塑料模具成型零部件设计

第四节成型零部件设计1、教学目的与要求目的：学习塑料注射模具成型部件的结构及相关设计要求。要求：(1)掌握模具分型面的设计及要求；(2)掌握模具成型部件的结构设计及要求；(3)掌握模具成型部件尺寸的计算；(4)熟悉模具成型部件强度的计算；(5)掌握模具排气槽的设计及要求。第四节成型零部件设计成型零部件：成型模具的零件。主要有：型腔(cavity)、型芯(core)、成型杆等。一、分型面(partline)的设计1、分型面：分开模具取出制品的面。沿制品的最大轮廓向外展开的面。2、分型面的形状平面分型面2、分型面的形状2、分型面的形状曲面分型面曲面分型面2、分型面的形状曲面分型面曲面分型面一、分型面的设计3、分型面的设计原则（1）分型面开设在制品轮廓最大处；（2）分型面的选择应使制品留于动模；（3）分型面的选择应保证制品的技术要求；（4）有侧抽芯的制品，应使侧向分型的距离最短；（5）分型面的选择应使制品表面光滑。第四节成型零部件设计二、成型零件的结构设计（一）、结构1、整体式（一）、结构整体式型芯整体式型腔（一）、结构整体式结构整体式结构（一）、结构2、镶嵌式：局部镶嵌，大面积镶嵌。（一）、结构镶嵌式结构（一）、结构3、镶嵌件的固定型式（1）台阶加垫板；（2）整体嵌入式固定；过盈配合固定间隙配合固定（3）销、螺钉固定式。二、成型零件的结构设计4、整体式、镶嵌式结构的优缺点镶嵌式的优点：（1）根据使用的部位，选择合适的材料和热处理工艺；（2）容易磨削和研磨；（3）模具零件可测量，可进一步提高加工质量；（4）沿脱模方向磨削，制品易脱模；（5）易于排气；（6）可增加零件的互换性；4、整体式、镶嵌式结构的优缺点镶嵌式的缺点：（1）分解过于零碎，提高模具成本；（2）必须均衡地提高各零件的加工精度；（3）因型腔、型芯数目的分解，不易维护和保养；（4）限制了零件的加工方法；（5）不易加工冷却水孔。4、整体式、镶嵌式结构的优缺点整体式优点：（1）模具钢性好、坚固；（2）零件数量少，容易组装；（3）制品表面无零件镶嵌痕迹；（4）易选材；（5）可缩小模具整体尺寸；整体式的缺点：（1）排气不良；（2）有些部位要采用特种加工（电加工等）；（3）制品不能做成尖棱。二、成型零件的结构设计（二）要求1、材料：耐磨损、强度、刚度；2、有足够的尺寸精度和表面粗糙度；3、合理的加工工艺；4、精确的成型尺寸；5、符合成型的需要（有利于成型）。二、成型零件的结构设计（三）螺纹型芯与型环的设计1、螺纹型芯：成型制品的内螺纹。注意的问题：（1）成型后制品的收缩问题。制品螺纹长度一般不超过螺纹直径的1.5倍；（三）螺纹型芯与型环的设计（2）密封问题。防止塑料挤入螺纹型芯，造成脱模困难；（三）螺纹型芯与型环的设计（3）定位问题。保证螺纹成型的垂直度、成型长度；（三）螺纹型芯与型环的设计（三）螺纹型芯与型环的设计2、螺纹型环：成型制品的外螺纹；制品内螺纹嵌件。结构：整体式、组合式。第四节成型零部件设计三、成型零件工作尺寸的计算成型零件工作尺寸指的是型腔、型芯的径向尺寸、高度尺寸。Z2、成型零件使用中的磨损量，C3、塑料收缩率引起的误差，S4、可动成型零件因配合间隙的变化引起的制品尺寸变化，J5、安装误差，a1、模具的制造公差，影响制品尺寸精度的因素：三、成型零件工作尺寸的计算以上这些因素都将影响制品的尺寸精度，制品将出现的最大公差值为：aSJCZ那么要使制品的尺寸公差在制品允许公差Δ范围内，aJSCZ根据英国塑料联合会（BPF）规定：6131CZ三、成型零件工作尺寸的计算成型收缩率的影响：实际收缩率与理论收缩率的差异；塑料成型工艺的变化。（一）、型腔径向尺寸的计算设定：制品的名义尺寸，Ls；模具的型腔尺寸，Lm；型腔的公差值，δz；型腔的磨损量，δc;制品的公差，Δ制品的收缩率，Scp（一）、型腔径向尺寸的计算以制品的平均尺寸计算：CPssSLL)2()2(略去小项，整理得：43)1(scpmLSL标注公差：ZmL=cZmL212三、成型零件工作尺寸的计算同理得型芯径向尺寸：型腔高度尺寸：型芯高度尺寸：43)1(scpmLSL32)1(scpmHSH32)1(scpmHSH标注公差：ZmL标注公差：标注公差：ZmHZmH三、成型零件工作尺寸的计算举例设制品材料的收缩率为0.8%；计算型腔的径向尺寸：根据公式：43)1(scpmLSL得：95.496.04350%)8.01(mL标注公差：49.95+0.6/3圆整：15.005.050三、成型零件工作尺寸的计算公式的补充说明：1、此公式只适用于制品一般精度的场合；2、系数X是可调整的。有资料介绍：2)(112)(minmaxminmaxcpcpscpcpsSSLxnSSLn:模具制造公差系数，可根据机床精度及零件尺寸的重要程度决定，一般取4~6。3、其他公式可参考《塑料注射模具设计计算简明手册》张荫朗编。三、成型零件工作尺寸的计算二、型芯之间或成型孔之间中心距的计算影响模具中心距的因素：1、模具制造误差Z2、成型杆与孔的配合。间隙配合有误差；过盈配合则没有。型芯之间或成型孔之间中心距：scpmLSL)1(标注公差：2ZmL三、成型零件工作尺寸的计算三、螺纹型芯与型环的尺寸计算1、螺纹型芯的径向尺寸中中中scpmdSd)1(标注公差：中中md螺纹型芯中径：螺纹型芯外径：中外外scpmdSd)1(中内内scpmdSd)1(标注公差：中外md标注公差：中内md螺纹型芯内径：三、螺纹型芯与型环的尺寸计算2、螺纹型环的径向尺寸中中中scpmDSD)1(螺纹型环中径：标注公差：中中mD螺纹型环外径：中外外2.1)1(scpmDSD标注公差：中外mD螺纹型环内径：中内内scpmDSD)1(标注公差：中内mD第四节成型零部件设计四、成型零件强度的计算模具的强度和刚度。1、型腔内压力的确定（1）最大值：500Kg/cm2；(50MPa)（2）经验值：易成型：250Kg/cm2；普通制品：300Kg/cm2；高精度、高粘度：350Kg/cm2；PP:150Kg/cm2；PE:150~200Kg/cm2;ABS:300Kg/cm2。四、成型零件强度的计算（3）计算法：型腔内的压力分为压实压力和推动压力。压实压力：将已进入型腔内的熔体的密度增大。推动压力：使熔体能充满型腔各处。压实压力p1：1300N/cm2~2000N/cm2推动压力p2：单位流程下的推动压力，N/cm2/cm。与塑件的壁厚和流程长短有关。当型腔有转折时，每转折90度，视为流程增大其壁厚的3倍左右。型腔内的压力pP=p1+p2LL:流程长度，cm。四、成型零件强度的计算塑件壁厚每1cm流程所需的推动压力塑件壁厚每1cm流程所需的推动压力~14702.0801.14302.2541.23842.3421.33482.4321.42982.5271.52502.6181.62002.7141.71602.881.8120〉2.86推动压力与壁厚、单位流程表四、成型零件强度的计算2、型腔变形量的确定（1）变形量小于溢料值粘度特性塑料品种允许变形量低粘度PAPEPPPOM≤0.025~0.04中粘度PSABSPMMA≤0.05高粘度PCPSFPPO≤0.06~0.08四、成型零件强度的计算（2）变形量小于塑件的公差塑件尺寸经验公式mm〈10〉10~50〉50~200〉200~500〉500~1000〉1000~20003)]1(3[)]1(5[)]1(10[)]1(15[)]1(20[四、成型零件强度的计算（3）变形量小于收缩量塑件的收缩率。塑件的壁厚，::stst成型零件整体式组合式圆形结构矩形结构圆形结构矩形结构强度计算公式刚度计算公式刚度计算公式强度计算公式强度计算公式强度计算公式刚度计算公式刚度计算公式侧壁底板侧壁底板四、成型零件强度的计算（一）组合式圆形型腔侧壁的计算111rpErpErsE:弹性模量，碳钢：2.1X106Kg/cm2；μ：材料的泊桑比，碳钢：0.25。两端开口，受均匀内压的厚壁圆筒。1、按刚度计算（一）组合式圆形型腔侧壁的计算讨论：1°当Eδ（1+）rp时，上式才有意义。此时δ在不发生溢料或溢料很小时，应尽量取大值。111rpErpErs2°当Eδ=（1+）rp时，求得内径的临界值。大于r按刚度计算，小于r按强度计算。3°当Eδ（1+）rp时，公式无意义。此时应尽量取大的δ值。4°当由上式算出的壁厚过大时，可考虑采用整体式结构或斜面定位结构。（一）组合式圆形型腔侧壁的计算2、按强度计算)12][][(prs][：许用应力。45#退火：20000N/cm2。四、成型零件强度的计算（二）组合式圆形型腔底板厚度的计算周边铰支整个板面受均布载荷的圆形平板。1、按刚度计算3474.0Eprh2、按强度计算][22.12prhδ：1020~10四、成型零件强度的计算（三）整体式圆形型腔侧壁的计算受均布载荷的悬臂梁。1、按刚度计算34145.1EpHS2、按强度计算)12][][(prS四、成型零件强度的计算（四）整体式圆形型腔底板厚度的计算视为一周边固定的圆板。1、按刚度计算34175.0Eprh2、按强度计算32][43prh四、成型零件强度的计算（五）组合式矩形型腔侧壁的计算受均布载荷的矩形框架1、按刚度计算311121)]485(23[MphlHElsphWWllllWM宽度方向上所受的力，:)(12)(2122211四、成型零件强度的计算2、按强度计算侧壁每边都受到拉应力和弯应力的联合作用。][222212HsphlHsphl弯拉四、成型零件强度的计算（六）组合式矩形型腔底板厚度的计算34325EBpbLh1、按刚度计算2、按强度计算][432BpbLh四、成型零件强度的计算（七）整体式矩形型腔侧壁的计算三边固定一边自由的矩形板1、按刚度计算34EcpHS96234444HlHlc四、成型零件强度的计算（八）整体式矩形型腔底板厚度的计算34Ecpbh1、按刚度计算)1(324444blblc第四节成型零部件设计五、排气槽的设计1、为什么要设排气槽？填充不足、熔接痕、燃烧。2、解决的措施（1）工艺上：提高模温；提高塑料熔体的温度；降低注射速度。五、排气槽的设计（2）模具方面1°分型面排气。排气槽深度0.025~0.1mm。2°成型件采用镶嵌式结构排气。3°顶出杆间隙排气。4°强制排气。3、常用塑料的排气深度值PEPS0.02PC0.01~0.03PP0.01~0.02PA0.01ABSAS0.03