塑料模基本结构和零部件设计

1、4.3结构零件的设计与标准件的选用,一、导向零件设计,概述,导向件设计原则,导柱导向机构,锥面定位机构,4.3结构零件的设计与标准件的选用,一、导向零件设计,1.概述,定义：保证动模和定模正确定位与导向的零件。 导向机构的形式： 导柱、导套导向 锥面定位 导向机构作用： 定位 导向 承受一定的侧压力,4.3结构零件的设计与标准件的选用,一、导向零件设计,2.导向零件设计原则,合理选用导向机构类型,导柱大小数量及其布置,有足够的耐磨性,注意模具的强度,较好的加工工艺性,结构设计应便于导向,4.3结构零件的设计与标准件的选用,一、导向零件设计,2.导向零件设计原则,合模导向通常采用导柱导向，但当侧

2、向力很大时宜采用锥面定位机构。,合理的导向机构类型,一幅塑料模导柱数量一般为24个,导柱大小数量及布置,4.3结构零件的设计与标准件的选用,一、导向零件设计,2.导向零件设计原则,外硬内韧 导柱：20渗碳淬火或T8A HRC5660 导套：20渗碳淬火或T8A HRC5055,有足够的耐磨性,孔边距要足够大 导柱孔应避开型腔板应力最大处,注意模具的强度,4.3结构零件的设计与标准件的选用,一、导向零件设计,2.导向零件设计原则,较好的加工工艺性,为保证同轴度，导柱固定端直径与导套固定端直径应相等。,4.3结构零件的设计与标准件的选用,一、导向零件设计,2.导向零件设计原则,导柱先导部分做成球状

3、或锥状，导套导入部分要做导角。,便于导向,4.3结构零件的设计与标准件的选用,一、导向零件设计,3.导柱导套定位机构,教材表3-15 带头导柱：有轴向定位台阶，固定段与导向段公称尺寸相同 带肩导柱：有轴向定位台阶，固定段尺寸导向段尺寸 推板导柱：无轴向定位台阶,4.3结构零件的设计与标准件的选用,一、导向零件设计,4.锥面定位机构,当成型精度高的大型、薄壁、深腔塑件时，型腔内会产生较大侧压力使型芯或型腔偏移，将会导致导柱卡死或损坏。,4.3结构零件的设计与标准件的选用,二、支承与固定零件设计,动、定模座板,固定板,支承板,垫块,4.3结构零件的设计与标准件的选用,1.动模座板和定模座板,二、支

4、承与固定零件设计,作用：是模具的基座，起支承与连接作用。 动模座板固定在注射机移动工作台上 定模座板固定在注射机固定工作台上 要有足够的强度：小型模具H13mm，大型模具H可达75mm以上 材料：中碳钢 45钢 连接方式：用螺栓压板与机床相连,4.3结构零件的设计与标准件的选用,二、支承与固定零件设计,2.固定板,作用：固定凸模、型芯、凹模、导柱、导套、推杆等零件 要求：有足够的强度与厚度H=1545 与型芯的连接方法：台阶、沉孔、平面连接,4.3结构零件的设计与标准件的选用,二、支承与固定零件设计,3.支承板,作用：垫在固定板背面，防止成型零件和导向零件的轴向移动并承受一定的成型压力。,4.

5、3结构零件的设计与标准件的选用,二、支承与固定零件设计,4.垫块,作用：调节模具闭合高度，形成推出机构所需的推出空间。 材料：中碳钢45 安装要求：两边垫块高度应一致，保证模具上下表面平行。,4.3结构零件的设计与标准件的选用,三、型腔固定板加工工艺,4.3结构零件的设计与标准件的选用,三、型腔固定板加工工艺,4.3结构零件的设计与标准件的选用,四、标准件的选用（自学）,模具标准化：美国DME、德国HASCO、日本FUTABA世界三大模具标准件企业。 注射模具零件标准的种类：标准模架： 四个基本型模架：A1、A2、A3、A4 九个派生模架：P1P9 中小型模架标记： A2-100160-03-

6、Z GB/T12556.1-1990 大型模架标记： A-80125-26 GB/T12556.1-1990,4.3结构零件的设计与标准件的选用,四、标准件的选用（自学）,标准模架,4.3结构零件的设计与标准件的选用,四、标准件的选用（自学）,模架选择步骤,4）选取标准的型腔模板周界尺寸 5）确定模板厚度（附录J） 6）选定模架 7）检验模架与注射机的关系,思考与练习：,连续作业（结构零件设计）,问题：,1.导向零件设计原则？,2.垫块的结构和安装有什么要求？,目的与要求：,重点和难点：,1.要求掌握加热与冷却装置设计计算,2.掌握设计原则,理论与实际相结合,4.4模具加热和冷却装置的设计,一

7、、模具加热与冷却的目的,热固性塑料需要较高的模具温度促使交联反应进行 某些热塑性塑料也需维持80度以上的模温，如聚甲醛、聚苯醚等 大型模具要预热 热流道模具的广泛使用,1.加热,模塑周期主要取决于冷却定型时间（约占80%），通过降低模温来缩短冷却时间，是提高生产效率的关键。,2.冷却, 完成一次注射模塑过程所需的时间。,成型时间,成型周期或总周期,成型周期,充模时间,注射时间,闭模冷却时间,其它时间,保压时间,一、模具加热与冷却的目的,模温过低,塑料流动性差，塑件轮廓不清晰，表面无光泽；热固性塑料则固化不足，性能严重下降。,模温过高,易造成溢料粘模，塑件脱模困难，变形大；热固性塑料则过熟。,模

8、温不均,型芯型腔温差过大，塑件收缩不均、内应力增大、塑件变形、尺寸不稳定。结论,4.4模具加热和冷却装置的设计,1.模具加热的方法有,二、模具加热装置的设计,气体加热（蒸汽） 工频感应加热：设备复杂 电阻加热：最常用,2.电阻加热元件,4.4模具加热和冷却装置的设计,加热模具所需的电功率(P)可按模具的重量(m)近似计算： P=mq 或 P=0.24m(T2-T1) 其中：q单位模具重量所需的电功率（查表4-13） T2-T1模具加热前后的温度差,3.电阻加热的计算,二、模具加热装置的设计,4.电阻加热的计算,已知：压缩模总重量：m=200Kg 模具成型温度T2=155 室温T1=20 查表4

9、-13取：q=30(中小型模具) P=20030=6000W 或 P=0.24200(155-20)=6480W 结论：可以取800W的电热棒8根 其长度和直径查表10并根据模板尺寸确定。,4.4模具加热和冷却装置的设计,三、模具冷却装置的设计,冷却介质：水、压缩空气、冷冻水、油,冷却通道设计原则,冷却装置的形式,冷却通道的形式,4.4模具加热和冷却装置的设计,1.冷却通道设计原则,4.4模具加热和冷却装置的设计,三、模具冷却装置的设计,冷却水孔相对位置尺寸 d=(812)mm L10mm L1=(12)d L2=(35)d,模具结构允许，冷却孔尽量大、多，使冷却更均匀。,冷却孔要避开塑件的熔

10、接痕部位。,三、模具冷却装置的设计,4.4模具加热和冷却装置的设计,水孔排列与型腔形状吻合,1.冷却通道设计原则,定模与动模要分别冷却，保证冷却平衡。,浇口附近与壁厚处加强冷却,冷却通道应密封且不应通过镶块接缝，以免漏水。,进出水温差不宜过大,三、模具冷却装置的设计,4.4模具加热和冷却装置的设计,2.冷却装置的形式,三、模具冷却装置的设计,4.4模具加热和冷却装置的设计,2.冷却装置的形式,4.4模具加热和冷却装置的设计,三、模具冷却装置的设计,3.冷却通道的形式,4.4模具加热和冷却装置的设计,三、模具冷却装置的设计,3.冷却通道的形式,4.4模具加热和冷却装置的设计,三、模具冷却装置的设

11、计,3.冷却通道的形式,4.4模具加热和冷却装置的设计,三、模具冷却装置的设计,3.冷却通道的形式,4.4模具加热和冷却装置的设计,三、模具冷却装置的设计,3.冷却通道的形式,成型零件的设计及制造案例分析,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。,一、成型零件尺寸计算实例,成型零件的设计及制造案例分析,一、成型零件尺寸计算实例,确定塑件的收缩率 查附录C，ABS的收缩率为0.4%0.7%，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。 300.14、45+0.36、18+0.2均为MT3级，对

12、ABS而言属一般精度；500.32、0.14、210.22属MT5级。 故模塑容易达到塑件的尺寸精度要求，取：z=/4。,一、成型零件尺寸计算实例,2.成型零件的尺寸计算,成型零件的设计及制造案例分析,型腔尺寸计算（50.32-0.64 21.22-0.44） LM=50.32+50.320.006-(3/4)0.64+0.64/3=50+0.21 HM=21.22+21.220.006-(2/3)0.44+0.44/3=21+0.15 大型芯尺寸计算(45+0.36 18+0.2) lM=45+450.006+(3/4)0.36-0.36/3=45.5-0.12 hM=18+180.006+

13、(2/3)0.2-0.2/3 =18.2-0.07 小型芯尺寸计算(7.86+0.28 hM) lM=7.86+7.860.006+(3/4)0.28-0.28/3=8-0.09 中心距尺寸计算(300.14 ) CM=(30+300.006)=30.20.01(孔间距公差查表3-5),成型零件的设计及制造案例分析,一、成型零件尺寸计算实例,3.工作尺寸的标注,成型零件的设计及制造案例分析,二、成型零件的加工方法,1.成型零件的工作型面的形状,外工作型面：型芯和凸模 内工作型面：型腔和型孔,2.模具制造的一般程序,成型零件的设计及制造案例分析,二、成型零件的加工方法,3.常用加工方法,通用机床

14、加工,数控机床加工,特种加工,外工作型面的加工,内工作型孔的加工,成型零件的设计及制造案例分析,二、成型零件的加工方法,3.常用加工方法,通用机床加工,粗加工与半精加工：铣，工具铣，车 精加工：钳工修正，研磨，抛光 特点： 主要靠工人的熟练技术，效率低，质量不易保证 成本低，投资少，通用性好,成型零件的设计及制造案例分析,二、成型零件的加工方法,3.常用加工方法,数控机床加工,粗加工与半精加工：数控铣、加工中心 热处理后的精加工：高精度成型磨床、坐标磨床 检验：三坐标测量机 特点： 对熟练工人的依赖少，效率高，质量好，可加工形状复杂的型腔 一次性投资大,成型零件的设计及制造案例分析,二、成型零

15、件的加工方法,3.常用加工方法,特种加工,电火花、电解、挤压、精密铸造等,成型零件的设计及制造案例分析,二、成型零件的加工方法,3.常用加工方法,模具外工作型面的加工,常规工艺规程 下料锻造热处理-粗加工(六面)-粗磨(六面)-钳(划线)-工作型面粗加工(单面留余量0.2)-钳修-工作型面精加工(留研磨量)-螺孔、销孔加工-热处理-研磨、抛光,非圆形表面的加工 铣削 刨削 压印锉修,圆形表面的加工 车削热处理磨削,外工作型面的分类：圆形 非圆形,成型零件的设计及制造案例分析,二、成型零件的加工方法,3.常用加工方法,成型零件的设计及制造案例分析,二、成型零件的加工方法,3.常用加工方法,成型零

16、件的设计及制造案例分析,二、成型零件的加工方法,3.常用加工方法,模具内工作型孔的加工,分类: 圆孔 (钻 .铣 .镗.磨) 非圆孔(钻 .铣 .锯.气割) 主要精加工方法: 锉修加工 坐标磨床磨削,成型零件的设计及制造案例分析,二、成型零件的加工方法,3.常用加工方法,模具内工作型孔的加工,成型零件的设计及制造案例分析,成型零件的设计及制造案例分析,二、成型零件的加工方法,3.常用加工方法,模具内工作型孔的加工,成型零件的设计及制造案例分析,三、型腔的加工,型腔的分类: 旋转体 非旋转体 加工方法: 车削加工: 旋转体 铣削加工: 非旋转体 电加工: 旋转体、非旋转体 磨削加工: 旋转体、非

17、旋转体,成型零件的设计及制造案例分析,三、型腔的加工,立铣加工: 利用不同形状和尺寸的指状铣刀按照划线尺寸进行加工。,1.型腔铣削加工,成型零件的设计及制造案例分析,三、型腔的加工,1.型腔铣削加工,仿形铣,数控铣,成型零件的设计及制造案例分析,三、型腔的加工,2.型腔电加工,电火花加工的特点及适用范围 难切削材料 形状复杂的工件 易加工过程自动化,条件：放电间隙 脉冲电源（瞬时放电） 液体介质,电火花加工的基本原理 基于工具与工件(正.负极)之间的脉冲放电的电腐蚀现象来蚀除多余金属。,局限: 只能加工导电材料、加工速度慢 有电极损耗、最小角部R有限制,成型零件的设计及制造案例分析,三、型腔的

18、加工,2.型腔电加工,型腔工具电极加工,电极设计 结构形式: 整体 镶拼 组合 电极尺寸 技术要求,三、型腔的加工,3.型腔磨削加工,成型零件的设计及制造案例分析,成形砂轮磨削,三、型腔的加工,成型零件的设计及制造案例分析,3.型腔磨削加工,光学曲线磨床成形磨削,三、型腔的加工,成型零件的设计及制造案例分析,3.型腔磨削加工,三、型腔的加工,4.型腔加工案例,成型零件的设计及制造案例分析,模具零件的加工中，最重要的是对型腔的加工，型腔的形状不同所采用的加工方法也不相同。,圆形型腔加工,形状不大，车削 立铣回转式夹具 数控铣或加工中心,三、型腔的加工,成型零件的设计及制造案例分析,4.型腔加工案例,规则矩形型腔加工,普通铣床加工出型腔，无法铣出的圆角可钳工修配或电火花加工。,三、型腔的加工,成型零件的设计及制造案例分析,4.型腔加工案例,异形复杂型腔加工,数控铣或加工中心 有些钻孔、攻螺纹等工序可连同数控加工一次完成。,三、型腔的加工,成型零件的设计及制造案例分析,4.型腔加工案例,异形复杂型腔加工,普通铣或数控铣出型腔 电极加工出薄侧槽,三、型腔的加工,成型零件的设计及制造案例分析,4.型腔加工案例,底部有孔的型腔加工,先加工出