塑料模现代设计6

1§3.4成型零部件设计型腔是模具上直接用以成型制品的空间。成型零件是与塑料直接接触、构成模具型腔的零件。型腔设计步骤和主要内容：首先根据塑料性能、制件的使用要求确定型腔的总体结构、进浇点、分型面、排气部位、脱模方式等。根据制件尺寸和成型收缩率大小，计算成型零件的工作尺寸。从机械加工角度决定型腔各个零件之间的组合方式，详细地确定型腔各零件的结构和其它细节尺寸，以及机加工工艺要求等对关键成型零件进行强度和刚度校核。2§3.4成型零部件设计一、型腔分型面的设计(一)分型面的确定分型面——模具上用以取出塑件和(或)浇注系统凝料的可分离的接触表面表达方法——用短粗实线标出分型面位置，箭头表示分离动作方向平行于开模方向垂直于开模方向分型面是否得当，对制件质量、操作难易、模具制造都有很大影响。3§3.4成型零部件设计1.塑件在型腔中放置方位的确定一般只采用一个与注射机开模运动方向相垂直的分型面尽量避免与开模运动相垂直的方向有侧凹或侧孔三侧抽芯双侧抽芯单侧抽芯4§3.4成型零部件设计2.分型面形状的决定一般分型面是与注射机开模方向相垂直的平面，如图a，但也有将分型面作成倾斜面(图b)或弯折面(图c)或曲面(图d)，这样的分型面虽然加工困难，但型腔制造和制品脱模比较容易；分型面上利用锥面可增加合模对中性，其分型面也是曲面。(a)(b)(d)(c)5§3.4成型零部件设计3.分型面位置的选择①分型面要取在塑件断面轮廓最大处，有利于脱模②分型面要满足塑件表面质量的要求6§3.4成型零部件设计③从制件顶出考虑，分型面要尽可能使制件留在动模边图3-4-4(a)薄壁筒形制件收缩后易包附在型芯上图(b)制件上有多个型芯或形状复杂锥度小的型芯时，型芯应设在动模边7§3.4成型零部件设计图(d)当制件的孔内有管状的金属嵌件时，则不会对型芯产生包紧力，而对凹模的粘附力较大。这时应将凹模设在动模边，型芯既可设在动模边，也可设在定模边。图(c)制件的壁相当厚且内孔较小时，可将型芯和凹模的主要部分都设在动模边8§3.4成型零部件设计④要满足塑件质量要求，如保证制件相关部位的同心度取分型面时最好把要求同心的部分放在同一侧，如图所示的双连齿轮，要求大齿轮、小齿轮和内孔三者有很好的同心度，为此把齿轮凹模和型芯都设在动模一边。当制件上要求互相同心的部位不便设在分型面的同一侧时，则应设置特殊的定位装置，如锥面中心导柱等，以提高合模时的对中性。保证制件同心度的分型面位置9§3.4成型零部件设计⑤尽量减少塑件在分型面上的投影面积，以降低锁模力⑥为简化模具结构，尽可能将分型抽芯机构留在动模一侧10§3.4成型零部件设计当采用自动侧向分型抽芯机构时，除了液压抽芯能获得较大的侧向抽拔距离外，一般分型抽芯机构侧向抽拔距离都较小。取分型面时应首先考虑将抽芯或分型距离长的一边放在动、定模开模的方向，而将短的一边作侧向分型或抽芯。侧向抽芯抽拔距最短的分型面位置1－动模2－定模11§3.4成型零部件设计由于侧向滑块合模时锁紧力较小，对于投影面积较大的大型制件(例如大型线圈骨架)，可将制件投影面积大的分型面放在动定模合模的主平面上，而将投影面积较小的分型面作为侧向分型面。否则侧滑块的锁紧机构必须作得很庞大，或由于锁不紧而溢边。投影面积很大的分型面应放在主合模面上12§3.4成型零部件设计⑦考虑脱模斜度的影响图a中塑件完全在动模一侧脱出，会使脱模斜度过大；而图b分别在动模、定模安排型腔，可减少脱模斜度。⑧分型面的位置要有利于模具排气13§3.4成型零部件设计(二)排气槽的设计原因——当塑料熔体注入型腔时，如果型腔内原有气体、蒸汽不能顺利地排出，将在制品上形成气孔、接缝、表面轮廓不清，不能完全充满型腔，同时还会因气体被压缩而产生的高温灼伤制件，使之产生焦痕。而且型腔内气体被压缩产生的反压力会降低充模速度，影响注射周期和产品质量。排气槽应设在塑料流的末端，一般常开设在分型面凹模一侧，如图3-4-8所示。排气槽深可取0.025~0.1mm，宽1.5~6mm，以塑料不进入排气槽为度，其出口不要对着操作工人，以防熔融塑料喷出，发生工伤事故。有的将分型面上的排气槽做成弯曲的形式且逐步增宽，以降低塑料溢出时的动能。分型面上开设排气槽14§3.4成型零部件设计a.利用顶杆与顶杆孔的配合间隙逸气。顶管顶块、脱模板与型芯的配合间隙，都可兼作排气用。间隙量可取0.03~0.05mm，视排气量和周边长度而定b.利用活动型芯与型芯孔的配合间隙排气。不能利用模板上的固定镶块或型芯与其安装孔的配合间隙排气，因为这一类不动的间隙易被塑料溢边所堵塞又不能随时清除。c.小型制件的排气量不大，可利用分型面闭合时的微小间隙排气d.如型腔最后充满的部位(排气点)不在分型面上，其附近又无可供排气的顶杆或活动型芯时，可在型腔上镶嵌烧结金属块排气，烧结金属下方的通气孔直径D不宜过大，以免烧结金属受力变形。abcd15§3.4成型零部件设计二、成型零件的结构设计由于型腔直接与高温高压的塑料相接触，它的质量直接关系到制件质量，因此要求它有足够的强度、刚度、硬度和耐磨性以承受塑料的挤压力和料流的摩擦力和足够的精度和表面光洁度。光洁度常在▽8以上，以保证塑料制品表面光亮美观，容易脱模。一般来说，成型零件都应进行热处理，使其具有HRC40以上的硬度。如成型产生腐蚀性气体的塑料，如聚氯乙烯等，还应选择耐腐蚀的钢材。成型零件：是与塑料直接接触、构成型腔的零件，包括凹模、凸模、型芯、镶块、成型杆、成型环等。16§3.4成型零部件设计(一)凹模的结构设计凹模：成型塑件外表面的零件按结构划分整体式凹模整体嵌入式凹模局部镶嵌式凹模大面积镶嵌组合式凹模四壁拼合式凹模凹模的结构随着塑件形状、成型需求、模具加工装配等工艺要求而变化，有以下几种形式：17§3.4成型零部件设计1.整体式凹模大型模具不易采用整体式结构：※不便于加工，维修困难※切削量太大，浪费钢材※大件不易热处理（淬不透）※搬运不便※模具生产周期长，成本高结构特点：凹模由整块金属材料加工而成优点：强度大、牢固、不易变形、塑件质量好适用范围：形状简单、容易制造、或形状复杂但凹模可用电火花和数控加工等特殊方法加工的中小型塑件18§3.4成型零部件设计2.整体嵌入式凹模结构特点：凹模由整块金属材料采用冷挤压或电火花加工而成并镶入模套中优点：型腔对应的两半作成整体嵌入式，可保证合模时的对中性。型腔尺寸小，凹模镶件外形多为旋转体，更换方便。节省贵重钢材，易于维修更换，各型腔单独加工利于缩短制模周期适用范围：塑件尺寸较小的多型腔模具19§3.4成型零部件设计装配情况：(过渡配合、防转)(a)凹模镶块的外形常采用带轴肩(台阶)的圆柱形，然后分别从下面嵌入凹模固定板中，用垫板和螺钉将其固定(b)如果制件不是旋转体，而凹模的外表面为旋转体时，则应考虑止转定位。常用销钉定位，销钉孔可钻在连接缝上(骑缝销钉)，也可钻在凸肩上(c)当凹模镶件硬度很高不便加工销孔时，最好利用磨削出的平面采用键定位，键定位适用于多型腔模具中固定成排的阴模，也适用于经常拆卸的地方(d)凹模也可以从上面嵌入凹模固定板中，如图d、e所示，这样可省去垫板(e)该形式因为其表面有间隙，不宜设分流道abcdeH8/r720§3.4成型零部件设计3.局部镶嵌式凹模结构特点：将凹模中易磨损的部位做成镶件嵌入模体中优点：易磨损镶件部分易加工易更换；使加工简化、成本降低b模内有局部突起，可将此凸起部分单独加工，再把加工好的镶块利用圆形槽(或T形槽，燕尾槽等)镶在圆形凹模内。c是利用局部镶嵌的办法加工圆环形凹模。d利用局部镶嵌的办法加工长条形凹模。e在凹模底部局部镶嵌。装配情况：a为异性凹模，先钻周围的小孔，再在小孔内镶入芯棒并加工大孔，加工完毕后把这些芯棒取出，调换完整的芯棒镶入。21§3.4成型零部件设计4.大面积镶嵌组合式凹模结构特点：凹模由许多拼块镶制组合而成优点：满足大型塑件凸凹形状的需求，便于机械加工、维修、抛光、研磨、热处理以及节约贵重模具钢材。适用范围：广泛用于大型塑件上图3-4-13底部大面积镶嵌组合式凹模(最常见，先将凹模做成穿孔，再镶上底)装配情况：a图的形式镶嵌比较简单，结合面应仔细磨平、加工。抛光凹模内壁时，要注意保护与底板接合处的锐棱不能损伤，更不能带圆角，以免造成反锥度而影响脱模。底板还应有足够的厚度，以免变形而楔入塑料。b用于底部加工较困难的深型腔。c的结构制造稍麻烦，但圆柱形配合面不易楔入塑料。22§3.4成型零部件设计图3-4-14侧壁大面积镶嵌组合式凹模图3-4-14将凹模侧壁做成镶嵌的，其中U型部分为穿通的槽形，便于加工和抛光，侧壁配合面经磨削抛光后，用销钉和螺钉定位紧固。由于塑料的压力甚大，对于大型型腔螺钉易被拉伸变形(图a)或剪切变形(图b)。可将上面几部分组合后压入模套的固定孔之中，如图3-4-15所示。缺点是将增加模具的尺寸和重量。图3-4-15用模套箍紧的大面积镶嵌组合式凹模1－模套2、3－侧拼块(a)(b)23§3.4成型零部件设计5.四壁拼合的组合式凹模对于大型和形状复杂的凹模，可以把它的四壁和底分别加工经研磨之后压入模套中，侧壁相互之间采用扣锁连接以保证连接的准确性，连接处外侧做成0.3~0.4mm的间隙，使内侧接缝紧密。在四角，嵌入件的转角半径R/应大于模板的转角半径r。图a的型腔内壁有圆角R，图b的型腔则不带圆角。24§3.4成型零部件设计(二)型芯和成型杆的结构设计型芯和成型杆：成型塑件内表面的零件(一般注射模中称型芯Core，压缩模中称凸模Punch)。型芯：成型塑件中较大的、主要的内型的成型零件小型芯、成型杆：成型塑件上较小孔的成型零件整体式型芯组合式型芯小型芯（成型杆）25§3.4成型零部件设计1.整体式型芯结构：整个型芯和模板为一个整体适用范围：形状简单的型芯，图(a)2.组合式型芯结构：型芯采用拼块组合适用范围：塑件内型较复杂的情况优点：节约贵重金属，减少加工量缺点：拼接处必须牢靠严密特点：固定板和型芯可分别采用不同的材料制造和热处理，然后再连成一体26§3.4成型零部件设计3.小型芯(成型杆)结构特点：成型杆或小型芯常单独制造，再嵌入模板之中联结方式：图a用最简单的静配合直接从模板上面压入，下面的通孔是更换时顶出型芯用的，这种结构当配合不紧密时有可能被拔出来图b在型芯的下部铆接，则可克服a的缺点图c最常用的轴肩和垫板连接，对于细而长的型芯，为了便于制造和固定，常将型芯下段加粗或将小型芯作得较短，用圆柱衬垫(图d)或用螺钉压紧(图e)27§3.4成型零部件设计对于非圆形型芯，为了制造方便，可以把它下面一段作成圆形的，并采用轴肩连接，如图a所示；甚至只将成型部分作成异形的，下面固定和配合部位做成圆柱形，并用螺母和弹簧垫圈拉紧。如图b所示。对于形状复杂的型芯，为了便于机械加工，其本身也可作成拚合的形式，这时应注意其结构的合理性，如图3-4-21a所示，采用两个型芯嵌入，由于型芯孔之间壁很薄，热处理时易开裂变形，图b则不存在此问题。b对于多个互相靠近的小型芯，当采用轴肩连接时，如果其轴肩部分互相重迭干涉，可以把轴肩相碰的一面磨去，固定板的凹坑可根据加工的方便车成大圆坑或铣成长槽，如图3-4-19a、b所示。28§3.4成型零部件设计(三)螺纹型芯或螺纹型环的结构设计螺纹型芯型环——用来成型塑件上的螺纹，或固定塑件上带螺纹的嵌件，可以模内自动卸除也可以模外手动卸除。安放要求：成型时要可靠定位，不因外界振动或料流的冲击而移位，在开模时能随制件一道方便地取出。1.螺纹型芯按用途分两类：※直接成型塑件上的螺孔的型芯（考虑塑料的收缩，光洁度达到▽10以上）※固定塑件上的螺纹嵌件的型芯（不考虑收缩，光洁度达到▽7即可）安装连接形式：一般均是采用动配合将型芯杆直接插入模具对应的孔中29§3.4成型零部件设计图a利用圆锥面起密封和定位作用，使塑料不致挤入装插嵌件的孔中图b将型芯作成圆柱型的台阶也可以定位和防止型芯下沉图c利用外圆面配合，为防止塑料注入时螺纹型芯下沉，孔的下面必须有垫板，或减小孔径形成