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1、第二篇 注射成型模具设计,第四章 注射模结构与注射机,本章知识目标,掌握塑料成型工艺对塑件结构的要求；,掌握单分型面注射模具的结构组成；,掌握注射机有关工艺参数的校核；,了解注射模具、注射机的分类方式；,塑料模具各零部件在模具中的功能；,本章能力目标,能区分各类注射模具的典型结构 能分解单分型面注射模具的结构 会校核注射机有关工艺参数与注塑模具的适应性，合理选择注射机 会阐述塑料模具各零部件在模具中的功能 具有读懂不同类型注射模具结构图的能力,第四章 注射模结构与注射机,3,4.1 注射模分类及结构组成,4.1.1 注射模的分类 1、按其所用注射机的类型分：,卧式注射机用注射模 立式注射机用注
2、射模 角式注射机用注射模,卧式注射机,卧式注射机生产现场,图3.23 注射机的结构 1合模液压缸2锁模机构 3移动模板 4推杆 5固定模板 6控制台 7料简及加热器 8料斗9定量供料装置 10注射缸,模具教研室,卧式:注射装置与合模装置轴线呈一线，水平排列.,注射成型原理：将粒状或粉状的塑料加入到注射机的料斗，在注射机内塑料受热熔融并使之保持流动状态，然后在一定压力下注人闭合的模具，经冷却定型后，熔融的塑料就固化成为所需的塑件。,塑料注塑成型又称注射成型。塑料注射成型大部分用于热塑性 塑料 成型，也用于部分热固性塑料成型加工。,4.1 注射模分类及结构组成,4.1.1 注射模的分类,卧式注射机
3、,1、按其所用注射机的类型分：,5,4.1 注射模基本结构与注射机,立式注射机,注射装置与合模装置轴线呈一线，与水平方向垂直排列,4.1.1 注射模的分类,1、按其所用注射机的类型分：,6,角式注射机,(直角式注射机),注射装置与合模装置的轴线相互垂直排列,4.1 注射模基本结构与注射机,4.1.1 注射模的分类,1、按其所用注射机的类型分：,7,2、按注射模的总体结构特征对其进行分类，可分为以下几种典型结构：单分型面注射模、双分型面注射模、带侧向分型与抽芯机构的注射模、单型腔注射模、多型腔注射模、自动卸螺纹注射模、无流道注射模等 3、按浇注系统结构形式可分：普通浇注系统注射模、热流道浇注系统
4、注射模(动画4.1.1.1热流道注射模)4、按塑料性质可分为：热塑性塑料注射模具、热固性塑料注射模具 5、按成型技术可分为：低发泡注射模、精密注射模、气辅成型注射模、双色注射模、多色注射模,4.1 注射模基本结构与注射机,4.1.1 注射模的分类,8,4.1.2 注射模具的结构组成,注射模均由动模、定模两大部分构成。定模部分:安装在注射机的固定模板上.动模部分:安装在注射机的移动模板上.,4.1 注射模基本结构与注射机,4.1.2 注射模具的结构组成,4.1 注射模基本结构与注射机,如图4.1,标注各个零件,10,根据模具上各部件所起的作用，可细分为以下几个部分。（1）成型零件：构成模具型腔的
5、零件（2）浇注系统：将熔融塑料由注射机 喷嘴引向型腔的流道，一般由主流道，分流道，浇口，冷料穴组成。（3）导向机构：是指保证动、定模合模时正确对合和推出机构运动的平稳性。为了确保动、定模之间的正确导向与定位，需要在动、定模部分采用导柱、导套或在动、定模部分设置互相吻合的内外锥面导向。推出机构的导向通常由推板导柱和推板导套所组成。（4）侧向分型与抽芯机构：塑件上的侧向如有凹凸形状、孔或凸台，这就需要有侧向的凸模或成型块来成型。在塑件被推出之前，必须先拔出侧向凸模(侧向型芯)或侧向成型块，然后才能顺利脱模。带动侧向凸模或侧向成型块移动的机构称为侧向分型与抽芯机构。,4.1.2 注射模具的结构组成,
6、4.1 注射模基本结构与注射机,11,（5）推出机构：推出机构是指模具分型后将塑 件从模具中推出的装置。一般情况下，推出机构 由推杆、复位杆、推杆固定板、推板、主流道拉 料杆及推板导柱和推板导套等所组成。图-中 的推出机构由推板13、推杆固定板14、拉料杆15、推板导柱16、推板导套17、推杆18和复位杆19等组成。（6）温度调节系统：为了满足注射工艺对模具的温度要求，必须对模具的温度进行控制，所以模具常常设有冷却或加热的温度调节系统。冷却系统一般在模具上开设冷却水道，加热系统则在模具内部或四周安装加热元件。（7）排气系统：为了将型腔中的空气及注射成型过程中塑料本身挥发出来的气体排出模外，其常
7、用的方法是在分型面上有目的地开设排气槽，小型模具由于排气量小，通常可直接利用推杆或活动型芯与模具之间的配合间隙和分型面直接排气。（8）支承零部件：用来安装固定或支承前述的各部分机构的零部件均称为支承零部件。它们与导向机构组装构成注射模具的基本骨架。,4.1.2 注射模具的结构组成,4.1 注射模基本结构与注射机,12,1)塑料的加热、塑化是在注射机高温料筒内进行，而不是在模具内进行，因而模具不设加料腔，而设浇注系统，熔体通过浇注系统充满型腔。浇注系统的设计对注射模来说是至关重要的。2)塑料熔体进入型腔之前，模具已经完全闭合。在模塑成型过程中需要根据塑料特性，在模具中没加热和冷却系统。塑料制品尺
8、寸精度高。3)注射成型适应性强，既可模塑成型小制品，也可成型大型制品；既可成型复杂制品，也可成型简单制品；既可成型热塑性塑料，又可成型热固性塑料。容易实现自动化生产，生产效率高。4）注射模结构复杂，因而制造周期长、成本高。,4.1.2 注射模具的结构组成,4.1 注射模基本结构与注射机,注射模结构有如下特点：,13,注射模设计应考虑的要点:1)模具与注射机相关的尺寸与所选用的注射机参数必须相适应。2)根据塑料成型工艺性，熔体在浇注系统及型腔各处的流动情况、熔接部位及排气方法等，正确确定模具总体结构、分型面、浇注系统等以控制塑料熔体充模、结晶、收缩和补缩，改善成型条件，从而获得外形清晰、尺寸稳定
9、、内应力小、无气泡、无缩孔、无凹陷的制品。3)根据塑料制品的结构特点，正确确定抽芯及推出机构。4)正确设计模具的加热冷却系统，确保注射成型工艺的顺利进行，提高生产宰和塑料制品的质量。5)模具结构和零件形状应尽量简单以便于加工和装配。模具应具有适当精度、表面粗糙度、强度和刚度、硬度和耐磨性，以确保塑料制品的质量和模具的使用寿命。6)必须便于工人操作和模具维修。上述各点是互相联系的，在设计时应综合加以考虑。,4.1.2 注射模具的结构组成,4.1 注射模基本结构与注射机,14,4.2 注射模典型结构,是注射模中最简单的一种结构形式。这种模具只有一个分型面，如图4-1所示。根据需要，单分型面注射模既
10、可设计成单型腔注射模，也可设计成多型腔注射模，应用十分广泛。,4.1 单分型面注射模（二板式注射模）动画4.2.1.1单分型面,图5-1 注射模的结构 1-动模板 2-定模板 3-冷却水道 4-定模座板 5-定位圈 6-浇口套7-凸模 8-导柱 9-导套 10-动模座板 11-支承板 12-限位柱 13-推板14-推杆固定板 15-拉料杆 16-推板导柱 17-推板导套 18-推杆19-复位杆 20-垫块 21-注射机顶杆,(1)分流道位置的选择：分流道开设在分型面上(2)塑件的留模方式：应尽量留在动模一侧。(3)拉料杆的设置：动模一侧必须设有拉料杆（拉料杆的设计见 5.2.6 节）(4)导柱
11、的设置：单分型面注射模的合模导柱既可设置在动模一侧也可设置在定模一侧，通常设置在型芯凸出分型面最长的那一侧。需要指出的是，标准模架的导柱一般都设置在动模一侧。(5)推杆的复位：常用的机构有复位杆复位和弹簧复位两种。,设计注意事项,15,4.2 注射模典型结构,A-A分型面取出浇注系统凝料；B-B分型面取出塑件 双分型面增加一块中间板（浇道板），所以也叫三板式注射模（动模板、浇道板、定模座板）。常用于针点浇口进料的单腔或多腔模具。,4.2.2 双分型面注射模（三板式注射模）动画4.2.2.1双分型面,1.工作原理,16,(l)浇口的形式 点浇口直径 0.5 15mm。（2）导柱的设置 为了中间板
12、的导向支承，在定模一侧一定要设置导柱，也可以对动模部分进行导向，如果是推件板推出机构，动模部分也一定要设置导柱。导向部分长：Ls+H+h+（810）s-A分型面分型距离 H-中间板厚度 h-型心凸出分型面距离(定模)（3）双分型面注射模分型距离 A-A分型面取出浇注系统凝料 A分型面分型距离S为：（S为浇注系统凝料在合模上的长度）B-B分型面取出塑件，保证取出塑件,2.设计注意事项,4.2 注射模典型结构,4.2 双分型面注射模（三板式注射模）,3.双分型面注射模的分型形式,“顺序定距分型机构”,（1）弹簧先分型-拉杆定距 图 4.3,（2）弹簧先分型-导柱定距 图 4.4（3）摆钩分型螺钉定
13、距 图 4.5,4.2 注射模典型结构,4.2 双分型面注射模（三板式注射模）,3.双分型面注射模的分型形式,“顺序定距分型机构”,（1）弹簧先分型-拉杆定距 图 4.3,4.2 注射模典型结构,4.2 双分型面注射模（三板式注射模）,动画4.2.2.2 弹簧拉杆定距式(双分型注射模1),动画4.2.2.2 弹簧拉杆定距式(双分型注射模2）,19,4.2 注射模典型结构,4.2 双分型面注射模（三板式注射模）,3.双分型面注射模的分型形式,“顺序定距分型机构”,（2）弹簧先分型-导柱定距 图 4.4,4.2 注射模典型结构,4.2 双分型面注射模（三板式注射模）,动画4.2.2.3 导柱定距式
14、双分型面注射模,3.双分型面注射模的分型形式,“顺序定距分型机构”,（3）摆钩分型-螺钉定距 图 4.5,4.2 注射模典型结构,4.2 双分型面注射模（三板式注射模）,动画4.2.2.4 摆钩分型螺钉定距式（顺序推出机构）,动画4.2.2.4 拉钩滚轮顺序分型机构1,动画4.2.2.4 拉钩滚轮顺序分型机构2,动画4.2.2.4 摆钩分型螺钉定距式（双分型面注射模具）,动画4.2.2.4 摆钩分型螺钉定距式,22,4.2 注射模典型结构,4.2.2 双分型面注射模（三板式注射模）,3.双分型面注射模的分型形式,总结常见顺序定距分型形式:,4.2 注射模典型结构,4.2 双分型面注射模（三板式
15、注射模）,摆钩式1,摆钩式2,摆钩式3,摆钩式4,弹簧滚珠式,导柱式,滑块式,拉钩压棒式,锁块滚轮式,24,定义:当塑件侧壁有孔、凹槽或凸起时，其成型零件必须制成可侧向移动的，否则塑件无法脱模。带动侧向成型零件进行侧向移动的整个机构称为侧向分型与抽芯机构.,4.2 注射模典型结构,4.3 斜导柱侧向分型与抽芯注射模,动画（4.2.3.1）侧抽动作示意,(各零部件组成标注,见图4.6),4.2 注射模典型结构,4.3 斜导柱侧向分型与抽芯注射模,动画4.2.3.2 横向斜导柱侧向分型与抽芯注射模图形,动画4.2.3.4 纵向斜导柱侧向分型与抽芯注射模图形,动画4.2.3.1 斜导柱侧向分型抽芯机
16、构1,动画4.2.3.1 斜导柱侧向分型抽芯机构2,斜导柱侧向分型与抽芯过程动画:,26,图中侧向抽芯机构：斜导柱10、侧型芯滑块 11、楔紧块 9、挡块 5，滑块拉杆 8、弹簧 7、螺母 6 等组成,定位装置：由挡块 5、滑块拉杆8、螺母 6、弹簧 7 和垫片等组成。作用：保证滑块不侧向移动，合模时斜导柱能顺利地插人滑块的斜导孔中使滑块复位 楔紧块的作用：防止注射时熔体压力使侧型芯滑块产生位移，楔紧块的斜面应与侧型芯滑块上斜面的斜度一致,4.2 注射模典型结构,4.3 斜导柱侧向分型与抽芯注射模,动画4.2.3.5（干涉）斜导柱侧向分型与抽芯注射模,动画4.2.3.6 侧抽芯定位机构,注意点
17、：（干涉）,27,斜滑块侧向分型与抽芯注射模与斜导柱侧向分型与抽芯注射模作用相同，是用来成型塑件上带有侧向凹槽或凸起的侧向分型与抽芯的注射模具。斜滑块侧向分型与抽芯的作用力由推出机构提供动作是由可斜向移动的斜滑块来完成的，一般用于侧向分型面积较大、抽芯距离较短的场合。(如图4.7斜滑块侧向分型注射模),4.2 注射模典型结构,4.4 斜滑块侧向分型与抽芯注射模,动画4.2.4.1 斜滑块侧向分型抽芯1,4.2 注射模典型结构,4.4 斜滑块侧向分型与抽芯注射模,动画4.2.4.1 斜滑块侧向分型抽芯2,动画4.2.4.1 斜滑块靠斜导柱移动的斜滑块侧向分型抽芯,29,4.5 带有活动镶件的注射
18、模,有的塑料制品带有内侧凸、凹槽或螺纹等，为简化模具结构，需要在模具上设置活动镶件：活动型芯、螺纹型芯、型环等。,应注意：1.活动镶件在模具中应有可靠的定位和正确的配合；H8/f8 配合，配合面为35的斜面；2.推杆先复位，否则活动镶件将无法放人安装孔内。如图4.9中的8弹簧,图4.10中的5弹簧.,4.2 注射模典型结构,4.5 带有活动镶件的注射模,动画4.2.5.1 带有活动镶件的注射模,动画4.2.5.2 带有活动镶件的注射模,4.2 注射模典型结构,31,4.2 注射模典型结构,4.6 角式注射机用注射模,角式注射机用注射模又称直角式注射模。模具的结构特点：1、主流道、分流道开设在分
19、 型面上。2、而且主流道截面的形状一 般为圆形或扁圆形。3、注射方向与合模方向垂 直，并且设置了流道镶块(如图4.12中的7)。4、特别适合于一模多腔、塑 件尺寸较小的注射模具。,动画4.2.6.1 直角式注射模,32,4.2 注射模典型结构,4.6 角式注射机用注射模,动画4.2.6.1 自动卸螺纹直角式注射模,自动卸螺纹型芯的角式注模,自动卸螺纹型芯的角式注模设计要点：1、螺纹型芯后端需铣成方轴；2、螺纹型芯在衬套中不应太紧太松；3、塑件外侧或端部应有防转措施；4、提高生产率，可以设计一模多腔；,4.3 注射模与注射机,4.3.1 注射机简介,34,4.3 注射模与注射机,4.3.1 注射
20、机的简介（分类）,1、卧式注射机,2、立式注射机,3、角式注射机,多模注射机,多模注射机,4.3 注射模与注射机,4.3.1 注射机的简介（分类）,动画 4.3.2.1 卧式注射成型简化示意图,动画 4.3.2.1 立式注射成型简化示意图,动画 4.3.2.1 角式注射成型简化示意图1,动画 4.3.2.1 角式注射成型简化示意图2,动画 4.3.2.1 角式注射成型简化示意图3,动画 4.3.2.1 卧式注射机、模具成型演示,动画 4.3.2.1 螺杆式注射成型简化示意,动画 4.3.2.1 柱塞式注射成型简化示意,36,注射机型号标准表示法主要有注射量、合模力、注射量与合模力同时表示等三种
21、方法。,(1)注射量表示法 注射机以标准螺杆 常用普通型螺杆）注射时的 80 理论注射量表示。这种表示法比较直观，规定了注射机成型制件的体积范围。由于注射容量与加工塑料的性能、状态有着密切的关系，所以注射量表示法不能直接判断规格的大小.常用的卧式注射机型号有：XSZY30、XSZY60、XSZY125、XSZY500、XSZY1000 等。其中 XS 表示塑料成型机械；Z表示注射成型；Y 表示螺杆式（无“Y”代表柱塞XSZ30、XSZ60），500、125 等表示注射机的最大注射量（cm3或 g）。,4.3 注射模与注射机,4.3.1 注射机的简介（型号表示方法）,(2)合模力表示法 合模力表
22、示法是用注射机最大合模力（kN）来表示注射机规格的方法，(3)合模力与注射量表示法 合模力与注射量表示法是目前国际上通用的表示方法，是用注射量为分子、合模力为分母表示设备的规格。如 XZ 63/50 型注射机，X 表示塑料机械，Z 表示注射机，63 表示注射容量 63 cm3，合模力为 50 x10kN。国家标准采用注射量表示法（XS ZY注射量 改进型表示法）部分国产和注射机主要技术规格见表 5.1。,注射机型号标准表示法主要有注射量、合模力、注射量与合模力同时表示等三种方法。,4.3 注射模与注射机,4.3.1 注射机的简介（型号表示方法）,38,4.3 注射模与注射机,4.3.1 注射机
23、的简介（型号分类）,39,4.3 注射模与注射机,4.3.1 注射机的简介（型号分类）,40,4.3 注射模与注射机,4.3.2 注射机有关工艺参数的较核,设计模具时，首先应了解的注射机参数有：最大塑化能力 最大注射量 最大注射压力 最大锁模力或最大成型面积 模具最大厚度和最小厚度、最大开模行程 机床模板安装模具的螺钉孔（或T形槽）的位置和尺寸等,一、注射机的基本参数,以保证模具和注射机相互匹配,查课本表4.2,41,二、与注射机有关基本工艺参数的校核,1 注射机的额定塑化量（速率）的校核,式中 n 型腔数量；m 1 单个塑件的体积或质量，cm3 或 g;m2 浇注系统凝量，cm3或 g;k
24、注射机工作效率最大注射量利用系数，一般取 0.8;M 注射机的额定塑化量，cm3/h或 g/h;T 成型周期，s,（5.1）,4.3 注射模与注射机,4.3.2 注射机有关工艺参数的较核,42,2 注射机的额定锁模力（合模力）的校核,（5.5）,式中 注射机的额定锁模力,N;查表4.2 A 单个塑件在模具分型面上的投影面积，mm2;Aj 浇注系统在模具分型面上的投影面积，mm2;p 塑料熔体对型腔的成型压力（MPa)，查表4.1 型腔压力一般是注射压力的 80。注射压力大小见表 3.1(p49),在分型面不重合,4.3 注射模与注射机,4.3.2 注射机有关工艺参数的较核,43,（5.4）,3
25、 最大注射量的校核,式中 n 型腔数量；m 单个塑件的体积或质量，cm3 或 g;mj 浇注系统凝量，cm3或 g;k 注射机最大注射量利用系数，一般取 0.8;mn 注射机最大注射量，cm3 或 g;注塞式注射机的允许最大注射量是以一次注射聚苯乙烯的 最大克数（g）为标准的。螺杆式注射机是以体积（cm,）表示最大注射量 注意：粗略计算可以按此公式,但精确计算须考虑:密度和压缩比对 注射量的影响,4.3 注射模与注射机,4.3.2 注射机有关工艺参数的较核,44,4 注射压力的校核,塑料制件成型所需要的注射压力是由塑料品种、注射机类型、喷嘴形式、塑件的结 构形状及尺寸和浇注系统的压力损失等因素
26、决定的。对粘度大的塑料，壁薄、流程长的塑件，注射压力需大些。柱塞式注射机的压力损失较螺杆式大，注射压力也需大些。注射机的额定注射压力 P0 要大于成型时所需要的注射压力P（表4.1）即：P0 P,5 模具与注射机安装部分的相关尺寸的校核,设计模具时，注射机安装模具部分应校核的主要项目包括喷嘴尺寸、定位孔尺寸、拉杆间距、最大及最小模厚、模板上安装螺钉孔的尺寸及位置等。,4.3 注射模与注射机,4.3.2 注射机有关工艺参数的较核,45,(1）浇口套球面尺寸（喷嘴尺寸）,4.3 注射模与注射机,4.3.2 注射机有关工艺参数的较核,R=r+(12)mm D=d+(051)mm,主流道始端的球面必须
27、比注射机喷嘴头部的球面半径大一些;主流道小端直径要比注射机喷嘴直径大一些;(见图4.15),直角式注射机:平面接触,47,(2）定位圈尺寸,注射机固定模板定位孔与模具定位圈(或主流道衬套凸缘)的关系两者按H9f9配合或0.1mm间隙，以保证模具主流道的轴线与注射机喷嘴轴线重合，否则将产生溢料并造成流道凝料脱模困难。定位圈的高度h，小型模具为810mm，大型模具为1015mm。,4.3 注射模与注射机,4.3.2 注射机有关工艺参数的较核,48,(3）模具外形尺寸与注射机装模空间的关系,模具的最大、最小厚度模具的总高度必须位于注射机可安装模具的最大模厚与最小模厚之间 Hmax=Hmin+l Hm
28、inHHmax。式中 H模具闭合厚度；Hmin注射机允许模具最小厚度；Hmax注射机允许模具最大厚度；l注射机在模厚方向长度的调节量。若H小于Hmin时，则可采用垫板来调 整，以使模具闭合。若H大于Hmax时，则模具无法锁紧或影响开模行程，尤其 是以液压肘杆式机构合模的注射机，其 肘杆无法撑直，这是不允许的。应校核模具的外形尺寸，使模具能从注射机的拉杆之间装人。,4.3 注射模与注射机,4.3.2 注射机有关工艺参数的较核,49,(4）模具的安装固定,安装方法有两种：用螺钉直接固定：模具动、定座板与注射机模板上的螺孔应完全吻合；用压板固定：模具固定板需安放压板的外侧附近有螺孔就能紧固，因此，压
29、板固定具有较大的灵活性。,4.3 注射模与注射机,4.3.2 注射机有关工艺参数的较核,50,4.3 注射模与注射机,51,6 开模行程的校核,（1）当注射机的最大开模行程与模具厚度无关 这主要是指液压机械联合作用的合模机构的注射机。如XSZ30、XSZ60、XSZY125、XSZY500、XSZY1000等，其最大开模行程与模具厚度无关。它的行程大小由连杆机构(或移模缸)的最大冲程决定的。,注射机最大开模行程，mm；,推出距离（脱模距离），mm；,包括浇注系统在内的塑件高度，mm,动画（4.3.2.1）注射机,1）单分型面注射模具开模行程的校核,4.3 注射模与注射机,4.3.2 注射机有关
30、工艺参数的较核,52,6 开模行程的校核,（1）当注射机的最大开模行程与模具厚度无关 2）双分型面注射模具开模行程的校核,a取出浇注系统凝料所需的距离,即模板与中间板之间的分开距离，mm；,其余各符号的意义同上,4.3 注射模与注射机,4.3.2 注射机有关工艺参数的较核,53,（2）当注射机的最大开模行程与模具厚度有关,1）单分型面注射模具开模行程的校核,6 开模行程的校核,2）双分型面注射模具开模行程的校核,主要是指全液压合模机构的注射机，如XSZY250和机械合模的SYS20、SYS45等角式注射机，其移动模板和固定模板之间的最大开距S减去模具闭合厚度H等于注射机的最大开模行程S,4.3
31、 注射模与注射机,4.3.2 注射机有关工艺参数的较核,54,（）具有侧向抽芯时开模行程的校核,6 开模行程的校核,推出装置 的校核(表4.2),1)中心顶杆机械顶出 2)两侧双顶杆机械顶出 3)中心顶杆液压顶出与两侧双 顶杆机械联合顶出 4)中心顶杆液压顶出与其它开 模辅助液压缸联合作用，,4.3 注射模与注射机,4.3.2 注射机有关工艺参数的较核,55,各种型号注射机的推出装置和最大推出距离不尽相同，设计时，应使模具的推出机构与注射机相适应。通常是根据开合模系统推出装置的推出形式（中心推出还是两侧推出）、注射机的顶杆直径、顶杆间距和顶出距离等校核模具推出机构是否合理、堆杆推出距离能否达到使塑件顺利脱模的目的。,4.3 注射模与注射机,4.3.2 注射机有关工艺参数的较核,7 推出装置的校核,注射模具结构,
