塑料模基本结构及零部件的设计

塑料模基本结构及零部件的设计第四章塑料成型工艺及模具设计第4章塑料模基本结构及零部件设计本章基本内容★塑料模的分类及基本结构★塑料模分型面的选择★模具型腔数目的确定★塑料模成型零部件的设计★结构零件的设计★排气结构的设计第4章塑料模基本结构及零部件设计学习目的与要求1.了解塑料模具的分类方法2.掌握塑料模分型面的选择3.掌握成型零部件的设计和模具材料的选用4.掌握结构零件的设计及排气机构的设计5.掌握型腔的确定第4章塑料模基本结构及零部件设计本章重点★塑料模分型面的选择原则★成型零件的结构设计★成型零件工作尺寸的计算★结构零件的设计第4章塑料模基本结构及零部件设计本章难点★成型零件的结构设计★成型零件工作尺寸的计算4.1塑料模的分类和基本结构4.2塑料模分型面的选则4.3模具型腔数目的确定4.4成型零部件设计4.5结构零件的设计4.6排气结构设计4.7塑料模材料及其选用4.8思考题第4章塑料模基本结构及零部件设计4.1.1塑料模的分类4.1.2塑料模的基本结构4.1塑料模的分类和基本结构塑料模的的分类方法很多。最常用的是按照模塑的方法、模具安装方式、型腔数目及分型面形式的不同进行分类。1.按模塑方法分类2.按模具的安装方式分类3.按型腔数目分类4.按分型面特征分类4.1.1塑料模的分类1.按模塑方法分类（1）注射模：系在注射机上使用的模具。目前它主要用与成型热塑性塑料，少数品种的热固性塑料适用于该模具成型。（2）压缩模：系在液压机上采用压缩工艺来成型塑件的模具。它主要用于成型热固性塑料。（3）压注模：系在液压机上采用压注工艺来成型塑件的模具。它适用于成型热固性塑料。4.1.1塑料模的分类2.按模具的安装方式分类(1)移动式模具这种模具不固定安装在设备上如图4—1a所示。(2)固定式模具这种模具是固定安装在设备上，如图4—1b所示(3)半固定式模具这种模具在工作时有部分零件需要取出，如图4—1c所示4.1.1塑料模的分类3.按型腔数目分类(1)单型腔模具系仅有一个型腔的模具，每次成型一个塑件。(2)多型腔模具系有两个或两个以上的型腔的模具，可一模成型多个塑件。目前常规设计都是单层腔。双层型腔如图4—2所示，它的优点是在模板面积大小基本不变，获的加倍数量产品，提高效益。4.1.1塑料模的分类4.按分型面特征分类若按分型面的数目，可分为一个分型面、两个分型面、三个分型面······多个分型面模具。例如，图4—3和图4—4所示的均为具有三个分型面的模具，但是这两副模具分型面的位置形式却不同。为了进一步说明它们的特性，将模具与设备工作台面平行时的分型面称为水平分型面，而与设备工作台面垂直时的分型面称为垂直分型面，这样无论模具被立式放置或者卧式放置，称呼效果统一不变，见图4—5所示。4.1.1塑料模的分类塑料模的基本结构：1塑料模的组成零件2塑料模的基本结构4.1.2塑料模的基本结构1塑料模的组成零件塑料模组成零件按照用途分为：成型零件、机构零件两大类。成型零件：是指直接与塑料接触或部分接触并决定塑件形状、尺寸、表面质量的零件，是核心零件；其包括：凸模、凹模、型芯、螺纹型芯、螺纹型环及镶件等。结构零件：是除了成型零件以外模具的其他零件；包括：固定板，垫板、导向零件、浇注系统，分型与抽芯机构、推出机构等零部件，加热或冷却装置及标准件如螺钉、销钉、弹簧等。4.1.2塑料模的基本结构2.塑料模的基本结构图4—6所示为一副成型热固性塑料制品的压缩模，它是具有一个水平分型面、单型腔、移动式模具。模具由上模和下模构成。图4—7所示一副热塑性塑料注射模，它是具有一个水平分型面、多型腔、固定式模具。模具分动模和定模两大部分。4.1.2塑料模基本结构4.2.1分型面及其基本形式4.2.2分型面选择的一般原则4.2.3塑件留模措施4.2塑料分型面选择分型面及其基本形式:分型面:模具用以取出塑件和（或）浇注系统凝料的可分离的接触表面。分型面的表达方法:如图4—8所示用短，粗实线标出分型面位置，箭头表示分离动作方向。分型面的形状有平面、斜面、阶梯面和曲面。4.2.1塑料模分型面及其基本形式4.2.2塑料模分型面选择的一般原则分型面选择的一般原则基本原则：必须选择塑件断面轮廓最大的地方作为分型面，这是确保塑件能够脱出模具的基本原则。影响：塑件质量、模具加工、的生产难易度分型面选择应遵循的原则：1.尽量使塑件在开模后留动、下模边2.保证塑件外观质量要求3.确保塑件位置及尺寸精度4.便于实现侧向分型抽芯动作5.有利于模具制造6.有利于排气7.有利于塑件脱模8.考虑溢边对塑件的影响9.考虑对设备合模力的要求10.考虑脱模斜度的影响4.2.2塑料模分型面选择的一般原则1.尽量使塑件在开模之后留在动、下模边一个塑件在模内的摆放方向至少有两种参见（图4—13），不同方向对塑件留模产生的效应不同。图4—10表示在不同情况下，如何处理塑件留模问题。4.2.2塑料模分型面的选择原则2.尽量保证塑件外观质量要求图4—11所示塑料牙刷柄，该塑件形状要求柄部侧面平整，四周呈光滑圆角过渡。许多塑件只要分型面选择得当，其外观可以轻易避免或基本不受分型面因素影响，如图4—12所示塑件，图a为合理选择，图b则不妥。图4—13中塑件外表要求光滑无痕，若取图a分型面来成型，则塑件达不到要求，故取图b分型面才合理。4.2.2塑料模分型面选择的原则3.确保塑件位置及尺寸精度图4—14中塑件为双联齿轮，要求大小齿轮的直径与其轴孔有良好的同心度，为实现此要求，应将大小齿轮凹模和型芯均设在动模边，故图a合理，图b不合理。图4—15所示塑件成型模具的分型面若按a中的确定，塑件最大外形尺寸和孔心距属受模具活动部分影响的尺寸，提高精度较困难，若按b所示确定，易保证成型高精度。4.2.2塑料模分型面选择的原则4.便于实现侧向分型抽芯动作图4—16所示：为简化模具侧向抽芯机构，应将抽芯或分型距离长的摆放在开模具方向上抽芯或分型距离短作为侧向而将短的一边作为侧向。图4—17所示：一般尽可能将侧型芯和滑块同设在动模部分，这样可使安全留在动模，模具结构也简化。图a为常取形式；图b因侧型芯在定模，只有当其抽出之后，动、定模才能打开因此模具需要两次分型，模具结构较复杂。4.2.2塑料模分型面选择的原则5．利于模具制造以图4—18为例，从塑件结构分析，模具可取A和B两种分型形式。Ａ模具合模时，上模的凹模与下模的型芯相配合，如果模具制造精度差，合模时会发生凹模与型芯碰撞而损坏。Ｂ模具可避免发生碰撞现象，模具易于加工，但塑件表面会形成一条分型线。4.2.2塑料模分型面选择的原则6.有利于排气为了便于排气，选择分型面时应考虑尽可能将分型面与熔体流动的末端重合，如图4—19所示a结构型腔排气顺畅，b结构使空气不易排出。4.2.2塑料模分型面选择的原则7.有利于塑件脱模分型面形式如何对塑件脱模阻力大小有着直接影响。图4—20a所示模具成型零件均设在下模；图4—20b所示将成型零件分散设置在上模和下模；图4—20c所示为保证塑件大孔和小孔之间较高的位置精度要求所采取的设计。4.2.2塑料模分型面选择的原则8.考虑溢边对塑件的影响分型面形式对塑件溢边方向有影响，进而影响塑件的尺寸精度及外观。以图4—21为例，图a可能产生水平溢边，影响塑件高度精度和侧面美观；图b可以避免水平溢边，但型芯与孔间隙配合处可能产生垂直溢边，溢边毛刺修除面在塑件的上表面。4.2.2塑料模分型面选择的原则9.考虑对设备合模力的要求成型时，要求设备的合模力必须大于最大模腔压力与模内塑料在水平分型面上的投影面积之乘积，以保证模具分型面锁紧，防止溢料。如图4—22所示，a图分型面形式下要求合模力比b图形式的大。4.2.2塑料模分型面选择的原则10．考虑脱模斜度的影响塑件高度较大时，取脱模斜度容易造成塑件的上下两端尺寸值差异较大，致使塑件尺寸超差，如图4—23a所示。如果外观允许，可将分型面位置选在塑件的中部，如图4—23b所示，这样脱模斜度不变而两端尺寸差异减小。4.2.2塑料模分型面选择的原则1.调整脱模斜度2.调整表面粗糙度3.设置滞留结构4.2.3塑件留模措施塑件留模措施:当塑件在开模后留在动模或定模皆有可能时，应采取必要的留模措施，保证塑件留在动模。常用措施有以下三种：1.调整脱模斜度将开模时塑件欲脱离的面取较大的脱模斜度，欲滞留的面取较小脱模斜度或者不取脱模斜度，如图4—24所示。图4—24b所示必要时反向取脱模斜度。4.2.3塑件留模措施2.调整表面粗糙度将欲使塑件脱离成型零件的表面粗糙度取较小值，欲滞留成型零件之表面粗糙度取较大值。注意：此法不适宜于透明塑件。4.2.3塑件留模措施4.2.3塑件留模措施3.设置滞留结构在模具零件的侧面加工浅凹槽、设锥形拉料穴或拉料杆等，都可以起到滞留塑件作用，如图４-２５所示。4.2.3塑件留模措施确定模具型腔数目时，应考虑：1.塑件大小与设备的关系2.充分利用现有设备3.使塑件精度比较容易得到满足4.不使模具结构复杂化5.视塑件生产批量要求6.降低模具制造费用4.3模具型腔数目的确定4.3模具型腔数目的确定１.塑件大小与设备的关系成型大或中型塑件时，一般采用单型腔。这一方面是考虑、塑料的充模流动性，要保证塑料充满型腔，另一方面，设计多个型腔则模具体积大而重，加工难度增大。中、小型塑件的成型模具设计多个型腔可以较好地发挥设备和模具能力，提高生产效率，实现经济化生产。4.3模具型腔数目的确定２.充分利用现有设备应优先考虑利用企业自己的生产资源，如成型设备，使生产更加经济。4.3模具型腔数目的确定３.使塑件精度比较容易得到满足一般，塑件精度要求不高时，对模具制造以及制品成型工艺的控制要求也较低。在此情况下，可以根据设备的能力计算，确定型腔数目。当塑件精度较高时，型腔过多会使制品质量难以保证，模具加工费过高，型腔数目愈多，对各个型腔的成型工艺条件控制的一致性也就愈差。4.3模具型腔数目的确定４.不使模具结构复杂化对形状较复杂或精度较高的塑件，有时为了增加一个型腔，模具结构会变得复杂得多，模具制造精度也提高了许多，所以考虑型腔数目要注意经济效益，不合算则予以避免。4.3模具型腔数目的确定５.考虑塑件生产批量大小当塑件生产批量不大时，为了降低成本，常常设计单型腔模具。塑件生产批量较大或很大时，模具需达到完成相应任务的能力，所以常常设计多个型腔。6.降低模具制造费用模具费用是构成制品成本的一因素，为了降低制品成本，常常对模具费用作一定限制。复杂、精密塑件，其模具每增加一型腔，加工成本增大的数量十分可观。总之，影响型腔数目因素较多且错综复杂，应统筹兼顾，切忌犯片面性错误。4.3模具型腔数目的确定4.4.1成型零件的结构设计4.4.2成型零件工作尺寸的计算4.4.3型腔侧壁及底板厚度的强度、刚度计算4.4成型零部件的设计成型零件的结构设计构成型腔的零件叫成型零件，由于成型零件受高温高压的塑料接触，受高速料流的冲刷，并在脱模时与塑件发生摩擦磨损，因此，制作材料要求具备足够的强度、刚度和耐磨性能。1.凹模的结构设计2.型芯的结构设计3.螺纹型芯和螺纹型环的结构设计4.4.1成型零件的结构设计1.凹模的结构设计：(1).整体式凹模(2).整体嵌入式凹模(3).局部镶嵌式凹模(4).大面积镶嵌且合式凹模(5).四壁拼合的组合式凹模4.4.1成型零部件的结构设计（1）整体式凹模直接在一整块材料上加工而成的凹模即为整体式凹模，如图4—26所示。其特点是牢固，不易变形，成型出的塑件表面不会有模具接缝痕迹。4.4.1成型零件的结构设计（2）整体嵌入式凹模将凹模做为整体式，再嵌入模具的模板内，叫做整体嵌入式凹模。图4—27所示常见镶件安装形式，其特点：１.加工单个型腔的凹模方便；２.节省贵重钢材；３.易于维修更换；４.各型腔凹模单独加工利于缩短制模周期。4.4.1成型零件的结构设计（3）局部镶嵌式凹模为了便于加工或对易损部位，应采取局部镶嵌式结构。如图4—28所示a、b为镶嵌凹模侧壁的局部凸起结构；c、