4.3 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

模具閉合時要求有準(zhǔn)確的方向和位置。具有一定精度的合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是注射模的基礎(chǔ)。注射模具的標(biāo)準(zhǔn)化，首先是模架的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。我國注射模具的標(biāo)準(zhǔn)化已經(jīng)達(dá)到較高的水平。

1.導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

（1）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功用 在注射模中，指引動模和定模之間按一定方向閉合和定位的裝置，稱之為合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。它有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面斜面導(dǎo)向兩種機(jī)構(gòu)。導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是每副注射模必須具備的，錐面斜面導(dǎo)向機(jī)構(gòu)起輔助和增強(qiáng)的作用。此外，在臥式注射機(jī)上的注射模，其脫模機(jī)構(gòu)也需設(shè)置導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)如圖4-36所示。

導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功能為定位與導(dǎo)向、承壓和支撐。

1）定位作用。為避免模具在裝配時，因方向搞錯而損壞成型零件。并在模具閉合后，使型腔在工作過程中能保持正確形狀和位置；確保注塑件壁厚的均勻性。

2）導(dǎo)向作用。在動模向定模閉合行進(jìn)中，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)應(yīng)首先接觸，引導(dǎo)動模沿準(zhǔn)確方向和位置閉合，避免凸模首先進(jìn)入型腔而發(fā)生損傷事故。為此，導(dǎo)柱必須比凸模端面高出6～8mm，如圖4-37b所示；反之，圖4-37a屬不合理設(shè)計。

3）承受一定側(cè)壓力。高壓塑料熔體注入型腔時，由于型腔側(cè)面不對稱；或由于模具的重心，與型腔在分型面上投影的幾何中心不一致，會產(chǎn)生較大的單向側(cè)壓力，均須由合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)來承擔(dān)。但當(dāng)單向側(cè)壓力過大時，還需增設(shè)錐面或斜面定位機(jī)構(gòu)。

4）支撐定模型腔板或動模推件板。對于雙分型面注射模，導(dǎo)柱還需支撐定模型腔板的重力，也對此型腔板導(dǎo)向和定位。對于脫模機(jī)構(gòu)中設(shè)置的導(dǎo)柱，也有此種功能。

圖4-36 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

a）導(dǎo)套在定模上，脫模機(jī)構(gòu)有短導(dǎo)套 b）長導(dǎo)套在定模上，脫模機(jī)構(gòu)有長導(dǎo)套 c）導(dǎo)套在動模上，脫模機(jī)構(gòu)無導(dǎo)向

圖4-37 導(dǎo)柱的導(dǎo)向作用

a）短導(dǎo)柱引起型腔錯位 b）長導(dǎo)柱導(dǎo)向

對注射模導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的基本要求是定位準(zhǔn)確、導(dǎo)向精確，并具有足夠的剛性和耐磨性。

（2）導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 主要包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套兩種零件，分別安裝在動、定模兩邊。

1）導(dǎo)柱。按導(dǎo)柱的作用，導(dǎo)柱可分為固定部分和滑動部分。固定部分帶有凸肩的頭部，在固定時定位在模板上。導(dǎo)柱前端均須有錐形引導(dǎo)部分，滑動段有儲油槽。

導(dǎo)柱的基本結(jié)構(gòu)形式有兩種。一種是除安裝部分有凸肩外，固定部分與滑動部分直徑相同，稱帶頭導(dǎo)柱（GB/T 4169.4），見圖4-38。另一種是安裝部分有凸肩，使安裝的配合部分直徑比外伸的滑動部分直徑大，稱有肩導(dǎo)柱（GB/T 4169.5），如圖4-39所示。帶頭導(dǎo)柱用于生產(chǎn)批量不大的模具，可以不用導(dǎo)套。有肩導(dǎo)柱配用導(dǎo)套，用于大批量生產(chǎn)，并有高精度導(dǎo)向的模具。

圖4-38 帶頭導(dǎo)柱

圖4-39 有肩導(dǎo)柱

有肩導(dǎo)柱的固定部分配合直徑應(yīng)與導(dǎo)套的外徑一致。也就是導(dǎo)柱的滑動段直徑d與固定段直徑d₁對應(yīng)，見表4-2。外裝在模具另一邊的導(dǎo)套安裝孔，可以和導(dǎo)柱固定孔以同一尺寸加工而成，保證了同軸度。導(dǎo)柱直徑尺寸隨模具模板外形尺寸而定，見表4-3。模板尺寸越大，導(dǎo)柱間中心距應(yīng)越大，所選導(dǎo)柱直徑也應(yīng)越大。

表4-2 有肩導(dǎo)柱的滑動段直徑與固定段直徑（單位：mm）

表4-3 導(dǎo)柱直徑d與模板外形尺寸的關(guān)系（單位：mm）

圖4-40 直導(dǎo)套

2）導(dǎo)套。無論帶導(dǎo)套或不帶導(dǎo)套的導(dǎo)向孔，都應(yīng)設(shè)計為通孔，或?qū)ｉT設(shè)計排氣槽，以避免模具閉合時有空氣阻力。導(dǎo)套常用的結(jié)構(gòu)形式也有兩種，一種是直導(dǎo)套（GB/T 4169.2—2006），見圖4-40。直導(dǎo)套常用于厚模板的導(dǎo)向，需與模板上導(dǎo)向孔有較精密的配合。為防止被導(dǎo)柱拖出，應(yīng)該有緊定螺釘固定。如圖4-36c所示的導(dǎo)套上有沉坑，也有加工側(cè)向小孔或環(huán)形凹槽。另一種是帶頭導(dǎo)套（GB/T 4169.3—2006），見圖4-41。帶頭導(dǎo)套安裝需要復(fù)以墊板。這種導(dǎo)套長度取決于模板厚度。這兩種導(dǎo)套中，孔的工作部分長度一般是孔徑的1～1.5倍。

圖4-41 帶頭導(dǎo)套

a）Ⅰ型帶肩導(dǎo)套 b）Ⅱ型帶肩導(dǎo)套

導(dǎo)柱和導(dǎo)套的材料為T8A或T10A，淬硬到50～55HRC；也有用20或20Cr鋼滲碳0.5～0.8mm厚，淬硬到56～60HRC。導(dǎo)套的硬度一般低于導(dǎo)柱的硬度，以減輕磨損并防止滑動時拉毛配合面。導(dǎo)柱和導(dǎo)套的滑動與固定表面的粗糙度均為Ra0.8_μm。

3）導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配用。圖4-36為導(dǎo)柱與導(dǎo)套組合實(shí)例。導(dǎo)柱與導(dǎo)套孔之間采用H7/f7間隙配合；導(dǎo)柱和導(dǎo)套與模板的固定段采用過渡配合H7/k6或H7/n6。

圖4-38～圖4-40所示的，導(dǎo)柱伸入端應(yīng)有錐形頭和圓角。對應(yīng)的導(dǎo)套進(jìn)入孔也有圓弧角，保證導(dǎo)柱插入順利。導(dǎo)柱滑動段長度大于導(dǎo)套的孔長。在模具閉合時導(dǎo)柱要伸出導(dǎo)套。導(dǎo)柱固定段要短于模板的固定孔。導(dǎo)套端面要埋進(jìn)模板面1mm以上，避免妨礙模板之間接觸。

在裝動模和定模時，為了認(rèn)定方向方便，四根導(dǎo)柱布置并非對模板中心對稱，其中有一根有2mm的偏置。

導(dǎo)柱可以安裝在動模上，可以保護(hù)動模上主型芯不受損傷；也可以固定在定模上，動模一邊取注塑件和放嵌件，沒有導(dǎo)柱妨礙較為方便，也可防止導(dǎo)柱上的油污弄臟注塑件。

（3）塑料注射模具的標(biāo)準(zhǔn)化 塑料注射模具制造在現(xiàn)代工業(yè)中屬于單件生產(chǎn)，只有一部分模具是批量很小的生產(chǎn)，從設(shè)計到制造完成需要很長的周期。一套中等尺寸和復(fù)雜程度的注射模，一般需要數(shù)月才能完成，其中加工制造達(dá)上千工時。因此，模具生產(chǎn)周期長，價格昂貴，也影響了電子信息等產(chǎn)品的更新?lián)Q代。對模具零件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計和專業(yè)化生產(chǎn)能有效縮短生產(chǎn)周期和降低生產(chǎn)成本，使模具生產(chǎn)廠大致能減少30%～50%的機(jī)械加工的工作量。

注射模具的標(biāo)準(zhǔn)化早在20世紀(jì)80年代就開始了，已經(jīng)有了標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的注射模架的專業(yè)生產(chǎn)。我國于1990年頒布并實(shí)施了關(guān)于塑料注射模 中小型模架和塑料注射模大型模架的國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 12556.1—1990、GB/T 12555.1—1990，現(xiàn)已被GB/T12555—2006替代）。而后，龍記模架和日本雙葉電子工業(yè)株式會社下屬的富得巴（Futaba）在珠江三角洲和長江三角洲設(shè)立模架及標(biāo)準(zhǔn)件的生產(chǎn)廠，有較大規(guī)模并占有市場；也建起了許多模架、熱流道裝備、模具標(biāo)準(zhǔn)零件生產(chǎn)企業(yè)和模具專用鋼材供應(yīng)商。高端的德國HASCO標(biāo)準(zhǔn)模架和美國DME標(biāo)準(zhǔn)模架也有商品供應(yīng)。

我國模具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會在制定塑料注射模技術(shù)條件、模架和零件的國家標(biāo)準(zhǔn)時，全面采納了ISO/TC29/SC8公布的通用零件標(biāo)準(zhǔn)，還參照和部分采納了德國的DIM標(biāo)準(zhǔn)和HASCO企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、美國DME公司標(biāo)準(zhǔn)、日本JIS標(biāo)準(zhǔn)和雙葉電子工業(yè)公司標(biāo)準(zhǔn)。有關(guān)塑料注射模具的最近的國家標(biāo)準(zhǔn)見表4-4。

表4-4 有關(guān)塑料注射模具的國家標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 4169.1—2006～GB/T 4169.23—2006制定了23種注射模零件標(biāo)準(zhǔn)，見表4-5。

表4-5 塑料注射模零件標(biāo)準(zhǔn)

（4）注射模標(biāo)準(zhǔn)模架 現(xiàn)將GB/T 12555—2006《塑料注射模模架》從結(jié)構(gòu)、類型、組合尺寸及選擇方法作如下介紹。

1）標(biāo)準(zhǔn)模架的結(jié)構(gòu)形式。模架按應(yīng)用方式分成以單分型面的直澆口和雙分型面的點(diǎn)澆口兩種基本結(jié)構(gòu)形式，見圖4-42和圖4-43。

2）標(biāo)準(zhǔn)模架的結(jié)構(gòu)類型 模架按模具所采用澆口形式、制件脫模方式和動定模組成的特征，又劃分成直澆口模架、點(diǎn)澆口模架和簡化點(diǎn)澆口模架。

①直澆口模架。直澆口模架有12種，應(yīng)用于主流道型直澆口、矩形側(cè)澆口及潛伏式澆口。其中基本型四種（如圖4-44所示的A、B、C和D型）；直身基本型四種；和直身無定模座板型四種。

直澆口基本型A型：定模和動模均為兩塊模板，設(shè)置推桿脫模機(jī)構(gòu)，適用于主流道型直澆口和矩形側(cè)澆口，可采用斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯的注射成型模具。

圖4-42 單分型面的直澆口模架

1、2、8—內(nèi)六角螺釘 3—墊塊 4—支承板 5—動模板 6—推件板 7—定模板 9—定模座板 10—帶頭導(dǎo)套 11—直導(dǎo)套 12—帶頭導(dǎo)柱 13—復(fù)位桿 14—推桿固定板 15—推板 16—動模座板

圖4-43 雙分型面的點(diǎn)澆口模架

1—動模座板 2、3、22—內(nèi)六角螺釘 4—彈簧墊圈 5—擋環(huán) 6—墊塊 7—拉桿導(dǎo)柱 8—動模板 9—推件板 10、14—帶頭導(dǎo)套 11、16—直導(dǎo)套 12—定模座板 13—推料板 15—定模板 17—帶頭導(dǎo)柱 18—支承板 19—復(fù)位桿 20—推桿固定板 21—推板

圖4-44 直澆口基本型模架

a）直澆口A型 b）直澆口B型 c）直澆口C型 d）直澆口D型

直澆口基本型B型：定模和動模均為兩塊模板，設(shè)置推件板脫模機(jī)構(gòu)，適用于薄壁殼體類塑料制品，制件表面無推頂痕跡。

直澆口基本型C型：定模采用兩塊模板，動模為一塊模板，設(shè)置推件板脫模機(jī)構(gòu)，適用于單分型面注射模具。

直澆口基本型D型：定模采用兩塊模板，動模為一塊模板，設(shè)置推件板脫模機(jī)構(gòu)，適用于薄壁殼體類塑料制品，制件表面無推頂痕跡。

直身直澆口基本型，分為ZA型、ZB型、ZC型和ZD型。結(jié)構(gòu)和用途與直澆口基本型基本相同，只是去掉了動、定模座板的臺肩，減小了模具的安裝尺寸，但要求加工其他安裝結(jié)構(gòu)。

直身直澆口無定模座板型，分為ZAZ型、ZBZ型、ZCZ型和ZDZ型。在直身直澆口基本型模架上去掉了定模座板。

②點(diǎn)澆口模架。點(diǎn)澆口模架有16種，結(jié)構(gòu)形式為采用點(diǎn)澆口的雙分型面或多分型面的注射模。其中點(diǎn)澆口基本型四種，如圖4-45所示的DA、DB、DC和DD型。直身點(diǎn)澆口基本型四種、點(diǎn)澆口無推料板型四種、直身點(diǎn)澆口無推料板型四種。

圖4-45 點(diǎn)澆口基本型模架

a）點(diǎn)澆口DA型 b）點(diǎn)澆口DB型 c）點(diǎn)澆口DC型 d）點(diǎn)澆口DD型

點(diǎn)澆口基本型，是由直澆口基本型A～D型對應(yīng)派生而成的。在定模上增加了推料板和一套拉桿導(dǎo)柱機(jī)構(gòu)。在定模一側(cè)除了取出澆注系統(tǒng)凝料的分型外，推料板與定模座板分離可脫出流道凝料，實(shí)現(xiàn)定距分型自動脫落澆道凝料。

直身點(diǎn)澆口基本型，分為ZDA型、ZDB型、ZDC型和ZDD型。在點(diǎn)澆口基本型模架上去掉了動、定模座板的臺肩，減小了模具的安裝尺寸，但要求加工其他的安裝結(jié)構(gòu)。

點(diǎn)澆口無推料板型，分為DAT型、DBT型、DCT型和DDT型。在點(diǎn)澆口基本型模架的定模上，去掉了推料板，成為雙分型面的注射模。

直身點(diǎn)澆口無推料板型，分為ZDAT型、ZDBT型、ZDCT型和ZDDT型，在點(diǎn)澆口無推料板型的基礎(chǔ)上去掉了動、定模座板的臺肩。

③簡化點(diǎn)澆口模架。對點(diǎn)澆口模架中的A型和C型進(jìn)行對應(yīng)簡化，如圖4-46所示，將模具中的拉桿導(dǎo)柱改為長導(dǎo)柱，同時去掉短導(dǎo)柱導(dǎo)向；在采用點(diǎn)澆口成型時，要安裝順序開模機(jī)構(gòu)簡化點(diǎn)澆口模架。有簡化點(diǎn)澆口基本型JA和JC、直身簡化點(diǎn)澆口型ZJA和ZJC和直身簡化點(diǎn)澆口無推料板型ZJAT和ZJCT。

圖4-46 簡化點(diǎn)澆口基本型模架

a）簡化點(diǎn)澆口JA型 b）簡化點(diǎn)澆口JC型

（5）導(dǎo)向件及螺釘安裝形式 根據(jù)使用要求，模架中的導(dǎo)向件及螺釘可以有不同安裝形式。

1）模架中的導(dǎo)柱和導(dǎo)套，有正裝：導(dǎo)柱安裝在動模上，導(dǎo)套安裝在定模上，代號取Z；反裝：導(dǎo)柱安裝在定模上，導(dǎo)套安裝在動模上，代號取F。

2）點(diǎn)澆口模架中的拉桿導(dǎo)柱可以安裝在導(dǎo)向?qū)е耐鈧?cè)，也可裝在內(nèi)側(cè)，如圖4-47所示。

3）模架中的脫模機(jī)構(gòu)可以加裝推桿導(dǎo)柱及限位釘，如圖4-48所示。

圖4-47 拉桿導(dǎo)柱的安裝形式

a）拉桿導(dǎo)柱在外側(cè) b）拉桿導(dǎo)柱在內(nèi)側(cè)

圖4-48 加裝推桿導(dǎo)柱及限位釘

a）加裝推桿導(dǎo)柱 b）加裝限位釘

4）模架中的模板厚度較大時采用直導(dǎo)套。

（6）基本型模架組合尺寸 標(biāo)準(zhǔn)中的組合尺寸為零件的外形尺寸和位置尺寸。直澆口模架和點(diǎn)澆口模架組合尺寸如圖4-49所示。

圖4-49 基本型模架組合尺寸圖示

a）直澆口模架 b）點(diǎn)澆口模架

在模架組合系列中，以模板的寬度尺寸作為系列的主參數(shù)，各配以一組長度尺寸要素，共組成110個尺寸系列，適用模板尺寸范圍W×L=（150mm×150mm）～（1250mm×2000mm）。又按照同品種且同系列，對模板厚度A、B和墊塊高度C作為選定模架的規(guī)格。

塑料注射模模架規(guī)格的標(biāo)記：模架—型號—系列—規(guī)格—標(biāo)準(zhǔn)號。例如，直澆口A型模架，模板周界W×L為200mm×250mm，模板厚度A=50mm、B=40mm和墊塊高度C=70mm。標(biāo)記；模架A2025-50×40×70 GB/T 12555—2006。又如，點(diǎn)澆口B型模架，模板W×L為300mm×350mm，A=50mm、B=60mm、C=90mm，拉桿導(dǎo)柱長度200mm。標(biāo)記；模架DB3035-50×60×90-200 GB/T 12555—2006。

（7）標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇方法 模架的選擇是注射模具設(shè)計過程中的重大決策。在以下四方面的設(shè)計計算完成之后進(jìn)行。

1）注塑件在模具中布置確定后，澆注系統(tǒng)也已初步設(shè)計。

2）對模板上型腔的側(cè)壁和底板厚度，進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的力學(xué)設(shè)計或校核計算。

3）要確定脫模機(jī)構(gòu)的推桿工作行程；側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的滑塊抽拔行程。

4）選定了注射機(jī)的型號，保證模具在注射機(jī)上的安裝和固定。

模架的選用的經(jīng)驗(yàn)公式，有推板寬度（見圖4-49），W₃（mm）應(yīng)滿足

W₃≥w+10mm （4-28）

式中，w是注塑件在分型面上的投影寬度（mm）。

復(fù)位桿之間的間距（見圖4-49）L₂（mm）還應(yīng)滿足

L₂≥l+d+10mm （4-29）

式中，l是注塑件在分型面上的投影長度（mm），d是復(fù)位桿的直徑（mm）。

2.錐面斜面定位機(jī)構(gòu)

錐面定位機(jī)構(gòu)多用于大型、深腔和精度要求高的注塑件，特別是薄壁偏置不對稱的殼體。大尺寸注塑件在注射時，成型壓力會使型芯與型腔偏移，側(cè)向壓力會使導(dǎo)柱導(dǎo)向過早失去對合精度。過大側(cè)壓力不能讓導(dǎo)柱單獨(dú)承受，因此要用錐面斜面定位。錐面斜面定位同時也提高了模具的剛性。

圖4-50為雙錐面定位機(jī)構(gòu)的注射模，常用于圓筒類塑件；必須保留導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)柱前部的輔助長度，在錐面接觸定位前起導(dǎo)向作用。錐面斜角10°～20°，高度在15mm以上；兩錐面都要淬火處理。

圖4-51為斜面定位機(jī)構(gòu)的注射模，常用于矩形型腔的模具。四條淬硬的斜面鑲條，安裝在模板的間隙中。這種結(jié)構(gòu)加工簡單，通過對鑲條斜面調(diào)整動模與定模的定位精度；接觸面磨損后鑲條便于更換。須注意，斜面方向應(yīng)該在型腔壓力下使接觸面貼合更緊密。

圖4-50 雙錐面定位機(jī)構(gòu)的注射模

圖4-51 斜面定位機(jī)構(gòu)的注射模

大中型注射模采用對合精確定位機(jī)構(gòu)，是為了提高定模與動模對準(zhǔn)精度。在定模和動模上分別安裝對合的定位零件，輔助和精整模具閉合精度。合模精確定位機(jī)構(gòu)已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和商品化。

合模精確定位機(jī)構(gòu)，一類是定位側(cè)滑塊，安裝在模具的四面邊壁上，如圖4-52所示；另一類是直身定位滑塊，如圖4-53所示，安裝在模具的分型面上；也有長150mm直身定位對合條；除了雙平面定位外，還有單斜面和雙斜面定位的。定位塊用淬透鋼（DIN 1.2343，ASTM H11）或滲氮鋼（DIN 1.7131）制造，其硬度為50～56HRC。

圖4-52 定位側(cè)滑塊

t₃=12～25mm；b₂=16～25mm；t₁=20～40mm；l₂=22～66mm；b₁=40～100mm

圖4-53 直身定位滑塊

a=b=20～40mm；h=14～22.5mm；l₃=3.5～9.5mm