注射模具成型零件的设计

第五章注射模具成型零件的设计§5-1型腔的结构设计§5-2型芯的结构设计§5-3成型零件镶拼组合的原则§5-4成型零件尺寸的确定§5-5螺纹成型零件的设计§5-6成型零件的设计第一节型腔的结构设计型腔又称凹模，是构成塑件外部几何形状的零件一、型腔的结构形式完全整体式图5-1型腔由整块材料加工而成，适于形状简单的中小型模具优点：结构简单；强度、刚度较高，不易变形；塑件上不会产生拼缝痕迹缺点：切削量大，成本高；热处理和表面处理较难整体组合式图5-2型腔由整块材料加工，而后嵌入到固定板中特点：便于加工，特别是在多型腔模具中，型腔单个加工后再分别装入模板，易保证同心度和尺寸精度，且便于热处理局部组合式图5-3型腔由整块材料制成，局部镶有成型嵌件。用于型腔较深、形状较复杂、整体加工困难或局部需要淬硬的模具完全组合式由多个镶块组合而成。用于不易加工的型腔和大型型腔上特点：便于机加工、抛光、研磨、局部热处理。嵌入式：图5-4模框组合式：图5-5瓣合式：图5-6二、型腔壁厚和底板厚度的计算1.注射过程中型腔所受的力合模时的压应力；注射压力；保压压力；开模时的拉应力2.型腔壁厚和底板厚度计算的必要性:图5-7.8.9.10型腔刚度不足时会产生弹性变形，型腔向外膨胀，影响塑件质量和尺寸精度，并产生溢料、飞边型腔强度不足时会产生塑型变形，可引起型腔永久变形甚至破裂3.计算与校核中的技术参数：图5-7.8.9.10型腔内部所受熔体的单位平均压力P：一般取19.6～49Mpa型腔的许用变形量[δ]：即最大不溢料间隙型强所用钢材的许用应力[σ]4.型腔壁厚和底板厚度的计算侧壁和底板厚度分别以刚度和强度条件计算组合式圆形型腔整体式圆形型腔组合式矩形型腔整体式矩形型腔5.型腔壁厚计算实例例5-1组合式圆形型腔计算实例图5-7.有一组合式圆形型腔，其内腔半径r=85mm，型腔的许用变形量[δ]=0.05mm，熔料进入型腔的平均单位压力p=49MPa，型腔材料的许用应力[σ]=156.8MPa。求其型腔的侧壁和底板厚度。例5-2组合式矩形型腔计算实例图5-9.有一组合式矩形型腔，其内腔内腔长度l1=340mm，L2=220mm，型腔深度h=68mm，型腔侧壁h1=100mm，模体支架间距L=200mm，支撑板长度l=600mm，型腔的许用变形量[δ]=0.05mm，熔料进入型腔的平均单位压力p=49MPa，型腔材料的许用应力[σ]=156.8MPa。求其型腔的侧壁和底板厚度。组合式圆形型腔侧壁厚度的计算比较mm型腔边长l1100200300370400500600S刚22.85798.7131145195249S强3571106131141177212型腔内半径r20508586100130140S刚2.11551.95485149280S强1331.553.854637688组合式矩形型腔侧壁厚度的计算比较mm结论当圆形型腔内半径r=86mm和矩形型腔的长边L1=370mm时，按刚度和强度分别算得的侧壁厚度相等。故取r=86mm和L1=370mm为临界值，当小于该值时按强度计算，大于该值时按刚度计算第二节型芯的结构设计型芯又叫凸模，是构成塑件内部几何形状的零件。包括主体型芯、小型芯、侧抽芯和成型杆及螺纹型芯等一、型芯的结构形式完全整体式图5-11主体型芯与动模板做成一体。结构简单，强度、刚度较好;费工费材，不易修复和更换，只用于形状简单的单型腔或强度、刚度要求很高的注射模整体嵌入式图5-12将主体型芯镶嵌在模板上并固定局部组合式图5-13、图5-14塑件局部有不同形状的孔或沟槽不易加工时，在主体型芯上局部镶嵌与之对应的形状，以简化加工工艺，便于制造和维修完全组合式图5-15由多块分解的小型芯镶拼组合而成，用于形状规则又难于整体加工的塑件二、小型芯的固定形式图5-16第三节成型零件镶拼组合的原则一.保证塑件质量和模具可靠性减少在塑件上留下拼缝痕迹使毛刺方向与镶拼方向一致，以免影响脱模尽量使接合缝严密，强度足够，牢靠可靠，避免尖角、薄壁二.方便模具其它部分的布局考虑镶拼结构是否干涉浇注系统、温度调节系统及脱模机构等的设计三.考虑模具的制造与维修尽量简化模具制造工艺，维修、更换方便尽量减少镶拼数量缩短配合长度等第四节成型零件尺寸的确定一、影响塑件尺寸的因素成型收缩率的选择和成型收缩的波动引起的尺寸误差成型零件的制造误差、组装误差及相对移动引起的误差；成型零件脱模斜度引起的误差成型零件磨损及化学腐蚀引起的误差二、确定成型零件尺寸的原则1.综合考虑以下因素，确定合适的塑料收缩率塑件壁厚、形状及嵌件：壁厚较大、形状较复杂或有时嵌件取偏小值熔料流向：与进料方向平行的尺寸取偏小值浇口截面积：浇口截面积小的比大的收缩率大，应取偏大值与浇口的距离：近的部位比远的部位收缩率小，应选较小值型腔尺寸取小于平均收缩率的值，型芯尺寸取大于平均收缩率的值2.据成型零件的性质决定各部分成型尺寸：图5-173.脱模斜度的取向：型腔尺寸以大端为准，脱模斜度向缩小方向取得；型芯尺寸以小端为准，脱模斜度向扩大方向取得4.成型零件相对移动而可能产生飞边时，成型尺寸可适当减去或增加一个附加值图5-18三、成型零件尺寸的计算1.型腔尺寸其中：D—型腔径向最小基本尺寸；D0—塑件最大基本尺寸S—塑料平均收缩率；H—型腔深度最小基本尺寸H—塑件最大基本尺寸；Δ—塑件的公差δ—模具制造公差，按IT9级公差选取，精度要求不高者取（1/3～1/6）Δ2.型芯尺寸d——型芯径向最大基本寸h——型芯高度最大尺寸d0—塑件径向最小基本尺寸h0—塑件内形深度最小尺寸4.计算实例图5-14图示为材料是ABS的塑件，试计算其成型零件的各部尺寸型腔大端直径D型腔深度H型腔小端直径d型芯高度h中心距C3.中心距尺寸c—模具中心距基本尺寸c0—塑件中心距的基本尺寸第五节螺纹成型零件的设计一、塑料螺纹的成型方法图5-20二、螺纹成型零件尺寸的计算螺纹型环径向尺寸取塑件公差的负偏差,再减去一个磨损余量螺纹型芯径向尺寸取塑件公差的正偏差，再加上一个磨损余量螺距尺寸取双向公差1.螺纹型环的径向尺寸图5-21中径D2m外径Dm内径D1m其中：D2m—螺纹型芯中径尺寸Dm—螺纹型环外径尺寸D1m—螺纹型环内径尺寸D2—塑件外螺纹中径基本尺寸D—塑件外螺纹的外径基本尺寸S—塑件平均收缩率b—塑件外螺纹的中、外、内径公差δ—螺纹型环的径向制造公差，2203(1)4mDDSb2.螺纹型芯的径向尺寸图5-22中径外径内径3.螺距其中：d2m—螺纹型芯中径尺寸dm—螺纹型环外径尺寸d1m—螺纹型环内径尺寸d2—塑件外螺纹中径基本尺寸d—塑件外螺纹的外径基本尺寸S—塑件平均收缩率b—塑件外螺纹的中、外、内径公差δ—螺纹型芯的径向制造公差三、螺纹成型零件的设计原则限制螺纹配合极限长度L极：b—塑件螺纹的中径公差；S—所选塑料的收缩率例：塑件为M10的螺母，塑料为聚丙烯，求其螺纹配合的极限长度。配合长度较短，不能满足强度要求，可改用收缩率较小的材料螺纹起、终端留大于0.8mm的无螺纹区以提高塑件使用寿命、增加强度图5-23螺纹相配的两塑件尽量应选用同种塑料，可不考虑螺距的收缩率四、螺纹成型零件计算实例塑件螺纹为M20x2-6H/5g，6g，塑料收缩率为0.6%，计算螺纹型环和型芯的各部分尺寸。五、小直径螺纹型芯安装形式图5-24要求螺纹型芯安装时应准确定位应易装入、易随塑件顶出并易从塑件上旋出0.432bLS限第七节成型零件的设计原则一.保证塑件的整体外观图5-26二.成型零件应便于加工并达到必要的装配精度图5-27三.成型零件应有必要的制造和装配基准面，力求制造、装配时定位可靠，方便快捷图5-28.29四.相互配合部分尽量减少配合面以便于制造装配图5-30五.组合件应便于装卸图5-31六.应使成型零件使用方便图5-32七.考虑成型零件的强度图5-33例：塑件风轮注射模的结构实例图5-34