了解模具的种类与结构,有助于你们在本课程后续设计的过程中能快速进入学习状态。
注射成型生产中使用的模具叫做注射成型模具,简称注射模(或称注塑模)。由于它使用方便灵活、工作可靠、生产效率高而成为了塑料成型领域里最常用到的一种模具。注射模的基本结构都是由定模和动模两大部分组成的,动模和定模一起构成了模具型腔和浇注系统。定模部分安装在注射机的固定板上,动模部分安装在注射机的移动板上。注射成型时,定模部分和被拖动的动模部分经导柱导向而闭合,塑料熔体从注射机喷嘴经模具浇注系统进入型腔;注射成型冷却后开模,动模和定模分开,一般情况下,塑件留在动模部分上,模具顶出机构将塑件推出模外。
注射模的结构形式较多,根据注射模上各部件的作用不同,一般注射模可由下面几个部分组成。
成型零件是指动、定模部分中组成型腔的一些部件。通常由凸模(或型芯)、凹模(或型腔)、镶件等组成,合模时构成模具型腔,用于填充塑料熔体,它决定了塑件的形状和尺寸。如图 1-3所示的模具中,动模板 1 和和凸模 7 成型塑件的内部形状,定模板 2 成型塑件的外部形状。
导向机构分为动模与定模之间的导向。机构和顶出装置的导向机构两类。前者是保证动、定模合模时的准确对合,以保证塑件形状和尺寸的精确。如图 1-3 中的导柱 8、导套 9;后者是避免顶出过程中推出板歪斜而设置的,如图 1-3 中的推板导柱 16、推板导套 17。
浇注系统是熔融塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所流经的通道,它是由主流道、分流道、浇口和冷料穴等组成。
用于开模时将塑件从模具中脱出的装置,又称顶出机构或顶出装置。其结构形式很多,常见的有顶杆脱模机构、推板脱模机构和推管脱模机构等。
图 1-3 中的推板 13、推杆固定板 14、拉料杆15、推杆 18 和复位杆 19 组成了顶杆脱模机构。
图 1-3 单分型面注射模
1-动模板;2-定模板;3-冷却水道;4-定模座板;5-定位环;6-浇口套;7-凸模;8-导柱;9-导套;10-动模座板;11-支承板;12-限位销;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-垫板;21-注射机顶杆
如果塑件上的侧向有凹、凸形状的孔或凸台时,就需要有侧向的凸模或型芯来成型。
在开模推出塑件之前,必须先将侧向凸模或侧向型芯从塑件上脱出或抽出,塑件才能顺利地脱模。使侧向凸模或侧向型芯移动的机构称为侧向抽芯机构。图 1-4 所示为一个采用斜导柱驱动型芯滑块侧向抽芯的注射模,侧向抽芯机构由斜导柱 10、侧型芯滑块 11、锁紧块 9 和侧型芯滑块的定位装置组成。
图 1-4 带侧向抽芯机构的注射模
1-动模座板;2-垫块;3-支承板;4-凸模固定板;5-挡块;6-螺母;7-弹簧;8-滑块拉杆;9-锁紧块;10-斜导柱;11-侧型芯滑块;12-凸模;13-定位环;14-定模板;15-浇口套;16-动模板;17-导柱;18-拉杆;19-推杆;20—推杆固定板;21—推板
为了满足注射工艺对模具的温度要求,必须对模具温度进行控制,所以模具常设计有冷却系统并在模具内部或四周安装加热元件。
冷却系统一般是在模具上开有冷却水道,如图1-3 中的冷却水道 3。
在注射成型过程中,为了将型腔内的气体排出,常开设有排气系统。一般是在分型面上开设几条沟槽,或利用模具的推杆或型芯与模板之间的配合间隙进行排气。
小型模具可利用分型面直接排气,不必设置排气系统。
指注射模具里其他一些用来固定、支承成型零件或起定位和限位作用的零部件。
注射模的结构形式很多,分类方法也较多。按成型工艺特点可分为热塑性塑料注射模、热固性塑料注射模、低发泡塑料注射模和精密注射模;按其与注射机的配合方法来分,有卧式注射机用注射模、立式注射机用注射模和直角式注射机用注射模;按模具浇注系统可分为冷流道注射模、热流道注射模、绝热流道注射模和温流道注射模;按模具的安装方式可分为移动式注射模和固定式注射模。
只要动、定模分开,就可以取出塑件,称为单分型面注射模,或双板式注射模。其结构如图1-3 所示,是结构最简单、最基本的一种注射模,也是应用最广泛的一种注射模。
双分型面注射模有两个分型面,如图 1-5 所示。 A-A 为第一分型面,分型后浇注系统凝料由此脱出,而 B-B 为第二分型面,分型后塑件由此脱出。它的特点是中间加了一块可以局部移动的中间板(或叫做活动浇口板),所以也叫做三板式注射模,它常用于点浇口进料的单型腔或多型腔的注射模。
图 1-5 双分型面注射模
1-模座板;2-支承板;3-动模板;4-推件板;5-导柱;6-限位销;7-弹簧;8-定距拉杆;9-凸模;10-浇口套;11-定模板;12-中间板;13-导柱;14-推杆;15-推杆固定板;16-推板
当塑件上有侧凸或侧凹时,就需要用带侧向分型与抽芯机构的注射模来成型。如图 1-6 所示为塑料水杯模具的开模情形,就是典型的需要侧向分型与抽芯机构的注射模。是利用斜导柱进行侧向抽芯的注射模。
图 1-6 塑料水杯的开模
如果塑件上有特殊结构,要求在注射模上设置活动的成型零部件,如活动的凸模、活动的凹模、活动镶件、活动螺纹型芯或型环等,在脱模时可与塑件一起移出模外,然后与塑件分离。如图 1-7 所示为带有活动镶块的注射模。开模时塑件包在型芯 8 和活动镶件 9 上跟动模部分左移,并脱离定模座11,分型到一定距离后,脱出机构开始工作,设置在活动镶件 9 上的推杆 3 将活动镶件连同塑件一起推出型芯脱模。合模时,推杆 3 在弹簧 4 的作用下复位,推杆复位后,动模板停止移动,人工将镶件插入镶件定位孔中,合模开始浇注。
图 1-7 带有活动镶块的注射模
1-推板;2-推杆固定板;3-推杆;4-弹簧;5-动模座;6-动模垫板;7-动模板;8-型芯;9-活动镶件;10-导柱;11-定模座
对带有螺纹的塑件,如瓶盖等,可以设置自动脱模机构,加快生产速度。
如图 1-8 所示为用于直角式注射机的自动卸螺纹注射模,注射机上的开合螺母丝杠拖动螺纹型芯 1 转动,完成自动脱模。
图 1-8 自动卸螺纹注射模
1-螺纹型芯;2-垫块;3-动模垫块;4-定距螺钉;5-动模板;6-衬套;7-定模板
无流道注射模是采用对流道进行隔热或加热的方法,保持从注射机喷嘴到模具型腔之间的塑料始终呈熔融状态,使开模取出塑件时没有浇注系统的凝料。这类模具可以节约材料,提高生产效率,容易实现自动化,但模具成本较高,只适用于大批量生产。如图 1-9 所示的热流道注射模即是该类模具中的一种。
图 1-9 热流道注射模
1、8-动模板;2、13-支架;3、4-推板;5-推杆;6-动模座; 7-导套;9-凸模;10-导柱;11-定模板;12-凹模;14-喷嘴;15-热流道板;16-加热器孔道;17-定模座板;18-绝热层;19-浇口套;20-定位环;21-注射机喷嘴
在大多数的注射模具中,脱模机构都设置在动模里,这样有利于顶出机构的工作。而在实际生产中,有些塑件由于形状所限,开模时,塑件留在定模里较好,此时脱模机构就要设置在定模里了。
如图 1-10 所示为成型塑料刷的注射模,采用直角浇口。在开模时,由于塑件紧包在凸模 11 上而留在定模内,当动模左移到一定距离时,拉板 8 通过定距螺钉 6 带动推件板 7将塑件从凸模上脱出。
图 1-10 脱模机构在定模上的注射模
1-动模座板;2-支承板;3-成型镶块;4-拉板紧固螺钉;5-动模板;6-定距螺钉;7-推件板;8-拉板;9-定模板;10-定模座板;11-凸模;12-导柱