【正文】 構(gòu)的設(shè)計 導(dǎo)向機構(gòu)的作用和設(shè)計原則 （ 1） 導(dǎo)向機構(gòu)的作用 導(dǎo)向機構(gòu)是保證塑料注射模具的動模與定模合模時正確定位和導(dǎo)向的重要零件，通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向，主要零件包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套。其具體作用有： （ a） 定位作用 ； （ b） 導(dǎo) 向作用 ； （ c） 承載作用 ； （ d） 保持運動平穩(wěn)作用 ； （ e） 錐面定位機構(gòu)作用 。 （ 2） 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計原則 （ a） 導(dǎo)柱（導(dǎo)套）應(yīng)對稱分布在模具分型面的四周，其中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具強度和防止模板發(fā)生變形； （ b） 導(dǎo)柱（導(dǎo)套）的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸選定，并應(yīng)保證有足夠的抗彎強度； （ c） 導(dǎo)柱固定端的直徑和導(dǎo)套的外徑應(yīng)盡量相等，有利于配合加工，并保證了同軸度要求； （ d） 導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨性； （ e） 為了便于塑料制品脫模，導(dǎo)柱最好裝在定模板上，但有時也要裝在定模板上，這就要根據(jù)具體情 況而定。 脫模力 計算 初始脫模力 :當(dāng)脫模開始時，阻力最大。推桿剛度及強度應(yīng)按此時的受力計算。亦即無視脫模斜度（ 0＝? ） 由于 20212720 ＝＝＝ tr ? 所以制品屬于厚壁制品，應(yīng)按厚壁圓形件計算。 ））（（＝ fkm fLSErQ ??? ???? 11 2? （ 315） rtt rk ??222 2＝ （ 316） 式中 Q —— 脫模力（ N） 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計（論文） 21 t—— 塑件平均壁厚（ mm） E—— 塑料彈性模量（ N/cm2） S—— 塑料平均成形收縮率（ mm/mm） L—— 包容凸模的長度（ cm） f —— 塑料與鋼的摩擦系數(shù) m—— 塑料的泊松比 r—— 圓柱形半徑（ cm） 代入式 315，得 NQ 5 ＝）（）（＝ ???? ??????? ? N 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的 選擇 導(dǎo)柱導(dǎo)向是指導(dǎo)柱與導(dǎo)套（導(dǎo)向孔）采用間隙配合使導(dǎo)柱在導(dǎo)套（導(dǎo)向孔）內(nèi)滑動，配合間隙一般采用 H7/h6 級配合。 （ 1） 導(dǎo)柱的 選擇 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式有兩種：一種為單節(jié)式導(dǎo)柱，另一種為臺階式導(dǎo)柱。小型模具采用單節(jié)式導(dǎo)柱，大型模具采用臺階式導(dǎo)柱。 在導(dǎo)柱的工作部分上開設(shè)油槽，可以改善導(dǎo)向條件，減少摩擦，但增加了成本，由于該模具要求不高，所以不再加油槽。故導(dǎo)柱采用不加油槽的階梯式導(dǎo)柱 頂出導(dǎo)向裝置設(shè)計 ： 采用導(dǎo)柱導(dǎo)向，因?qū)е黄饘?dǎo)向作 用，不考慮受壓力的作用，所以只需保證能導(dǎo)向就行了。選取帶頭導(dǎo)柱 （ 3 根）采用 T8A（標(biāo)準(zhǔn)件） ，滲碳 ～ ，淬火 HRC50～ 55。 圖 37 導(dǎo)柱的示意圖 （ 2） 導(dǎo)套的設(shè) 計 由于導(dǎo)柱已選定， 通過查閱參考文獻(xiàn) [6]，與 T8A 相配套 的導(dǎo)套為帶頭導(dǎo)套， 如圖 38 示。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計（論文） 22 圖 38 導(dǎo)套的示意圖 導(dǎo)向孔的總體布局 導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心距模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強度，防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套后發(fā)生變形。根據(jù)手冊推薦值選定的導(dǎo)柱分布情況如圖 29 示 。 圖 39 導(dǎo)向孔的總體布局圖 脫模 推出 機構(gòu)的確定 本模具采用的為一次頂出脫模機構(gòu)，它包括常見的推桿、推管、推板、推塊或活動鑲塊等脫模機構(gòu)。該機構(gòu)是最常用的 頂出方式。即塑件在頂出機構(gòu)的作用下，通過一次動作即可頂出?；谝陨显瓌t，該模具的脫模零部件設(shè)在動模上，選擇推桿頂出形式 。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計（論文） 23 推 桿橫截面直徑的確定 根據(jù)該塑件和模具的結(jié)構(gòu)特點，在開模后塑件的收 縮不僅不對側(cè)凹成型零件產(chǎn)生包緊，反而會松開 ，故脫模力較小，可忽略不計， 所以只能憑經(jīng)驗 初選 推桿的直徑為 d=8mm。 推 桿的形式 圖 310 推 桿 頂桿可以分為普通頂桿、成形頂桿、錐面頂桿，該模具的頂桿形式選擇普通頂桿，如 圖 310 示。 估計推桿長度：底板厚度＋型腔高度＋空余值 ； 取 424 mm 圓形推桿直徑 d 413 22 )64( QEn ld ??? ??? ?? （ 317） 式中 d—— 圓形推桿直徑（ mm） ? —— 推桿長度系數(shù)，取 L—— 推桿長度（ cm） n—— 推桿數(shù)量 E—— 推桿材料的彈性模量（ N/cm2） Q—— 總脫模力（ N） mmcmd ) ( 4173 22 ?????? ???? ? mm 取 d=16mm 推桿的應(yīng)力校核 sdn Q ??? ??? 24 (318) 式中 ? —— 推桿應(yīng)力 （ N/cm2） s? —— 推桿鋼材的屈服極限強度 （ N/cm2） 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計（論文） 24 scmN ??? ?????? 22 / 滿足條件。 推桿選 A 型推桿， 6 7 016 , 424dL?????mm 推 桿長度的計算 ， 頂桿總長度為 ： h 桿 =[h 凸 +δ 1]+h 動墊 +[S 頂 +δ 2]+h 頂固 (319) 式中 h 桿 —— 為 推 桿的總長度 h 凸 —— 為凸模的總高度 h 動墊 —— 為動模墊板的厚度 S 頂 —— 為頂出行程 h 頂固 —— 為頂桿固定板的厚度 δ 1—— 富裕量，一般為 ～ δ 2—— 頂出行程富裕量，一般為 3～ 6 根據(jù)以上公式計可得， 推 桿的總長度為 280mm。 其長度符合 文獻(xiàn) [12]對 推桿數(shù)據(jù)要求。 推復(fù)位桿設(shè)計：復(fù)位桿與頂桿安裝在同一固定板上，工作端面低于動模表面， 選用沉頭內(nèi)六角螺釘。數(shù)量為 2，采用 45 鋼，頂部淬火處理，硬度為 HRC43～ 48，表面粗糙度為 左右。 推板 機構(gòu)的設(shè)計要求 （ 1） 設(shè)計推 出機構(gòu)時盡量使塑件留在動模一側(cè)； （ 2） 塑件的推出多程中不發(fā)生變形和損壞； （ 3） 不損壞塑件的外觀質(zhì)量； （ 4） 合模時應(yīng)使推出機構(gòu)正確復(fù)位； （ 5） 推出機構(gòu)動作可靠； 推板尺寸計算： 31)( YBE QLH ??? （ 320） 式中 H—— 推板厚度（ cm） L—— 推桿間距（ cm） Q—— 總脫模力（ N） 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計（論文） 25 E—— 鋼材的彈性模量（ N/cm2） B—— 推板寬度（ cm） Y—— 推板允許最大變形量（ cm） 代入，得 cmH ) ( 317 ???????= cm 取 H＝ 4cm 所以，推板的尺寸為 mm40250250 ?? ，推桿固定板的厚度是 25mm。 推板導(dǎo)柱導(dǎo)套 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 推板導(dǎo)柱為推板動作導(dǎo)向，成滑動配合；推板導(dǎo)套與推板導(dǎo)柱配合，為了防止推板導(dǎo)套的磨損，應(yīng)制成便于更換的淬火套。 查閱文獻(xiàn) [6]， 推板導(dǎo)柱導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)如圖 311示 。 圖 311 推板導(dǎo)柱 示意圖 圖 312 推板導(dǎo)套 示意圖 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計（論文） 26 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計 斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)設(shè)計原則 （ 1） 活動型芯一般比較小，應(yīng)牢 固裝在滑塊上，防止在抽芯時松動滑脫。型芯與滑塊連接部位要有一定的強度和剛度； （ 2） 滑塊在導(dǎo)滑槽中滑動要平穩(wěn)，不要發(fā)生卡住、跳動等現(xiàn)象； （ 3） 滑塊限位裝置要可靠，保證開模后滑塊停止在一定位置上而不任意滑動； （ 4） 鎖模塊要能承受注射時的側(cè)向壓力，應(yīng)選用可靠的連接方式與模板連接。鎖模塊和模板可做成一體。鎖緊塊的斜角 θ1 應(yīng)大于斜導(dǎo)柱的傾斜角 θ，一般取 θ1θ 2176?！?3176。，否則斜導(dǎo)柱無法帶動滑塊運動 ； （ 5） 滑塊完成抽芯運動后，仍停留在導(dǎo)滑槽內(nèi)，留在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長度不應(yīng)小于滑塊全長的 2/3，否則，滑塊在開始復(fù)位 時容易傾斜而損壞模具 ； （ 6） 防 止滑塊和推出機構(gòu)復(fù)位時的相互干涉，盡量不使推桿和活動型芯水平投影重合。 （ 7） 滑塊設(shè)在定模的情況下，為保證塑 料制品留在定模上，開模前必須先抽出側(cè)向型芯，最好采取定向定距拉緊裝置 [16]。 抽芯機構(gòu)的確定 由于該模具比較簡單，抽芯力不大，故采用斜導(dǎo)柱外側(cè)抽芯機構(gòu)。 斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)的有關(guān)參數(shù)計算 此模具中有三根斜導(dǎo)柱且長度相差不是很大，為設(shè)計和生產(chǎn)方便同時也為了降低了生產(chǎn)成本本次計算全部按最長的斜導(dǎo)柱為主 [17]。 （ 1）抽拔力計算 A．長斜導(dǎo)柱 )s inc o s( ??? ?? Ah qQ （ 321） 式中 Q—— 抽拔力（ N） A—— 型芯被塑件包緊的斷面形狀周長（ mm） H—— 型芯成形深度（ mm） q—— 由 塑件收縮形成的單位正壓力，一般取 8～ 12 MPa ? —— 摩擦系數(shù)，取 ～ ? —— 脫模斜度 9 4 .2 2 9 5 .9 4A ?? ? ? mm h=128 mm 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計（論文） 27 q=12 MPa ?? NQ 2 7 5 0 7)2s i n2c o ( ??????? ?? N B． 短斜導(dǎo)柱 H=65 mm NQ mmh 018)2s i n2c ( ???????? ??N （ 2） 抽芯距 S 抽芯距指型芯從成型位置抽至不妨礙脫模的位置時，型芯或滑塊在抽芯方向所移動的距離。 查閱 文獻(xiàn) [6]， 抽芯距的計算公式為型芯從成型位置抽至不妨礙脫模位置 再加上3~5 mm 余量，這里取 3 mm，按磨具中最長的 型芯 來計算其長度為 218 mm 故 抽芯距 為221 mm，短斜導(dǎo)柱 S＝ 65＋ 3＝ 68 mm。 （ 3） 斜導(dǎo)柱傾斜角 α的確定 斜導(dǎo)柱的傾 斜角是決定斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)工作效果的一個重要參數(shù)，它不僅決定了抽芯距離和斜導(dǎo)柱的長度，更重要的是它決定著斜導(dǎo)柱的受力狀況 [18]。斜導(dǎo)柱受到的抽拔阻力和彎曲力的關(guān)系如圖所示（不考慮斜導(dǎo)柱與滑塊的摩擦力）。 圖 313 斜導(dǎo)柱受力圖 圖 314 抽芯距的計算 Q=P cosα （ 322） 式中 P1—— 開模力 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計（論文） 28 Q—— 抽拔阻力 P—— 斜導(dǎo)柱所受的彎曲力 由上式可以看出，當(dāng)所需的抽拔 力確定以后，斜導(dǎo)柱所受的彎曲力 P 與 cosα 成反比，即 α角增大時， cosα減小，彎曲力 P 也增大，斜導(dǎo)柱受力狀況變壞。 另外，從抽芯距 S 與 α角的關(guān)系來看，如圖 814 所 示。 S=H tgα=L sinα （ 323） 式中 L—— 斜導(dǎo)柱的有效工作長度 當(dāng) S 確定以后，開模行程 H 及斜導(dǎo)柱工作長度 L 與 α成反比，即 α角增大， tgα也增大，則為完成抽芯所需的開模行程減小，另外， α角增大時 sinα增大，斜導(dǎo)柱有效工作長度可減小。 綜上所述，當(dāng)斜導(dǎo)柱傾斜角 α增大時，斜導(dǎo)柱受力狀 況變壞，但為完成抽芯所需的開模行程可減??；反之，當(dāng) α角減小時，斜導(dǎo)柱受力狀況有所改善，可是開模行程卻增加了，而且斜導(dǎo)柱的長度也增加了。這會使模具厚度增加。因此，斜導(dǎo)柱傾斜角 α過大或過小都是不好的，一般 α角取 10176?！?20176。，最大不超過 25176。 對于該模具，由于抽拔力不大， 但抽芯距離較大故選擇較大傾角， 綜合考慮斜導(dǎo)柱的傾斜角取 α=20176。 （ 4） 斜導(dǎo)柱 尺寸計算 圖 315 斜導(dǎo)柱長度示意圖 由于抽芯方向與模具安裝平面平行 。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計（論文） 29 ??tgSH LS /sin3?? （ 324） 式中 S —— 抽芯距（ mm） 3L —— 斜導(dǎo)柱工作部分長度（ mm） ? —— 斜導(dǎo)柱安裝角度 H—— 抽芯距為 S 時所需開模行程（ mm） 代入，得 3 221 6 4 6 .1 6sin 2 0 oL ?? mm 221 6 0 7 .1 920 oH tg?? mm （ 6）斜導(dǎo)柱的直徑計算 A．長斜導(dǎo)柱 NtgtgQSSkSSkhNN )620( 1)620( 12)(2212121 ?????????? ???????? N 所受正壓力 N： NNNQN i os i nc os )( 21 ??? ???? ????????? N 直徑 d: mmNLd )10137( 20c o s 5 8 9 5 8][333 ?????? ??? mm 取 d=40mm 式中 Q—— 抽拔力 ][? —— 許用抗彎強度（由于斜導(dǎo)柱選用材料為 T8A，所以 ][? ＝ 137Mpa） 長度計算： 234 1 50 1646 .16 40 719 .37c os si n 2 c os 20 2ohSL L L L d??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?mm 取 L＝ 720mm 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計（論文） 30 B．短斜導(dǎo)柱： 12121212 6 3 .5 1 0 52 ( 2 0 6 ) 3 8 0 1 8 .2 1 6 4 5 2 6 .6 51() 105( 2 0 6 )ooook h S S tgN N Qk S Stg? ? ??? ?? ? ? ? ????N 所受正壓力 N： 12() 3 8 0 1 8 . 2 1 0 . 1 6 4 5 2 6 . 6 5 4 9 1 1 2 . 4 6c o s s in c o s 2 0 0 . 1 s in 2 0ooQ N NN ?? ? ??? ??? ? ?? ? ?N 直徑 d: 303 312749 11 2. 46c os 20 7. 850. 1 [ ] 0. 1 ( 13 7 10 ) oNLd ? ?? ? ???mm 取 d=20mm 長度計算： 1 3 4 1 5 0 11 9 8 . 8 2 2 0 2 6 2 . 0 3c o s s in 2 c o s 2 0 2ohsL L L L d??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?mm 取 L＝ 263mm 滑塊是斜導(dǎo)柱機構(gòu)中的可動零件，滑塊與側(cè)型芯既可做成整體式的；也可做成組合式的，由于該塑件 抽芯距離較大 ，故選擇滑塊與側(cè)型芯做成組合式 ?；瑝K和導(dǎo)柱的配合精度為 H7/h7。 滑塊的結(jié)構(gòu)如 圖 316 示 。 圖 316 滑塊 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計（論文） 31 導(dǎo)滑槽的設(shè)計 斜導(dǎo)柱驅(qū)動滑塊是沿著導(dǎo)滑槽移動的，故對導(dǎo)滑槽提出如下要求： （ a） 滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)運動要平穩(wěn)； （ b） 為了不使滑塊在運動中產(chǎn)生偏斜，其滑動部分要有足夠的長度，一般為滑塊寬度的 倍以上； （ c） 滑塊在完成抽拔動作后，仍留在導(dǎo)滑槽內(nèi)，其留下部分的長度不應(yīng)小于滑塊長度的 2/3，否則，滑塊在開始復(fù)位時容易發(fā)生偏斜，甚至損壞模具； （ d） 滑塊與導(dǎo)滑槽間應(yīng)上、下與左、右各有一對平面呈動配合，配合精度可選 H7/g6或 H7/h7，其余各面均應(yīng) 留有間隙； （ e） 導(dǎo)滑槽應(yīng)有足夠的硬度（ HRC52～ 56）。 基于以上要求， 該模具 開模行程 較 大，故導(dǎo)滑槽采用 嵌入 式，形狀采用丁字形，其結(jié)構(gòu)及與滑塊的配合如 圖 317 示： 圖 317 導(dǎo)滑槽 與斜滑塊配合示意圖 導(dǎo)滑槽的長度應(yīng)為側(cè)滑快的高度再加上抽芯距即為： 170+221=391 mm 導(dǎo)滑槽結(jié)構(gòu)形式如下圖： 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計（論文） 32 圖 318 導(dǎo)滑槽 鎖緊塊 鎖緊塊的斜角應(yīng) α1 導(dǎo)柱的傾斜角 α。一般 α1=α+（ 2176。～ 3176。）。這樣在開模時鎖緊塊能很快離開滑塊的壓 緊面，避免壓緊塊與滑塊間摩擦過大。另外，合模時，只是在接近合模終點時，鎖緊塊才接觸滑塊，并最后壓緊滑塊，使斜導(dǎo)柱與滑塊的斜孔壁脫離接觸，以免注射時斜導(dǎo)柱受過大的力 [18]。 鎖緊塊的結(jié)構(gòu)形式 鎖緊塊設(shè)在模板外，采用螺釘固定的形式。其結(jié)構(gòu) 和固定形式 如 下 圖所示： AAA A 圖 319 楔 緊塊 的 結(jié)構(gòu) 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計（論文） 33 圖 320 楔 緊塊 固定 形式 冷卻系統(tǒng) 設(shè)計 塑料在成型過程中，模具溫度會直接影響到塑料的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。模具溫度過高，成型收縮大，脫模后塑件變形率大，而且還容易造成溢料和粘模；溫度過低，則熔體流 動性差，塑件輪廓不清晰，表面會產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷。當(dāng)模溫不均勻時，型芯和型腔溫差過大，塑件收縮不均勻，導(dǎo)致塑件翹曲變形，會影響塑件的形狀和尺寸精度。通常溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)兩種 [19]。一般注塑到模具內(nèi)的塑料溫度為 200℃ 左右，而塑件固化后從模具型腔中取出時其溫度在 60℃ 以下。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進(jìn)行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。該設(shè)計塑件材料為 PVC，在注塑成型時，黏度低，流動性好，要求模具溫度（一般低 80℃ ）較低，用 常溫水對模具進(jìn)行冷卻。由于該模具的模溫要求在 80℃ 以下，有是小型模具，所以無需設(shè)置加熱裝置，僅需要設(shè)置冷卻系統(tǒng)即可 [6]。 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則 （ 1） 冷卻回路數(shù)量應(yīng)盡量多，冷卻通道孔徑要盡量大 ； （ 2） 冷卻通道的布置應(yīng)合理 ； （ 3） 冷卻回路應(yīng)有利于降低冷卻水進(jìn)、出口水溫的差值 ； （ 4） 冷卻回路結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工和清理 ； （ 5） 冷卻水道至型腔表面的距離應(yīng)盡可能相等 ； （ 6） 冷卻水道要避免接近熔痕部位，以免熔接不牢，影響塑件的精度 。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計（論文） 34 溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響 （ 1） 采用較低的模溫可以減 小塑料制品的成型收縮率；即收縮率小，變形小，尺寸穩(wěn)定，機械強度高，耐應(yīng)力開裂性好和表面質(zhì)量好； （