塑料成型工艺及模具设计教案：第4章--塑料模基本结构及零部件的设计PPT课件.ppt

塑料模基本结构及零部件的设计 第四章 塑料成型工艺及模具设计 1 第4章塑料模基本结构及零部件设计 本章基本内容 塑料模的分类及基本结构 塑料模分型面的选择 模具型腔数目的确定 塑料模成型零部件的设计 结构零件的设计 排气结构的设计 2 第4章塑料模基本结构及零部件设计 学习目的与要求1 了解塑料模具的分类方法2 掌握塑料模分型面的选择3 掌握成型零部件的设计和模具材料的选用4 掌握结构零件的设计及排气机构的设计5 掌握型腔的确定 3 第4章塑料模基本结构及零部件设计 本章重点 塑料模分型面的选择原则 成型零件的结构设计 成型零件工作尺寸的计算 结构零件的设计 4 第4章塑料模基本结构及零部件设计 本章难点 成型零件的结构设计 成型零件工作尺寸的计算 5 4 1塑料模的分类和基本结构4 2塑料模分型面的选则4 3模具型腔数目的确定4 4成型零部件设计4 5结构零件的设计4 6排气结构设计4 7塑料模材料及其选用4 8思考题 第4章塑料模基本结构及零部件设计 6 4 1 1塑料模的分类4 1 2塑料模的基本结构 4 1塑料模的分类和基本结构 7 塑料模的的分类方法很多 最常用的是按照模塑的方法 模具安装方式 型腔数目及分型面形式的不同进行分类 1 按模塑方法分类2 按模具的安装方式分类3 按型腔数目分类4 按分型面特征分类 4 1 1塑料模的分类 8 1 按模塑方法分类 1 注射模 系在注射机上使用的模具 目前它主要用与成型热塑性塑料 少数品种的热固性塑料适用于该模具成型 2 压缩模 系在液压机上采用压缩工艺来成型塑件的模具 它主要用于成型热固性塑料 3 压注模 系在液压机上采用压注工艺来成型塑件的模具 它适用于成型热固性塑料 4 1 1塑料模的分类 9 2 按模具的安装方式分类 1 移动式模具这种模具不固定安装在设备上如图4 1a所示 2 固定式模具这种模具是固定安装在设备上 如图4 1b所示 3 半固定式模具这种模具在工作时有部分零件需要取出 如图4 1c所示 4 1 1塑料模的分类 10 3 按型腔数目分类 1 单型腔模具系仅有一个型腔的模具 每次成型一个塑件 2 多型腔模具系有两个或两个以上的型腔的模具 可一模成型多个塑件 目前常规设计都是单层腔 双层型腔如图4 2所示 它的优点是在模板面积大小基本不变 获的加倍数量产品 提高效益 4 1 1塑料模的分类 11 4 按分型面特征分类 若按分型面的数目 可分为一个分型面 两个分型面 三个分型面 多个分型面模具 例如 图4 3和图4 4所示的均为具有三个分型面的模具 但是这两副模具分型面的位置形式却不同 为了进一步说明它们的特性 将模具与设备工作台面平行时的分型面称为水平分型面 而与设备工作台面垂直时的分型面称为垂直分型面 这样无论模具被立式放置或者卧式放置 称呼效果统一不变 见图4 5所示 4 1 1塑料模的分类 12 塑料模的基本结构 1塑料模的组成零件2塑料模的基本结构 4 1 2塑料模的基本结构 13 1塑料模的组成零件 塑料模组成零件按照用途分为 成型零件 机构零件两大类 成型零件 是指直接与塑料接触或部分接触并决定塑件形状 尺寸 表面质量的零件 是核心零件 其包括 凸模 凹模 型芯 螺纹型芯 螺纹型环及镶件等 结构零件 是除了成型零件以外模具的其他零件 包括 固定板 垫板 导向零件 浇注系统 分型与抽芯机构 推出机构等零部件 加热或冷却装置及标准件如螺钉 销钉 弹簧等 4 1 2塑料模的基本结构 14 2 塑料模的基本结构 图4 6所示为一副成型热固性塑料制品的压缩模 它是具有一个水平分型面 单型腔 移动式模具 模具由上模和下模构成 图4 7所示一副热塑性塑料注射模 它是具有一个水平分型面 多型腔 固定式模具 模具分动模和定模两大部分 4 1 2塑料模基本结构 15 4 2 1分型面及其基本形式4 2 2分型面选择的一般原则4 2 3塑件留模措施 4 2塑料分型面选择 16 分型面及其基本形式 分型面 模具用以取出塑件和 或 浇注系统凝料的可分离的接触表面 分型面的表达方法 如图4 8所示用短 粗实线标出分型面位置 箭头表示分离动作方向 分型面的形状有平面 斜面 阶梯面和曲面 4 2 1塑料模分型面及其基本形式 17 4 2 2塑料模分型面选择的一般原则 分型面选择的一般原则 基本原则 必须选择塑件断面轮廓最大的地方作为分型面 这是确保塑件能够脱出模具的基本原则 影响 塑件质量 模具加工 的生产难易度 18 分型面选择应遵循的原则 1 尽量使塑件在开模后留动 下模边2 保证塑件外观质量要求3 确保塑件位置及尺寸精度4 便于实现侧向分型抽芯动作5 有利于模具制造6 有利于排气7 有利于塑件脱模8 考虑溢边对塑件的影响9 考虑对设备合模力的要求10 考虑脱模斜度的影响 4 2 2塑料模分型面选择的一般原则 19 1 尽量使塑件在开模之后留在动 下模边 一个塑件在模内的摆放方向至少有两种参见 图4 13 不同方向对塑件留模产生的效应不同 图4 10表示在不同情况下 如何处理塑件留模问题 4 2 2塑料模分型面的选择原则 20 2 尽量保证塑件外观质量要求 图4 11所示塑料牙刷柄 该塑件形状要求柄部侧面平整 四周呈光滑圆角过渡 许多塑件只要分型面选择得当 其外观可以轻易避免或基本不受分型面因素影响 如图4 12所示塑件 图a为合理选择 图b则不妥 图4 13中塑件外表要求光滑无痕 若取图a分型面来成型 则塑件达不到要求 故取图b分型面才合理 4 2 2塑料模分型面选择的原则 21 3 确保塑件位置及尺寸精度 图4 14中塑件为双联齿轮 要求大小齿轮的直径与其轴孔有良好的同心度 为实现此要求 应将大小齿轮凹模和型芯均设在动模边 故图a合理 图b不合理 图4 15所示塑件成型模具的分型面若按a中的确定 塑件最大外形尺寸和孔心距属受模具活动部分影响的尺寸 提高精度较困难 若按b所示确定 易保证成型高精度 4 2 2塑料模分型面选择的原则 22 4 便于实现侧向分型抽芯动作 图4 16所示 为简化模具侧向抽芯机构 应将抽芯或分型距离长的摆放在开模具方向上抽芯或分型距离短作为侧向而将短的一边作为侧向 图4 17所示 一般尽可能将侧型芯和滑块同设在动模部分 这样可使安全留在动模 模具结构也简化 图a为常取形式 图b因侧型芯在定模 只有当其抽出之后 动 定模才能打开因此模具需要两次分型 模具结构较复杂 4 2 2塑料模分型面选择的原则 23 5 利于模具制造 以图4 18为例 从塑件结构分析 模具可取A和B两种分型形式 模具合模时 上模的凹模与下模的型芯相配合 如果模具制造精度差 合模时会发生凹模与型芯碰撞而损坏 模具可避免发生碰撞现象 模具易于加工 但塑件表面会形成一条分型线 4 2 2塑料模分型面选择的原则 24 6 有利于排气 为了便于排气 选择分型面时应考虑尽可能将分型面与熔体流动的末端重合 如图4 19所示a结构型腔排气顺畅 b结构使空气不易排出 4 2 2塑料模分型面选择的原则 25 7 有利于塑件脱模 分型面形式如何对塑件脱模阻力大小有着直接影响 图4 20a所示模具成型零件均设在下模 图4 20b所示将成型零件分散设置在上模和下模 图4 20c所示为保证塑件大孔和小孔之间较高的位置精度要求所采取的设计 4 2 2塑料模分型面选择的原则 26 8 考虑溢边对塑件的影响 分型面形式对塑件溢边方向有影响 进而影响塑件的尺寸精度及外观 以图4 21为例 图a可能产生水平溢边 影响塑件高度精度和侧面美观 图b可以避免水平溢边 但型芯与孔间隙配合处可能产生垂直溢边 溢边毛刺修除面在塑件的上表面 4 2 2塑料模分型面选择的原则 27 9 考虑对设备合模力的要求 成型时 要求设备的合模力必须大于最大模腔压力与模内塑料在水平分型面上的投影面积之乘积 以保证模具分型面锁紧 防止溢料 如图4 22所示 a图分型面形式下要求合模力比b图形式的大 4 2 2塑料模分型面选择的原则 28 10 考虑脱模斜度的影响 塑件高度较大时 取脱模斜度容易造成塑件的上下两端尺寸值差异较大 致使塑件尺寸超差 如图4 23a所示 如果外观允许 可将分型面位置选在塑件的中部 如图4 23b所示 这样脱模斜度不变而两端尺寸差异减小 4 2 2塑料模分型面选择的原则 29 1 调整脱模斜度2 调整表面粗糙度3 设置滞留结构 4 2 3塑件留模措施 塑件留模措施 当塑件在开模后留在动模或定模皆有可能时 应采取必要的留模措施 保证塑件留在动模 常用措施有以下三种 30 1 调整脱模斜度 将开模时塑件欲脱离的面取较大的脱模斜度 欲滞留的面取较小脱模斜度或者不取脱模斜度 如图4 24所示 图4 24b所示必要时反向取脱模斜度 4 2 3塑件留模措施 31 2 调整表面粗糙度 将欲使塑件脱离成型零件的表面粗糙度取较小值 欲滞留成型零件之表面粗糙度取较大值 注意 此法不适宜于透明塑件 4 2 3塑件留模措施 4 2 3塑件留模措施 32 3 设置滞留结构 在模具零件的侧面加工浅凹槽 设锥形拉料穴或拉料杆等 都可以起到滞留塑件作用 如图 所示 4 2 3塑件留模措施 33 确定模具型腔数目时 应考虑 1 塑件大小与设备的关系2 充分利用现有设备3 使塑件精度比较容易得到满足4 不使模具结构复杂化5 视塑件生产批量要求6 降低模具制造费用 4 3模具型腔数目的确定 34 4 3模具型腔数目的确定 塑件大小与设备的关系 成型大或中型塑件时 一般采用单型腔 这一方面是考虑 塑料的充模流动性 要保证塑料充满型腔 另一方面 设计多个型腔则模具体积大而重 加工难度增大 中 小型塑件的成型模具设计多个型腔可以较好地发挥设备和模具能力 提高生产效率 实现经济化生产 35 4 3模具型腔数目的确定 充分利用现有设备 应优先考虑利用企业自己的生产资源 如成型设备 使生产更加经济 36 4 3模具型腔数目的确定 使塑件精度比较容易得到满足 一般 塑件精度要求不高时 对模具制造以及制品成型工艺的控制要求也较低 在此情况下 可以根据设备的能力计算 确定型腔数目 当塑件精度较高时 型腔过多会使制品质量难以保证 模具加工费过高 型腔数目愈多 对各个型腔的成型工艺条件控制的一致性也就愈差 37 4 3模具型腔数目的确定 不使模具结构复杂化 对形状较复杂或精度较高的塑件 有时为了增加一个型腔 模具结构会变得复杂得多 模具制造精度也提高了许多 所以考虑型腔数目要注意经济效益 不合算则予以避免 38 4 3模具型腔数目的确定 考虑塑件生产批量大小 当塑件生产批量不大时 为了降低成本 常常设计单型腔模具 塑件生产批量较大或很大时 模具需达到完成相应任务的能力 所以常常设计多个型腔 39 6 降低模具制造费用 模具费用是构成制品成本的一因素 为了降低制品成本 常常对模具费用作一定限制 复杂 精密塑件 其模具每增加一型腔 加工成本增大的数量十分可观 总之 影响型腔数目因素较多且错综复杂 应统筹兼顾 切忌犯片面性错误 4 3模具型腔数目的确定 40 4 4 1成型零件的结构设计4 4 2成型零件工作尺寸的计算4 4 3型腔侧壁及底板厚度的强度 刚度计算 4 4成型零部件的设计 41 成型零件的结构设计 构成型腔的零件叫成型零件 由于成型零件受高温高压的塑料接触 受高速料流的冲刷 并在脱模时与塑件发生摩擦磨损 因此 制作材料要求具备足够的强度 刚度和耐磨性能 1 凹模的结构设计2 型芯的结构设计3 螺纹型芯和螺纹型环的结构设计 4 4 1成型零件的结构设计 42 1 凹模的结构设计 1 整体式凹模 2 整体嵌入式凹模 3 局部镶嵌式凹模 4 大面积镶嵌且合式凹模 5 四壁拼合的组合式凹模 4 4 1成型零部件的结构设计 43 1 整体式凹模 直接在一整块材料上加工而成的凹模即为整体式凹模 如图4 26所示 其特点是牢固 不易变形 成型出的塑件表面不会有模具接缝痕迹 4 4 1成型零件的结构设计 44 2 整体嵌入式凹模 将凹模做为整体式 再嵌入模具的模板内 叫做整体嵌入式凹模 图4 27所示常见镶件安装形式 其特点 加工单个型腔的凹模方便 节省贵重钢材 易于维修更换 各型腔凹模单独加工利于缩短制模周期 4 4 1成型零件的结构设计 45 3 局部镶嵌式凹模 为了便于加工或对易损部位 应采取局部镶嵌式结构 如图4 28所示a b为镶嵌凹模侧壁的局部凸起结构 c d为镶嵌凹模底部的局部结构 e为对凹模中带有筋的部位 用一个或两个镶件制作后 再放入整体式凹模内 4 4 1成型零件的结构设计 46 4 大面积镶嵌且合式凹模 为了便于机械加工 研磨 抛光和热处理 将凹模由几部分镶嵌组合而成 最常见的是镶拼整个凹模底部 如图4 29 图4 30所示 4 4 1成型零件的结构设计 47 5 四壁拼合的组合式凹模 对于大型和形状复杂的凹模 可以把它的四壁及底分别加工经研磨之后入模套内 如图4 31所示 4 4 1成型零件的结构设计 48 2 型芯的结构设计 型芯是用来成型塑件内表面的零件 它也有整体式和镶拼组合式之分 图4 32所示为大直径型芯的结构及安装形式 图4 33所示小型芯的结构及安装形式 型芯相距很近使固定台肩发生干涉时 这时可削干涉部分 固定台阶孔也可加工为畅通的大孔 例如图4 34所示 在型芯较少或型芯分布较聚集时 可以采取设局部支承板形式 以节省加工 如图4 35所示 4 4 1成型零件的结构设计 49 4 4 1成型零件的结构设计 2 型芯的结构设计 图4 36所示异形型芯的结构及固定形式 为了减少加工 可以将异形型芯的下段部分分做成圆形 如图4 37所示 图4 39所示矩形槽整体加工法和分解加工法 图4 40所示镶件的固定台肩形式 50 3 螺纹型芯和螺纹型环的结构设计 螺纹型芯和螺纹型环分别用来成型塑件内螺纹和外螺纹 1 移动式螺纹型芯图4 41所示为安装于定模或下模内的螺纹型芯结构 安装于动模或上模内的螺纹型芯 如图4 42所示 4 4 1成型零件的结构设计 51 2 移动式螺纹型环 2 移动式螺纹型环移动式螺纹型环 整体式和瓣合式两种类型 如图4 43所示 图a为整体式螺纹型环的结构及安装形式 图b为瓣合式螺纹型环 4 4 1成型零件的结构设计 52 成型零件工作尺寸的计算 成型零件上用来成型制品的那一部分尺寸叫工作尺寸又称成型尺寸 一 影响塑料制品尺寸精度的因素 二 成型零件工作尺寸计算方法 三 型芯和螺纹型环工作尺寸计算 4 4 2成型零部件工作尺寸的计算 53 一 影响塑料制品尺寸精度的因素 1 成型零件的制造公差2 成型收缩率的影响3 成型零件的磨损量4 安装配合误差5 水平溢边厚度的波动 4 4 2成型零部件工作尺寸的计算 54 4 4 2成型零部件工作尺寸的计算 1 成型零件的制造公差 所以成型尺寸的精度应当高于制品相对各尺寸的精度 一般 模具制造误差取塑件尺寸公差的三分之一或四分之一 55 4 4 2成型零部件工作尺寸的计算 它包括设计模具选取的计算收缩率与实际收缩率的差异 以及成型塑件时由于工艺条件波动 材料批号发生变化而造成塑件收缩率值的波动 前者造成塑件尺寸系统误差 后者造成塑件尺寸的偶然误差 2 成型收缩率的影响 56 4 4 2成型零部件工作尺寸的计算 3 成型零件的磨损量 由于成型过程中的磨损 凹模尺寸变得越来越大 型芯尺寸变得越来越小 假设型芯周向为均匀磨损 故认为中心距尺寸基本保持不变 塑料在型腔中高速流动而冲刷型腔壁 脱模时 塑件与型腔 型芯相摩擦 57 4 4 2成型零部件工作尺寸的计算 4 安装配合误差 成型过程中无动作要求的成型零件 一般采用过渡配合安装 要求动作的零件 如型芯 要求间隙配合安装 则对制品尺寸带来误差 动模与定模时 会产生合模位置误差 58 4 4 2成型零部件工作尺寸的计算 5 水平溢边厚度的波动 采用溢式压缩成型塑件时 其水平溢边厚度常因工艺条件等因素的变化而波动 从而使制品高度尺寸误差增大 因此将压缩成型塑件的高度尺寸视为受模具活动部分影响的尺寸 59 4 4 2成型零部件工作尺寸的计算 综上所述 制品可能产生的最大误差 为上述各种误差的综合 即 z c s j f z 成型零件制造误差 c 型腔使用过程中的总磨损量 s 塑料收缩率波动引起塑件尺寸变化值 j 因配合间隙变化引起塑件尺寸的变化值 f 压制件水平溢边厚度波动引起的塑件高度尺寸变化 各种误差累积后的误差值 应小于或等于塑件的尺寸工差 即 60 二 成型零件工作尺寸计算方法 1 对塑料尺寸与模具成型尺寸形式的规定2 修模方法对成型尺寸造成的变化3 按平均收缩率计算式型尺寸的公式4 成型零件工件尺寸计算示例5 按平均收缩率计算成型尺寸的改进公式 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 61 1 对塑料尺寸与模具成型尺寸形式的规定 为了计算简便起见 现将塑件尺寸及其模具的成型尺寸的形式做以下规定 如图4 44 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 62 2 修模方法对成型尺寸造成的变化 为了确保成型尺寸设计安全 在成型尺寸计算出来之后还可以采取另外预留修模余量的办法 例如图4 45的凹模容易修深 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 63 3 按平均收缩率计算式型尺寸的公式 1 凹模内径尺寸的计算公式 2 型芯外径尺寸的计算公式 3 凹模深度尺寸计算公式 4 型芯高度尺寸的计算公式 5 型芯或型孔之间的中心距 6 凹模内型芯中到凹模侧壁的距离 7 凸模上型芯中到凸模边缘的距离 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 64 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 LM LS LSSCP 3 4 Z 1 凹模内径尺寸的计算公式 式中LS 塑件基本尺寸 SCP 模塑收缩率 塑件的尺寸公差 模具制造公差系数2 3 修正系数 有时也取1 2 系数3 4 考虑模具制造误差 磨损量等因素而采取的综合修正系数 有时也取2 3 65 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 2 型芯外径尺寸的计算公式 式中LS 塑件基本尺寸 SCP 模塑收缩率 塑件的尺寸公差 模具制造公差 系数3 4 考虑模具制造误差 磨损量等因素而采取的综合修正系数 有时也取2 3 系数2 3 修正系数 有时也取1 2 66 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 3 凹模深度尺寸计算公式 式中LS 塑件基本尺寸 SCP 模塑收缩率 塑件的尺寸公差 模具制造公差系数2 3 修正系数 有时也取1 2 系数3 4 考虑模具制造误差 磨损量等因素而采取的综合修正系数 有时也取2 3 67 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 4 型芯高度尺寸的计算公式 式中LS 塑件基本尺寸 SCP 模塑收缩率 塑件的尺寸公差 模具制造公差系数2 3 修正系数 有时也取1 2 系数3 4 考虑模具制造误差 磨损量等因素而采取的综合修正系数 有时也取2 3 68 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 5 型芯或型孔之间的中心距 式中LS 塑件基本尺寸 SCP 模塑收缩率 塑件的尺寸公差 模具制造公差系数2 3 修正系数 有时也取1 2 系数3 4 考虑模具制造误差 磨损量等因素而采取的综合修正系数 有时也取2 3 69 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 6 凹模内型芯中到凹模侧壁的距离 式中 C 允许磨损量 70 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 7 凸模上型芯中到凸模边缘的距离 式中 C 允许磨损量 71 4 成型零件工件尺寸计算示例 制品如图4 46所示 材料为ABS 现计算确定模具凹模内径和深度 型芯直径和高度以及两小孔的中心距及小孔直径 步骤如下 1 定模塑收缩率 2 明确制品尺寸公差等级 并将尺寸换算为规定的形式 3 成型尺寸计算 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 72 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 1 定模塑收缩率从有关手册查知 ABS的收缩率为0 4 0 7 在此取平均收缩率作为模塑收缩率 即 73 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 2 明确制品尺寸公差等级 将尺寸换算为规定的形式 由表3 1和表3 2知 制品所注公差尺寸的公差等级为MT13级 对ABS塑件属 一般精度 未注公差等级为MT5级 模具制造和成型都比较容易 由表3 1查得制品未注公差尺寸的允许偏差为双向偏差形式 故按照尺寸形式的规定 做如下转换 内部小孔 8 0 14 7 86 0 28塑件外径 50 0 32 50 32 0 64塑件高度21 0 22 21 22 0 44 74 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 3 成型尺寸计算 取 模具制造公差 z 4 凹模尺寸 75 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 大型芯尺寸 76 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 小型芯尺寸 两个小型芯固定孔的中心距 77 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 成型尺寸与结构尺寸的标注 图4 47是上述零件的尺寸及表面粗糙度的标注方法 仅供参考 78 三 型芯和螺纹型环工作尺寸计算 1 螺纹型芯成型尺寸计算2 螺纹型环成型尺寸计算 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 79 1 螺纹型芯成型尺寸计算 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 大径DM大 DS大 DS大SCP b Z大式中DM大 螺纹型芯大径DM大 塑件内螺纹大径B 塑件内螺纹中径公差 目前我国尚无专门的塑料螺纹标准 其公差可查有关公差标准 GB197 81 Z大 螺纹型芯大径制造公差 一般取 Z大 b 4 或查表4 5及表4 6 80 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 中径dM中 DS中 DS中SCP 3 4b z式中dM中 螺纹型芯中径 Ds中 塑件内螺纹中径 z中 螺纹型芯中径制造公差 一般取 z中 b 5 或查表4 5及表4 6 81 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 表4 5粗牙普通螺纹型芯和螺纹型环的制造公差 82 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 表4 6细牙普通螺纹型芯和螺纹型环的制造公差 83 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 小径dM小 Ds Ds小Scp b z式中dM小 螺纹型芯小径 Ds小 塑件内螺纹小径 z小 螺纹型芯小径制造公差 一般取 z小 6 4 或查表4 5及表4 6 螺距PM Ps P cp z 2式中PM 螺纹型芯螺距离 Ps 塑件内螺纹螺距 Z 螺纹型芯螺距制造公差 查表4 7 84 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 表4 7螺纹型芯 型环 螺距制造公差 85 2 螺纹型环成型尺寸计算 大径DM大 ds大 dscp b z大中径DM中 dz dz中cp 3 4b z小小径DM dz dz中cp b z小式中 z大 z中 z小取值与螺纹型芯的一样 或查表4 5 4 6 4 4 2成型零件工作尺寸的计算 86 一 模具的强度及刚度概念 二 型腔侧壁及底板厚度的强度及刚度计算公式 4 4 3型腔侧壁及底板厚度的强度 刚度计算 87 一 模具的强度及刚度概念 在模塑制品的过程中 型腔受内部高压熔体作用 如果型腔侧壁和底板 支承板 厚度不足 则会发生开裂 或者打不开模具 或者打开模具却难以取出塑件 塑件成型精度差等现象 开裂为模具的强度不足 后者为模具的刚性差 产生的弹性变形量过大所致 1 防止溢料 2 保证塑件精度 3 有利于脱模 4 4 3型腔侧壁及底板厚度的强度 刚度计算 88 二 型腔侧壁及底板厚度的强度及刚度公式 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发法 基本能满足工作要求 4 4 3型腔侧壁及底板厚度的强度 刚度计算 89 模具中装配关系比较独立的部分结构零件图4 49所示为一副注射模外部可见典型结构零件组装图 4 5 1作固定用途的板件4 5 2支承零件4 5 3调节高度零件 其他零件 4 5结构零部件的设计 90 1 座板 模具上机安装时与注射机固定连接的模板称为座板 有定模座板和动模座板 2 固定板 图4 50所示采用a的台肩式固定零件方式 固定板背面要求设支承板 防止零件受力后退出 若采用b c方式 则固定板背后无需设支承板 4 5 1作固定用途的板件 91 1 支承板支承板与固定板的连接形式如图4 51所示 因为螺钉与固定孔单边间隙一般大于0 5mm 故在要求两板错位量为0 5mm以下时均应采取定位措施 2 支承柱支承柱的安装方式如图4 52所示 a为固定于动模座板上 b为固定与支承板上 支承板的支承件图4 53所示为大型模具中采用支承柱 图a 和支承条块 图b 作支承件的情况 4 5 2支承零件 92 1 垫块 图4 49所示件6称为垫块 为推出机构构架出必要的动作空间 2 限位钉 图4 49所示件8称为限为钉 它起限制推出机构位置的作用 限位钉可使推板与动模座板之间形成空隙 3 销钉 螺钉 水嘴 吊钩 销钉为定位件 按照原则一个面取2根销钉即可 水嘴吊环 便于搬运安装模具 重量大于20Kg的模具均应开设吊环安装孔 位置应在模具的重心附近 4 5 3 调节高度零件 其他零件 93 模具排气的形式 图4 54所示 a分型面的缝隙排气 b推杆与孔的配合间隙排气 c芯与上模孔的配合间隙排气 d侧向型芯及滑动机构的间隙排气 专门排气装置是指开设排气槽 排气推杆 排气销等 它们设置在料流最后到达的部位 如图4 55所示 一般情况不注射模是不设置溢料槽的 但会在极个别情况下采用 如图4 56所示 4 6排气结构设计 94 4 4 1概述4 4 2常用模具钢的种类及其选用4 4 3有色金属模具材料 4 7塑料模材料及其选用 95 模具各部分零部件的制作材料直接影响模具的使用寿命 加工成本以及制品的成型质量 对模具材料的性能要求大致如下1 良好的力学性能2 机械加工性能好 热处理变形小 可淬性好3 抛光性能优良4 耐热性和耐热疲劳性良好 热膨胀系数要小5 耐腐蚀性良好6 良好的表面腐蚀加工7 良好的电加工性能8 焊接性好 4 7 1概述 96 1 碳素结构钢2 碳素工具钢3 合金结构钢4 合金工具钢5 不锈钢 4 7 2常用模具钢的种类及其选用 97 4 7 2常用模具钢的种类及其选用 1 碳素结构钢碳素结构钢价格低廉 切削加工性好 普通碳素结构钢的强度不高 硬度较低 适于制作一般结构零件 如注射模动 定模座板 垫块 压缩模的盖板等 常用普通碳素钢有A3 A5 98 4 7 2常用模具钢的种类及其选用 2 碳素工具钢碳素工具钢的强度 硬度和耐磨性均比碳素结构钢好 供应价格中等 但是 碳素工具钢的韧性较差 渗透性不好 热处理变形大 该类钢材包括T7A T8A T10A等 常用于制作导柱 导套 推杆 推件板 有可以制作尺寸不大且形状不复杂的成型零件 99 4 7 2常用模具钢的种类及其选用 3 合金结构钢合金结构钢的使用性能比碳素结构钢好 具有热处理之前切削性良好 热处理后变形较小 制作的模具零件使用寿命不碳素结构钢的长的特点 如中碳低合金钢40Cr 调质处理后可制作形状还不大复杂的的中小型热塑性塑料模的成型零件 推杆等 另外常用的有18CrMnTi 12CrNi3 12CrMo 38CrMoAl等 100 4 7 2常用模具钢的种类及其选用 4 合金工具钢合金工具钢的许多性能如淬透性 耐磨性 抛光性都比结构钢和碳素工具钢好 热处理变形也比较小 但其价格较贵 这类材料主要用来制造形状比较复杂 精度要求制品生产批量大的模具成型零件 此类钢切削性能一般较差 加工前需进行退火处理 退火后的硬度仍可能在HRC30左右 101 4 7 2常用模具钢的种类及其选用 5 不锈钢可用做模具零部件的不锈钢包括18Cr14Mo Cr17Ni2等 它们能在一定的温度和腐蚀条件下长期工作 并保证其力学和物理性能不变 但加工性能比较差 价格比一般的钢材贵得多 故不要时才采用 例如有腐蚀性气体产生的模具 不锈钢还可用于生产批量大的模具制作成型零件和一些与塑料熔体有接触的其他零件 如浇口套 流道板 推杆和拉料杆等 102 1 锌基合金2 铍铜3 铝合金 4 7 3有色金属模具材料 103 4 7 3有色金属模具材料 1 锌基合金锌基合金主要由锌和适量的铝 铜等元素构成 熔点低 约320 50 但具有一定的强度的韧性 其铸造性能好 用以铸造几何形状复杂 分型面不规则 机械加工困难的各种凸模或凹模 104 4 7 3有色金属模具材料 2 铍铜铍铜的主要成分是铜 添加了少量的铍和钴 铍铜经热处理后可达到较高的硬度 通常HRC40 50 有较佳耐磨性 耐热疲劳 利用压力或精密铸造可制作结构形状复杂 不易切削加工成形的模具成形零件 在铍铜表面镀铬可使之具有防腐蚀性能 铍铜的导热系数高 因此 它在塑料模中主要用来制作导热零件 铍铜的价格较贵 105 4 7 3有色金属模具材料 3 铝合金铝合金除了可以采用切削加工之外 还可以进行塑性加工或精铸成型 因为用铝合金来制作模具可以大大缩短加工周期 从而使制品生产比较经济 但是 铝合金的强度 硬度 耐热性 电镀性和焊接性都比钢材低得多 所以只能在制作小批量或试制模具时使用 发泡注射模因受到模腔压力不大 用铝合金模具可实现中等批量制品的生产 此外 由于 铝合金的导热系数高 常用来制造中空吹塑模的型腔 环氧树脂也有用来制造塑料模型腔的 106 思考题 1 已知如图所示的塑件 根据塑件的要求计算成型零件的工作尺寸 答案 分型面选择的一般原则有哪些 答案 塑料模的凹模结构形式有哪些 答案 对螺纹型芯的结构设计及固定方法有些么要求 答案 对塑料模型腔侧壁和底板厚度进行强度和刚度计算的目的是什么 从哪几方面考虑 答案 塑料模常用的材料有哪些类型 举出2 3个钢的牌号 答案 107 108 109 110 分型面选择的一般原则有 首先 必须选择塑件断面轮廓最大的地方作为分型面 这是确保塑件能够脱出模具而必须遵循的基本原则 此外还应遵循以下几个基本原则 a 便于塑件的脱模b 考虑塑件的外观c 保证塑件尺寸精度的要求d 有利于防止溢料和考虑飞边在塑件上的部位e 有利于排气f 考虑脱模斜度对塑件尺寸的影响g 尽量使成型零件便于加工 111 塑料模的凹模结构形式有 a 整体式凹模b 整体嵌入式凹模c 局部镶嵌入式凹模d 拼块式组合凹模 112 对螺纹型芯的结构设计及固定方法的要求 螺纹型芯按其用途分为直接成型塑件上的螺孔和固定螺母嵌件两种 两种螺纹型芯在结构上没有原则区别 但前一种螺纹型芯在设计时必须考虑塑料的收缩率 表面粗糙度小 Ra为0 1um 始端应和末端应按塑件结构要求设计 而后一种不必考虑塑料收缩率 表面粗糙度可以大些 Ra为0 8um即可 a 固定在下模和定模上的螺纹型芯通常和模板之间是间隙配合 将螺纹型芯插入模具对应的孔中即可 b 固定在上模和动模上的螺纹型芯采用有弹力的豁口或其它弹性元件将螺纹型芯支撑在模孔内 成型后随塑件一起拔出 型芯与模孔之间的配合一般为H8 h8 113 对塑料模型腔侧壁和底板厚度进行强度和刚度计算的目的是 在塑料模塑过程中 型腔主要承受塑料熔体的压力 在塑料熔体的压力作用下 型腔将产生内应力及变形 如果型腔壁厚和底板厚度不够 当型腔中产生的内应力超过型腔材料的许用应力时 型腔即发生强度破坏 与此同时 刚度不中则发生过大的弹性变形 从而产生溢料和影响塑件尺寸及成型精度 也可能导致脱模困难等 因此 有必要建立型腔强度和刚度的科学的计算方法 尤其对重要的 塑件精度要求高的和大型塑件的型腔 不能单凭经验确定凹模侧壁和底板厚度 而应通过强度和刚度的计算来确定 从以下四个方面考虑 a 成型过程不发生溢料b 保证塑件的精度要求c 保证