注塑模具基础知识4.pptx
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1、第四章第四章 热塑性塑料注射模设计热塑性塑料注射模设计 第五节第五节 推出机构设计推出机构设计第六节第六节 侧向分型与抽芯机构设计侧向分型与抽芯机构设计第七节第七节 温度调节系统设计温度调节系统设计第八节第八节 塑料油壶盖注射模设计塑料油壶盖注射模设计第五节第五节 推出机构设计推出机构设计 在注射成形的每一循环中,塑件必须由模具型腔中取出。完成取出塑件这个动作的机构就是推出机构,也称为脱模机构。推出机构的设计原则有以下几个方面:(1)机构应尽量简单可靠,推出机构的运动要准确、可靠、灵活,无卡死现象,机构本身要有足够的刚度和强度,足以克服脱模阻力。(2)保证制品不因推出而变形损坏,这是对推出机构
2、的最基本要求。在设计时要正确估计塑件对模具粘附力的大小和所在位置,合理地设置推出部位,使推出力能均匀合理地分布,要让塑件能平稳地从模具中脱出而不会产生变形。推出力应作用在不易使塑件产生变形的部位,如加强筋、凸缘、厚壁处等。应尽量避免使推出力作用在塑件平面位置上。(3)推出力的分布应尽量靠近型芯(因型芯处包紧力最大),且推出面积应尽可能大,以防塑件被推坏。(4)推出脱模行程应恰当合理,保证制品可靠脱模。(5)若推出部位需设在塑件使用或装配的基准面上时,为不影响塑件尺寸和使用,一般使推杆与塑件接触部位处凹进塑件0.1毫米左右,而推杆端面则应高于基准面,否则塑件表面会出现凸起影响基准面的平整和外观。
3、4.5.1 推出机构的驱动方式推出机构的驱动方式 1手动脱模手动脱模 手动脱模是指当模具分型后,用人工操纵推出机构(如手动杠杆)取出塑件。手动脱模时,工人的劳动强度大,生产效率低,推出力受人力限制,不能很大。但是推出动作平稳,对塑件无撞击,脱模后制品不易变形,操作安全。在大批量生产中不宜采用这种脱模方式。2机动脱模机动脱模 利用注射机的开模动力,分型后塑件随动模一起移动,达到一定位置时,脱模机构被机床上固定不动的推杆推住,不再随动模移动,此时脱模机构动作,把塑件从动模上脱下来。这种推出方式具有生产效率高,工人劳动强度低且推出力大等优点,但对塑件会产生撞击。3液压或气动推出液压或气动推出 在注射
4、机上专门设有推出油缸,由它带动推出机构实现脱模,或设有专门的气源和气路,通过型腔里微小的推出气孔,靠压缩空气吹出塑件。这两种推出方式的推出力可以控制,气动推出时塑件上还不留推出痕迹,但需要增设专门的液动或气动装置。4带螺纹塑件的推出机构带螺纹塑件的推出机构 成形带螺纹的塑件时,脱模前需靠专门的旋转机构先将螺纹型芯或型环旋离塑件,然后再将塑件从动模上推下,脱螺纹机构也有手动和机动两种方式。4.5.2 推出力的计算推出力的计算 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:FA p
5、(cossin)(4-23)式中:F-推出力;A-塑件包容型芯的面积,mm2;p-塑件对型芯单位面积上的包紧力。一般情 况下,模外冷却的塑件,p 取2.41073.9107Pa;模内冷却的塑件,p 取0.81071.2107Pa;-塑件对钢的摩擦系数,为0.10.3;-脱模斜度。从式(4-1)可以看出,推出力的大小随着塑件包容型芯的面积增加而增大,随着脱模斜度增大而减小,同时也和塑料与钢(型芯材料)之间的摩擦系数有关。实际上,影响脱模力的因素很多,型芯的表面粗糙度、成形的工艺条件、大气压力及推出机构本身在推出运动时的摩擦阻力等都会影响推出力的大小。4.5.3 一次推出机构一次推出机构 塑件在推
6、出零件的作用下,通过一次推出动作,就能将塑件全部脱出。这种类型的脱模机构即为一次推出机构,也称为简单脱模机构。它是最常见的,也是应用最广的一种脱模机构。一般有以下几种形式。1.推杆脱模机构推杆脱模机构 (1)机构组成和动作原理 推杆脱模是最典型的一次推出机构,它结构简单,制造容易且维修方便,其机构组成和动作原理如图4-76所示。它是由推杆1、推杆固定板2、推板导套3、推板导柱4、推杆垫板5、拉料杆6、复位杆7和限位钉8等所组成的。推杆、拉料杆、复位杆都装在推杆固定板2上,然后用螺钉将推杆固定板和推杆垫板连接固定成一个整体,当模具打开并达到一定距离后,注射机上的机床推杆将模具的推出机构挡住,使其
7、停止随动模一起的移动,而动模部分还在继续移动后退,于是塑件连同浇注系统一起从动模中脱出。合模时,复位杆首先与定模分型面相接触,使推出机构与动模产生相反方向的相对移动。模具完全闭合后,推出机构便回复到了初始的位置(由限位钉8保证最终停止位置)。(2)推杆的设计 国家标准规定的推杆有三种:推杆、扁推杆、带肩推杆,他们的设计已经国家标准化,具体参见第八章。推杆的位置应合理布置,其原则是:根据制品的尺寸,尽可能使推杆位置均匀对称,以及使制品所受的推出力均衡,并避免推杆弯曲变形。如果因为制品的某些特殊需要,推出位置必须设在制品的外表面时,可在推杆的工作端面加工一些装饰性标志。生产实践中使用的推杆如图4-
8、77所示。(3)推杆的固定方法 推杆的固定方法如图4-78所示。图4-78(a)为轴肩垫板连接,是最常用的固定方式。推杆与固定孔间应留一定的间隙,装配时推杆轴线可作少许移动,以保证推杆与型芯固定板上的推杆孔之间的同心度,并建议钻孔时采用配加工的方法。图4-78(b)是采用等厚垫圈垫在推出固定板与垫板之间,这样可免去在固定板上加工凹坑。图4-78(c)的特点是推杆高度可以调节,螺母起固定锁紧作用。图4-78(d)、(f)是采用顶丝和螺钉固定。以上三种固定方法均可省去垫板。图4-78(e)用于较细的推杆,以铆接的方法固定。(4)推杆的装配 推杆与推杆孔间为间隙配合,一船选H7/f6,其配合间隙兼有
9、排气作用,但不应大于所用塑料的排气间隙,以防漏料。配合长度一般为推杆直径的23倍。推杆端面应精细抛光,因其已构成形腔的一部分。为了不影响塑件的装配和使用,推杆端面应高出型腔表面0.1毫米。(5)复位装置 推杆或推套将塑件推出后,必须返回其原始位置,才能合模进行下一次注射成形。最常用的方法是复位杆复位,这种复位杆又名回程杆。这种方法经济、简单,回程动作稳定可靠。其工作过程如图4-1所示,当开模时,推杆、复位杆都向右推出,复位杆突出模具的表面;当注射模闭合时,复位杆与定模分型面接触,注射机继续闭合时,则使复位杆随同推出机构一同返回原始位置。复位杆的设计已经国家标准化,具体参见第八章。复位杆及其在注
10、射模中应用如图4-79所示。有时,需要在模具闭合之前使推杆或推套复位(如某些带活动成形芯的注射模),就应当采用弹簧复位的办法。图4-80所示就是弹簧复位的推出机构。注射成形后,注射机的推杆推动推板2,这时,弹簧5受到压缩,推杆3就将塑件推出。合模时,弹簧5又回复原有长度,将推板2与推杆3一同弹回原来的位置。想一想想一想 除了复位杆和弹簧复位之外,还有什么复位方法?(6)导向装置导向装置 对大型模具设置的推杆数量较多或由于塑件推出部位面积的限制,推杆必须作成细长形时以及推出机构受力不均衡时(脱模力的总重心与机床推杆不重合),推出后,推板可能发生偏斜,造成推杆弯曲或折断,此时应考虑设置导向装置,以
11、保证推出板移动时不发生偏斜。一般采用推板导柱,也可加上推板导套来实现导向,如图4-76示。推板导柱和推板导套的设计已经国家标准化,具体参见第八章。推板导柱与导向孔或推板导套的配合长度不应小于10毫米。当动模垫板支撑跨度较大时,推板导柱还可兼起辅助支撑作用。推杆推出是应用最广的一种推出形式,它几乎可以适用于各种形状塑件的脱模。但其推出力作用面积较小,如设计不当,易发生塑件被推坏的情况,而且还会在塑件上留下明显的推出痕迹。2.推管脱模机构推管脱模机构 推管脱模机构它适于环形、筒形塑件或带有孔的部分的塑件的推出,用于一模多腔成形更为有利。由于推管整个周边接触塑件,故推出塑件的力量均匀,塑件不易变形,
12、也不会留下明显的推出痕迹。生产实践中使用的推管如图4-81所示。对于台阶筒体和锥形筒体,如图4-82(a)、(b)所示,只能用推管脱模。推管脱模机构要求推管内外表面都能顺利滑动。其滑动长度的淬火硬度为HRC50左右,且等于脱模行程与配合长度之和,再加上56mm余量。非配合长度均应用0.51mm的双面间隙。推管在推出位置与型芯应有810mm的配合长度,推管壁厚应在1.5mm以上。必要时采用阶梯推管,见图4-82(a)。推管脱模机构有三类形式:(1)长型芯 型芯紧固在模具底板上,见图4-82(a)。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 推管用推杆推拉,见图4-82
13、(b)。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 见图4-82(c)。这种结构使用较多。为避免型芯固定凸肩与运动推管相干涉,型芯凸肩须有缺口,或用键固定,致使型芯固定不可靠,且推管必须开窗,或剖切成(23)个脚,致使推管被削弱,制造亦困难。3.推板脱模机构推板脱模机构 对于薄壁容器、壳体以及表面不允许有推出的痕迹的制品,需要采用推板推出机构,推板也称推件板。在分型面处从壳体塑件的周边推出,推出力大且均匀。对侧壁脱模阻力较大的薄壁箱体或圆筒制品,推出后外观上几乎不留痕迹,这对透明塑件尤为重要。推板脱模机构不需要回程杆复位。推板应由模具的导柱导向机构导向定位,以防止推
14、板孔与型芯间的过度磨损和偏移。为防止推杆与推板分离,推板滑出导柱,推杆与推板用螺纹联接,见图4-83(a)。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联接,见图4-83(b)。对于有多个圆柱型芯相配的推件板,大多镶上淬火套与型芯相配,便于加工和调换,见图4-83(a)。图4-83(c)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。推板与型芯之间要有高精度的间隙、均匀的动配合。要使推板灵活脱模和回复,又不能有塑料熔体溢料。为防止过度磨损和咬合发生,推板孔与型芯应作淬火处理。推板脱模的分型面应尽可能为简单无曲折的平
15、面。在一些场合,如图4-84所示,在推板与型芯间留有单边0.2mm左右间距,避免两者之间接触。并又有锥形配合面起辅助定位作用,可防止推板孔偏心而引起溢料,其斜度为10左右。对于大型深腔容器,特别是软质塑料,为防止过大脱模力使制品壁产生皱折,应该给成形时所形成的真空腔引气,图4-85就是这种装置。开模时大气克服弹簧力将菌型推杆抬起而进气。当然也可将菌型推杆与推板相连,同步推推进气。4.推块脱模机构推块脱模机构 对于端面平直的无孔塑件,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推塑件,如图4-86所示。对
16、于齿轮类或一些带有凸缘的制品,如果采用推杆推出容易变形或者是采用推板推出容易使制品粘附模具时,也需采用推块作为推出零件。推动推块的推杆如果用螺纹连接在推块上,则复位杆可以与推杆安装在同一块固定板上,如图4-86(a)所示。如果推块与推杆无螺纹连接,必须采用图4-86(b)所示的复位方法。推块实际上成为型腔底板或构成形腔底面大部分,推件运动的配合间隙既要小于溢料间隙,又不产生过大的摩擦磨损,这就对配合面间的加工,特别是非圆形推块的配合面提出很高要求,常常要在装配时研磨。5.拉板脱模机构拉板脱模机构 拉板脱模机构是推板脱模机构的特殊形式,适用的塑件与一般推板脱模机构相同。但拉板不是由推杆推动,而是
17、由定距拉杆、伸缩性定距拉杆或链条拉动。这些拉动零件的两端分别与动、定模相连,模具打开时动模后退,这些零件拉动拉板将塑件从主型芯上脱下。图4-87所示即为伸缩性定距拉杆拉动的拉板脱模机构,脱模距等于L1+L2+L3。拉板脱模机构的优点是省去了推杆及其固定板,可简化模具结构,减小模具高度,对于开模行程受模具高度影响的注射机,可以增大有效开模行程,增加脱模距。6.多元件组合推出脱模机构多元件组合推出脱模机构 对于一些深腔壳体、薄壁制品以及带有局部环状凸起、凸肋或金属嵌件的复杂制品,如果对它们只采用某一种推出零件,往往容易使制品在推出过程中出现缺陷,可采用两种或两种以上的推出零件,如图4-88所示。4
18、.5.4 二次推出机构二次推出机构 一次脱模机构是在脱模机构推推运动中一次将塑件脱出的,这些塑件因为形状简单,仅仅是从型芯上脱下或仅从型腔内脱出。对于形状复杂的塑件,因模具型面结构复杂,塑件被推推的半模部分(一般是动模部分)既有型芯,又有型腔或型腔的一部分,必须将塑件既从被包紧的型芯上,又从被粘附的型腔中脱出,脱模阻力是比较大的,若由一次动作完成,势必造成塑件变形、损坏,或者在一次推出动作后,仍然不能从模具内取下或脱落。对于这种情况,模具结构中必须设置两套脱模机构,在一个完整的脱模行程中,使两套脱模机构分阶段工作,分别完成相应的顶推塑件的动作,以便达到分散总的脱模阻力和顺利脱件的目的,这样的脱
19、模机构称为二次推出机构。设计二次推出机构时应注意,第一次推推的脱模力大,应不使制品损伤;而第二次脱模应有较大的行程,保证制件自动坠落。机构的动作顺序安排为:第一次脱模时,两级脱模机构所有元件应同步推进。在一次脱模结束后,一次脱模元件静止不动而二次脱模元件沿原脱模方向继续运动,或者二次脱模元件超前于一次脱模元件向前运动(两者都动但速度不同),直至将塑件完全脱出。为此,一次脱模元件在推推中,要用滑块让位、摆杆外摆、钢球打滑、弹簧、限位螺钉等方法使一次脱模元件在一次脱模结束后不动或慢速运动,从而达到使两套脱模机构分阶段工作的目的。二次脱模机构形式很多,仅选出以下数例予以简介。1.弹开式二次推出机构弹
20、开式二次推出机构 图4-89是弹开式二次推出机构。图4-89(a)是尚未推出的状态。模具打开后,由于弹簧4的作用,使动模板2移动距离1,塑件从型芯上脱下1距离,为一级脱模,如图4-89(b)所示;因塑件带脱模斜度,这时就消除了或大大减小了对型芯的包紧力。当模具推出机构开始工作时,就将塑件从动模型腔内和型芯的剩余部分上脱出,如图4-89(c)所示。设计该机构时应注意使:L=h,L2h1 2.八字摆杆式二次推出机构八字摆杆式二次推出机构 如图4-90所示为八字形摆杆式二次推出机构。它有两个对称的呈八字状的摆杆11。并有两块推板,一次推板10和二次推板2。凹模型腔板7将制品从凸模6上脱出,该型腔板经
21、推杆9与一次推板10相连。推杆5将制品从凹模型腔板推出,该推杆与二次推板2相连。两块推板之间有一定距块1,使推杆5在一次推出时能与型腔板同步。开模后,注射机推推一次推板10,经推杆9带动型腔板移动距离S1,实现塑件与凸模的一次推出动作。在此过程中,由于定距块1的传力作用,二次推板2和推杆5均与型腔板同步。一次推出完成后,摆杆ll在一次推板10作用下,转过一定角度和二次推板2接触。继续开模时,一次推板10经摆杆11迫使二次推板2和推杆5产生超前推出动作,使制品在推杆5作用下从凹模型腔板中脱出S4距离,实现了二次推出。该机构的推出行程、制品高度和其他有关几何要素之间关系如下:摆杆转角一般可取45;
22、并且符合 3.斜楔滑块式二次推出机构斜楔滑块式二次推出机构 如图4-91所示为斜楔滑块式二次推出机构。开模一定距离后,注射机的推推装置通过推杆底板12同时驱动推杆9和凹模型腔板7移动,使制品与凸模8脱离,实现第一次推出动作。在这次推出中,斜楔6推动滑块4向模具中心移动。但由于此时滑块4与推杆2还存在平面接触,推杆2保持3与推杆9与型腔板7同步运动。一旦一次推出结束,推杆2会坠落在滑块4的圆孔中,这样凹模型腔板7便停止运动。而推杆9在继续运动,直到把制品从凹模型腔板中脱出,实现第二次推出。推出行程与制品高度的关系为 4.5.5 浇注系统凝料的推出和自动脱落浇注系统凝料的推出和自动脱落 自动化生产
23、要求模具的操作也能全部自动化,除塑件能实现自动化脱落外,浇注系统凝料亦要求能自动脱落。1.普通浇注系统凝料推出和自动脱落普通浇注系统凝料推出和自动脱落 这种浇注系统凝料脱落形式多指侧浇口、直浇口类型的模具,浇注系统凝料与塑件连接在一起,只要塑件脱模,浇注系统凝料就随着脱落,常见的形式是靠自重坠落,有时塑件有少部分留于型腔或推板内,给自动脱落带来困难,解决的办法可用如上所述的二次脱模机构,或采用下述办法使主流道和分流道的凝料能可靠地脱离型腔。(1)连杆掸落装置 图4-92是利用注射机的开闭运动通过连杆使塑件及浇注系统凝料可靠落下的装置。(2)机械手 开模时,机械手由液压驱动伸至模腔处,将塑件或浇
24、注系统凝料捏住,然后放到机外。目前,机械手在立式和卧式注射机上都有应用。(3)空气推出和吹落 用空气阀通过空气间隙,吹出0.50.6MPa的压缩空气把塑件推出吹落。以上介绍的是使浇注系统凝料和塑件连接在一起时的脱落方法,这样的结构还需要二次加工,使塑件与浇注系统脱离。为了提高生产效率,最好在注射机上由模具结构实现塑件与浇注系统凝料的分离,这样可以缩短后加工时间并减轻体力劳动,常用的方法是采用点浇口或潜伏式浇口的模具结构。2.点浇口凝料脱出和自动坠落点浇口凝料脱出和自动坠落 点浇口在模具的定模部分,为了将浇注系统凝料取出,要增加一个分型面,因此又称三板式模具。这种结构的浇注系统凝料若由用人工取出
25、,虽然模具构造简单,但是生产率低,劳动强度大,只用于小批量生产。为适应大批量、自动化生产的要求,可采用以下办法使浇注系统凝料自动脱落。(1)利用侧凹拉断点浇口凝料 图4-93所示是利用侧凹拉断点浇口凝料的结构,在分流道尽头钻一斜孔,开模时由于斜孔内冷凝塑料的限制,浇注系统凝料在浇口处与塑件拉断,然后由于球形拉料杆的作用,拉住浇注系统凝料从浇口套中脱出。侧凹部分的形状与尺寸为:斜孔的角度为1530,斜孔直径为35毫米,斜孔深度为512毫米。(2)利用拉料杆拉断点浇口凝料 利用拉料杆拉断点浇口凝料的结构如图4-94所示,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料切断留于定模一边,
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