塑料成型工艺培训教程模板.doc

第六节 顶出机构结构及脱模力计算
一、 顶出机构结构
从模具中顶出塑件及其浇注系统凝料机构称为顶出机构或脱模机构。顶出机构结构图5-62所表示，图中顶杆1将塑件从型腔中顶出。顶杆需要固定，所以设置顶出固定板2和顶出板5，两板由螺钉连接。注射机上顶出力作用在顶出板上，为了使顶出过程平稳可靠，常设置导柱4和导套3。顶出板在顶出塑件后复位依靠回程杆7实现。拉料杆6拉住浇注系统凝料，使它随同塑件一起留在动模内。挡销8使顶出板和底板之间产生间隙，方便清除污垢，同时还可经过调整挡销厚度来控制顶杆位置及预出距离。
设计顶出机构标准是：使塑件在顶出过程中不会变形损坏；确保塑件在开模过程中留在设置有顶出机构动模内；若塑件需留在定模内，则要在定模上设置顶出机构。

二、顶出机构类型
顶出机构类型取决于塑件形状、塑料性能及注射机顶出结构。顶出机构常见类型有以下多个。
1．一次顶出机构
一次顶出机构是最常见顶出机构(图5-62所表示)，此机构只需—次动作就能使塑件脱模。图5-63所表示为一次顶出机构常见多个形式，其中，a)所表示为顶杆顶出机构，顶杆顶出是应用最广、顶出位置所受限制最少一个顶出方法，这种机构关键用于顶出箱类异形塑件；b)所表示为顶管顶出机构，这种机构关键用于顶出中心带孔圆形塑件或圆形凸台塑件；c)所表示为推板顶出机构，这种机构关键用于顶出支承面很小塑件(如薄壁容器等)，另外在不许可留有顶杆残痕情况下，也常采取这种推板顶出机构；d)所表示为联合顶出机构，这种机构采取以推板为主、顶杆或顶管为辅顶出方法，关键用于型芯内部阻力大、仅用推板或顶杆易使塑件变形或损坏情况下。

图5-62 顶出机构结构
1—顶杆 2—顶出固定板 3—导套 4—导柱
5—顶出板 6—拉料杆 7—回程杆 8—挡销

图5-63 一次顶出机构常见多个形式
a)顶杆顶出 b)顶管顶出 c)推板顶出 d)联合顶出
2．二次顶出机构
在以下两种情况需要采取二次顶出机构：一是一些形状塑件，一次顶出难于将塑件从型腔中取出或不能使塑件自动脱落，所以必需再增加一次顶出才能使塑件脱落；二是采取二次顶出是为了避免一次顶出时塑件受力过大而变形或开裂。比如，对于薄壁深腔塑件，因为塑件和模具接触面积很大，若一次顶出易使塑件破裂或变形，这时就需采取二次顶出方案。二次顶出机构较多，下面列举其中四种。
1)弹簧二次顶出机构
弹簧二次顶出机构图5-64所表示。这种机构利用弹簧1弹性恢复使塑件脱离型芯，完成第一次顶出动作(见图5-64b))，然后用顶杆2使塑件脱离型腔，完成第二次顶出动作(见图5-64c))。这种机构优点是结构简单；缺点是弹簧易失效，要时常更换，故它仅用于小型塑件注射模具。
2)双顶出板二次顶出机构
这种机构有两块顶出板，图5-65所表示。顶动型腔1用顶杆2固定在一次顶出板7上，顶出塑件用顶杆3固定在二次顶出板8上。在一次顶出板和二次顶出板之间有定距
块5，它固定在一次项出板7上。开模时，注射机顶杆6顶动一次顶出板7，经过定距块5使二次顶出板8同时顶动塑件，这时型腔和塑件一起运动，和型芯脱离，完成第一次顶出。当一次顶出板7接触到八字形摆杆4，因为八字形摆杆和一次顶出板接触点距支点距离比和二次顶出板接触点距支点距离小，所以二次顶出板移动距离大于一次顶出板移动距离，这么，顶杆3就能将塑件从型腔中顶出。
3)拉杆式二次顶出机构
拉杆式二次项出机构图5-66所表示。当模具分型一段距离后，拉杆3拉住推板4，进行第一次顶出动作。动模继续运动，固定在动模固定板上凸块1接触到拉杆3上长销2，使拉杆转动并脱离推板4，完成第一次顶出动作。动模再继续运动，由顶出系统完成第二次顶出动作，在此顶出过程中弹簧5起复位作用。这种机构动作可靠，但因为在定模上安装了拉杆，增大了模具尺寸。

图5-64 弹簧二次顶出机构
1—弹簧 2—顶杆
图5-65 双顶出板二次顶出机构
1—型腔 2—顶杆 3—顶杆 4—八字形摆杆 5—定距块
6—注射机顶杆 7—一次顶出板 8—二次顶出板

图5-66 拉杆式二次顶出机构
1—凸块 2—长销 3—拉杆
4—推板 5—弹簧
4)U形限制架二次顶出机构
这种机构采取U形限制架和摆杆来完成二次顶出动作，图5-67所表示。图a)所表示为合模状态，U形限制架4固定在动模底板上，摆杆3一端固定在顶出固定板上且夹在U形限制架内，圆柱销1固定在型腔上。开模时，注射机顶杆5顶动顶出板。顶出动作开始时，因为限制架限制，摆杆只能向前运动，顶动圆柱销1使型腔和顶杆7同时起顶出塑件作用，然后塑件脱离型芯8，完成第一次顶出动作。当顶出至图b)所表示位置时，摆杆脱离了限制架，限位螺钉9阻止型腔继续向前移动，同时圆柱销1将两个摆杆3分开。当注射机顶杆继续顶出时，顶杆7从型腔中顶出塑件(图c)所表示)，完成第二次顶出动作。在第二次顶出过程中弹簧2使摆杆复位。
3．动定模双向顶出机构
在设计顶出机构时，标准上应使塑件能留在动模一边，但有时因为塑件形状特殊，塑件既可能留在定模一边，又可能留在动模一边，这时应在定模上也设置辅助顶出机构。图5-68示出两种常见结构形式。图5-68a)所表示是利用弹簧力使塑件首先从定模上脱出留在动模内，然后再利用动模上顶出机构将塑件顶出例子。这种形式适适用于塑件对定模粘附力不大、顶出距离不长情况。图5-68b)所表示是利用杠杆作用实现定模顶出例子。开模时，固定在动模上滚轮压动杠杆，使定模顶出机构动作，迫使塑件留在动模一边，然后再利用动模上顶出机构将塑件顶出。
图5-67 U形限制架二次顶出机构
1—圆住销 2—弹簧3—摆杆4—U形限制架5—注射机顶杆
6—转动销 7—顶杆8—型芯 9—限位螺钉

图5-68 双向顶出机构
1—型芯 2—型腔
4．侧凸凹脱模机构
塑件脱模方向通常全部和注射机开、闭方向相同。不过，有部分塑件在成型侧面有凸台或凹槽，使脱模方向和开模方向不一致，阻碍了塑件从型腔或型芯上直接顶出。这时就须考虑采取活动型芯等方法处理脱模问题。对于内侧有凸凹塑件，常见活动镶件方法，而对于外侧有凸凹塑件，常见斜导柱抽芯机构。采取活动镶件脱模机构图5-69所表示。图5-69a)所表示机构，先将活动镶件和塑件一起顶出模外，然后再将塑件从镶件上取下。图5-69b)所表示机构，将活动镶件固定在模具上，塑件脱模时，镶件和塑件一起移动一段距离但不和模具分离，然后用人工方法将塑件从镶件上取下。
对于软质塑件，若其内侧凸凹形状很浅，则可利用材料弹性用推板将塑件强制脱模。

图5-69 采取活动镶件脱模机钩
1—塑件 2—活动镶件
5．螺纹塑件脱模机构
螺纹塑件脱模方法有以下三种，
1)活动型芯或型环脱模方法
这种方法是先将型芯或型环随塑件一道脱出模外，然后用人工方法将型芯或型环旋下。这种机构优点是结构很简单；缺点是生产率低、劳动强度大，故它只适适用于小批量生产。
2)拼合型芯或型环脱模方法
图5-70a)所表示为利用拼合型环脱外螺纹模具，图5-70b)所表示为利用拼合型芯脱内螺纹模具。这两种方法脱模可靠，且结构比较简单，但在螺纹部分有分型线，轻易产生飞边，难以清除飞边。
3)机动脱螺纹方法
a) b)
图5-70 利用拼合型环或型芯脱螺纹
机动脱螺纹有两种方法，一个是使塑件移动，另一个是使型芯或型环移动，如表5-7所表示。为了预防塑件随螺纹型芯或型环一起转动，在设计模具时除了模具要有对应防转机构外，在塑件外表面或端面应有预防转动花纹或图案。螺纹塑件外部预防转动、内部预防转动或端面预防转动脱摸机构具体结构可参考《塑料模设计手册》及相关书籍。

表5-7 脱螺纹基础方法

塑件移动（塑件外圆周止转）
型芯或型环移动（塑件端面止转）
脱模前

脱模动作

三、脱模力计算
脱模力计算是设计顶出机构依据。不过计算形状复杂塑件脱模力是相当困难。这里仅介绍壳形件和筒形件脱模力计算公式，在模具设计时，这些公式可用作通常形状塑件脱模力粗略计算。
1．脱模力计算
将塑件从包紧型芯上脱出时所需克服阻力称为脱模力，它关键包含由塑件收缩引发塑件和型芯摩擦阻力和大气压力。脱摸力大小和塑件厚薄及其形状相关。表5-8给出厚壁和薄壁圆形塑件和矩形塑件脱模力计算公式。
表 5-8 脱模力计算公式

圆环形断面脱模力（N）
矩形断面脱模力（N）
＞0.05
厚壁塑件

(5-51)
(5-52)
≤0.05
薄壁塑件
(5-53)
(5-54)
表5-8中，k1为无因次系数，随λ和φ而异；λ=r/δ(为圆环形断面时δ=δ1、为矩形断面时δ=δ2)；k1=2λ2/（cos2φ+2λcosφ）；k2为无因次系数，k2=1+fsinφcosφ≈1；r为型芯平均半径，r=d/2(mm)；S为塑料平均收缩率（%）；E为塑料弹性模量（MPa）；L为塑件对型芯包容长度（mm）；f为塑件和型芯之间静摩擦系数，常取为0.1～0.2；φ为模具型芯脱模斜度（°）；µ为塑料泊松比；δ1为圆环形塑件壁厚（mm）；δ2为矩环形塑件平均壁厚（mm）；a、b为矩形型芯（指厚壁塑件）断面尺寸（mm）；A为盲孔塑件型芯在脱模方向上投影面积（mm2），通孔塑件A=0。
2．顶出机构零件尺寸确实定
1）推板厚度确实定
对于筒形或圆形塑件，若依据刚度计算来确定，则推板厚度公式为
（mm） （5-55）
式中 ——系数，随R/r值而异，按表5-9选择，其中r为推板环形内孔(或型芯)半径(mm)；
E——塑料弹性模量(MPa)；
R——作用在推板上顶杆半径(mm)；
δ——推板中心所许可最大变形量，通常取塑件在被顶出方向上尺寸公差
1／5～1／10(mm)；
F——脱模力(N)，由表5-8中公式计算。
表5-9 系数和推荐值

1.25
1.50
2.00
3.00
4.00
5.00
0.0051
0.0249
0.0877
0.2090
0.2930
0.3500
0.227
0.428
0.753
1.205
1.514
1.745

若依据强度计算来确定(多用于小型模具)，则推板厚度公式为
(mm) (5-56)
式中 k3——系数，随R/r值而异，按表5-9选择；
[σ]——推板材料许用应力(MPa)；
F——脱模力(N)，由表5-8中公式计算。
对于横断面为矩环形或异环形塑件，若依据刚度计算来确定，则推板厚度公式为
（mm） （5-57）
式中 L0——在推板长度方向上两顶杆最大距离(mm)；
B——推板宽度(mm)；
δ——推板中心所许可最大变形量，同式(5-55)；
E——塑料弹性模量(MPa)；
F——脱模力(N)。
2) 顶杆直径确实定
依据压杆稳定公式，可得顶杆直径公式为
（mm） （5-58）
式中 ψ——安全系数，取ψ=1.5；
L——顶杆长度（mm）；
F——脱模力（N）；
n——顶杆数目；
E——塑料弹性模量（MPa）。

第七节 侧向分型和抽芯机构设计

图5-71 带有侧孔和侧凹塑件
a)侧孔 b)侧凹
塑件侧面常带有侧孔和侧凹(图5-71所表示)。这么，侧型芯会使塑件不能直接从模具中脱出，所以必需采取侧向分型方法，将形成侧孔或侧凹型芯做成活动件，在塑件脱模前先将活动型芯抽出，然后再从模具中顶出塑件。能将活动型芯抽出和复位机构叫做抽芯机构。

一、抽芯机构类型
侧向分型抽芯机构按动力起源可分为手动、气动、液压和机动四种类型。
1.手动抽芯
在顶出塑件前用手工将活动型芯取出方法称为手动抽芯。手动抽芯机构结构简单，但劳动强度大、生产效率低，故仅适适用于小型塑件小批量生产。
手动抽芯机构图5-72所表示。图5-72a)所表示型芯成型圆形孔，在顶出塑件前，用扳手旋出活动型芯。图5-72b)所表示型芯成型非圆形侧孔，在抽芯时活动型芯只作水平移动。
图5-72 手动抽芯机构

2.液压或气动抽芯
当侧孔较深需要较大抽拔力和抽拔行程时，能够采取液压传动或气压传动机构将活动型芯抽出。液压传动比气压传动平稳，且可得到较大抽拔力和较长抽芯距离，但因为模具结构和体积限制，油缸尺寸往往不能太大。
在液压或气压抽芯机构中，侧向活动型芯移动是经过油缸(或气缸)活塞及控制系统来实现，能够不受开模时间和顶出时间影响。
图5-73示出利用气动抽芯机构实现侧向型芯抽出和合模情况。当气缸压力不能使侧向型芯锁紧不动时应该考虑设置锁紧装置。
图5-74所表示为液压抽芯机构。开模时，首先由液压抽芯系统抽出侧向型芯，然后再顶出塑件。顶出机构复位后，侧向型芯再复位。注射成型时，为预防侧向型芯移动，利用定模上压紧块锁紧侧向型芯。

图5-73气动抽芯机构

图5-74 液压抽芯机构
3．机动抽芯
机动抽芯是利用注射机开模力，经过传动零件将活动型芯抽出。这种机构结构比较复杂，但抽芯不需人工操作，故生产效率高。机动抽芯有弹簧、斜导柱、弯销、斜导槽、斜滑块、楔块、斜槽、齿轮、齿条等多个抽芯形式，本书只介绍使用最广泛斜导柱、弯销、斜导槽和斜滑块四种。

二、斜导柱抽芯机构结构
斜导柱抽芯机构图5-75所表示，图a）为闭模状态，图b）开模状态。斜导柱抽芯机构由斜导柱3和滑块8等零件组成。斜导柱固定在定模板2上，为了确保抽芯动作正确可靠，还设有限位挡块9和压紧块1。侧向活动型芯5用销4固定在滑块上。开模时，开模力经过斜导柱作用于滑块，迫使滑块在动模板7导滑槽内向左移动，当斜导柱全部脱离滑块上斜孔后，侧向型芯便完全从塑件中抽出，完成抽芯动作，然后，顶出机构顶出塑件。限位挡块9、螺钉11、弹簧10组成滑块定位装置，它使滑块保持抽芯后最终位置，方便闭模时斜导柱能正确地进入滑块斜孔，使活动型芯复位。压紧块1用以预防成型时滑块因受到侧向注射压力而发生位移。

图5-75 斜导柱抽芯机构
1—压紧块 2—定模板 3—斜导柱 4—销 5—型芯 6—顶管
7—动模板 8—滑块 9—限位挡块 10—弹簧 11—螺钉
斜导柱抽芯机构有以下四种不一样结构形式
1.斜导柱在定模上、滑块在动模上
图5-75所表示为最常见一个结构形式。
2.斜导柱在动模上、滑块在定模上
图5-76示出斜导柱在动模上、滑块在定模上结构，该结构无顶出机构。
图5-77示出带有顶出机构斜导柱在动模上、滑块在定模上一个结构。
图5-76 斜导柱在动模上、滑块在定模上结构(无顶出机构)
1—定模板 2—斜导柱 3—滑块 4—塑件 5—动模
3.斜导柱和滑块同在定模上
4．斜导柱和滑块同在动模上
图5-79 所表示为利用顶出机构抽出活动型芯例子
三、弯销抽芯机构结构
弯销抽芯机构原理和斜导柱抽芯机构相同，二者差异是在结构上用矩形断面弯销替换了斜导柱。这种机构优点在于弯销倾斜角较大，所以在开模距离相同条件下，其抽芯距大于斜导柱抽芯距。不过弯销机构机加工比斜导柱机构机加工困难。
图5-80所表示为弯销抽芯机构经典结构。弯销通常安装在模板外侧。图中，弯销一端固定在定模上，另一端由支承板3支承，故能承受较大抽拔阻力。装在模板外侧弯销还能够减小模板面积，减轻模具重量。滑块1由定位销4定位，由支承板3阻止其在注射时可能产生位移。

图5-77 斜导柱在动模上、滑块在定模上结构(有顶出机构)
1—定模板 2—型腔 3—导柱 4—推板 5—动模板 6—底板7—型芯
8—斜导柱 9—锁紧块 10—滑块 11—定位钉 12—弹簧

图5-78 斜导柱和滑块同在定模上结构
l—限位钉 2—摆钩 3—弹簧 4—定模板 5—导柱 6—定模套
7—推板 8—垫板 9—斜导柱 10—侧滑块 11—型芯

图5-79斜导柱和滑块同在动模上结构
1—滑块 2—推板 3—顶杆 4—锁紧块

四、斜导槽抽芯机构结构
当侧向活动型芯抽拔距较大时，在侧向活动型芯外侧可用斜导槽替换斜导柱，图5-81所表示。经过改变斜导槽形状，能够调整侧向型芯抽拔时间。斜导槽分为二段，第一段倾斜角小，能够得到很大铀拔力，而第二段倾斜角大，能够得到很大抽拔
位移量。

图5-80 弯销抽芯机构
1—滑块 2—弯销 3—支承板 4—定位销

图5-81斜导槽抽芯机构
1—动模板 2—顶出板 3—动模垫板 4—拉板（弯销）
5—销 6—滑块7—止动销

五、斜滑块抽芯机构结构
斜滑块抽芯机构适适用于成型面积较大、侧孔或侧凹较浅塑件。图5-82所表示为由四瓣斜滑块组合而成模具结构。塑件带有外侧凹，开模时要求塑件从型芯5及四瓣斜滑块3中脱出。在顶杆1作用下，四瓣沿斜块向上运动并向四侧分离。其侧向分离是经过固定在滑块外侧导滑圆销7和锥模套4上对应于圆销位置开设半圆导滑槽来完成，导滑圆销倾斜方向和斜滑块倾斜方向一致，滑块向上移动位置由限位螺钉6来控制。这种模具结构简单、制造方便，适合于侧凹较浅大、中、小型塑件侧抽芯。

图5-82 四瓣斜滑块拼合机构
1—顶杆2—动模垫板3—斜滑块4—模套
5—型芯6—限位螺钉7—导滑圆销

六、 斜导柱设计和计算
（一）斜导柱尺寸及安装形式
斜导柱形状及尺寸见图5-83和表5-10，在设计时α、L1、L值依据模具结构确定。
斜导柱材料多用45钢、T8、T10，和20钢，经渗碳处理后，淬火硬度在HRC55以上，磨削加工后确保有Ra0.8μm表面粗糙度。

图5-83 斜导柱形状
表5-10 斜导柱关键尺寸（mm）

12
17
10
15
20
12
20
25
15
25
30
15
30
35
20
35
40
20
40
45
25

斜导柱安装形式图5-84所表示。d为斜导柱直径，它和导柱孔之间应保持0.5～1mm间隙，α为斜导柱倾斜角，S为抽拔距。斜导柱和滑块之间采取较松配合是因为斜导柱不仅能驱动滑块，而且使滑块灵活运动。滑块运动平稳性由导滑槽和滑块之间配合精度确保，滑块最终位置由压紧块确保。确定斜导柱倾斜角时要兼顾抽拔距和斜导柱所受弯曲力，通常采取15˚～20˚，通常小于25°。

图5-84 斜导柱安装形式

（二）斜导柱工作参数
斜导柱工作参数包含倾斜角α、抽拔力Q、抽拔距S、直径d、斜导柱长度L及开模行程H。
1.抽拔力计算
抽拔力是将侧向活动型芯从塑件中抽出力。设计时以初始抽拔力为准。抽拔力计算和第六节脱模力计算相同，请参阅表5-8公式(5-51)～ (5-54)。
2. 抽拔距计算
抽拔距是将活动型芯从成型位置抽至不妨碍塑件脱模位置所移动距离，图5-85中S。通常抽拔距取侧孔深度加2～5mm，也可按下式计算：
（mm） (5-59)
式中 S——抽拔距(mm)；
H——斜导柱完成抽拔距所需开模行程(mm)；
α——斜导柱倾斜角(º)，通常取15º～20º。
3．斜导柱所受弯曲力计算
图5-85所表示，斜导柱所受弯曲力P关键取决于抽拔力Q和倾斜角α，其简化计算公式：
(5-60) 图5-85 抽拔距计算关系
式中 ——斜导柱所受弯曲力（N）；
其它符号含义同前述公式一样。
4. 斜导柱直径计算
斜导柱直径取决于它所承受最大弯曲力，按斜导柱所受最大弯曲应力应小于其许用弯曲应力标准，可推导出斜导柱直径计算公式为：
（5-61）
或 （5-62）
式中 ——斜导柱直径(mm)；
——抽芯孔中心和A点垂直距离(mm)(见图5-86)；
—— A点到弯曲力作用点B之间距离(mm)；
——斜导柱材料许用弯曲应力(MPa)，可取＝300MPa；其它符号含义同前述公式一样。
5. 斜导柱长度和最小开模行程计算
图5-87所表示，斜导柱长度依据活动型芯抽拔距S、斜导柱直径d及倾斜角α确定。
有效工作长度L2由侧型芯抽芯距和斜导柱倾斜角α确定，其计算公式为

（mm） (5-63)
式中 L2——斜导柱工作部分长度；
其它符号含义同前述公式一样。

图5-86 斜导柱直径计算关系
1—垫板 2—滑块 3—定模板 4—斜导柱 5—挡块

图5-87 斜导柱各尺寸关系
当滑块抽拔方向和开模方向垂直(见图5-87)时，完成抽拔距S所需最小开模行程
(mm) （5-64）
式中，各符号含义同前述公式一样。
当滑块抽拔方向和开模方向不垂直而成一定交角β时，仍可采取斜导柱抽芯机构，其抽拔方向能够倾向动模一边，图5-88a)所表示，也能够倾向定模一边，图5-88b)所表示。
图5-88a)所表示为滑块向动模方向倾斜情况，，为斜导柱有效倾角，通常采取15°～20°，通常小于25°。这种情况开模行程为
（mm） (5-65)
和滑块不倾斜(β＝0)情况相比，当模具开模行程相同、滑块向动模方向倾斜时，将得到较大抽拔距，但此时斜导柱长度也应增加。
图5-88b）所表示为滑块向定模方向倾斜情况，，为斜导柱有效倾角，取值同，这种情况开模行程为
（mm） (5-66)
和滑块不倾斜情况相比，当模具开模行程相同、滑块向定模方向倾斜时，将得到较小抽拔距。

图5-88 滑块倾斜斜导柱抽芯机构

七、滑块和压紧块设计
（一）滑块设计
图5-89 滑块和型芯连接形式
1．滑块和型芯连接形式
滑块和型芯连接形式有整体式和组合式两种。在实际中广泛采取组合式结构，这种结构特点是，型芯单独制造，然后安装在滑块上，这么能够节省优质钢材，且机械加工轻易。滑块和型芯连接形式图5-89所表示。当型芯较小时，往往将嵌入滑块部分型芯尺寸加大，便于用销钉连接，图5-89a)所表示。当型芯较大时，可采取燕尾槽式连接，图5-89b)所表示。小型芯有时也能够用螺钉固定，图5-89c)所表示。对于多头型芯，可用压板固定形式，图5-89d)所表示。
2. 滑块导滑形式
滑块在导滑槽中滑动要平稳、灵活，不应发生上下窜动和卡紧现象。滑块和导滑槽配合常见形式图5-90所表示。其中，图a)所表示为整体导滑槽形式，常见于滑块宽度较小时候；图b)和图c)所表示为组合导滑槽形式，导滑槽盖板用螺钉固定在模板上并以销钉定位。

图5-90滑块导滑形式

3．滑块导滑长度
滑块导滑长度不能太短(图5-91所表示)，滑块在完成抽拔动作后，留在导滑槽中长度L不应小于滑块长度L12／3，不然滑块在开始复位时轻易倾斜。
4．滑块定位装置
开模后滑块必需停留在确定位置上，不可任意滑动，不然闭模时斜导柱将不能正确地进入滑块。常见
滑块定位装置图5-92所表示。其中，图a)所表示是采
用挡块定位形式，即依靠弹簧弹力使滑块停靠在挡 图5-91 滑块导滑长度
块上定位，弹簧弹力应是滑块自重力1.5～2倍，
种形式适适用于滑块在模具上面或侧面情况；图b) 所表示是采取挡块定位形式，和图a)所不一样是，滑块利用自重力停留在挡块上，不需借助于弹力，这种形式仅适适用于滑块在模具下面情况。图c)所表示是采取销和弹簧顶住滑块定位形式，图d)所表示是采取钢球和弹簧顶住滑块定位形式，这两种形式均适适用于滑块在模具左、右侧情况。
滑块内型芯材料可选择铬钨锰合金钢、T8、T10或45钢，淬火硬度在HRC50以上；滑块材料可用T8、T10或45钢，淬火硬度在HRC40以上。滑块和导滑槽配合公差可视具体情况采取间隙配合H8/f7～H9/f9。

图5-92 滑块多个定位装置

（二）压紧块设计
成型时活动型芯会受到塑料熔体推力，这个力经过滑块传给斜导柱，而通常斜导柱均为细长杆件，受力后轻易变形，所以在抽芯机构中必需设置压紧块方便在合模时压紧滑块，承受来自活动型芯推力。压紧块和模具连接方法可依据推力大小来选定。图5-93示出压紧块多个常见连接形式。图5-93a)所表示是将压紧块和定模固定板做成整体形式，这种结构牢靠可靠，但消耗钢材较多，故这种形式适适用于侧向推力较大场所。图5-93b)所表示是采取螺钉和销钉在定模板上固定压紧块形式，这种形式结构制造简单，故应用较广。图5-93c)所表示是采取嵌入方法将压紧块紧固形式，图5-93d)所表示是采取楔形块和螺钉固定压紧块形式，这两种形式适适用于侧向推力很大场所。

图5-93 压紧块多个连接形式

压紧块楔角是个关键参数，图5-94所表示。设计时压紧块楔角应大于斜导柱倾斜角，这么做才能确保当模具开模时压紧块就能脱开，不然斜导柱将无法带动滑块作抽拨动作。在通常情况下，压紧块楔角比斜导柱倾斜角大2°～3°。

图5-94 压紧块楔角和斜导柱倾斜角关系

第八节 注射模温度调整系统设计
一、 温度调整对塑件质量影响
1．成型收缩率
模具温度稳定能降低塑件成型收缩率波动，提升塑件合格率。在可能情况下采取较低模温将有利于减小塑件成型收缩率，有利于提升塑件尺寸精度。
2．变形
模具型腔和型芯温差过大，造成塑件收缩不均匀，从而使塑件产生翘曲变形，所以必需采取适宜冷却回路，使模具型腔和型芯温度基础上保持均匀，从而使塑件各处能同时凝固。
3．尺寸稳定性
塑件尺寸稳定性不仅受模温波动影响，而且还受模温大小影响。成型结晶形塑料，要提升模具温度，使塑料均匀地结晶，才能使塑件尺寸稳定。假如在模内塑料结晶不均匀，脱模后塑件尺寸会发生改变。
4．力学性能
结晶形塑料在成型时结晶度愈高，塑件应力开裂倾向愈大，故这时应降低模温。
但聚碳酸脂(PC)一类高粘度无定形塑料在成型时却需要提升模温才能减小应力开裂倾向。
5．表面粗糙度
模温提升能改善塑件表面状态，模温过低会使塑件轮廓不清楚，产生显著熔合纹，并使塑件表面粗糙度升高。

二、 温度调整对生产效率影响
注射到模腔内塑料熔体温度为200℃左右，塑件出模温度在60 ℃左右。 成型过程释放热量中约有95％由冷却介质(通常是水)带走，其它5％以辐射、对流方法散发到大气中。模具冷却时间约占整个注射循环周期2／3。
依据牛顿冷却定律，冷却介质从模具中带走热量为
（5-67）
式中 ——冷却介质从模具中带走热量(J)；
——冷却通道孔壁和冷却介质间传热系数 [J／(m2·h·℃)]；
——冷却介质传热面积(m2)；
——模具和冷却介质之间温度差值(℃)；
——冷却时间(s)。
由式(5-67)可知，当所需带走热量Q不变时，缩短冷却时间路径有以下三条：
1.提升传热系数
当冷却通道直径和冷却介质温度不变时，增加冷却介质流速，能够提升传热系数。
2．提升模具和冷却介质之间温度差
当模温一定时，合适降低冷却介质温度，有利于缩短模具冷却时间。
3．增大冷却介质传热面积
在模具上开设尺寸尽可能大和数量尽可能多冷却管道，能够增大冷却介质传热面积。
三、 冷却管道设计标准
为了提升冷却系统效率和使型腔表面温度分布均匀，在设计冷却管道时应遵照以下标准。
1.合理地确定冷却管道中心距及冷却管道和型腔壁距离，冷却管道间距极为关键。
a. 冷却管道直径大且间距小，型腔表面温度分布均匀，图5-95a)所表示；
b. 冷却管道直径小，且间距大，所以型腔表面温度改变很大，造成塑件各部分不均匀地收缩，图5-95b)所表示。

图5-95 型腔表面温度改变
2.依据塑件壁厚，合理部署冷却管道。
当塑件壁厚均匀时，尽可能使全部冷却管道孔分别到各处型腔表面距离相等，图5-96a)所表示。当塑件壁厚不均匀时，应在厚壁处开设间距较小冷却管道孔，图5-96b)所表示。

a) b)
图5-96 冷却管道部署
a) 塑件壁厚均匀时冷却管道部署 b) 塑件壁厚不均匀时冷却管道部署
3.应加强浇口处冷却
当塑料熔体充填模具时，浇口周围温度最高，通常可将冷却回路入口设在浇口周围，这么可使冷水首先流过浇口周围，使浇口在较低水温下冷却，图5-97所表示。

a) b)
图5-97 循环冷却回路部署
a) 侧浇口循环冷却水回路 b) 多个点浇口循环冷却水回路
4.降低入水和出水温度差
进入模具和流出模具水温差小有利于型腔表面温度均匀分布。图5-98所表示模具，冷却管道采取图a排列形式合理，图b排列形式不合理。
a) b)
图5-98 冷却管道排列
a)合理 b)不合理

5.应避免将冷却管道开设在塑件熔合纹部位
型腔中多股料流汇合处将产生融合纹，因为在熔合纹处温度较低，为了不深入降低熔体温度，确保熔合质量，应尽可能不在熔合纹部位开设冷却管道。
6.合理确定水管接头位置
进、出水管接头位置应尽可能设在模具同一则，为了不影响操作，通常应设在注射机后面，同时水管接头处必需密封，以免漏水。

四、冷却回路形式
（一） 型腔冷却回路
1.简单直流冷却回路
图5-99所表示为直流冷却回路，即采取软管将直通管道连接起来。这种单层冷却回路通常见于较浅型腔。

图5-99 简单直流循环式冷却回路 图5-100 内部沟通直流循环式冷却回路
2. 内部沟通直流冷却回路
为了避免设置外部管接头，冷却管道之间能够采取内部钻孔方法沟通，非进、出口均用螺塞堵住，并用堵头或隔板使冷却水沿所要求回路流动，其常见结构图5-100所表示。
3.左右两组对称冷却回路
对于大面积浅型腔，可采取左右两组对称回路冷却，且两组回路入口均靠近浇口，这么部署使型腔表面温度分布均匀，图5-101所表示。
4.多层冷却回路
对于矩形塑件能够分层设置相同矩形冷却回路，对型腔壁进行冷却，图5-102所表示。
5.圆环形冷却水沟槽
当整体镶入式凹模外形为圆形时，可在圆形镶块外圆开设环形冷却槽，图5-103所表示。图a所表示，在圆形镶块外圆上加工环形槽，加工轻易；图b所表示，在模板上加工环形槽，加工较困难。因为在镶块和模板配合面上开设冷却水槽，必需在水槽两侧设置密封圈，以预防冷却水泄漏。

图5-101 左右对称冷却回路

图5-102 多层冷却回路

a) b)
图5-103 圆环形冷却水沟槽
（二）型芯冷却回路
1．斜交叉式管道冷却法
斜交叉式管道冷却法关键适适用于小型芯冷却，图5-104所表示。

图5-104 斜交叉式冷却管道

2．直孔隔板式管道冷却法
图5-105所表示直孔隔板式管道冷却法适适用于大型芯或多型芯冷却。

图5-105 直孔隔板式冷却管道
3．台阶式管道冷却法
图5-102所表示，在型芯表面周围开设有冷却管道，形成台阶式冷却回路。
4．喷流式冷却法
图5-106所表示喷流式管道冷却法适适用于深腔型芯冷却。

图5-106 喷流式冷却管道

第六章 注射模新技术应用

第一节 热固性塑料注射模设计
一、概述
热固性塑料关键采取压制和压注成型方法，但这两种方法效率低、劳动强度大、制品质量不稳定。注射成型方法是对热固性塑料成型方法重大改革。热固性塑料注射成型原理是将塑料从注射机料斗送入料筒内加热并在螺杆旋转作用下熔融塑化，使之成为粘流态熔体，经过螺杆高压推进，使熔体以高速经过料筒前端喷嘴注射进入高温型腔，经过一段时间保压补缩和交联反应以后，固化成型为塑件，然后开模取出塑件。热固性和热塑性两种塑料注射成型工艺过程关键差异表现在熔体注入模具后固化成型阶段。
几乎全部热固性塑料均可采取注射成型，如酚醛、不饱和聚酯、氨基塑料、电酯塑料（DAP、邻苯二甲酸二烯丙酯）、环氧树脂、聚酰亚胺塑料，酚醛用量最多。

二、热固性塑料注射成型对注射机要求
（1）能严格控制塑料加热温度和加热时间。用水或油加热，温度均匀稳定（±1℃）。
（2）螺杆驱动采取液压马达或带摆线针轮减速器结构，防过载，0~90r/min无级变速。
（3）合模机构宜采取增压式锁模，能快速开合模，便于排气，锁模力应较大。
（4）为预防塑化过热和缩短在料筒内停留时间，螺杆L/D=14~20，压缩比0.8~1.4。螺杆内应通水冷却。

三、热固性塑料注射模具设计关键点
模具和热塑性相同，但因为排气量大，流动性好，注射压力和注射速度全部较高，所以要考虑排气、溢料、磨损、防腐等问题。
1．模具材料选择
因为热固性注射模模温高（160~190℃，局部甚至大于250℃），动模比定模高10～15℃。故应选择切削性好、热处理变形小、镜面加工性好、耐磨性好、耐蚀性好、耐热性好、供给充足材料。
2．对分型面要求
（1）降低分型面接触面积以改善合模状态。
（2）尽可能降低分型面上孔穴或凹坑，Ra＜0.2mm。
（3）分型面应有足够硬度（大于30HRC）。
3．对滑动零件要求　预防出现过大磨损、咬合现象。
（1）配合间隙在0.03mm以下（飞边仅为树脂，而无填料）。
（2）配合面Ra＜0.2um，最好Ra＜0.1um。
（3）表面硬度54~58HRC，特殊60HRC。
（4）缩短配合长度（L=2~3d）。
4．对嵌件安放要求　
模内安放应注意：
（1）提升嵌件和模具配合精度，预防移位。
（2）增强嵌件定位稳定性。
（3）固定嵌件部分可设计成活动镶块，以处理难定位嵌件安放。
5．浇注