7第七成型零部件设计

1、7.1 7.1 成型零部件的结构设计成型零部件的结构设计1 1 凹模的结构设计凹模的结构设计1）整体式凹模）整体式凹模第7章 成型零部件设计优点：强度高、刚性好，制件表面无优点：强度高、刚性好，制件表面无 拼接缝痕迹，便于装配。拼接缝痕迹，便于装配。缺点：复杂型腔加工工艺性差，生产缺点：复杂型腔加工工艺性差，生产 成本高。成本高。适用：成型塑件形状不太复杂的中小型制件。适用：成型塑件形状不太复杂的中小型制件。2）整体嵌入式凹模）整体嵌入式凹模 整体嵌入式凹模是将结构整体嵌入式凹模是将结构尺寸较小的整体式凹模（尺寸较小的整体式凹模（多为方形）采用多为方形）采用H7/m6H7/m6配配合嵌入到凹模

2、固定板或合嵌入到凹模固定板或套板中进行使用套板中进行使用 特点：刚性好、强度大、制件无拼接缝痕特点：刚性好、强度大、制件无拼接缝痕迹，便于节省贵重材料，型腔复杂程度受限。迹，便于节省贵重材料，型腔复杂程度受限。3）镶嵌式凹模）镶嵌式凹模局部镶拼式凹模局部镶拼式凹模 在凹模的结构设计中，采用镶拼结构有如下好处：在凹模的结构设计中，采用镶拼结构有如下好处：（1）简化凹模加工，将复杂的凹模内形部的加工变成镶）简化凹模加工，将复杂的凹模内形部的加工变成镶件的外形加工。降低了凹模整体的加工难度。件的外形加工。降低了凹模整体的加工难度。（2）镶件用高碳钢或高碳合金钢淬火。淬火后变形较小）镶件用高碳钢或高碳

3、合金钢淬火。淬火后变形较小，可用专用磨床研磨复杂形状和曲面。凹模中使用镶件，可用专用磨床研磨复杂形状和曲面。凹模中使用镶件的局部凹模有较高精度，经久的耐磨性并可置换。的局部凹模有较高精度，经久的耐磨性并可置换。（3）可节约优质塑料模具钢，尤其对于大型模具更是如）可节约优质塑料模具钢，尤其对于大型模具更是如此。此。（4）有利于排气系统和冷却系统的通道的设计和加工。）有利于排气系统和冷却系统的通道的设计和加工。在结构设计中应注意以下几点：在结构设计中应注意以下几点：（1）凹模的强度和刚度因此有所削弱，所以模框板应有）凹模的强度和刚度因此有所削弱，所以模框板应有足够的强度和刚度。足够的强度和刚度。（

4、2）镶件之间，及其与模框之间尽量采用凹凸槽相互扣）镶件之间，及其与模框之间尽量采用凹凸槽相互扣锁，以减小整体凹模在高压下的变形和镶件的位移。镶锁，以减小整体凹模在高压下的变形和镶件的位移。镶件必须准确定位，并有可靠紧固。件必须准确定位，并有可靠紧固。（3）镶拼接缝必须配合紧密。转角和曲面处不能设置拼）镶拼接缝必须配合紧密。转角和曲面处不能设置拼缝。拼缝线方向应与脱模方向一致。缝。拼缝线方向应与脱模方向一致。（4）镶拼件的结构应有利于加工、装配和调换。镶拼件）镶拼件的结构应有利于加工、装配和调换。镶拼件的形状和尺寸精度应有利于凹模总体精度，并确保动模的形状和尺寸精度应有利于凹模总体精度，并确保动

5、模和定模的对中性，还应有避免误差累积的措施。和定模的对中性，还应有避免误差累积的措施。2 2 凸模的结构设计凸模的结构设计 凸模（即型芯）是成型塑件内表面的成型零件，通凸模（即型芯）是成型塑件内表面的成型零件，通常可分为整体式和组合式两种类型。常可分为整体式和组合式两种类型。1整体式凸模整体式凸模 整体式凸模是用整块模整体式凸模是用整块模具材料直接加工而成的。具材料直接加工而成的。 优点：结构牢靠、不易优点：结构牢靠、不易变形、塑件无拼缝的溢料痕变形、塑件无拼缝的溢料痕迹，迹， 缺点：塑件内表面形状缺点：塑件内表面形状复杂时，难加工，且模具材复杂时，难加工，且模具材料消耗量大，主要适用于成料消

6、耗量大，主要适用于成型一些小型塑件的塑料模。型一些小型塑件的塑料模。 2组合式凸模组合式凸模（1）整体装配式凸模：它是将凸模单独加工后与动模板）整体装配式凸模：它是将凸模单独加工后与动模板进行装配而成进行装配而成 2组合式凸模组合式凸模（1）整体装配式凸模：它是将凸模单独加工后与动模板）整体装配式凸模：它是将凸模单独加工后与动模板进行装配而成进行装配而成 （2）圆柱形小型芯的装配）圆柱形小型芯的装配反嵌法固定小型芯的参数与配合反嵌法固定小型芯的参数与配合 当模板较厚而型芯较细时，为了便于制造和固定，常将型芯下段加粗或将小型芯的长度减小，并用圆柱衬垫)或用螺钉压紧 。 当模具内有多个小型芯时，各

7、型芯之间距离较近，如果对每个型芯分别加工出单独的沉孔，孔间壁厚较薄，热处理时易出现裂纹。所以，可以在型芯固定板上加工出一个大的公用沉孔 (3)异形型芯结构3螺纹型芯 螺纹型芯螺纹型芯 手动卸除型螺纹型芯在模具闭合前装入型腔内手动卸除型螺纹型芯在模具闭合前装入型腔内，成型后随制品一起脱模，并在模外卸下，多用于，成型后随制品一起脱模，并在模外卸下，多用于立式注射。为提高生产效率，注射生产时一般准备立式注射。为提高生产效率，注射生产时一般准备多套螺纹型芯，交替使用。为便于模外用工具将螺多套螺纹型芯，交替使用。为便于模外用工具将螺纹型芯旋下，其非成型端应制成方形或将相对两边纹型芯旋下，其非成型端应制成

8、方形或将相对两边磨成两个平面。磨成两个平面。 4.螺纹型环螺纹型环4.螺纹型环螺纹型环螺纹型环结构：螺纹型环结构：整体式：整体式： 螺纹质量好螺纹质量好组合式：组合式： 由两瓣拼合而成，接缝处会产生难由两瓣拼合而成，接缝处会产生难以修整的溢边，适合于精度要求不高以修整的溢边，适合于精度要求不高的塑件。的塑件。7.2 7.2 成型零部件工作尺寸计算成型零部件工作尺寸计算（1）塑件的公差）塑件的公差制品外轮廓尺寸公差取负值；制品外轮廓尺寸公差取负值；制品内腔尺寸公差取正值；制品内腔尺寸公差取正值；制品孔中心距尺寸公差按对称分制品孔中心距尺寸公差按对称分布原则计算。布原则计算。若制品上原有公差的标注

9、方法与上若制品上原有公差的标注方法与上不符，则应按以上规定进行转换。不符，则应按以上规定进行转换。1.1.型腔径向尺寸计算型腔径向尺寸计算已知：塑件尺寸已知：塑件尺寸 模具磨损量模具磨损量 c c= /6= /6平均收缩率平均收缩率 S S 模具制造公差模具制造公差 z z= /3= /3 按平均值计算方法可得：按平均值计算方法可得：标注制造公差后得：标注制造公差后得：整理得：整理得：2.2.型芯径向尺寸计算型芯径向尺寸计算标注公差后得：标注公差后得：3.3.型腔深度尺寸计算型腔深度尺寸计算已知：塑件尺寸已知：塑件尺寸HsHs- - 平均收缩率平均收缩率 S S 模具制造公差模具制造公差z z

10、= /3= /3按平均值计算方法可得：按平均值计算方法可得：标注公差后得：标注公差后得：整理得：整理得：标注公差后得：标注公差后得：4.4.型芯高度尺寸计算型芯高度尺寸计算z=(1/3)z=(1/3) 。5.5.中心距尺寸计算（平均值法）中心距尺寸计算（平均值法） 注射成型时，为了承受型腔高压熔体的作用，型腔注射成型时，为了承受型腔高压熔体的作用，型腔侧壁与底板应该具有足够强度与刚度。小尺寸型腔常因侧壁与底板应该具有足够强度与刚度。小尺寸型腔常因强度不够而破坏；大尺寸型腔，刚度不足常为设计失效强度不够而破坏；大尺寸型腔，刚度不足常为设计失效的主要原因。的主要原因。 确定型腔壁厚的计算法有：传统

11、的力学分析法和有确定型腔壁厚的计算法有：传统的力学分析法和有限元法或边界元法等现代数值分析法。后者结果较可靠，限元法或边界元法等现代数值分析法。后者结果较可靠，特别适用于模具结构复杂、精度要求较高的场合，但由于特别适用于模具结构复杂、精度要求较高的场合，但由于受计算机硬件和软件等经济与技术条件的限制，目前应用受计算机硬件和软件等经济与技术条件的限制，目前应用尚不普遍。前者则根据模具结构特点与受力情况建立力学尚不普遍。前者则根据模具结构特点与受力情况建立力学模型，分析计算其应力和变形量，控制其在型腔材料许用模型，分析计算其应力和变形量，控制其在型腔材料许用应力和型腔许用弹性应力和型腔许用弹性 (

12、即刚度计算条件即刚度计算条件)范围内。范围内。 成型型腔壁厚刚度计算条件：成型型腔壁厚刚度计算条件： 7.3 7.3 成型零部件的强度与刚度计算成型零部件的强度与刚度计算 当塑件的某些工作尺寸要求精度较高时，成型零件的弹性变当塑件的某些工作尺寸要求精度较高时，成型零件的弹性变形影响塑件精度，因此应使型腔压力为最大时，该型腔壁的最大形影响塑件精度，因此应使型腔压力为最大时，该型腔壁的最大弹性变形量小于塑件公差的弹性变形量小于塑件公差的15 若型腔壁的最大变形量大于塑件的成型收缩值，开模后，若型腔壁的最大变形量大于塑件的成型收缩值，开模后，型腔侧壁的弹性恢复将使其紧包住塑件，使塑件脱模困难或在脱型

13、腔侧壁的弹性恢复将使其紧包住塑件，使塑件脱模困难或在脱模过程中被划伤甚至破裂，因此型腔壁的最大弹性变形量应小于模过程中被划伤甚至破裂，因此型腔壁的最大弹性变形量应小于塑件的成型收缩值。塑件的成型收缩值。 1 、 型腔不发生溢料型腔不发生溢料 高压塑料熔体作用下，模具型腔壁过大的塑性变形将导致某高压塑料熔体作用下，模具型腔壁过大的塑性变形将导致某些结合面出现溢料间隙，产生溢料和飞边。因此，须根据不同塑料些结合面出现溢料间隙，产生溢料和飞边。因此，须根据不同塑料的溢料间隙来决定刚度条件。表的溢料间隙来决定刚度条件。表7.3为部分塑料许用的溢料间隙。为部分塑料许用的溢料间隙。2、 保证塑料精度保证塑

14、料精度3 、 保证塑件顺利脱模保证塑件顺利脱模什么情况采用刚度（或强度）计算壁厚？什么情况采用刚度（或强度）计算壁厚？ 大尺寸型腔，刚度不足是主要矛盾，按刚度条件计算大尺寸型腔，刚度不足是主要矛盾，按刚度条件计算型腔壁厚；小尺寸型腔，发生较大的弹性变形前，其内应型腔壁厚；小尺寸型腔，发生较大的弹性变形前，其内应力常已超过许用应力，按强度计算型腔壁厚。力常已超过许用应力，按强度计算型腔壁厚。 取决分界尺寸值有关的取决分界尺寸值有关的因素：型腔形状、成型压力、因素：型腔形状、成型压力、模具材料许用应力和型腔允模具材料许用应力和型腔允许的弹性变形量。许的弹性变形量。 组合圆形型腔分别按强度和刚组合圆形型腔分别按强度和刚度计算所需型腔壁厚与型腔半径度计算所需型腔壁厚与型腔半径的关系曲线，图中的关系曲线，图中A点为分界尺点为分界尺寸，当半径超过寸，当半径超过A值，按刚度条值，按刚度条件计算的壁厚大于按强度条件计件计算的壁厚大于按强度条件计算的壁厚，因此按刚度计算。算的壁厚，因此按刚度计算。 三、壁厚尺寸的