第二章模具设计 21成型零件 直接与塑料接触构成塑件形状的零件称为成型零件,其中构成塑件外形的成型零件称为 型腔,构成塑件内部形状的成型零件称为型芯。由于型腔、型芯零件直接与高温、高压的塑 料接触,并且顶出时反复与塑件摩擦,因此,要求它们具有足够的强度、刚度、硬度、耐磨 性、耐腐蚀性以及足够低的表面糙糙度 211结构设计 1、-型腔结构设计 1)整体式型腔 直接在选购的模架板上开挖型腔,如图2-1所示。其优点是加工成本低。但是,通常模 架的模板材料为普通的中碳钢,用作型腔零件,使用寿命短,若选用高性能材料,则制造成 本高 通常,对于成型1万次以下塑件的模具或塑件精度要求低、形状简单的模具可采用整体 式结构。 图2-1整体式型腔 2)整体嵌入式型腔 用略大于塑件外形(需要保证足够强度的壁厚)的优质材料(高碳钢或合金工具钢)制 成型腔零件,再将其嵌入模板中固定。如图2-2所示。 其优点是既保证了型腔零件使用寿命,又节省了价格昂贵的材料。并且型腔零件损坏后, 维修、更换方便
第二章 模具设计 2.1 成型零件 直接与塑料接触构成塑件形状的零件称为成型零件，其中构成塑件外形的成型零件称为 型腔，构成塑件内部形状的成型零件称为型芯。由于型腔、型芯零件直接与高温、高压的塑 料接触，并且顶出时反复与塑件摩擦，因此，要求它们具有足够的强度、刚度、硬度、耐磨 性、耐腐蚀性以及足够低的表面糙糙度。 2.1.1 结构设计 1、.型腔结构设计 1) 整体式型腔 直接在选购的模架板上开挖型腔，如图 2-1 所示。其优点是加工成本低。但是，通常模 架的模板材料为普通的中碳钢，用作型腔零件，使用寿命短，若选用高性能材料，则制造成 本高。 通常，对于成型 1 万次以下塑件的模具或塑件精度要求低、形状简单的模具可采用整体 式结构。 图 2-1 整体式型腔 2) 整体嵌入式型腔 用略大于塑件外形（需要保证足够强度的壁厚）的优质材料（高碳钢或合金工具钢）制 成型腔零件，再将其嵌入模板中固定。如图 2-2 所示。 其优点是既保证了型腔零件使用寿命，又节省了价格昂贵的材料。并且型腔零件损坏后， 维修、更换方便
7/m6 圆上 图2-2整体嵌入式型腔 3)镶拼式型腔 对于形状复杂或某些局部易损坏的型腔,将其中难以加工或易损坏的部分设计成镶件形 式,嵌入型腔基体上,如图2-3所示 图2-3局部镶拼式型腔四模 对于大型的复杂型腔吗模,可以采用将型腔四壁单独加工后镶入模套中,然后再和底板-带格式的:字体:Tims 组合、如图24所示 图2-4四壁拼合式型腔凹模
图 2-2 整体嵌入式型腔 3）镶拼式型腔 对于形状复杂或某些局部易损坏的型腔，将其中难以加工或易损坏的部分设计成镶件形 式，嵌入型腔基体上，如图 2-3 所示。 图 2-3 局部镶拼式型腔凹模 对于大型的复杂型腔凹模，可以采用将型腔四壁单独加工后镶入模套中，然后再和底板 组合、如图 2-4 所示。 图 2-4 四壁拼合式型腔凹模 带格式的: 字体: Times New Roman, 五号
4)螺纹型环 螺纹型环是用来成型塑件外螺纹的一类活动镶件、成型后随塑件一起顶岀,在模外卸下, 如图2-5所示为整体式螺纹型环,配合长度5mm-8mm,为了便于安装,其余部分制成3° 5°斜度,下端加工出四侧平面,便于用工具将其从塑件上拧下来。 综上所述,应用较多的型腔结构是整体嵌入式和镶拼式型腔。 Ne 图2-5螺纹型环 2、型芯结构设计 整体式凸模浪费材料太大且切削加工量大,在当今的模具结构中几乎没有这种结构,主 要是整体嵌入式凸模和镶拼组合式凸模。如图2-6,2-7所示。 d2·4+l 屡缓 图2-6型芯的结构形式 图2-7镶拼式组合型芯
4) 螺纹型环 螺纹型环是用来成型塑件外螺纹的一类活动镶件、成型后随塑件一起顶出，在模外卸下。 如图 2-5 所示为整体式螺纹型环，配合长度 5mm~8mm，为了便于安装，其余部分制成 3°~ 5°斜度，下端加工出四侧平面，便于用工具将其从塑件上拧下来。 综上所述，应用较多的型腔结构是整体嵌入式和镶拼式型腔。 图 2-5 螺纹型环 2、.型芯结构设计 整体式凸模浪费材料太大且切削加工量大，在当今的模具结构中几乎没有这种结构，主 要是整体嵌入式凸模和镶拼组合式凸模。如图 2-6，2-7 所示。 图 2-6 型芯的结构形式 图 2-7 镶拼式组合型芯
212尺寸设计 成型零件的工作尺寸是指型腔和型芯中直接与塑件接触部分的尺寸,它的精度直接影响 塑件的精度。 1、影响工作尺寸的因素 I)塑件收缩率的影响 由于塑料热胀冷缩的原因,成型冷却后的塑件尺寸小于模具型腔的尺寸, 2)制造公差 它直接影响塑件的尺寸公差。通常型腔和型芯的制造公差取塑件公差的1/3~1/6,表面 粗糙度Ra值为0.8lm~041m。 3)使用过程中的磨损量 生产过程中的磨损以及修复会使得型芯尺寸变小,型腔尺寸变大 因此,成型大型塑件时,收缩率对塑件的尺寸影响较大;而成型小型塑件时,制造公差 与磨损量对塑件的尺寸影响较大。常用塑件的收缩率通常在百分之几到千分之几之间。具体 塑料的收缩率査找有关手册或供应商塑料产品说明书 2、一工作尺寸的计算 常,型腔、型芯的工作尺寸根据塑料的收缩率,型腔、型芯零件的制造公差以及磨损 量三个因素确定 1)型腔工作尺寸计算 型腔是成型塑件外形的模具零件,其工作尺寸属包容尺寸,在使用过程中型腔的磨损会 使包容尺寸逐渐增大。所以,为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要,在设汁 模具时,包容尺寸尽量取下限尺寸,尺寸公差取上偏差。具体计算公式如下 型腔的径向尺寸计算公式 L=[L2(1+k)-(3/4)A]° (2-1) 式中:Lp—塑件外形公称尺寸 k 塑料的平均收缩率 塑件的尺寸公差 模具制造公差,取对应塑件尺寸公差的1/3~1/6 型腔的深度尺寸计算公式 H=[H21+k)-(2/3) (2-2) 式中:H—塑件高度方向的公称尺寸 2)型芯工作尺寸计算 型芯是成型塑件内形的,其工作尺寸属被包容尺寸,在使用过程中型芯的磨损会使被包 容尺寸逐渐减小。所以,为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要,在设计模具 时,被包容尺寸尽量取上限尺寸,尺寸公差取下偏差。具体计算公式如下 型芯的径向尺寸计算公式 =[01+k)+(3/4)L (2-3) 式中:l—塑件内形径向公称尺寸 型芯的高度尺寸计算公式
2.1.2 尺寸设计 成型零件的工作尺寸是指型腔和型芯中直接与塑件接触部分的尺寸，它的精度直接影响 塑件的精度。 1、. 影响工作尺寸的因素 1) 塑件收缩率的影响 由于塑料热胀冷缩的原因，成型冷却后的塑件尺寸小于模具型腔的尺寸。 2) 制造公差 它直接影响塑件的尺寸公差。通常型腔和型芯的制造公差取塑件公差的 1/3~1/6，表面 粗糙度 Ra 值为 0.8 um ~0.4 um 。 3) 使用过程中的磨损量 生产过程中的磨损以及修复会使得型芯尺寸变小，型腔尺寸变大。 因此，成型大型塑件时，收缩率对塑件的尺寸影响较大；而成型小型塑件时，制造公差 与磨损量对塑件的尺寸影响较大。常用塑件的收缩率通常在百分之几到千分之几之间。具体 塑料的收缩率查找有关手册或供应商塑料产品说明书。 2、. 工作尺寸的计算 通常，型腔、型芯的工作尺寸根据塑料的收缩率，型腔、型芯零件的制造公差以及磨损 量三个因素确定。 1) 型腔工作尺寸计算 型腔是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸属包容尺寸，在使用过程中型腔的磨损会 使包容尺寸逐渐增大。所以，为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要，在设汁 模具时，包容尺寸尽量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。具体计算公式如下： 型腔的径向尺寸计算公式： +δ L = [L（1+ k）− (3/ 4)Δ] p （2-1） 式中： Lp —— 塑件外形公称尺寸； k —— 塑料的平均收缩率； Δ —— 塑件的尺寸公差； δ —— 模具制造公差，取对应塑件尺寸公差的 1/3 ~ 1/6。 型腔的深度尺寸计算公式： +δ H = [H（1+ k）− (2 / 3)Δ] p （2-2） 式中：Hp —— 塑件高度方向的公称尺寸。 2) 型芯工作尺寸计算 型芯是成型塑件内形的，其工作尺寸属被包容尺寸，在使用过程中型芯的磨损会使被包 容尺寸逐渐减小。所以，为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要，在设计模具 时，被包容尺寸尽量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。具体计算公式如下： 型芯的径向尺寸计算公式： = + + Δ −δ l [l（1 k） (3/ 4) ] p （2-3） 式中：lp —— 塑件内形径向公称尺寸。 型芯的高度尺寸计算公式：
[h(1+k)+(2/3)△l 式中:——塑件深度方向的公称尺寸 3)模具中的位置尺寸计算(如孔的中心距尺寸) 计算公式为 C=C(+k)±d/2 (2-5) 式中:Cp塑件位置尺寸。 3、螺纹型环和螺纹型芯的尺寸计算 带格式的:缩进:首行缩进 1)螺纹型环的尺寸计算 Dn=[Dm(1+k)-4 D,=[Dps(1+k-A 式中:Dm——螺纹型环的中径尺寸 D—螺纹型环的大径尺寸: Ds 螺纹型环的小径尺寸 塑件外螺纹的中径公称尺寸 D—塑件外螺纹的大径公称尺寸 D塑件外螺纹的小径公称尺寸 塑件外螺纹的中径公差 δ——螺纹型环的制造公差值,对于中径,δ=Δ/5,对于大径和小径,δ=Δ/4 2)螺纹型芯的尺寸计算 dn=[d=(1+k)-△l d=d(1+k)-△ (2-7) d=[d(1+k)-△l 式中:dn—螺纹型芯的中径尺寸 d—螺纹型芯的大径尺寸 d—螺纹型芯的小径尺寸 塑件内螺纹的中径公称尺寸 d—塑件内螺纹的大径公称尺寸 ds—塑件内螺纹的小径公称尺寸 塑件内螺纹的中径公差; 螺纹型芯的制造公差值,对于中径,δ=Δ/5,对于大径和小径,δ=Δ/4 3)螺距工作尺寸计算 P=P(+k)±6/2 (2-8) 式中:P——塑料螺纹制件螺距的公称尺寸 螺距的制造公差值,见表2-1 螺纹型环或螺纹型芯的螺距尺寸。 ˉ般情况下,当螺纹牙数少于7牙~8牙时,可不进行螺距工作尺寸计算,而是靠螺纹 的旋合间隙补偿
= + + Δ −δ h [h（1 k） (2 / 3) ] p （2-4） 式中：hp —— 塑件深度方向的公称尺寸。 3) 模具中的位置尺寸计算（如孔的中心距尺寸） 计算公式为： C = C（p 1+ k）± δ / 2 （2-5） 式中：Cp —— 塑件位置尺寸。 3、螺纹型环和螺纹型芯的尺寸计算 1）螺纹型环的尺寸计算 δ δ δ + + + = + − Δ = + − Δ = + − Δ [ 1 ] [ 1 ] [ 1 ] （ ） （ ） （ ） D D k D D k D D k s ps l pl m pm （2-6） 式中：Dm —— 螺纹型环的中径尺寸； Dl —— 螺纹型环的大径尺寸； Ds —— 螺纹型环的小径尺寸； Dpm —— 塑件外螺纹的中径公称尺寸； Dpl —— 塑件外螺纹的大径公称尺寸； Dps —— 塑件外螺纹的小径公称尺寸； Δ —— 塑件外螺纹的中径公差； δ —— 螺纹型环的制造公差值，对于中径，δ = Δ / 5 ，对于大径和小径，δ = Δ / 4。 2）螺纹型芯的尺寸计算 δ δ δ − − − = + − Δ = + − Δ = + − Δ [ 1 ] [ 1 ] [ 1 ] （ ） （ ） （ ） d d k d d k d d k s ps l pl m pm （2-7） 式中：dm —— 螺纹型芯的中径尺寸； dl —— 螺纹型芯的大径尺寸； ds —— 螺纹型芯的小径尺寸； dpm —— 塑件内螺纹的中径公称尺寸； dpl —— 塑件内螺纹的大径公称尺寸； dps —— 塑件内螺纹的小径公称尺寸； Δ —— 塑件内螺纹的中径公差； δ —— 螺纹型芯的制造公差值，对于中径，δ = Δ / 5 ，对于大径和小径，δ = Δ / 4。 3）螺距工作尺寸计算 P = P（1+ k）± δ / 2 p （2-8） 式中：Pp —— 塑料螺纹制件螺距的公称尺寸； δ —— 螺距的制造公差值，见表 2-1； P —— 螺纹型环或螺纹型芯的螺距尺寸。 一般情况下，当螺纹牙数少于 7 牙~ 8 牙时，可不进行螺距工作尺寸计算，而是靠螺纹 的旋合间隙补偿。 带格式的: 缩进: 首行缩进: 0 字符