模具设计分享——产品出模方式的确定

产品出模方式的分类产品出模方式是指产品注塑完成后采用哪一种方法顶出，注塑模具的出模方式包括以下几种。

（1）顶针、司筒、直顶和斜顶顶出方式。

（2）推板顶出方式。

（3）推块顶出方式。

（4）浮起滑块的顶出方式。

（5）气吹顶出方式（也有称为风托顶出）。

（6）螺纹模具的升牙顶出方式。

（7）手工拔出（通常在特软的材质产品上使用）。

其中以顶针、司筒、直顶和斜顶顶出方式应用最多，本例就是用这种顶出方式来完成的。顶出方式确定了之后就要考虑以下几个问题：

①对前模粘模力的判断。

②对后模粘模力的判断。

③对各相关装配件装配要求的理解。

④对顶针排位空间的理解、查数。

⑤顶针大小的安排，顶针大小对模具结构的要求。

⑥顶针排位对冷却水、紧固螺钉位的影响，对各大小镶件的影响。

⑦顶针、顶针孔的加工方法。

⑧如果判断失误而出现顶出不顺时，第二、第三解决方案的准备，空间的预留，等等。

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粘模力的确定在塑料模具里，以形状而论，粘模力大小排序如下：

（1）方形内孔、圆形内孔、异形内孔、齿形内孔等，如下图所示，这是最大粘模力的部分，往往有这些形状的产品，在设计时，都要把这些部分放在后模，这些形状的胶位，其形状越大粘模力越大，高度越高粘模力越大，表面越粗粘模力越大，出模斜度越小粘模力越大，数量越多粘模力也越大。

上图中M部分的尺寸和表面积虽然比N部分的尺寸和表面积小，但其粘模力却比N部分的大，因为塑胶在冷却时会因热胀冷缩而紧紧地包在方形孔芯上，如下图所示：

从上图我们可以看到，塑料产品在注塑满了之后，开始冷却，在冷却时会有冷缩的现象，正是因为塑料件的收缩，则产品的外部会脱离前模型腔，见上图上的Ⅰ面，也正因为塑料件的收缩，产品会紧紧包在后模芯上，即方形内孔芯，见上图上的Ⅱ面。

（2）大尺寸外形，这是第二大粘模力，见上图的N面部分。

（3）小尺寸的方形孔、方形骨，圆形孔、圆形骨、圆形柱，异形孔、异形骨，深骨（深加强筋）等，这是第三大粘模力。当数量很多时，它们总的粘模力会超过大外形内孔的粘模力，而且，这些形状的胶位的用途很广，可以作为定位位、固定位、锁紧位、功能位等。例如，螺钉柱、按键导向胶骨、加强筋、开关定位方骨、受力件的纵横交错网骨等，这部分的粘模力是所有粘模力中最难判断的粘模力，也是在设计顶针大小时最难以设计的因素。

（4）倒扣位、功能扣位、抽芯孔位等，这是第四大“粘模力”，严格来讲，这部分不属于粘模力的范畴，但在开模的瞬间，却是实实在在地起到了留模的作用。这部分的粘模力的大小视其扣位大小和强度而定，当扣位够大够深而又很粗壮时，它的留模力是最大的，但它只对开模的瞬间留模力大，当开模完毕或顶出完毕时，这部分的“粘模力”就会消失了，因为这些部位，在模具设计时通常都设计成滑块抽芯或斜顶抽芯，一旦开模完成或顶出完成时，因滑块或斜顶已经全部抽空，其“粘模力”就自动消失了。

（5）小胶位、小骨位、浅骨位（筋位）、小柱位、低柱位等，是第五大粘模力，这一部分的粘模力较小，通常不作为主要对象来考虑，只是在顶针排位设计时注意即可。这只是对塑料产品形状与粘模力关系的讲解，其实影响粘模力的因素除了产品的形状尺寸外，还有两个大的影响因素，分别是：加工设备和加工方法、产品表面粗糙度。这两个因素是密切关联的，因为塑料产品往往是较薄的胶位尺寸，如果表面粗糙度想要得到改善，必须要进行打磨和抛光，而这样小的空间是很难做得到的，很多时候会出现，产品加工出来后无法进行抛光来改善其表面光滑度，即无法改善其粘模力的问题，在试模时因顶不出或顶白而改变模具结构。

顶针的设计

1）顶针大小的安排，顶针大小对模具结构的要求（1）常用顶针的大小是φ3～φ8mm，在一般情况下，没有特别的结构，大多按此来设计顶针的大小。如果产品很大，模具也很大，顶针很长时，则适当选大些，大模具常用的顶针大小是φ6～φ16mm。小于φ2.5mm的顶针，其顶出力小、易断、也难加工，应慎用。

（2）如果空间允许，宁可设计大些的顶针，也不要去选小的顶针。

（3）当粘模力的判断没有把握时尽量多选几支顶针。（4）设计顶针位时，要使顶出力平衡，可以多加1～2支顶针。

（5）顶针位尽量排在隐蔽的地方、没有要求的地方、不易顶白和顶出力大的地方。

（6）顶针位具有排气的功能，所以在不影响顶出的情况下，尽量排在可以起到排气作用的地方。

（7）顶针尽量不要排在有可能和滑块产生冲撞的地方。

（8）顶针不要排在镶位线上，也不要离镶位线太近。（9）能用圆形顶针的不要设计成扁顶针，司筒等。根据上述思维，在计算机上用AutoCAD打开本例的2D图，用鼠标排上各种大小的顶针，移正位置之后再考虑顶出力和粘模力的对比关系，确定顶针的大小及顶针的排位设计。

2）顶针排位对冷却水，紧固螺钉的影响在模具加工中，顶针和冷却水的冲突最多，少了冷却水或者少了顶针，模具都将无法进行注塑生产。有的时候顶针要为冷却水“让路”，有的时候冷却水为顶针“让路”，设计原则是确保模具的冷却性能，以及产品能够顺畅地顶出，两者都不可或缺。

3）顶针孔的加工方法顶针孔的加工方法有很多种，常用的有以下4种。（1）用钻咀直接钻出，通常在要求较低的模具上使用。（2）用钻咀钻后再用铰刀铰出，通常在中等或中等偏上要求的模具上使用。（3）用钻咀钻引线孔再用快走丝割出，通常在中等或中等偏上要求的模具上使用。（4）用钻咀钻引线孔再用慢走丝割出，通常在高要求的模具上使用。4）预备方案的预备当完成顶针的排位设计，往往要预先想好第二或第三种解决的方案，以防将来试模时出现问题，可以及时地找到替代方案。4．实例讲例（1）本产品图最大的粘模力在如图11.17所示的“A面”、“B面”、“C面”、“D面”这四个面上，先不要去考虑其他部位的顶出力，只考虑将这四个面顶出。如图11.18所示为局部顶出排位图。顶针的直径选φ3.0mm和φ2.0mm。

①φ3.0mm排在“1”、“2”、“3”、“4”这四个位，分别分布于四个外角，因为角上的粘模力是最大的。

②φ2.0mm排在“5”、“6”、“7”、“8”这四个位上，分别分布在四个角上。只靠4支φ3.0mm的顶针来负责这个大框的顶出的话，肯定是不够的，所以在4个内角上又加上了4支顶针，而内侧的空间有限，排不上大的顶针，只好排上φ2.0mm的顶针了。按这样的顶出力。大框的4个角和两个短边的顶出应该是没有问题了，但长边的中间段却是有疑问的。

③在两条长边的中间段分别再排上两支顶针，“9”和“10”。“9”号顶针因空间较大，允许安排φ3.0mm的顶针，“10”号顶针因空间较小，只能安排φ2.0mm的预针。

（2）图11.19顶针局部排位图和图11.20中立体图上所示的“E”、“F”、“G”、“H”面，这四个面虽小，但却很高，其粘模力也不小。这四个面的斜度都在2°以上，可以大大地减小粘模力。图11.19顶针局部排位图中，先在四个角上分别各排上φ2.0mm的顶针。这4支顶针位置见图11.19上的“11”、“12”、“13”、“14”位。

（3）图11.21中的“A位”的顶出。图11.19中的顶针“13”、“14”对“A位”的顶出是有作用的，但“H”面及“H”面附近的两侧高面存在粘模力，所以必须在“A位”的后下方上设计出顶针，方能解决“A位”的顶出问题。因空间有限，最多能排两支顶针，如图11.21上所示的“1”和“2”顶针，而且“1”号最大的只能排φ2.0mm，“2”号只能排φ1.5mm。因为“A位”的胶位较小，表面积也不大，筋位深度也不深，这两支顶针不仅能顶出“A”面，还能对图11.19上的两支顶针“13”、“14”给予支持。

（4）图11.21中“B”位、“C”位的顶出。这两个部位几乎是一样的，以“B”位来说明工作过程。“B”位上有一个通孔，如果这个通孔的粘模力是在后模一边，无疑对后模“B”位的顶出是一个不小的阻力。在前面分型中可知，所有小通孔的碰穿面在底面，其粘模力在前模一边，所以在模具开模完毕时，对后模顶针来讲，小通孔的粘模力已经消失。这样一来，顶针的顶出阻力就小得多了，但还是有粘模力存在。本来图11.17上所打的顶针“14”在“B”位附近，顶出时，它能够在“B”位上提供顶出力。但即使它有足够的力顶出“B”位，它顶出的力也不允许绕过小通孔把力传到“X点”，因为这样会使得产品变形。也就是说，在“X点”附近必须要设计出顶针，见图11.21上所示的“3”位，也是因为空间较小，最大只能排φ2.0mm。这样“B”位的顶出力就足够了，“C”位用同样的方法来解决即可。

（5）图11.21上“D”位、“E”位的顶出。从分型面的分析中可知，“D”位和“E”位的胶位都出在前模，留在后模上的胶位几乎没有。也就是说，如果在这两个位置上设计出顶针的话，在顶出时这个位置上的顶针几乎不受阻力，即在“D”位和“E”位上不用设计顶针。

（6）图11.21上“F”位的顶出。“F”位的胶位形状是很有代表性的，它是上下左右全对称的形状，当然其粘模力也是全对称的，设计的顶针也应该是全对称的，只有这样才能保证顶出时力的平衡。在排列顶针位之前，先了解这部分胶位的功能和作用。从装配关系看，“F”位的胶位只有其高度有作用，起到了定位的功能，它的定位位就在中间筋位的最高面处，其他所有“F”位的胶位都只用做加强筋，是没有装配关系的。在加工时，可以把拔模斜度做得大些，以减小粘模力。从图11.21上可以看到“F”位的胶位共有8条半圆形环骨和中间的一条直骨，这两个部位都可以做成大斜度拔模以减小粘模力。见图11.21上的顶针排位，每隔一格排一支顶针，每边打4支，共8支顶针，最大允许排φ2.0mm的顶针。从力量上来看，每2支顶针负责克服两片半圆形环骨和两环骨之间的连骨的综合粘模力。因为半圆形环骨和直骨的高度并不高，而且还可以加大拔模角，此时，2支顶针的顶出力会大于综合粘模力，也就是说，这8支全对称分布的顶针顶出力不但可以顶出“F”位的胶位，而且还可以帮助图11.17上“11”、“12”、“13”、“14”的顶针。

（7）图11.21上“G”位、“H”位的顶出问题与“B”位的顶出问题相似，其顶针的设计思维也是相似的，只是方位有些不同。

（8）图11.21上“J”位的顶出，“J”位的胶位较小，深度不算深但也不浅，拔模斜度在1°左右。这种“U”字形结构的筋位，在顶出时，顶出力一定要平衡，否则筋位将会有“卡”模的可能，即在顶出时，筋位的部分或全部会断下并留在后模上，不与大胶位一起出来。从图11.21上可以看到“J”位胶位的周边之前已经设计有三支顶针了，它们分别是“4”、“8”、“11”，其中“4”、“8”的力量是够的，而“11”仅能把“E”面顶出来（见图11.17）。此时可以考虑在“4”顶针的对面加上一支。因为空间的原因，只能排在骨条的顶面上。骨条除了加强的作用外就不再有其他的要求，所以允许在其顶面上设计顶针，见图11.21上的“12”，但最大只能排φ2.0mm的顶针，这样，“J”位的顶出问题就得到了解决。

（9）“K”位的顶出。“K”位的胶位是与大胶位短边内侧相连接的，而且“K”位的胶位小，只要大胶位短边能顶出来，它也能跟着被带出来了，通常不作为主要对象来加以独立解决。

（10）图11.21上“M”位的顶出。“M”位是一条直筋骨，骨位较浅，其粘模力不太大，并且“M”位的周边有很多的顶针，辅助顶出是很强大的。就算在“M”位上不加顶针，都有可能顶得出来；再者，在排“J”位顶针时，已经有一支φ2mm的顶针排在这条骨位上了，但考虑到“K”位还缺一点顶出力，所以，为了确保这一区域的顶出问题，最好还是再加一支顶针，图11.21上“13”位的顶针，这支顶针也是排在直条骨位的顶面上，用φ2mm即可。

（11）图11.21上“N”位的顶出。“N”位是一个较深的小四方沉孔，四方沉孔的四边斜度都很大（大于2°），所以，“N”位上表现出的粘模力大大减弱。在“N”位的两边原先就已经有了两支φ3.0mm的顶针，在顶出产品时，这两支顶针对“N”位的顶出是有很大的作用力的；但考虑到这两支顶针其原本的顶出任务就不轻，为了保险，要给它多加上一些顶出力，加上顶针“14”和“15”，取φ3.0mm。“14”顶针已经与图11.17中的“9”号顶针对“N”位形成了平衡顶出的格局，但考虑到“N”位较深，加上“15”号顶针。通过这三支φ3.0mm顶针的设计，确保了“N”位的顶出问题。

（12）图11.21上“P”位的顶出。“P”位是两个小胶位，很浅，其粘模力不太大，加上在“P”位的正中心已经设计有一支φ3.0mm的顶针，再加上“N”位的顶出力有剩余，可以帮助“P”位的顶出。如果顶不出，因为“P”位的这两面胶没有装配要求，可以加大拔模斜度来减小粘模力；或者在“P”位的中间空位处再排一支顶针作为预备方案。“J”位、“K”位、“N”位是对称的，这一边的相应胶位用相应的顶针设计方法来处理即可。现在先把我们上面已经想好的“顶针的设计”方案，按1:1画在产品的2D平面图上，如图11.22所示。

图11.22上的顶针的设计，就是初步确认方案，若与其他结构有冲突时再进行微调处理。