【正文】 型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計當(dāng)注射成型側(cè)壁帶有孔、凹穴、凸臺等的塑料制件時，模具上成型該處的零件就必須制成可側(cè)向移動的零件，稱為活動型芯，在塑件脫模前先將活動型芯抽出，否則就無法脫模。帶動活動型芯作側(cè)向移動（抽拔與復(fù)位）的整個機(jī)構(gòu)成為側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。根據(jù)動力來源不同，側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)一般可分為機(jī)動、液壓（液動）或手動三大類型。 a. 手動側(cè)向分型抽芯 模具機(jī)構(gòu)比較簡單，且生產(chǎn)效率低，勞動強(qiáng)度大，抽拔力有限。故在特殊場合才適用，如試驗(yàn)新產(chǎn)品、生產(chǎn)小批量制品等。 b. 機(jī)動側(cè)向分型抽芯 開模時，依靠注塑機(jī)的開模動力，通過側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)改變運(yùn)動方向，將活動零件抽出。機(jī)動抽芯具有操作方便、生產(chǎn)效率高、便于實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，雖然模具機(jī)構(gòu)復(fù)雜，但仍在生產(chǎn)中廣為采用。機(jī)動抽芯按結(jié)構(gòu)形式主要有：斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)、彎拉桿式抽芯機(jī)構(gòu)、彎拉板式抽芯機(jī)構(gòu)、斜滑塊式抽芯機(jī)構(gòu)、頂出式抽芯機(jī)構(gòu)及齒輪齒條式抽芯機(jī)構(gòu)等。 c. 液壓或氣壓側(cè)向分型抽芯 系統(tǒng)以壓力油或壓縮空氣作為抽芯動力，在模具上配置專門的油缸或汽缸，通過活塞的往復(fù)運(yùn)動來進(jìn)行側(cè)向分型、抽芯及復(fù)位的機(jī)構(gòu)。這類機(jī)構(gòu)的主要特點(diǎn)是抽拔距離長，抽拔力大，動作靈活，不受開模過程限制，常在大型注塑模中使用。尤其適用于備有液壓缸的注塑機(jī)。a. 正確選擇主型芯位置 主型芯位置選擇恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到塑件能否順利脫模。b. 開模時斜滑塊的止動 斜滑塊通常設(shè)置在動模部分，并要求塑件對動模部分的包緊力大于對定模部分的包緊力。c. 斜滑塊的傾角和推出行程 由于斜滑塊的強(qiáng)度較高，斜滑塊的傾角要比斜導(dǎo)柱的傾斜腳大一些，一般在內(nèi)選取。斜滑塊推出模套的行程，立式模具不大于斜滑塊高度的1/2，臥式模具不大于傾斜滑塊的1/3，如果必須使用更大的推出距離，可使用較長斜滑塊導(dǎo)向的方法。d. 斜滑塊的裝配要求 為了保證斜滑塊在合模時其拼合面密合，避免注射成型時產(chǎn)生飛邊，斜滑塊裝配 ～，～（應(yīng)比底面的間隙略大一些為好）。斜滑塊側(cè)向分型與抽芯的特點(diǎn)是利用推出機(jī)構(gòu)的推力驅(qū)使滑塊斜向運(yùn)動，在塑件被推出脫模的同時由滑塊完成側(cè)向分型與抽芯動作。 抽芯結(jié)構(gòu)圖以的圓孔為例：抽拔力的計算可用簡化公式進(jìn)行計算： （N） ()式中：活動型芯被塑件包緊的斷面形狀周長（m）。 成型部分的深度（m）。 塑件對型芯單位面積的擠壓力。取。 塑件與鋼的摩擦系數(shù)，常??； 側(cè)孔或側(cè)凹的脫模斜度，常取。 在本次設(shè)計中，，,。將上面數(shù)據(jù)代入公式算得通常，抽芯距比側(cè)孔或側(cè)凹的深度大，也可按公式計算：()式中:斜導(dǎo)柱完成抽芯所需要的開模形程。 斜導(dǎo)柱傾角 本次設(shè)計按經(jīng)驗(yàn)公式取值，取。： 導(dǎo)柱二維圖 導(dǎo)柱三維圖本次設(shè)計的斜滑塊為組合式，即就是將側(cè)型芯安裝在滑塊上，這樣可以節(jié)省剛才，且加工方便。其導(dǎo)滑形式是T形。，抽芯完畢，留在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長度不小于滑塊長度的2/3[32]。： 圖 滑塊二維圖 滑塊三維圖：在本次設(shè)計中，由于塑件本身比較薄，而且是一次分型，所以開模行程要求不大。開合模時完全可以進(jìn)行。： 圖 排氣系統(tǒng)的設(shè)計排氣系統(tǒng)對確保制品成型質(zhì)量起著重要的作用，排氣方式一般有利用排氣槽，利用型芯、鑲件、推桿等的配合間隙，利用分型面上的間隙。a. 排氣槽的主要作用：(1) 是在模具注膠時，排除模腔內(nèi)的空氣。(2) 是排除膠料在加熱過程中產(chǎn)生的各種氣體。b. 排氣槽即為使模具型腔內(nèi)的氣體排出模具外面在模具上開設(shè)的氣流通槽或孔，排氣槽若設(shè)計不合理，將會產(chǎn)生如下弊?。?1) 增加熔體充模流動的阻力，使型腔無法被充滿，導(dǎo)致制品棱邊不清晰。(2) 在制品上呈現(xiàn)明顯的流動痕和熔接痕，使制品的力學(xué)性能降低。(3) 滯留氣體使制品產(chǎn)生銀紋，氣孔，剝層等表面質(zhì)量缺陷。(4) 型腔內(nèi)氣體受到壓縮后產(chǎn)生瞬時的局部高溫，使熔體分解變色，甚至炭化燒焦。(5) 由于排氣不良，降低了熔體的充模速度，延長了注射成形周期[16]。本次設(shè)計的任務(wù)量和模具工藝的成本考慮，利用分型面上的間隙就能夠滿足排氣的需求，所以就不用再設(shè)計排氣槽了[33]。9 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計9 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計塑料注射模溫度調(diào)節(jié)能力的好壞，直接影響到塑件的質(zhì)量，而且也決定著生產(chǎn)效率的高低，塑件在型腔內(nèi)的冷卻力求做到均勻、快速，以減少塑件的內(nèi)應(yīng)力，使塑件的生產(chǎn)做到優(yōu)質(zhì)高效率。溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)在模具中的作用是至關(guān)重要的，尤其對厚壁塑件和平整度有要求的大型薄壁塑件來講更為重要。質(zhì)量優(yōu)良的塑件應(yīng)滿足以下六方面的要求，即收縮率小，變形小，尺寸穩(wěn)定，沖擊強(qiáng)度高，耐應(yīng)力開裂性好和表面粗糙度低。模溫對以上各點(diǎn)的影響分述如下：a. 采用較低的模溫可以減小塑料制件的成型收縮率 模溫均勻，冷卻時間短，注射速度快可以減小塑件的變形，其中均勻一直的模溫尤為重要，但是由于塑件形狀復(fù)雜，壁厚不一樣，充模順序先后不同，常出現(xiàn)冷卻不均勻的情況。為了改善這一情況，可將冷卻水先通入模溫最高的地方，在冷得快的地方通溫水，慢的地方通冷水，使模溫均勻，塑件各部分能同時凝固，這不僅提高制品質(zhì)量，也縮短了成型周期，但由于模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要完全達(dá)到理想的調(diào)溫往往是困難的。b. 結(jié)晶溫度 對于結(jié)晶型塑料，為了使塑料尺寸穩(wěn)定，應(yīng)該提高模溫，使結(jié)晶在模具內(nèi)盡可能的達(dá)到平衡，否則塑件在存放和使用過程中由于后結(jié)晶會造成尺寸和力學(xué)性能的變化（特別是玻璃化溫度低于室溫的聚烯烴類塑件），但模溫過高對制件性能也會產(chǎn)生不好的影響。c. 結(jié)晶度 結(jié)晶型塑料的結(jié)晶度還影響塑件在溶劑中的耐應(yīng)力開裂能力，結(jié)晶度越高該能力越低，故降低模溫是有利的。但是對于聚碳酸酯一類的高粘度非結(jié)晶型塑料，耐應(yīng)力開裂能力和塑件的內(nèi)應(yīng)力關(guān)系很大，故提高充模速度，減小補(bǔ)料時間并采用高模溫是有利的[34]。熱塑性塑料熔體注入型腔后，釋放大量熱量而凝固。不同的塑料品種，需西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）要模腔維持在某一適應(yīng)溫度。模溫對塑件質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)在如下六個方面。a. 改善成形性 每一種塑料都有其適宜的成型模溫，在生產(chǎn)過程中若能始終維持相適宜的模溫，則其成形性可得到改善，若模溫過低，會降低塑料熔體流動性，使塑件輪廓不清，甚至充模不滿；模溫過高，會使塑件脫模時和脫模后發(fā)生變形，使其形狀和尺寸精度降低。b. 成型收縮率 利用模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持模溫恒定，能有效減少塑料成型收縮的波動，提高塑件的合格率。采用允許的低模溫，有利于減小塑料的成型收縮率，從而提高塑件的尺寸精度，并可縮短成型周期，提高生產(chǎn)率。c. 塑件變形 模具型芯與型腔溫差過大，會使塑件收縮不均勻，導(dǎo)致塑件翹曲變形。尤以壁厚不均和形狀復(fù)雜的塑件為甚。需采用何時的冷卻回路，確保模溫均勻，消除塑件翹曲變形。d. 尺寸穩(wěn)定性 對于結(jié)晶性塑料，使用高模溫有利于結(jié)晶過程的進(jìn)行，避免在存放和使用過程中尺寸發(fā)生變化；對于柔性塑料（聚烯烴等）采用低模溫有利于塑件尺寸穩(wěn)定。e. 力學(xué)性能 適當(dāng)?shù)哪兀墒顾芗W(xué)性能大為改善。例如，過低模溫，會使塑件內(nèi)應(yīng)力增大，或產(chǎn)生明顯的熔接痕。對于粘性大的剛性塑料，使用高模溫，可使其應(yīng)力開裂大大降低。f. 外觀質(zhì)量 適當(dāng)提高模具溫度能有效地改善塑料外觀質(zhì)量。過低的模溫會使塑件輪廓不清，產(chǎn)生明顯的銀絲、云紋等缺陷，表面無光澤或粗糙度增加等[35]。a. 冷卻水孔的設(shè)計 冷卻水孔數(shù)量盡可能多，尺寸盡可能的大，開設(shè)較多的小孔，通入恒定溫度的水，其溫度分布均勻，其型腔表面溫度變化不大；同樣的型腔由于水道數(shù)量減少，尺寸減少，是型腔表面的冷卻溫度出現(xiàn)梯度，使冷卻不均勻。b. 冷卻水孔的距離 冷卻水孔至型腔表面為等距離，當(dāng)塑件壁厚均勻時，冷卻水孔與型腔表面各處最好有相等的距離，當(dāng)塑件壁厚不均勻時，厚壁處冷卻水道要靠近型腔，間距要小。一般水孔邊離型腔的距離大于10mm，常用12～15mm。c. 澆口處的設(shè)計 澆口處加強(qiáng)冷卻，普通熔融的塑料充填型腔的時候，澆口附近溫度最高，距澆口越遠(yuǎn)溫度越低，因此澆口附近要加強(qiáng)冷卻，通入冷水，而在溫度低的外側(cè)使經(jīng)過熱交換了的溫水通過即可，d. 水的溫差 降低入水與出水的溫度差，如果入水溫度和出水溫度差別太大時，使模具的溫度分布不均，如果制品冷卻速度不一樣，就容易造成制品變形，特別是對流動距離很長的大型制品，塑溫越流越低。e. 型腔的冷卻 深型腔塑件的冷卻，對于深型腔塑件，其型腔的冷卻可采用在型腔板上開設(shè)水道的方法。f. 水道的設(shè)計 水道的開設(shè)應(yīng)便于加工和清理，冷卻水道要易于機(jī)械加工，便于清理。一般孔徑設(shè)計為8～12mm[36]。a. 冷卻水道的形式 冷卻水道形式大體分為，溝道式冷卻、管道式冷卻和導(dǎo)熱桿式冷卻。本模具采用的是溝道式冷卻。b. 冷卻水道的方式 冷卻水道的連通方式有串聯(lián)和并聯(lián)兩種。c. 型腔的冷卻 本模具采用的是沿型腔邊緣設(shè)置若干并聯(lián)或串聯(lián)的循環(huán)水路。由于該塑件體積比較小，所以水道采用直水道直徑為6mm，： 冷卻水道的結(jié)構(gòu)和布置 10 塑料模具用鋼由于難加工成型材料的不斷出現(xiàn)以及產(chǎn)品零件形狀的日益復(fù)雜化和鍛壓生產(chǎn)的高速化，對模具耐磨性、耐熱性、強(qiáng)度與韌性等使用性能的要求也隨之提高。因此，應(yīng)力球按照模具的服役條件、性能要求與生產(chǎn)過程，正確選用模具材料，并施以適當(dāng)?shù)臒崽幚?，以充分發(fā)揮其最大潛力。a. 塑模材料必須具備以下條件：b. （1） 機(jī)械加工性能良好（2） 鏡面加工性能優(yōu)良（3） 耐磨性和韌性等機(jī)械性能良好；（4） 表面裝飾紋加工性能良好（5） 加工和時效處理的變形微?。?） 難化學(xué)侵蝕和難腐蝕性能良好（7） 較好的淬火性能和熱處理變形極?。?） 焊接修補(bǔ)性能良好（9） 不易產(chǎn)生電加工硬化層（10） 便于選擇代用料選用模具材料的一般原則是：a. 應(yīng)滿足模具的使用性能要求；b. 應(yīng)具有良好的工藝性能；c. 當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)性。目前，可用于制造模具的鋼材種類繁多，包括各種碳素工具鋼、合金鋼、硬質(zhì)合金、鑄鐵、有色金屬及合金、非金屬材料等。我我國模具用鋼一般采用工具鋼，如T10A，CrWMn、Cr12MoV鋼等，這些鋼由于切削加工性一般較差，難以制造成復(fù)雜型腔的模具，而且一旦熱處理變形超差即難以修復(fù)使用。因此，近年來模具制造業(yè)長采用退火或正火狀態(tài)的45鋼及預(yù)硬剛做塑料模具用鋼。塑料膜型腔模具用于較高溫度狀態(tài)下，一般要求具有耐熱性、一定的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性、耐腐蝕性、鏡面加工性。塑料膜對強(qiáng)韌性方面的要求不高，但西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）要求較高的耐蝕性[37]。零件名稱主要性能要求材料熱處理澆口套 耐磨性T8A淬火硬度HRC5055定位圈 耐磨性45淬火硬度HRC4348定模座板45調(diào)質(zhì)硬度HB230270型腔固定板45調(diào)質(zhì)硬度HB230270型腔鑲塊高精度，高韌性、高耐磨性20CrMnMo滲碳+淬火，HRC5458型芯鑲塊高精度，高韌性、高耐磨性20CrMnMo滲碳+淬火，HRC5458型芯固定板45調(diào)質(zhì)硬度HB230270動模墊板45調(diào)質(zhì)硬度HB230270墊塊45調(diào)質(zhì)硬度HRC4348推桿墊板45調(diào)質(zhì)硬度HRC4348推桿固定板45定模座板45調(diào)質(zhì)硬度HB230270導(dǎo)柱表面耐磨，心部有一定韌性T8A淬火硬度HRC5055導(dǎo)套表面耐磨，心部有一定韌性T8A淬火硬度HRC5055楔緊塊T8A淬火硬度HRC5458滑塊T8A淬火硬度HRC5458擋塊T8A淬火硬度HRC5458拉料桿T8A淬火硬度HRC5055回程桿45淬火硬度HRC4348推件桿T8A淬火硬度HRC545811 模具工作過程11 模具工作過程 模具的工作過程：將模具合模后安裝到臥式注射劑上，調(diào)整好成型參數(shù)，注塑模在合模鎖緊后，注塑機(jī)與澆口套之間進(jìn)行連接。在一定的注射壓力下使塑化的ABS熔料注入模具型腔中，完成注射過程。在冷卻循環(huán)系統(tǒng)的作用下，塑件在模腔內(nèi)冷卻固化成型。開模時，定模部分固定在注射機(jī)的定模連接板上不動。當(dāng)鎖模力解除時，在斜導(dǎo)柱的作用下，將側(cè)型芯從側(cè)孔中抽出；由于塑件的包緊力作用，塑件留在型芯上。頂出機(jī)構(gòu)開始工作，10根推桿推動塑件，將塑件從型芯上推出，從而完成開模行程。隨后合模，動模部分向合模方向移動，4根復(fù)位桿使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位，導(dǎo)柱與導(dǎo)套保證動、定模的準(zhǔn)確相對位置，模具進(jìn)行合模。合模鎖緊后再進(jìn)行下一塑件的注射循環(huán)。12 模具可行性分析12 模具可行性分析 a. 模具的要求 本模具結(jié)構(gòu)合理、緊湊，符合客戶的生產(chǎn)要求；b. 模具所解決的問題 模具的設(shè)計不僅解決了一些