1、第六章、成型零部件設(shè)計第六章、成型零部件設(shè)計 一、概述 1、成型零部件 塑料模具中與塑料接觸并決定制品形狀和尺寸的模具零部件統(tǒng)稱。成型零部件包括： 凹模、凸模、型芯、型環(huán)、成型鑲塊等。 2、模腔 模具閉合后，由成型零部件組合在一起形成的閉合空腔稱模腔。制品的形狀和尺寸實際上是由模腔決定的。 一、概述 3、設(shè)計準則 根據(jù)制品的形狀結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)能量和使用要求，并考慮模塊的使用壽命，合理的設(shè)計成型零件的結(jié)構(gòu)形式，準確地計算它的尺寸和公差，并保證它有足夠的強度，剛度。4、成型零件的工作條件 高溫，高壓，熔體沖擊，熔體的摩擦等5、成型零部件失效形式 磨損，變形，龜裂、斷裂 二、成型零部件的結(jié)構(gòu)形式 1、凹

2、模（型腔） 凹模決定制品的外形輪廓和外形尺寸，其結(jié)構(gòu)形式取決與制品的結(jié)構(gòu)形狀，使用要求，生產(chǎn)批量以及加工方法。 凹模類型： 整體式 嵌入式 鑲拼組合 瓣合式二、成型零部件的結(jié)構(gòu)形式 整體式凹模 優(yōu)點： 結(jié)構(gòu)簡單，牢固可靠不容易變形，無拼縫、溢料痕跡。有利于減小模具的整體結(jié)構(gòu)尺寸和減少零件數(shù)量。缺點： 制品形狀復雜時加工困難，熱處理容易變形開裂，制品尺寸大時受設(shè)備限制。適用范圍：制品形狀不太復雜的中小型模具。 注意事項：應設(shè)置必要的排氣結(jié)構(gòu)。 二、成型零部件的結(jié)構(gòu)形式 嵌入式凹模 1）特點 凹模使用整塊模具材料加工而成，但必須嵌入到固定板或特制模套中應用； 基本優(yōu)缺點與整體式相同，但還有以下兩個

3、長處： 可節(jié)約優(yōu)質(zhì)模具材料 在多腔模中，各模腔加工更容易進行。 嵌入式凹模 安裝方式 a.采用間隙配合（臺肩）b.c.過度配合，加銷，鍵定位，防轉(zhuǎn)（臺肩）d.不用臺肩和墊板e.將臺肩留正上方（用過渡配合） 二、成型零部件的結(jié)構(gòu)形式 鑲拼組合式凹模 1）特點 根據(jù)制品的形狀，尺寸和精度要求等特點，將凹模分割成兩個或兩個以上的成形鑲塊分別進行加工，然后再將它的鑲拼在一起，組合成預定的凹模形狀。鑲拼組合式凹模 應用范圍：復雜形狀制品 當制品幾何形狀很復雜時，凹模型腔整體加工和熱處理非常困難， 故采用鑲拼形式，可以將復雜形式分解成簡單形狀，將內(nèi)形加工轉(zhuǎn)變成外形加工，并同時消除尖角。 鑲拼組合式凹模 a

4、.局部鑲拼問題：凹模型腔內(nèi)壁六個凸起圓弧不易加工。加工方法： 鉆鉸6孔裝芯棒加工大孔取芯棒裝型芯鑲拼組合式凹模b.底部鑲拼式凹模 問題：底部凸臺不易加工和銑削 鑲拼組合式凹模 4）優(yōu)缺點優(yōu)點：a.可降低整體加工難度。 b.容易保證形狀尺寸精度及表面質(zhì)量。 c.可改善熱處理性能。 d.拼縫可排氣。 e.各處可選用不同模具材料。缺點：a.拼縫處容易益料。 b.裝配精度要求高。 c.整體強度，剛度降低。 d.模具結(jié)構(gòu)復雜，整體尺寸增大。 鑲拼組合式凹模 5）設(shè)計注意事項a.盡量減少鑲塊數(shù)量（減少拼縫）。b.鑲拼面應設(shè)在不影響制品外觀的部位。c. 拼縫盡量與制品脫模方向一致。d.盡量將拼縫用做排氣機構(gòu)

5、。e.鑲塊之間盡量采用凸凹模鑲嵌接，以免鑲塊之間發(fā)生相對位移。f.分塊應盡量有助于機械加工和熱處理。g. 鑲拼方式應方便裝配和維修。 二、成型零部件的結(jié)構(gòu)形式瓣合式凹模 組成凹模的每一個鑲拼件模塊均可沿側(cè)向滑道開啟和閉合，當制品成型時，需要用模套或其他鎖合機構(gòu)把這些可以運動的拼塊鎖合在一起，而制品脫模時又能順利進行脫模。 適用范圍： 帶有側(cè)凹，需要側(cè)向分型的制品。 二、成型零部件的結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)示例： 二、成型零部件的結(jié)構(gòu)形式凸模和型芯 凸模確定制品內(nèi)形和尺寸的成型零部件。型芯成型制品上的孔，槽和局部特殊內(nèi)型的成型零部件。 類型： 整體式 嵌入式 鑲拼組合式 活動式 凸模和型芯 整體式凸模 特點

6、：整塊材料加工而成（與整體凹模一樣）使用范圍： 完全整體小型模具 部分整體中大型模具凸模和型芯 安裝方法： a.完全整體 b.適用側(cè)向成型力較小 c,d.可承受較大側(cè)向力 凸模和型芯 嵌入式凸模（型芯） 1）特點：將凸模或型芯單獨加工，然后嵌入到固定板中。 2）適用：主要用于小型制品或大型模具中的小型芯。 凸模和型芯 安裝方式凸模和型芯鑲拼組合式凸模 特點：與鑲拼凹模相似。將復雜轉(zhuǎn)化為簡單形狀 適用范圍：內(nèi)形復雜制品 鑲拼組合式凸模 凸模和型芯 活動式凸模 瓣合式 側(cè)向型芯 活動凸模 浮動凸模 三、成型零部件的工作尺寸計算 1、工作尺寸分類及其有關(guān)規(guī)定 （1）分類 外形尺寸型腔尺寸。包容尺寸，

7、磨損后增大 內(nèi)形尺寸型芯尺寸。被包容尺寸，磨損后減小 中心距尺寸中心距尺寸不變化 1、工作尺寸分類及其有關(guān)規(guī)定 （2）尺寸標注規(guī)定：a) 制品上的外形尺寸采用單向負偏差，基本尺寸為最大值；與制品外形尺寸相應的型腔類尺寸采用單向正偏差，基本尺寸為最小值。b) 制品上的內(nèi)形尺寸采用單向正偏差，基本尺寸為最小值；與制品內(nèi)形尺寸相應的型芯類尺寸采用單向負偏差，基本尺寸為最大值。c) 制品和模具上的中心距尺寸均采用雙向等值正、負偏差，他們的基本偏差為平均值。 2、塑料制品的尺寸偏差及其控制 （1）塑料制品產(chǎn)生尺寸偏差的原因 成型收縮、模具制造偏差、模具磨損1）成型收縮 預定收縮率不準確 一般需要把它這種

8、偏差控制在制品公差的約1/6以內(nèi) 收縮率波動 控制不大于制品公差1/32、塑料制品的尺寸偏差及其控制2）工作尺寸的制造偏差（加工偏差，裝配偏差） 加工偏差：與加工方法，加工設(shè)備有關(guān)。 裝配偏差：出現(xiàn)于鑲拼尺寸段或一些帶有運動間隙活動零部件的安裝部位。 控制：不超過制品公差的1/32、塑料制品的尺寸偏差及其控制 加工方法 高精度 經(jīng)濟精度仿形銑 0.01 0.02銑削 0.01 0.020.03坐標鏜 0.002 0.01仿形磨 0.005 0.01電火花，線切削 0.005 0.032、塑料制品的尺寸偏差及其控制 3）工作尺寸磨損熔體沖擊流動磨損，脫模刮磨（主要原因） 工作尺寸磨損后肯定會使磨

9、損前后的制品尺寸發(fā)生偏差，因此磨損也是產(chǎn)生尺寸偏差的主要原因，而且是一個不可避免的原因。 影響磨損因素： 塑料品種（如帶有無機膠質(zhì)填料的塑料，產(chǎn)生較大的磨損） 模腔表面狀態(tài)（粗糙度小，硬度高，磨損?。?使用時間（時間長，磨損量增大） 模具結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)合理，磨損量小） 工作尺寸的磨損量應控制在制品公差1/6左右 （2）尺寸偏差的控制 （制品允許的公差） 制品尺寸的總偏差=s+s+z+c 式中： s因預定收縮率不準而引起的制品尺寸偏差。 s因收集率波動而引起的制品尺寸偏差 z模具制造偏差 c磨損量 （2）尺寸偏差的控制控制制品尺寸總偏差時，可考慮解決措施：1) 減少或消除s a.收縮特性試驗，確定比

10、較準確的收縮率。（它只使用于物料量和制品生產(chǎn)批量都很大的情況） b.預留修磨量。（2）尺寸偏差的控制 2)對于尺寸不太大的制品，控制z、c原因：a.制品尺寸小，收縮值不大，所以z、c起主導作用。b.制品尺寸小，因此比較容易采用較高的加工精度。c. 制品尺寸小，熱處理方便，更容易通過熱處理 來提高零部件耐磨性，c下降。 （2）尺寸偏差的控制 3)對于尺寸大的制品： 穩(wěn)定工藝條件，減小收縮率。 采用收縮波動小的物料 3、成型零部件工作尺寸計算方法主要有兩種計算方法： 平均值法 公差帶法 平均值方法 基礎(chǔ)為：誤差統(tǒng)計分析+假設(shè) 平均值方法 A）原理： a. s和z 呈正態(tài)分布，取最大，最小值的概率接

11、近于零，取平均的概率最大。 b. 在上述統(tǒng)計分析基礎(chǔ)上進步假設(shè)：當制品的成型收縮率和成型零部件的工作尺寸制造偏差和磨損量分別等于他們各自的平均值時，制品的尺寸偏差恰好可以獲得中間值。 平均值方法 B）缺點： 計算公式建立在假設(shè)基礎(chǔ)上，容易使計算結(jié)果與實際結(jié)果 需用的工作尺寸之間出現(xiàn)較大的誤差，特別是在制品精度較高，或制品尺寸較大時，誤差變的顯著。 平均值方法 C) 計算公式： 1)型腔和型芯的徑向尺寸 a. 型腔徑向尺寸（LM）zO（LS）O 根據(jù) S，z、c取平均值（LS）O偏差也取中間值之假設(shè)及尺寸標準規(guī)定和磨損方向可得： SLLSczM)2()22(2Ls S預定收縮率的平均： S=（S

12、max+ SMin）/2 C) 計算公式 整理上式忽略二階小量得： 型腔的基本尺寸： )(21)1 (LCZSMLS 分析上式： 右邊第 2 項中z和c均是引起制品偏差的主要因素，故他們也可以用制品公差表示： LM=xLSS)1 ( 式中 x稱工作尺寸的制造與使用修正系數(shù)， C) 計算公式 取值大小與制品尺寸大小和精度有關(guān)。 制品尺寸大，且精度很低的時候，影響的主要因素是s，故z、c可以忽略不計，于是： X=1/2， 考慮到前面提到在成型中控制規(guī)定： z=/3，c=/6 得 X=3/4， 由上兩項可知。X 取值范圍在 1/23/4 之間 C) 計算公式 型腔徑向尺寸 Lm標注公差為： ZZSm

13、LSL00)4321()1( C) 計算公式型芯徑向尺寸 （LS）+ (LM)-zC) 計算公式b型芯徑向尺寸：0)(ZMl 0)(l Ml =xlSS)1 ( 或：00)4321()1()(ZzSmlSl C) 計算公式2)型腔深度及型芯高度 制品脫模時與成型零部件之間的刮磨是引起工作尺寸磨損的主要原因，由于計算型腔深度及型芯高度的基準平面與脫模方向垂直，所以計算這兩類工作尺寸時，可以不考慮磨損引起的制品尺寸偏差c=0 C) 計算公式型腔深度zmH0)(，0)(sH SHHHszms)2()2(2 整理忽略二階小量S,2得到 )(21)1 (smHSH 或xHSHsm)1 ( C) 計算公式

14、當制品尺寸大，精度不高，忽略z x=1/2 當制品尺寸不大，控制z=/3 時，x=2/3 故zzsmHSH)3221()1( C) 計算公式型芯高度 xhShsmz)1 ( 或00)3221()1()(zzsmhSh C) 計算公式3)中心距尺寸： 根據(jù)中心距不受磨損的影響和平均值方法假設(shè)： SMCSC)1 ( 或 2)1 (2zSzMCSC 討論：z的選取與制品的中心距的大小、公差要求、 加工方法和加工設(shè)備有關(guān)。 C) 計算公式*如果制品的中心距尺寸有公差要求：可取z=/4 *如果考慮中心距尺寸大 小， 中心孔間距：80 z 01. 0 80220 02. 0 220360 03. 0 *如

15、果考慮加工設(shè)備對中心距尺寸的影響。 需根據(jù)不同設(shè)備的特性確定z e.g 采用坐標鏜床：z)020. 0015. 0( *當模具中心距尺寸屬于活動型芯中心線之間的間隔時，應保證z 和裝配偏差j的積累值不得超過 z+j (2)公差帶法 1）原理： 在尺寸分類與偏差標準規(guī)定的基礎(chǔ)上，先用制品規(guī)定的尺寸偏差和收縮率初算凸?；虬寄５幕境叽?，然后試選凸模，凹模的尺寸偏差及磨損量，并再次根據(jù)收縮率驗算塑料在最大或最小模具尺寸下可能出現(xiàn)的最大制品尺寸或最小制品尺寸是否能夠保持在制品規(guī)定的公差帶范圍內(nèi)。 (2)公差帶法 n型腔與型芯的徑向尺寸原理：只有在型腔取得最小內(nèi)形尺寸下成型，并且以最大收縮率收縮時，才能

16、使制品獲得最小外形尺寸： 型腔與型芯的徑向尺寸 型腔的徑向尺寸zML0)( 方法：算小+驗大 已知：制品下限尺寸SL，塑料最大收縮率為maxS 求解：型腔最小內(nèi)形尺寸即基本尺寸?ML 原理：塑料只有在型腔取得最小內(nèi)形尺寸下成型，并且以最大收縮率maxS收縮時，才能使制品獲得最小外形尺寸：即 max)(SLLLSMS 整理并忽略二階最小量maxS SMLSL)1 (max 型腔與型芯的徑向尺寸 驗大：試選cz,；已知道ML及塑料最小收縮率minS。驗算塑料在最大型腔內(nèi)形尺寸下成型，并且以最小minS收縮時?？赡艹霈F(xiàn)的制品最大外形尺寸，是否保持在制品規(guī)定的公差帶內(nèi)。即：min,)()(SLLLLs

17、czmSS式中制品可能出現(xiàn)最大尺寸與其下限尺寸的差值整理忽略二階最小量：min,min,SS得：)*(min,SLsLLczMS型腔與型芯的徑向尺寸 若要保證上述驗算條件SLSL ZzSMLSL0max0)1()( 若不等式不成立，減小z、c。 若小于符號成立，并有一定差值。則意味著z、c的取值偏小，可適當增大z（減小加工難度） 、c（延長模具壽命） 型腔與型芯的徑向尺寸n型芯的徑向尺寸算大驗小原理：只有在型芯取得最大外形尺寸，并卻以最小收縮率進行收縮時，才能使制品獲得最大的內(nèi)形尺寸。 型腔與型芯的徑向尺寸算大：已知：制品上限尺寸Sl，塑料最小收縮率 Smin。 求解：型芯的最大外形尺寸ml

18、原理： 塑料只有在型芯取得最大外形尺寸， 并卻以最小收縮率進行收縮時，才能使制品后的最大的內(nèi)形尺寸。即： Sl=ml-（Sl）Smin ml=(1+Smin ) Sl+ 型腔與型芯的徑向尺寸 驗?。?試選z、 c已經(jīng)ml及塑料最大收縮率 Smax,驗算塑料在最小型芯外型尺寸下， 以最大收縮率進行收縮時， 可能出現(xiàn)的制品最小的內(nèi)形尺寸 ,ssll能否保持在制品規(guī)定的公差帶內(nèi)； 即：sl=ls+-=(lM-Z-C)-(ls+-)Smax 整理忽略二介小量 sl=（lM-Z-C）-lsSmaxls 若等式成立： （lM）0Z=(1+Smin)ls+ 0Z 型腔深度與型芯高度 修磨方向?qū)π颓簧疃鹊挠绊?/p>

19、： （1）修磨余量放在型腔的底面時，對內(nèi)形修模，修模后深度尺寸加大，型腔類型尺寸性質(zhì)不變，但修模困難。 （2）修模余量放在型腔上端面，對外形修摸，修摸后深度尺寸減小，型腔內(nèi)尺寸性質(zhì)變?yōu)樾托绢惓叽缧再|(zhì)，此方法常用。 型腔深度（修磨上端面） 由于型腔深度是型腔類尺寸，型芯類性質(zhì)型芯類算基本尺寸算大基本尺寸在型腔內(nèi)為小值數(shù)據(jù)。算小驗小型腔取最大值，以最小收縮值收縮，制件取最大 型腔深度（修磨上端面） 型腔取最大值，以最小收縮值收縮，制件取最大 MinSZMSSHHH)( ZSMinMHSH)1 ( 當型腔取最小值MH，以最大收縮值收縮，制件取最小 MaxSmsSHHH)( SMaxSmHSHH 若等式不成立：則 zzzSMinmHSH)1()(0 型芯高度（修磨固定板上端面） 修磨方向?qū)π托靖叨鹊挠绊懀?）上端面，修模后型芯高度降低，不改變尺寸性質(zhì) （2）放在固定板上，修模后型芯高度增大，尺寸性質(zhì)改變。 型芯高度（修磨固定板上端面） 此類尺寸屬型芯尺寸，型腔類性質(zhì) （當型芯取最小值，制品以最大收縮率收縮時， 制品取得最小值） max)(Shhhszms zsmhSh)1 (max 型芯高度（修磨固定板上端面） 驗大：min)(Shhhsms （當型芯取最大值，制品以最小收縮率收縮時，制品取最大