。 1 推板脱模机构的形式 常用的推板结构形式如图所示。推板运动时的导向靠模具的导柱。,推板脱模机构,（a）

36、,6.4 推板推出机构 推板（脱模板）机构适用于筒形、,3 推块推出机构 对平面度要求较高的平板状塑件或表面不允许由顶出痕迹的塑件以及不宜采用推杆的塑件，可采用推块推出的结构形式。其特点是，推出力均匀，推出作用面积大，塑件不易变形。推块制作方便。推块推出的结构如图所示。,推块推出的结构,推块,3 推块推出机构推块推出的结构推块,注射成型冷却定型期间，塑料在模腔内冷却收缩固化为制品的过程中，会对型芯产生很大的包紧力。包紧力产生的正压力垂直于型芯表面，塑件脱模温度越低正压力越大。塑件脱模时必须克服其与型芯之间因包紧力而产生的摩擦阻力。此外，还须克服塑料与型芯表面间的粘附力引起的阻力和运动部件间的摩

37、擦阻力。对于一端封闭的罩、壳、和容器类薄壁塑件，脱模时会在塑件与型芯间形成真空，与外面的大气压力之间产生压力差，也阻碍脱模。塑件脱模就是要克服所有这些阻力。 通常开始推出塑件的瞬间脱模阻力最大，推出过程中阻力很小。脱模力的计算就是要计算初始脱模力，并以此作为推出元件设计的依据。,6.5 脱模力的计算及推出零件 尺寸的确定,注射成型冷却定型期间，塑料在模腔内冷却收缩固化为制6,1 脱模力的计算 （1） 影响脱模力的因素 1）成型零件的表面积（成型部分）及断面形状 成型部分的表面积越大，形成的包紧力就越大；塑件推出时的阻力就越大；截面几何形状为圆形的型芯所需的推出力小于矩形与其它异型截面的型芯。

38、2）塑件的壁厚 成型部分面积相同时，壁厚大的塑件收缩大，产生的包紧力也大，需要的推出力大。 3）塑件的结构形状 结构复杂的塑件，尤其带有很深的窄筋或凸起结构的塑件，脱模阻力一般都很大。 4）表面粗糙度与脱模斜度 型芯表面粗糙度高，脱模斜度小时，脱模阻力大。电火花加工后未经抛光的表面，粗糙度一般较高，脱模阻力大。 5）成型工艺条件及材料 成型中注射、保压力大，产生的包紧力大；冷却时间长，包紧力也很大，因此需较大的推出力。 塑料本身润滑性能好的，脱模阻力小；如PTFE。塑料中添加玻纤时其脱模阻力增大。,1 脱模力的计算,（2） 脱模力的计算 脱模力是脱模机构设计的重要依据，但计算十分复杂。对任意形

39、状壳体类塑件的脱模力，除采用专用的计算机程序外，手工很难计算出来，只能将其简化为圆形或矩形进行近似计算。 理论分析和实验证明，脱模力的大小与制件的壁厚和几何形状有关。如果将塑件脱模时的阻力，按厚壁与薄壁两种情况考虑，每种情况又分别按圆形和矩形制品计算脱模力，则可用下列公式对塑件进行脱模力的估算，供模具设计时参考。脱模力的组成如图所示。,脱模力组成示意图,脱模力Qe由两部分组成，即 Qe = Qc + Qb式中 Qc塑件对型芯包紧的脱模阻力 （N）； Qb为一端封闭的壳体件需克服 的真空吸力（N）； Qb0.1Ab0.1MPa Ab Ab为型芯的横截面积（mm）；,（2） 脱模力的计算脱模力组成

40、示意图 脱模力Q,在脱模力计算中，将rcp/t10的制品视为薄壁，反之视为厚壁。如图9-31，t塑件壁厚（mm）； rcp型芯平均半径（mm）。制品对型芯包紧的脱模阻力计算公式如下： （1）厚壁圆筒制品 （2）薄壁圆筒制品 （3）厚壁矩形制品,c,c,c,在脱模力计算中，将rcp/t10的制品视为薄壁,（4）薄壁矩形制品,式中 E塑料的拉伸弹性模量（MPa）； 塑料的平均收缩率； 塑料的泊松比； 型芯的脱模斜度； h型芯脱模方向高度（mm）； 、b矩形型芯断面的两边长度（mm）； Kf脱模斜度修正系数，其计算式为 f制品与钢材表面之间的静摩擦系数；,f,c,（4）薄壁矩形制品式中fc,K厚壁制

41、品的计算系数，其计算式为 比例系数，rcp/t; rcp型芯的平均半径（mm），对于矩形型芯， t制品壁厚（mm）。,K厚壁制品的计算系数，其计算式为,2 推出零件尺寸的确定 1）推杆直径 推杆一般都是细长杆，受力容易弯曲或断裂，如图9-31所示。据压杆稳定公式，可得推杆直径公式 （mm） 式中d推杆的最小直径 ，mm； L推杆的长度，mm； E钢材的弹性模量,MPa； Qe脱模力，N； n推杆数量； k安全系数，取=1.5 推杆直径确定后，应进行强度校核，其公式为 式中推杆材料的许用应力，MPa； 推杆所受的应力，MPa。,e,e,2 推出零件尺寸的确定ee,2）推杆长度L 推杆长度L应按模

42、具的实际结构尺寸和塑件推出行程要求确定，如图所示。,推杆的长度与变形,L推杆固定板厚度+推出行程+垫板厚度+型芯高度,在成型一些形状简单且脱模斜度较大桶形制品，也可使顶出行程为制品深度的2/3，如图（b）所示。,顶出行程一般规定被顶出的制品脱离模具510mm，如图（a）所示 。,推杆的推出行程,（a）,（b）,2）推杆长度L推杆的长度与变形L推杆固定板厚度+推,3）推板厚度的确定 对于圆形塑件 圆形件的推板推出结构如图所示。根据刚度计算，推板厚度 T 的计算公式为,式中 c3系数，随R/r而异。可按表9-1选取。 R推杆作用在推板上所形成的几何半径，mm； r推件板环形内孔（或型芯）的半径，m

43、m； 推件板中心所允许的最大变形量，一般可取塑件在被推出方向上的尺寸公差的1/51/10，mm； Qe脱模力，N；,表9-1 圆形塑件推件板计算系数,3）推板厚度的确定式中 c3系数，随R/r而异。, 对于矩形或异形截面的环状塑件 矩形塑件推荐推出结构如图所示。根据刚度计算，则推板厚度公式为,式中 L0系推件板长度上两推杆的最大距离，mm； B推杆板宽度，mm。其它符号同圆形塑件公式。,矩形盒状塑件的推板推出,圆形件的推板推出, 对于矩形或异形截面的环状塑件式中 L0系推件板,思考题 1 推出机构的种类有哪些？各有什么特点？推出元件种类有哪些？各适用于什么场合？ 2 推出机构设计的要求是什么？

44、塑件推出时需克服哪些阻力？ 3 影响塑件脱模力的因素有哪些？熟悉脱模力的计算公式。 4 用脱模力计算公式，试计算图1所示塑件成型时的脱模力。塑件材料PA6，尺寸如图。,图1 矩形盒塑件,思考题图1 矩形盒塑件,7. 模具排气系统设计,7.1 模具排气设计的意义 7.2 排气系统的方式 7.3 塑料溢边值与排气间隙,7. 模具排气系统设计,7.1 模具排气设计的意义 塑料熔体充模过程中，型腔内除了有空气外，还有塑料中的水分被蒸发的气体以及材料中某些成分挥发的气体。 这些气体在熔体快速充模时，若不能及时充分排除，将会影响熔体的充模，导致制品质量问题。如填充不满、气泡、银纹、轮廓不清，甚至产生高温灼

45、伤等缺陷。因此，模具设计时必须考虑排气系统的设计。,模具排气不良可能产生的缺陷,7.1 模具排气设计的意义排气不良烧焦短射充填不,外观问题效率、效果问题 強度问题 成本价格问题 尺寸（精度）问题经营问题 成型周期问题,排气不良所延伸的问题,外观问题排气不良所延伸的问题,排气的理论很简单：模腔内气体必须能够顺利地逸出，注入的塑料熔体才能充满整个模腔。 任何气体都遵循如下的简单定律： 压强体积=常数 即： 例如：某型腔,大气压P1=0.1MPa，模腔内空气无法排除时，这些空气被注入的熔体挤入型腔某个角落，如果其体积被压缩为，它的压强将变为10.1MPa，这对熔体填充这个角落造成很大的阻力。体积压缩

46、的越小，压强和填充最后角落的阻力就越大，就可能填充不满。当空气被压缩，它的焓（注：焓:单位质量的物质所含的全部热量）就被集中在很小的体积里，因而造成很大的温升，温度可达数百度（），造成制品局部灼伤。,排气的理论很简单：模腔内气体必须能够顺利地逸出，注,因此，模具设计时必须充分考虑排气的要求，根据浇口位置和熔体充模流动的路径，分析判断气体可能滞留的位置和最后填充的部位，开设相应的排气通道。 7.2 排气系统的方式 （1）开设排气槽 1）排气槽的位置 排气槽通常开设在型腔一侧，围绕型腔开设，或熔体最后充满部位。,镶块分型面上的环形排气道,图中的排气道环绕型腔一周，在四个角处排出模外。也允许有其它形

47、式，如形状弯曲/转折等。,A,B,C,型腔,浇口,因此，模具设计时必须充分考虑排气的要求，根据浇口位镶,分型面上直通式排气槽的结构形式,气体,浇口,分型面上直通式排气槽的结构形式浇 口排 气 槽气体浇口,除型腔排气外，模具的流道也可加排气道，如图所示。,流道的排气结构,排气道,除型腔排气外，模具的流道也可加排气道，如图所示。流道的排气结,（2）抽真空排气 有的模具需使熔体充模时的阻力更小，采用抽真空的方式可促进熔体的充模流动。 这种方式要求模具的分型面吻合要好，通过气孔将模腔内气体抽净。但需配备抽真空装置，增加模具成本，一般情况下不用。 （3）利用间隙排气 1）镶拼零件的配合面间隙，如型腔、型

48、芯镶块。 2）侧向抽芯零件间隙。 3）顶出零件配合间隙（推杆、块）。 4）分型面间隙（粗糙度一般）。 利用间隙排气时，使用时间长了，间隙可能堵塞，应定期清理，保持通畅。 利用间隙排气的结构如图所示。,（2）抽真空排气,利用间隙排气,a）分型面间隙； b）推杆间隙； c）,e）,f）型芯间隙；d）镶块间隙,兼作排气的 推杆结构,利用间隙排气a）分型面间隙； b）推杆间隙； 兼作排气的,兼作排气的推杆结构,0.05,兼作排气的推杆结构平面排气及减少摩擦集污槽0.05,（4) 用多孔金属排气 近年来新发展的一种内部具有均匀的相互联通的孔隙结构的金属材料，对模具型腔的排气具有很好的效果。尤其是型腔的某

49、处气体难以排除时，可选用多孔金属材料制作型腔镶块，排气效果十分明显。模具使用时应注意维护与清理，保持气孔通畅。 多孔烧结金属，孔隙体积分布率在20%至30%之间。这些孔隙相互连通，平均直径为7微米或20微米，均匀分散在材料中。其结构模型如图7-12所示。,材料特性： 1）多孔烧结模具钢，空孔率为25%。 2）相互连通的孔隙结构使气体更加容易直接从模具钢中排放出去。 3）预硬化处理（35-40HRc），更加耐磨。,（4) 用多孔金属排气材料特性：,用多孔结构的材料制作型腔/型芯，模具就不需开设排气槽，同样可达到较好的排气效果。多孔金属的排气原理如图如图所示。,多孔金属的排气原理,用多孔结构的材料

50、制作型腔/型芯，模具就不需开设排气多,多孔金属排气的应用如图所示。,利用多孔金属排气,1型腔；2多孔金属块；3型芯；4动模板。,排气孔,多孔金属排气的应用如图所示。利用多孔金属排气1型腔；排气孔,（5）混合排气 上述各种方式相互组合混用。通常是开设排气通道和间隙排气混用。 7.3 塑料的溢边值与排气间隙 排气通道应保证气体顺利逸出，塑料熔体不能流出。因此排气间隙必须小于材料的溢边值。 根据塑料材料的粘度不同，其溢边值可分为如下三种： 低粘度材料不产生溢料的间隙为：0.010.03 中等粘度材料不产生溢料的间隙为：0.030.05 高粘度材料不产生溢料的间隙为：0.050.08 如常用材料的模具