4.7 注射模具成型零件设计

一、凹模的结构设计§4.7注射模具成型零件设计构成型腔的零件，包括凹模、凸模、小型芯、螺纹型芯或型环等。又称阴模，是成型塑件外轮廓的零件。1.整体式凹模由一整块金属材料（也称定模板或凹模板）直接加工而成，强度好。但成型后热处理变形大，浪费贵重材料。只适用于小型且形状简单的塑件成型。2.整体嵌入式对于小件一模多腔式，一般是将每个凹模单独加工后压入定模板中。这种结构加工效率高，拆装方便，其凹模形状、尺寸一致性好。凹模常采用侧面定位。3.组合式凹模广泛用于大型模具上。对于形状较复杂的凹模或尺寸较大时，可把凹模做成通孔型的，然后再装上底板。注：底板的面积大于凹模的底面。4.镶嵌式凹模1）局部镶拼式形状复杂或易损坏的凹模，将难以加工或易损坏的部分做成镶件的形式嵌入凹模主体上。2）侧壁镶拼嵌入式适用于大型和复杂的模具。将四侧壁与底部分别加工、热处理、研磨、抛光后压入模套，四壁相互锁扣连接。将成型的凸模与动模板做成一体。具有结构简单牢固，成型塑件质量好的特点，但加工不便且钢材消耗量大，只适用于形状简单且凸模高度较小的单型腔模具。二、凸模（型芯）的结构设计1.整体式凸模凸模（型芯）用于成型塑件内表面的成型零部件。2.组合式凸模组合式凸模的大小不同，其装配方式也不同（1）整体装配式凸模将凸模单独加工后与动模板进行装配而成。a.台阶连接b.型芯侧面定位，螺钉连接c.销钉定位，螺钉连接（2）圆柱形小型芯的装配最常见的圆柱型芯结构是采用小型芯从模板背面压入的方法（反嵌法）。采用台阶与垫板的固定方法，定位配合部分的长度是3~5mm，用小间隙或过渡配合。在非配合长度上扩孔，以利于装配和排气，台阶的高度至少要大于3mm，台阶与沉孔内侧面的间隙为0.5~1mm。为了保证所有的型芯装配后无间隙，型芯台阶的高度在嵌入后都应该高出模板装配平面，经磨削成同一平面后再与垫板连接。3~530.5~10.25~0.5当模板较厚而型芯较细时，为了方便制造和固定，常将型芯下段加粗或将小型芯的长度减小，并用圆柱衬板或用螺钉压紧。对于成型3mm以下孔的圆柱型芯可以采用正嵌法，将小型芯从型腔表面压入（3）异形型芯结构非圆的异形型芯在固定时大都采用反嵌法（图a）径向尺寸较小的异形型芯也可采用正嵌法（图b）（4）镶拼型芯结构对于形状复杂的型芯，为了便于机加工，可采用镶拼结构。当有多个相同的细长嵌件组合在一起的时候，可用长销或台阶将其固定。按照用途分为用于成型塑件上螺纹孔和安装金属螺母嵌件两类。三、螺纹型芯与螺纹型环螺纹型芯与螺纹型环分别用于成型塑件的内螺纹和外螺纹以及用来固定塑件内的金属嵌件。1.螺纹型芯成型螺纹孔固定金属螺纹嵌件这七种安装方式主要用于立式注射机的下模或卧式注射机的定模。对于上模或合模时冲击振动较大的卧式注射机模具的动模，应设置防止型芯自动脱落的结构。a、b：借助型芯柄部的豁口槽弹力将型芯固定，适用于直径小于8mm的螺纹型芯；c、d：采用弹簧丝卡入型芯柄部的槽内以张紧型芯，适用于8~16mm；e、f、g：采用弹簧钢球或弹簧卡圈固定，弹簧夹头夹紧，适用于直径大于16mm2.螺纹型环用于成型塑件外螺纹或固定带有外螺纹的金属嵌件。实际上是一个活动的螺母镶件，在模具闭合前装入凹模套内，成型后随塑件一起脱模，在模外卸下。四、成型零部件的工作尺寸计算成型零部件的工作尺寸：凹模和凸模直接构成型腔的尺寸凹模和凸模的径向尺寸凹模和凸模的高度尺寸位置（中心距）尺寸1.塑件尺寸精度的影响因素①模具的制造公差②模具的磨损量③塑件的成型收缩率另外，由于受注射压力及模具分型面平面度的影响，动、定模注射时存在一定的间隙。1)模具制造公差Z2)模具磨损量C3)塑料的收缩率Smaxmin2cpSSS一般可取塑件总公差的1/3～1/6。按成型加工过程中的增减趋向取“+”“-”符号。型腔取+Z，型芯取-Z，中心距取±Z/2对于中小型塑件，最大磨损量可取/6；对于大型塑件则取/6以下；型腔底面（或型芯端面）与脱模方向垂直，取为0.通常按平均收缩率计算：塑料制品公差规定按单向极限制，制品外轮廓尺寸公差取负值-Δ，内腔尺寸公差取+Δ。孔中心距尺寸公差按对称分布原则计算，取±Δ/2。2.成型零部件工作尺寸计算（平均尺寸法和极限尺寸法表5-15）包容面（型腔和塑件内表面）采用单向正偏差标注，基本尺寸为最小。被包容面（型芯和塑件外表面）采用单向负偏差标注，基本尺寸为最大。而对于中心距则采用双向对称偏差标注。2SSll（1）平均值法①型腔按塑平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来计算。方法简便但精度不高，不适用于精密塑件的模具设计。a.由手册查出塑料的平均收缩率Scp；b.确定塑件的平均尺寸：c.确定凹模的平均尺寸：2ZMMLLd.确定凹模的基本尺寸：2222CZMScpSLLSl112MScpZCLlS①凹模（型腔）的径向尺寸凹模平均尺寸+磨损-制品收缩率=制品平均尺寸ls：塑件径向基本尺寸LM：凹模径向尺寸61,61~31CzMSScpLllSx01ZMcpSLSlx对于中、小型塑件，Z＝/3，C＝/6：可取x＝3/4对于大尺寸和精度较低塑件，Z/3，C/6：取x＝1/2～3/4x随塑件精度和尺寸变化，一般在在0.5~0.8之间112MScpZCLlS②型芯径向尺寸a.由手册查出塑料的平均收缩率Scp；b.确定塑件的平均尺寸：2SSllc.确定型芯的平均尺寸：2Zmmlld.确定型芯的基本尺寸：2222ScpSCZmlSllxSlllcpSSm0)1(ZxlSlScpm对于中、小型塑件，Z＝/3，C＝/6：x＝1/2～3/4x＝3/4对于大型塑件，Z/3，C/6：x：0.5~0.8)(21CZxa.由手册查出塑料的平均收缩率Scp；b.确定塑件的平均高度尺寸：2SSHHc.确定型腔的平均深度尺寸：2ZmmHHd.确定型腔的深度尺寸：222ScpSZmHSHH221ZScpmHSH0ZmSScpHHHSx对于中、小型塑件，Z＝/3：取x＝2/3对于大尺寸和精度较低塑件，Z/3，取x＝1/2～2/3③型腔（凹模）深度尺寸x：0.5~0.7a.由手册查出塑料的平均收缩率Scp；b.确定塑件的平均高度尺寸：2SShhc.确定型芯的平均高度尺寸：2Zmmhhd.确定型芯的高度尺寸：222ScpSZmhShh0ZmSScphhhSx对于中、小型塑件，Z＝/3：取x＝2/3对于大尺寸和精度较低塑件，Z/3，取x＝1/2～2/3④型芯高度尺寸x：0.5~0.7⑤中心距尺寸(1)2zmcpSLSL⑥螺纹型芯与型环的径向尺寸螺纹型芯计算方法与普通型芯和型腔方法相同，但考虑收缩的不均匀性，在计算时增加塑件螺纹孔的中径和减小塑件外螺纹的中径补偿，来改善旋入性能。01中中中中）（中径ScpmDSd01中中大大）（大径ScpmDSd01中中小小）（小径ScpmDSd螺纹型环中中中中）（中径01ScpmdSD01cpmSDSd中大大中大（）中中小小）（小径01ScpmdSD⑦螺距12zMcpSTST（2）极限法①凹模（型腔）径向尺寸按极限收缩率、极限制造公差和极限磨损量进行计算。a.初步确定凹模的径向最小尺寸：b.校核塑件的最大径向尺寸：minMzCSSLSllmax01zMSLSL按修模时，凹模尺寸增大容易max(1)MSLSlmaxMSSLSll②型芯径向尺寸a.初步确定型芯的径向最大尺寸：min()MSSlSllb.校核塑件的最小径向尺寸：maxMZCSSlSll按修模时，尺寸减少容易0minZMSSlllSminMSSllSla.初步确定凹模的最大高度尺寸：SSZmHHSHminb.校核塑件的最小高度尺寸：③凹模(型腔）深度为便于修模，修磨余量一般放在分型面处，按修模时深度减小容易。ZZSmHSH0min)1(SZSmHHSH)(maxmaxmSSHSHH初步确定型芯最大高度尺寸：校核塑件最小孔深度尺寸：0min(1)ZMShSH④型芯高度对于整体式型芯，为便于修模，修磨余量一般放在型芯端部，应按修模时尺寸减小容易计算。maxMZSShHSH初步确定型芯最小高度尺寸：校核塑件最大孔深度尺寸：0max(1)ZMSZhSH对于组合式型芯，为便于修模，修磨余量一般放在型芯固定板上，应按修模时型芯增长容易计算。minMSShHSH五、凹模、凸模以及动模垫板的力学计算在塑料注射成型过程中，型腔内压力很高。在成型时，凸模、凹模以及动模垫板是主要的受力构件，如果型腔壁厚和底板厚度不够，型腔将发生过大的弹性变形甚至强度破坏，从而产生溢料和影响塑件尺寸及成型精度，或者导致脱模困难等。因此，经常需要对它们进行强度和刚度的校核。（1）防止溢料（2）保证塑件精度（3）有利于脱模凹模、凸模及动模垫板的力学计算公式对于大尺寸的型腔,刚度不够是主要矛盾，一般按刚度公式来对凹模的壁厚、底部厚度或动模垫板厚度等进行选取或校核；对于小尺寸的型腔，按强度公式来对凹模的壁厚、底部厚度或动模垫板厚度等进行选取或校核。由于型腔受力状态十分复杂，进行精确的力学计算非常困难，实用中采用近似计算方法，基本能满足工作要求。或根据经验公式简单的进行估算相关尺寸（表4-19）六、成型零件的工艺性（自学）(2)保证零件的强度和刚度①避免尖角，因尖角容易引起应力集中。②增加锁紧块，减少弹性变形③尽量减小动模垫板在垫块上的跨距，跨距较大时，可在动模垫板与垫座之间增加支承柱。④对较为细长的型芯采用端部定位为提高成型零件的工艺性，需考虑以下几点：(3)易于加工（见表4-22）(4)易于修整尺寸、维修及装配(1)避免产生尖角、薄钢现象(5)不能影响外观作业：已知塑件尺寸如图所示，收缩率Scp=0.6%，计算成型零件的工作尺寸.(模具制造公差取塑件公差的1/3)