塑料成型工艺与模具设计第9章

普通高等教育“十二五”规划教材塑料成型工艺与模具设计杨永顺主编第9章基本结构零件设计及标准模架9.1合模导向机构设计基本内容9.2支承固定零件设计9.3模具的标准化及标准模架的选用9.1合模导向机构设计导向机构的作用：（1）导向作用合模时，引导动定模或模内其他零件之间准确对合，避免模内各种零件发生碰撞和干涉。还可对推出脱模机构导向，避免在推杆固定板和推板的重力作用下或推出机构受力不均衡时，造成细长推杆的弯曲或折断。（2）定位作用模具闭合后，保证动定模的位置正确，确保模腔的形状和尺寸精度；导向机构在模具装配过程中也起定位作用，便于装配和调整。9.1.1导向机构的作用与基本要求（3）承重作用导柱可承受中间板、推料板、推件板等活动板的重力作用。（4）承侧压作用当模具存在斜分型面或阶梯分型面时，在充模过程中将产生侧压力，使动定模间产生错移，影响制品精度。导柱可以承受一定的侧向压力，以保证模具的正常工作。若侧压力很大，不能单靠导柱来承担时，还需增设锥面定位机构。9.1.1导向机构的作用与基本要求对导向机构的基本要求：（1）定位准确（2）导向精确（3）有足够的强度、刚度和耐磨性9.1.1导向机构的作用与基本要求导柱导向机构的构成：9.1.2导柱导向机构图9-1导柱导向机构1－支承板2－动模板3－推件板4－导柱5－凸模6－定模板7－导套设计内容：（1）导柱、导套的结构和尺寸设计；（2）导柱与导柱孔的配合；（3）导柱、导套的加工技术要求和安装固定方法，导柱的数量和布置。9.1.2导柱导向机构1．导柱（1）结构形式按固定部分结构分：1）带头导柱9.1.2导柱导向机构图9-2a)导柱的典型结构特点：a.可以直接与模板中的导向孔配合，结构简单b.固定孔与导向孔尺寸一致，加工方便，同轴度好c.用途：多用于小批量生产的简单模具2）带肩导柱特点：便于和导套配合使用，但结构较为复杂9.1.2导柱导向机构用途：用于中、大批量生产的精密模具或导向精度要求高，必须采用导套的模具。图9-2b)导柱的典型结构1．导柱（1）结构形式按有无储油槽分：1）无储油导柱：用于小型模具，生产批量不大的场合。2）带储油导柱：用于大型模具，生产批量较大的场合。图9-3润滑油槽9.1.2导柱导向机构1．导柱（1）结构形式1）长度：导柱导向部分的长度应高出型芯端面6～12mm，以免出现导柱未导正而型芯先进入型腔，造成损害。2）直径：导柱直径尺寸随模具分型面处模板外形尺寸而定，模板尺寸越大，导柱间中心距越大，所选导柱直径也应越大。标准模架的导柱直径和数量一般都是确定的。设计非标准模架时，如果采用4个导柱，导柱的直径可参考表9-1选择。9.1.2导柱导向机构1．导柱（2）导柱结构和技术要求模板长度尺寸≤150150～200200～250250～300300～400400～500500～600600～800800～1000≥1000导柱直径≤1616～1818～2020～2525～3030～3535～4045～5060≥60表9-1导柱直径的选择9.1.2导柱导向机构（mm）3）固定尺寸：带头导柱固定部分配合直径与导向部分直径相同；有肩导柱固定部分配合直径应与导套的外径一致，其尺寸可参考表9-2选择;导柱固定部分长度一般不小于其配合直径的1～1.5倍，可由导柱固定板厚度确定。9.1.2导柱导向机构1．导柱（2）导柱结构和技术要求表9-2有肩导柱固定部分直径（mm）导柱直径D1216202530354050607080固定部分直径D1182530354248557080901089.1.2导柱导向机构1．导柱（2）导柱结构和技术要求4）材料与处理要求：应具有良好的韧性和抗弯强度，其工作面应有较高的硬度和耐磨性。材料：20Cr钢渗碳，硬度56～60HRC，T10A、GCr15钢，硬度取50～55HRC。9.1.2导柱导向机构1．导柱（2）导柱结构和技术要求1）作用：①易保证表面质量及硬度；②磨损后便于更换。9.1.2导柱导向机构2．导套（1）导套的作用与结构形式2）结构形式①直导套（GB/T4169.2－2006）9.1.2导柱导向机构特点：结构简单，加工方便，用途：用于厚模板中，可缩短模板的镗孔深度，在浮动模板中使用较多。图9-4导套的典型结构2．导套（1）导套的作用与结构形式图9-4导套的典型结构②带头导套（GB/T4169.3－2006）特点：结构较复杂，但安装较为简单；导套的固定孔便于与导柱的固定孔同时加工。9.1.2导柱导向机构2．导套（1）导套的作用与结构形式1）形状导向孔应为通孔，以利于排出孔内空气及残渣废料。如模板较厚导向孔必须做成盲孔时，可在盲孔的侧面打一小孔排气。2）尺寸导套的长度可由导套固定板厚度确定，一般不小于其配合直径的1～1.5倍。与有肩导柱配合使用时，导套的固定直径D1应与导柱固定部分直径相同，可由表9-2选择。9.1.2导柱导向机构2．导套（2）导套的结构和技术要求9.1.2导柱导向机构2．导套（2）导套的结构和技术要求导柱直径D1216202530354050607080固定部分直径D118253035424855708090108表9-2有肩导柱固定部分直径（mm）3）固定形式带头导套用头部固定。直导套应防止开模时被拉出，可采用以下方法固定。9.1.2导柱导向机构图9-5导套的安装方法a）凹面固定b）环槽固定c）侧孔固定1－模板2－螺塞3－导套2．导套（2）导套的结构和技术要求4）材料导套采用与导柱相同的材料或铜合金等耐磨材料制造，其硬度一般应低于导柱硬度，以减轻磨损，防止导向面拉毛。9.1.2导柱导向机构2．导套（2）导套的结构和技术要求1）带头导柱直接与导柱孔配合：9.1.2导柱导向机构特点：导柱孔磨损后不易更换。图9-6导柱和导套的配合1－动模板2－导柱3－定模板4－导套3．导柱与导套的配用图9-6导柱和导套的配合1－动模板2－导柱3－定模板4－导套特点：由于导柱和导套的固定孔孔径不一致，不便于配合加工；9.1.2导柱导向机构2）带头导柱分别与带头导套和直导套配用：3．导柱与导套的配用图9-6导柱和导套的配合1－动模板2－导柱3－定模板4－导套特点：两者的固定孔孔径一致，可采用配合加工，易保证导柱和导套的同轴度，并降低对设备定位精度的要求。9.1.2导柱导向机构3）带肩导柱分别与直导套和带头导套配用：3．导柱与导套的配用1）注射模一般取2～4个导柱。导柱应合理均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离(通常为导柱直径的1～1.5倍)，以保证模具的强度。9.1.2导柱导向机构2）为避免安装错位，常采用等直径导柱的不对称布置或者不等直径导柱的对称布置方式。标准模架一般采用图c的布置方式。图9-7导柱的布置形式4．导柱与导套的设计原则3）应根据具体情况来确定导柱的安装方向。导柱设在动模一侧（正装）可以保护型芯不受损伤，设在定模一侧（反装）便于塑料制品脱模卸出，且可防止导柱上的油污弄脏塑件。4）为保证导柱能顺利地进入导套，导柱的前端应做成锥形并圆弧过渡，导套配合孔的前端也应圆弧过渡。9.1.2导柱导向机构5）导柱导套的尺寸不能影响模具的合模，为此导套和导柱头部应与固定板等高，定位段前端均应凹入固定板孔端面1mm以上；闭合状态时，导柱的导向端面应凹入它所穿过的最终模板孔端面2mm以上（如图9-6所示）。9.1.2导柱导向机构图9-6导柱和导套的配合1－动模板2－导柱3－定模板4－导套6）导柱导套间的配合：H7/f6，导柱和导套固定部分与模板的配合：H7/m6。导柱导套的固定部分与导滑部分粗糙度均为Ra0.8μm。7）用于对活动板导向的导柱，应有足够的长度，以保证活动板在整个工作行程中不脱离导柱。9.1.2导柱导向机构图9-8推板导柱和推板导套8）用于脱模机构导向的推板导柱和推板导套，如图9-8所示，可防止型芯受力时的弯曲或折断，保证顺利地实现推出运动。推板导套还可以兼做垫柱，以增加支承板的刚度。9.1.2导柱导向机构（1）圆形定位元件定位9.1.3锥面与斜面定位机构用途：用于成型同轴度要求高或要求壁厚均匀的薄壁塑件时动定模间的精确定位，具有增强模具刚度的效果。只适用于侧向力不大的小型模具。图9-9圆形定位元件1-导套2-锥形导柱（2）锥面对合定位用途：用于型芯与凹模同轴度要求较高的精密模具。对合方案：1）型腔模板环抱型芯模板9.1.3锥面与斜面定位机构图9-10锥面对合定位机构1－导柱2－型芯3－型腔模板4－型芯模板5－支承板特点：成型中在型腔内熔体压力下凹模侧壁向外张开使对合面出现间隙而影响精度。特点：成型中对合面会贴得更紧，从而可增加凹模的刚度。锥面角度：锥面角度越小，承受的错模力越大，越有利于定位；随锥面角度减小，开模时摩擦力会增大，因而锥面角也不宜过小，一般取7o～15o，配合高度在15mm以上。9.1.3锥面与斜面定位机构图9-10锥面对合定位机构（2）锥面对合定位2）型芯模板环抱型腔模板图9-10锥面对合定位机构技术要求：为提高使用寿命，配合面要淬火处理。也可以在锥面上嵌装淬硬的耐磨镶件，如图c，磨损后也便于更换。9.1.3锥面与斜面定位机构（2）锥面对合定位2）型芯模板环抱型腔模板3）斜面对合定位图9-119.1.3锥面与斜面定位机构用途：用于斜分型面模具，工作时动定模间产生较大的侧向压力的情况。特点：加工简单，容易对塑件壁厚进行调整（通过对镶条斜面调整），磨损后镶条又便于更换。注意事项：设计时要注意锥面的方向，保证受力时配合面能够起作用。图9-11斜面定位机构1－型腔模板2－型芯3－镶条4－型芯模板5－导柱6－动模座板9.2支承固定零件设计注射模中的各种固定板、支承板、垫块、支架以及模座(动、定模座板)等均称为支承零件，与合模导向机构组装后便构成注射模架。图9-12模架1－定模座板2－定模板3－导柱及导套4－动模板5－支承板6－垫块7－动模座板8－推杆固定板9－推板简介作用：在模具中用来安装和固定成型零件、合模导向机构以及推出脱模机构等各种功能结构，如图9-12中的零件2、4、8等。9.2.1固定板设计设计要点：必须具有足够的强度和刚度，以免在载荷作用下发生变形而导致与其有关的各种模具功能结构的失效。1）要求固定板有足够的厚度。2）一般采用碳素结构钢制造，当工作条件要求比较严格或模具使用寿命要求比较长时，应采用合金结构钢。概念：垫在固定板的下面的一块模板。作用：对固定板及其上的各零件进行支承；防止成型零件和导向零件产生位移；承受成型压力。9.2.2支承板设计要求：应有足够的强度和刚度，以防其上的模具零件发生一定程度的变形，导致模具发生故障或直接影响塑件质量。必要时应对支承板进行强度和刚度校核，具体方法可参考8.3.3概念：垫靠在支承板下面的板状零件。如图中件6。作用：1）形成推出机构所需的运动空间；2）改变支承块的厚度可以调整模具的闭合高度，以保证与注射机规格相匹配。9.2.3垫块设计9.2.3垫块设计结构类型：支架：与动模座做成一体。用途：用于中小型模具。垫块：与模座常分开制造。特点：加工方便。用途：用于大型模具。支承柱：垫靠在支承板和模座间的柱形零件。作用：增加支承板的强度和刚度。用途：用于两个垫块之间的跨距很大的情况。要求：支承柱和垫块等高。9.2.3垫块设计设计要点：1）为保证模具刚度，两个垫块要尽量竖直安装。2）支承板和垫块的材料可以选用合金结构钢或碳素结构钢，选材原则与固定板相似。概念：将模具固定在注射机工作台面上的板件称为模座板。包括定模座板和动模座板。作用：支承所有模具零件；在成型过程中负责传递合模力并承受成型力。9.2.4模座板设计设计要点：1）模座板的轮廓形状应和尺寸与注射机上的固定板相匹配。2）在模座上开设的安装结构(如螺栓孔、压板台阶等)也必须与注射机工作台上安装螺孔的大小和位置相适应。3）模座板应有足够的厚度，以保证其强度和刚度，一般来讲，小型模具的模座板厚度不小于13mm，而一些大型模具的模座可以厚达75mm以上。4）模座板材料多用合金结构钢和碳素结构钢，硬度要求230～270HBS。9.