第七章 成型零部件设计
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成型零部件结构设计成型零部件的结构设计包括凹模结构设计、凸模结构设计以及螺纹型芯和螺纹型环的结构设计等。
1 .凹模结构设计凹模用于成型塑件的外表面,又称为阴模、型腔。
按其结构的不同可分为整体式、整体嵌人式、局部镶嵌式、大面积镶嵌式和因壁镶嵌式五种。
总体来说,整体式强度、刚度好,但不适用于复杂的型腔。
镶嵌式采用组合的模具结构,使复杂的型腔加工相对容易,可避免采用同一材料,可利用拼接间隙排气,但易在塑件表面留下镶嵌块的拼接痕迹。
对凹模的各种结构类型分别介绍如下。
( 1 )整体式。
由整块金属材料直接加工而成,如图4 一55 所示,用于形状简单的中小模具。
特点是强度高、刚性好。
( 2 )整体嵌人式。
将整体式凹模作为一种凹模块直接嵌人到固定板中,或嵌人模框中,模框再嵌人到固定板中。
适用于塑件尺寸不大的多腔模。
特点是加工方便,易损件便于更换,凹模可用冷挤压或其他方法单独加工,型腔形状与尺寸一致性好。
图4 一56 ( a ) 所示为凹模从凹模固定板下部嵌人,用支承板、螺钉将其固定;图4 一56 ( b )所示为凹模从凹模固定板上部嵌人。
( 3 )局部镶嵌式。
当凹模局部形状复杂,或某一部分容易损坏需要经常更换,常采用局部镶嵌式结构。
如图4 一57 所示,其中,图4 一57 ( a )所示为嵌入圆销成型塑件表面直纹;图4 一57 ( b )所示为镶件成型塑件的沟槽;图4 一57 (。
)所示为镶件构成塑件圆环形筋槽;图4 一57 ( d )所示为镶件成型塑件底部复杂的构形。
( 4 )大面积镶嵌式。
对于底部或侧壁形状复杂的凹模,为了便于加工,保证精度,将凹模做成通孔式的,再镶上底,或将凹模壁做成镶嵌块。
适用于深腔或底部、侧壁难于加工的组合型模具型腔,但各个结合面的研磨、抛光增加了工时.图4 一58 ( a )所示为侧壁和底部大面积镶拼的凹模结构;图4 一58 ( b )所示为底部大面积镶嵌的结构,采用圆柱面配合。
( 5 )四壁镶嵌式。
成型零件的设计成型零件的结构设计主要是指构成模具型腔的零件,通常有凹模、型芯、各种成形杆和成形环。
模具的成型零件主要是凹模型腔和底板厚度的计算,塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用,应具有足够的强度和刚度,如果型腔侧壁和底板厚度过小,可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏;也可能因刚度不足而产生挠曲变形,导致溢料飞边,降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。
因此,应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚,尤其对于重要的精度要求高的或大型模具的型腔,更不能单纯凭经验来确定型腔壁厚和底板厚度。
注射模具的成型零件是指构成模具型腔的零件,通常包括了凹模、型芯、成型杆等。
凹模用以形成制品的外表面,型芯用以形成制品的内表面,成型杆用以形成制品的局部细节。
成形零件作为高压容器,其内部尺寸、强度、刚度,材料和热处理以及加工工艺性,是影响模具质量和寿命的重要因素。
设计时应首先根据塑料的性能、制件的使用要求确定型腔的总体结构、进浇点、分型面、排气部位、脱模方式等,然后根据制件尺寸,计算成型零件的工作尺寸,从机加工工艺角度决定型腔各零件的结构和其他细节尺寸,以及机加工工艺要求等。
此外由于塑件融体有很高的压力,因此还应该对关键成型零件进行强度和刚度的校核。
在工作状态中,成型零件承受高温高压塑件熔体的冲击和摩擦。
在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸和表面。
在开模和脱模时需要克服于塑件的粘着力。
在上万次、甚至上几十万次的注射周期,成型零件的形状和尺寸精度、表面质量及其稳定性,决定了塑件制品的相对质量。
成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力,作为高压容器,它的强度和刚度必须在容许范围内。
成型零件的结构,材料和热处理的选择及加工工艺性,是影响模具工作寿命的主要因素。
一、成型零件的选材对于模具钢的选用,必需要符合以下几点要求:1、机械加工性能良好。
要选用易于切削,且在加工以后能得到高精度零件的钢种。
2、抛光性能优良。
注射模成型零件工作表面,多需要抛光达到镜面,Ra≤0.05μm。