ch4.4成型零件设计.ppt

1、第四节 成型零件的设计,一 分型面的设计 二 成型零件的设计 三成型零件工作尺寸 四、刚度与强度的校核,引言,模具上的零件按模具结构分有：成型零件和结构零件 成型零件：凹模、凸模、型芯、成型杆、成型环等 结构零件：导柱、导套、顶杆，浇口套 成型零件： 对成型零件的要求：,指构成模具型腔的零件，它的复杂程度、精度、粗糙度都会影响塑件的质量,能保证塑件质量、要便于加工,成型零件设计的大体步骤,根据塑料的性能、塑料的使用要求，确定模具总体结构，如进浇点、分型面、排气部位、脱模方式等。 成型零件结构合理性考虑：整体式，组合式，镶嵌式 根据塑件的尺寸，准确计算成型零件的工作尺寸 刚度，强度的校核 大型零

2、件：校核刚度 小型零件：校核强度,一 分型面的设计,分型面：分开模具，取出塑件的面称为分型面 分型面的数目：一般只有一个与注塑机开模方向相垂直的分型面，特殊情况采用两个以上的分型面 分型面的位置：垂直于开模方向：最常用 平行于开模方向：哈夫模 倾斜于开模方向 分型面的形状：平直面、曲面、弯折面、倾斜面。,分型面设计的几条原则,1有利于脱模 2分型面的选择应便于模具加工 3保证塑件的质量 4有利于抽芯 5要有利于排气,1有利于脱模,确定好塑件在型腔中的方位,A不合理,B合理,塑料在型腔中的方位应尽量避免斜孔，侧凹与开模方向垂直，避免侧向抽芯,应使塑件在开模后留在动模边,大部分顶出机构设在动模边,

3、塑件上有嵌件,嵌件不会包紧型芯,型腔设计时应考虑在动模边,2分型面的选择应便于模具加工,根据塑件的结构特点确定分型面的形状,3保证塑件的质量,同心度要求高的塑件，要求型腔在分型面的同一侧 不损伤塑件的外观,4有利于抽芯,抽芯或分型距离长的一边与动定模的开模方向一致，短的一边侧作为侧向分型抽芯,A合理,B不合理,动模,动模,定模,定模,大型塑件,A合理,B不合理,应使投影面积大的分型面放在动、定模的开模方向 投影面积小的作为侧向分型,5要有利于排气,在分型面上开排气槽 排气槽尺寸 深：0.0250.1 宽：1.56 其它方法 顶杆与顶杆孔的间隙：0.030.05 型芯与型芯孔的间隙：0.030.

4、05 脱模板与型芯的配合间隙 如果型腔最后填充部位不在分型面上，附近又无可供排气的顶杆或活动型芯，则可以在型腔上镶上烧结的金属块以排气，并在金属块下方通气孔。,几种排气方式,二 成型零件的设计,1凹模的设计 2凸模的设计 3螺纹型芯和螺纹型环,1凹模,作用：成型塑件外表面的零件 分类：整体式、整体嵌入式、组合式, 整体式凹模,用整块金属材料加工而成强度大、牢固、不变形 适用于塑件尺寸简单的单型腔模和小型模具 不适宜大型模具模板尺寸大、加工困难、切削量大、热处理难,图, 整体嵌入式凹模,A、凹模块的外形采用带轴肩的圆柱形 B、制件不是旋转体，而凹模外表面为旋转体时，应考虑周向定位 C、多型腔模采

5、用键定位 D、凹模从上面嵌入 E、同D, 组合式凹模,A、局部镶嵌组合式凹模 为了加工方便或由于型腔的某一部分容易损坏，需常更换,B、底面大面积镶嵌组合式凹模,为了机加工、研磨、抛光、热处理的方便 把凹模做成穿孔的，再镶上底。,C、侧壁镶嵌组合式凹模,U型的穿通槽形，便于加工和抛光 对于大型型腔，可以将组合部分压入模套的固定孔中,D、四壁拼合的组合式凹模,适用于大型和形状复杂的凹模 将四壁和底分别加工、压入模套,2凸模,作用：成型塑件内表面的零件 分类：整体式、组合式 整体式：形状简单的主型芯和模板，可以做成整体的, 组合式,A、型芯和成型杆比较复杂。 B、形状虽不复杂，但为节约贵重钢材，减少

6、加工量采用此种方式，固定板和型芯可分别采用不同的材料制造和热处理。,图,图,3螺纹型芯和螺纹型环, 螺纹型芯 作用：成型塑件上内螺纹的零件 分类： A 直接模塑成型：按塑件设计方法，放收缩率 B 固定金属螺纹嵌件：按一般螺纹尺寸制造。,螺纹型芯固定方式,A 圆柱配合面固定螺纹型芯：插入模内H8 / f8或H8 / h7配合 B 弹性连接固定螺纹型芯, 螺纹型环,作用：成型塑件上外螺纹的零件；用于固定带外螺纹的金属嵌件 分类： A 整体式 B 组合式,三成型零件工作尺寸的计算,工作尺寸：指成型零件上直接用于成型塑件部分的尺寸 必须根据塑件尺寸、精度进行精确计算,1影响成型零件的工作尺寸的因素,影

7、响因素很多，累积误差较大，因此塑件精度往往较低，并总是低于成型零件的制造精度12级,塑件可能出现的最大公差值为所有误差影响因素的总和 zcsja z成型零件的制造公差 c成型零件的磨损量 s塑料的收缩率波动，可引起塑件尺寸的变化 j配合误差（动配合成型零件的间隙变化而引起的尺寸变化） a装配误差 塑件允许的公差值,z成型零件的制造公差,与机加工的精度等级、零件尺寸大小有关（加工等级低则误差大；尺寸大，则误差也大） 可取塑件总公差的1/3 ，即z1/3,s塑料的收缩率波动,塑料品种不同塑料收缩率及其范围不同。 s（SmaxSmin）Ls其中Smax塑料最大收缩率 Smin塑料最小收缩率 Ls塑件

8、名义尺寸 塑件结构的影响：薄壁塑件比厚壁塑件收缩小 复杂件比简单件收缩小 有嵌件的比无嵌件的收缩小 厚度或宽度方向比长度方向收缩小 模具结构的影响 压力和热量损失小，有利于料的流动、补缩、减小成型收缩率 在设计上：要遵循有利于提高融料流动性的原则 具体表现：流道少折弯，表面粗糙度好，流程短 成型工艺的影响温度：温度上升，收缩率增大 压力：注射压力增大，收缩率减小 时间：保压时间上升，收缩率减小 速度：脱模速度快，收缩率增大,成型零件的磨损量c1 / 6,料流在高温、高压的作用下对型腔的磨损 塑料脱模时对型腔的磨损 平行于开模方向的磨损LM 垂直于开模方向的磨损LN 机加工不均匀性而造成磨损 重

9、新打磨 配合误差j和装配误差a 在整体式时不考虑，在组合式时应考虑。,2中小型模具成型零件工作尺寸的计算,包括： 型腔的径向尺寸和深度尺寸 型芯的径向尺寸和高度尺寸 型芯之间和成型孔之间中心距尺寸 螺纹型芯和螺纹型环尺寸,型腔的径向尺寸和深度尺寸计算,按平均收缩率计算涉及s，通过查表计算，方法简单 按公差带计算比较繁琐, 型腔的径向尺寸计算 LMLs+LsScp3/4 z,已知：L 塑件名义尺寸（最大尺寸） 塑件允许的公差值（单向负偏差） Scp平均收缩率,此时塑件的平均径向尺寸为Ls/2 LM型腔的名义尺寸（最小尺寸） z型腔制造公差（正偏差） 平均尺寸为LMz /2,则LMz /2Ls/

10、2 （Ls/ 2）Scpc / 2 取z/3 c/ 6 带入上式 得LMLs+ Ls Scp3 / 4 0+z, 型腔深度尺寸计算HM=Hs+Hs Scp2/3+z,已知：Hs塑件高度名义尺寸 塑件允许公差值 Scp平均收缩率 求：HM型腔深度名义尺寸 HMz /2Hs/ 2（Hs/ 2）Scp 不考虑磨损 取z/3带入上式 得HM=Hs+Hs Scp2/3+z,塑件精度与模具制造精度的关系,型芯径向尺寸和高度尺寸, 型芯径向尺寸：LMLs+LsScp3/40z 已知： Ls塑件名义尺寸（最大尺寸） 塑件允许的公差值（单向正偏差） Scp平均收缩率 塑件的平均径向尺寸为Ls/2 LM型腔的名义

11、尺寸 z型腔制造公差（负偏差） LMz /2Ls/ 2 （Ls/ 2）Scpc / 2 取z/3 c/ 6 带入上式 得LMLs+LsScp3/40z 型芯高度尺寸 ：HM=Hs+Hs Scp2/30z HMz /2Hs/ 2（Hs/ 2）Scp 取z/3带入上式 得HM=Hs+Hs Scp2/30z,两型腔和两成型孔之间和中心距尺寸计算,影响因素 z 普通机加工方法误差大 座标镗床误差小，轴线偏差不超过0.0150.02 j 动配合取j/2 静配合无此项 c 均匀磨损，则不必考虑 LMLs+LsScp LMLs+LsScpz /2, 螺纹型芯和螺纹型环的尺寸,螺纹主要的几个参数 螺纹直径（中

12、径、外径、内径）、螺距、牙型、牙尖角60 螺纹配合性能尺寸中径，决定螺纹连接的可旋入性和配合可靠性 内外螺纹配合，收缩率相同（同一种塑料） 金属螺纹嵌件与塑件上螺纹配合，分两种情况 A、内外螺纹配合的牙数不超过78个 B、模具上成型螺纹的部分放了收缩率，则成型螺纹的零件需放收缩率，进行计算,(i) 放收缩率的螺纹型芯尺寸计算,螺纹型芯中径：dM中ds中ds中Scp中0-中 式中：dM中螺纹型芯中径名义尺寸 ds中塑件螺纹中径 Scp塑件平均收缩率 中塑件螺纹的中径公差 中螺纹型芯中径制造公差 螺纹型芯外径：dM外ds外ds外Scp中0-中 式中：dM外螺纹型芯外径名义尺寸 ds外塑件螺纹外径名

13、义尺寸 螺纹型芯内径：dM内ds内ds内Scp中0-中 式中：dM内螺纹型芯内径名义尺寸 ds内塑件螺纹内径名义尺寸,(ii)螺纹型环尺寸计算,螺纹型环中径：DM中Ds中Ds中Scp中0中 式中：DM中螺纹型环中径名义尺寸 Ds中塑件螺纹中径名义尺寸 中塑件螺纹的中径公差 中螺纹型环的中径制造公差 Scp塑件的名义平均收缩率 螺纹型环外径：DM外Ds外Ds外Scp1.2中0中 式中：DM外螺纹型环外径名义尺寸 Ds外塑件螺纹外径名义尺寸 螺纹型环内径：DM内Ds内Ds内Scp中0中 式中：DM内螺纹型环内径名义尺寸 Ds内塑件螺纹内径名义尺寸,讨论,中径计算公式中，中系数不是3/4，而取1，使

14、成型塑件外螺纹中径变小，内螺纹中径变大，提高了可旋入性 所有塑件公差取中，而非内，外，是因为前者小于后两者，提高了模具的制造精度 齿顶和齿根有一定的间隙 螺纹型环的外径计算公式中减去1.2中，DM外变小 螺纹型芯的内径计算公式中加上中（3/4），dM内变大 二者使Ds外变小，牙高变小；使Ds中变大，内牙变小，提高了可旋入性，同时增加了牙尖的厚度和强度,(iii)螺距计算：tmtsts Scp z /2,式中：tm模具上螺距名义尺寸 ts塑件上螺距名义尺寸 z模具上螺纹螺距制造公差,(iv)牙尖角：尽量制成接近标准值60,牙尖角对标准值的任何偏离都不可能用来弥补螺距误差，而只会降低可旋入性。,3

15、大型模具成型零件工作尺寸的计算,计算时以塑件尺寸公差表和精度选用表为依据 同时考虑模具材料的热膨胀和塑件的综合收缩率,按综合收缩率计算,（1）凹模和凸模径向尺寸计算, 凹模内径 DM1=（Ds+Ds*s-/2-z /2-c /2）z 凸模外径 DM2=（ds+ds*s+/2+z /2+c /2）-z,（2）凹模深度和凸模高度计算, 模深度HM=（Hs+Hs*s-/2-z /2）z 凸模高度 hM=（hs+hs*s+/2+z /2）-z,（3）孔中心距尺寸计算公式,LMLs+Lss z /2,（4）注意点,综合收缩率s：同时考虑塑件收缩率和模具成型零件材料的热膨胀率 s=-Q 塑件收缩率 Q模具

16、材料的热膨胀率 Q=（t-t1）*100% 金属材料膨胀系数（0C-1） t模具成型零件温度（0C） t1模具常温（0C） 正确选择z、c c：对于成型较软且具有自润滑性的PE、PP、PA等塑料 c可取0，但考虑模具成本和降低产品成本的需要 为延长模具寿命，可将c取大，但应保证c /6 z：对大型制件若维持z=/3，则加工精度低 因此应取z/3,4型腔壁厚和底板壁厚的校核,型腔要承受塑料融体的高压作用 若壁厚不够可表现为：刚度不够产生过大的弹性变形 强度不够型腔发生塑性变形、破裂 型腔壁厚计算以最大压力为准 大型模具以刚度计算为主 小型模具以强度计算为主,例子,如图圆形组合型腔，已知型腔内熔体压力P=50Mpa，模具材料许用应力=160Mpa，型腔允许变形量=1.05mm，经过计算，各种尺寸型腔内径所需最小壁厚如下表：,四、刚度与强度的校核目的,保证强度和刚度,从保证