项目8 设计注射模具成型零件yppt课件

项目8设计注射模具成型零件 一 项目引入 本任务以塑料制件 灯座 如图1 1所示 和电流线圈架 如图1 13所示 为例完成塑料模具成型零件的设计 图1 13电流线圈架零件图 图1 1灯座二维图形 目的与要求 掌握成型零件工作部分尺寸公式中各字符的含义和尺寸公差标注的方法 掌握各种凹模和型芯的结构特点 适用范围 装配要求 了解成型零件强度刚度的计算原则 会设计成型零件的结构 计算成型零件工作部分的尺寸并标注尺寸公差 会运用公式查表选择数据确定型腔壁厚和底板厚度 设计塑料模具的成型零件时 应根据塑件的尺寸计算成型零件型腔的尺寸 确定型腔的组合方式 确定成型零件的机加工 热处理 装配等要求 还要对关键部位进行强度和刚度校核 定义构成塑料模具模腔的零件统称成型零部件 直接参与塑件内外表面成型的零件的总称 工作条件成型零件工作时 直接与塑料熔体接触 承受熔体料流的高压冲刷 脱模摩擦等 要求成型零件不仅要求有正确的几何形状 较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度 而且还要求有合理的结构 较高强度 刚度及较好的耐磨性 二 相关知识 一 型腔的结构设计 凹模 也称型腔 是成型塑件外表面的零件 按结构不同分为整体式和组合式 1 整体式凹模是在整块金属模板上加工而成的 牢固 不易变形 不会使塑件产生拼接痕迹 适合于形状简单的中小型模具 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 2 组合式 1 整体嵌入式型腔凹模由整块金属材料加工成并镶入模套中 结构特点 型腔尺寸小 凹模镶件外形多为旋转体 更换方便 适用范围 塑件尺寸较小的多型腔模具 主要用于成型小型塑件 而且是多型腔的模具 各单个型腔采用机加工 冷挤压 电加工等方法加工制成 然后压入模板中 这种结构加工效率高 拆装方便 可以保证各个型腔的形状尺寸一致 通孔台肩式 凹模带有台肩 若凹模镶件是回转体 而型腔是非回转体 则需要用销钉或键定位 通孔无台肩式 装拆工艺通孔 省掉了垫板 盲孔式 装配情况 过渡配合 H7 js6 较松过渡配合 H7 n6 较紧过渡配合 H7 m6 介于二者之间 防转 凹模从上表面嵌入固定板 2 局部镶嵌式型腔 局部镶嵌式型腔适用于型腔较复杂或型腔的某一部分容易损坏 需经常更换的场合 3 底部镶拼式型腔 凹模做成通孔形式再镶上底部 机械加工 研磨 抛光 热处理方便 结构特点 强度刚度较差 底部易造成飞边 注意结构设计 防止飞边产生 适用范围 形状复杂或较大的型腔 4 四壁拼合式结构 凹模四壁和底部都做成拼块 分别加工研磨后压入模套中 侧壁间用锁扣连接 R r 且连接处外壁留有0 3 0 4mm的间隙 优点 便于加工 利于淬透 减少热处理变形 节省模具钢材 适用范围 形状复杂或大型凹模 采用组合式凹模结构可简化复杂凹模的加工工艺 减少热处理变形 拼合处的间隙利于排气 便于模具的维修 节省贵重的材料 为了保证组合后型腔尺寸的精度和装配的牢固 减少塑件上的镶拼痕迹 要求镶块的尺寸 形位公差等级较高 组合结构必须牢固 镶块的机械加工工艺性要好 因此要选择合理的组合镶拼结构 凹模的技术要求 凹模材料 T8A T10A CrWMn 9Mn2V 20钢 40Cr凹模热处理 HRC40 50表面粗糙度 型腔表面 Ra0 2 Ra0 1 m配合面 Ra0 8 m其余部分 6 3 3 2 m凹模表面处理 表面镀铬 抛光凹模加工 模套与模块锥面配合严密处配制加工 组合式凹模的设计原则 拼块件数应少 以减少加工数量和塑件上过多的拼缝痕迹 拼缝接线应尽量与塑件脱模方向相一致 以免渗入的塑料妨碍塑件脱模 拼块应无锐角 在允许的情况下 拼块的角度应尽量成百角 或者钝角 拼块之间应采用凹凸槽嵌接 仿止模具在注射时拼块发生位移 个别凹凸模易磨损部分 应制造成独立件 便于加工制造和更换 设计拼块和镶件时 尽量把复杂的内形变为外形加工 拼块为使接合面正确配合 并减少磨削加工量 应减少接缝面的长度 二 凸模和型芯的结构设计 1 凸模 Paunch 和型芯 Core 的结构设计 型芯 凸模 又叫阳模 成型塑件的内表面 主型芯 成型塑件中较大的主要内型的成型零件成型杆 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 1 整体式型芯 整个型芯和模板为一个整体特点 结构牢固 但不便于加工 消耗的模具材料较多适用范围 形状简单的型芯 2 组合式型芯 型芯单独加工后现镶入模板中 适用范围 塑件内型较复杂的情况优缺点 节约贵重金属 减少加工量 注意结构合理 保证型芯和镶块的强度 拼接处必须牢靠严密 大型芯与小型芯可以拼装组合 但当小型芯靠得太近时 热处理时薄壁容易开裂 应将大的型芯制成整体式 再镶入小型芯 组合式型芯 型芯采用拼块组合 2 小型芯 成型杆 的结构设计 小型芯用来成型塑件上的小孔或槽 成型杆的形状有圆形 矩形 锥形等等 成型杆的形式和装配固定方法直接影响着塑件的内型及精度 固定板较厚时 可以减小配合短长度 提高刚度 用于型芯细小 固定板较厚时 这种结构便于装拆 且可调整型芯高度 小型芯 通孔的成型 异形型芯结设计及固定方式 多个相互靠近小型芯的固定 小型芯 型芯台阶固定的形式 小型芯成型通孔 成型深孔 成型复杂的孔 型芯的技术要求 型芯材料 T7A T8 T10A Cr12型芯热处理 HRC45 50表面粗糙度 型芯表面 Ra0 1 0 025 m配合面 Ra0 8 m其余部分 6 3 1 6 m型芯表面处理 表面镀铬 抛光型芯加工 同轴度高的地方配制加工 三 螺纹型芯和型环结构设计作用 成型塑件内 外螺纹 考虑收缩 表面粗糙度 0 4 应有0 5 脱模斜度 固定带螺纹的孔和螺杆的嵌件 不考虑收缩 只需按普通螺纹设计 Ra0 63 1 25 脱卸方式 强制脱模 content 脱螺纹 其它 7 3 1 手动脱模 content 脱螺纹 手动 自动脱模 content 脱螺纹 其它 7 3 4与7 3 5 1 螺纹型芯的结构设计 螺纹型芯与模板的配合用H8 f8 2 螺纹型环的结构设计 3 螺纹成型零件技术要求 材料 T8A T10A Cr12凹模热处理 HRC40 45表面粗糙度 成型表面 Ra0 2 Ra0 1 m配合面 Ra0 8 Ra0 4 m表面处理 表面镀铬 抛光 四 模具成型零件的工作尺寸计算 模具成型零件的工作尺寸是指直接用来构成塑件型面的尺寸 1 计算模具成型零件的工作尺寸要考虑的因素 1 塑料收缩率波动 2 模具成型零件的制造误差 3 模具成型零件的磨损 4 模具安装配合误差 1 塑料的收缩率波动塑件成型后的收缩变化与塑料的品种及塑件的形状 尺寸 壁厚 成型工艺条件 模具的结构等因素有关 塑料的最大收缩率 塑料的最小收缩率 塑料收缩率波动所引起的误差应小于塑件公差的1 3即 s 3 塑件的基本尺寸 收缩率波动所引起的塑件尺寸误差 2 模具成型零件的制造误差 z成型零件尺寸的精度应当高于制品相对各尺寸的精度 一般成型零件工作尺寸制造公差值取塑件公差值的1 3 即 z 3 3 模具安装配合的误差 j a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 动模与定模合模时 会产生合模位置误差 4 模具成型零件的磨损 c 型腔尺寸变大 型芯尺寸减小 中心距基本保持不变 造成磨损的原因 熔体流动冲刷 腐蚀性气体的锈蚀 脱模时的磨擦 由上述原因造成表面粗糙度增加而需重新打磨抛光 只考虑与脱模方向平行的表面的磨损 而忽略垂直方向表面的磨损 磨损量的大小与成型塑件的材料 成型零件的耐磨性 生产纲领有关一般的 中 小型塑件取塑件公差的1 6大型塑件取小于1 6塑件公差 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 a z 成型零件制造误差 c 模具成型零件的磨损引起的误差 s 塑料收缩率波动引起塑件尺寸误差 j 模具成型零件配合间隙变化引起的误差 a 模具装配误差 为保证塑件精度必须使上述各因素所造成的各种误差累积后的误差值 应小于或等于塑件的尺寸公差 即 注意 不是塑件的任何尺寸都同时与以上几个因素有关 所有误差同时偏向最大或同时偏向最小的可能性非常小 大型塑件 收缩率波动对塑件尺寸公差影响较大 靠提高模具制造精度来提高塑件精度是困难的和不经济的 应稳定成型工艺条件 选择收缩率波动小的塑料来保证塑件精度 小型塑件 模具制造误差和磨损是影响塑件尺寸精度的主要因素 故应考虑提高模具制造精度 减小磨损以控制塑件精度 2 成形零件工作尺寸Lm计算Lm Ls 1 S Ls 塑件在常温下的实际尺寸 S 塑料的收缩率平均法 平均收缩率 按塑料收缩率 成型零件制造公差和磨损量均为平均值时 制品获得平均尺寸来计算 Scp Smax Smin 2 规定 对塑件尺寸和成型零件的尺寸偏差统一按凸负凹正原则标注 即 孔按基孔制 公差下限为零 公差等于上偏差 轴按基轴制 公差上限为零 公差等于下偏差 中心距尺寸采用双向对称偏差标注 1 型腔径向尺寸 塑件的基本尺寸 2 型腔和型芯尺寸的计算 式中Ls 塑件基本尺寸 Scp 收缩率 塑件的尺寸公差 2 型芯径向尺寸的计算 塑件的基本尺寸 3 型腔深度尺寸和型芯高度尺寸的计算 不考虑磨损量 型腔深度尺寸 型芯高度尺寸 Hm hm指塑件的尺寸 型芯和型腔尺寸计算的注意事项 径向尺寸计算考虑了 z c s 而高度尺寸只考虑了 z s 收缩率很小的塑件或精度不太高的小型塑件可不考虑成型收缩对零件尺寸的影响 配合段尺寸要严格计算 不重要的尺寸可简化计算 精度高的尺寸保留第二位小数 第三位四舍五入 计算型腔以大端尺寸为基准 另一端按脱模斜度相应减小 计算型芯尺寸以小端尺寸为基准 另一端按脱模斜度相应增大 3 中心距尺寸Cm 塑件上凸台之间 凹槽之间或凸台与凹槽之间的中心线的距离称为中心距 Cs 塑件上的中心距基本尺寸 零件图如下图所示材料 ABS试确定凹模径向尺寸与深度 型芯直径和高度 孔心距 小型芯直径 确定塑件的收缩率查表1 2 ABS的收缩率为0 3 0 8 取平均收缩率Scp 0 6 1 分析塑件尺寸公差 确定塑件尺寸公差 对塑件尺寸进行合理标注 查表3 1 30 0 14 45 0 36 18 0 2均为MT3级 对ABS而言属一般精度 50 0 32 0 14 21 0 22属MT5级 故模塑容易达到塑件的尺寸精度要求 取 z 3 型腔尺寸计算 50 320 0 6421 220 0 44 LM 50 32 50 32 0 006 3 4 0 64 0 0 64 3 500 0 21HM 21 22 21 22 0 006 2 3 0 44 0 0 44 3 210 0 15 大型芯尺寸计算 450 0 36180 0 2 LM 45 45 0 006 3 4 0 36 0 0 36 3 45 50 0 12hM 18 18 0 006 2 3 0 2 0 0 2 3 18 20 0 07 小型芯尺寸计算 7 860 0 28hM lM 7 86 7 86 0 006 3 4 0 28 0 0 28 3 80 0 09 中心距尺寸计算 30 0 14 CM 30 30 0 006 30 2 0 28 6 30 2 0 04 4 螺纹型环和螺纹型芯的工作计算 计算模具螺纹大 中 小径的尺寸均以塑件螺纹中径公差b为依据 1 螺纹型环的工作尺寸 2 螺纹型芯的工作尺寸 3 螺纹型环和螺纹型芯的工作尺寸计算 Pm 螺纹型环式螺纹型芯螺距的基本尺寸 Ps 塑件外螺纹或内螺纹螺距的基本尺寸 z 螺纹型环或螺纹型芯螺距的制造公差 查表4 4 模具成型零件工作尺寸计算实例 5 型腔和底板的强度及刚度计算在模塑制品的过程中 型腔受塑料熔体的压力 合模时的压力 开模时的拉力等 其中最主要的是塑料熔体的压力 在该压力作用下 型腔将产生内应力及变形 如果型腔侧壁和底板 支承板 厚度不足 型腔将发生强度破坏 刚度不足会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 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 对于大尺寸的型腔 一般按刚度公式来对型腔的侧壁厚度或底板厚度进行选取或校核 对于小尺寸的型腔 按强度公式来对型腔的侧壁厚度或底板厚度进行选取或校核 强度计算的条件是满足各种受力状态下的许用应力 刚度计算的条件要从以下几个方面来考虑 1 防止溢料 2 保证塑件精度 3 有利于脱模 1 防止溢料 当高压熔体注入时 模具型腔的某些配合面会产生足以溢料的间隙 为了使型腔不致因模具弹性变形而发生溢料 些时就根应根据不同塑料的最大不溢料间隙来确定其刚度条件 常见塑料的允许间隙如下表 2 保证塑件的精度要求 型腔侧壁及其底板应有较好的刚度 以保证在型腔受到熔体高压作用时不产生过大的使塑件超差的弹性变形 此时 型腔允许的变形量 受塑件尺寸和公差值的限制 一般取塑件公差值的1 5左右 或0 0