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3成型零部件结构设计

发布时间:

塑料成型模具

成型零部件结构设计

重点、难点
? 重点:
?
? ? ?

塑料成型模具

型腔布置方式
分型面确定方法 设计排气槽的目的 常用的组合式型芯和型腔设计原则

? 难点:
? 组合式型腔设计

塑料成型模具

成型零部件设计
成型零部件是指构成模 具型腔的所有零件。
型腔(凹模、母模) 型芯(凸模、公模) 成型杆、成型环 镶嵌件

塑料成型模具

成型零部件设计
设计内容:
型腔总体结构:型腔数量、模腔布置、 进浇点、分型面位置、排气方式、脱模 方式等。 从加工角度决定成型零件的组合方式。 根据制品尺寸和收缩率确定成型零件的 成型尺寸。 校核成型零件的刚度和强度,确定厚度 尺寸。

塑料成型模具

型腔数量
决定因素有:
制品重量及注射机注射量 制品在开模方向的投影面积及注射机锁模力 模具外形尺寸及注射机拉杆间距 制品有无侧凹(是否需要侧抽芯) 制品精度 生产批量及经济效益

两板式模腔布置
单腔模具

塑料成型模具

中心开口制品的边缘浇口单腔模具

浇口数量任意,但要考虑熔结缝的数量和强度

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模腔布置-单腔模具
中心无开口的投影连续制品用中心浇口(三板 式点浇口或两板式主流道型浇口)

如果用两板式边缘浇口,则造成模具偏心。可 在型腔对称位置加压力垫块,或其它方式?

塑料成型模具

模腔布置-双腔模具
t?
2S a

t : 制品落下时间 , s S : 制品落下距离 , m a : 重力加速度 , m / s 2
哪一种更好? 比如:一制品成型周期 3 秒,每分钟成型 20 次,如 果每次制品下落时间少 0.15,则每分钟可多注射一次, 提高效率5%。

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模腔布置-三腔模具

仅为制品下落时间不同的差别。 只有圆形*衡布局,一般无矩形布置方式。

塑料成型模具

模腔布置-四腔模具
浇口开在宽边还是窄边取决于制品, 易于加工,只在X、Y轴变化。

流道短且轻

矩形布置的结构较紧凑

塑料成型模具

模腔布置-四腔模具

浇口开在宽边还是窄边取决于制品 此圆形*衡布局的H值都要比矩形布置的大

塑料成型模具

模腔布置-基数腔模具
?5 和 9 腔一般只能用圆形布局,可用热流道也 可用冷流道。分流道成辐射状与制品型腔相连, 这与一模三腔的结构相似。
?对一模7、11、13腔等而言(不能整除360度), 理论上是可以用圆形布局的,但实际上并不可 取,因为这样在尺寸排布和加工安装上都会有 较大困难。对更大的基数,由于空间限制也更 难用圆形布局。基数腔模具一般用于成套零件 的成型。

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模腔布置-六腔模具
圆形和矩形布置皆可,下图皆为矩形布局。哪种最好 ?
较好,结构上 的*衡流道 比C好,流动 方向变化少些 流动方向变化 较多

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模腔布置-八腔模具
圆形布局,流道短但 型腔数量受到限制,且 须用极坐标 矩形布局,可用方便的 X、Y坐标

分流道

主流道

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模腔布置-八腔模具
比B的布局要好,但 各腔的流动有差别 比 A 差一些,但 各腔 的 流动在结构上完全*衡

矩形布置的两种方式,哪种布局更好? 另一种矩形布局是在上面基础上旋转90度。

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模腔布置-八腔模具
流道完全*衡, 但流道最长 流道差异小,在 高速注射时完全 可忽略此差别 流道的*衡度最 差,但流道最短

细长制品的矩形布置方式

塑料成型模具

模腔布置-十二腔模具

不可取,与F几乎无 差别,且F更简洁。

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模腔布置-十六腔模具

A和B都是常用的布局形式
最好的布局 也可用A中的 X形分流道

模腔布置-二十四腔模具

塑料成型模具

与左图类似, 但末端为X分布

什么作用?

模腔布置-三十二腔模具

塑料成型模具

一般只用这种*衡布局方式,对细长制品,可用线性非 *衡式布局。图中红色表示可用X布局代替H型布局。 设计人员应尽量将流道设计成均衡的矩形布局,一般投 影面积的长边不要超过短边的2倍。

模腔布置-三十二腔模具

塑料成型模具

模腔数是4的倍数 (最好为8的倍数) 的通用模腔布局。

将一个线性和 H形流道配合使用,对太多腔就可以不用考 虑*衡的问题了。

三板式模腔布局
特点

塑料成型模具

模腔间可以相互紧靠着排列,因为不用安排主 流道各分流道。但还是考虑冷却水道、模具型 芯和顶杆位置等因素。 与二板式模具相比,在模腔数相同时,应该有 更短的流道长度。 对多腔模而言,如果要节约空间可用蜂窝形布 局。 *衡式布局是期望的目标,但并不是绝对必须。

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模腔布置-三腔模具

与两板式模具型腔布局相似,只是更紧凑些。

塑料成型模具

模腔布置-四腔模具

与两板式模具型腔布局相似,甚至可以更紧凑 些。也可以用H型布局,但没必要,因为流道 与制品不在一个面上,X型布局是最好的。

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模腔布置-六腔模具

典型的双Y流道布局加上一段直流道

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模腔布置-八腔模具

常用双 X 流道布局和双 H 流道布局加上一 段直流道。还要考虑制品脱出后被取走 的方向、制品形状和顶出等。

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模腔布置-八腔模具

细长制品的模腔布局

此流道偏心不会有什 么大问题,因为还要 隔一层型腔。

塑料成型模具

模腔布置-十二腔模具

浇口可以置于制 品任何位置(参 考前面内容)。

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模腔布置-十六腔模具
浇口可以置于制 品任何位置(参 考前面内容)。

塑料成型模具

模腔布置-二十四腔模具

此桥连在三板式模具中更常用,用于连接流道 凝料,使其保持在一个*面上,方便顶出。

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模腔布置-二十四腔以上模具

对左图的 32 腔,其长宽比有点太悬 殊了,可用右图的34腔来代替。

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分型面
分型面 : 为了将制品及凝固的流道从模 腔中取出,模腔必须能夠分成两个或者 是多个主要的部分。这些可以分离部分 的接触表面,通称为分模面(PL面)。 分型面数量可以有一个(常用)或多个, 动定模之间的分型面为主分型面,其它 为次分型面。 分型面形状可为*面或曲面,分型面可 垂直于(常用)、*行于或倾斜于开模 方向,或成阶梯状(难点)。

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分型面
一般原则:
不影响制品外观 有利于制品尺寸精度 有利于模具加工,特别是型腔加工 有利于浇注系统、冷却系统和排气系统 有利于制品脱模(一般留于动模) 有利于镶嵌件的安装 由客户确定分型面位置,否则由设计人员 决定。

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分型面
分型面设计很重要除了考虑模具整体结构外, 还要考虑钳工装配。 设计分型面时须检查:
分型面位置 分型面定位 分型面是否有尖角

分型面不能影响制品外观

塑料成型模具

通常的分型面位置

分型面不能影响制品外观

塑料成型模具

如果不能满足用户要求,再 好的模具设计也无用

用户要求的分型面位置

模具设计的分型面位置

分型面位置

塑料成型模具

合 理

不合理

分型面应开在制件断面轮廓最大的地方。 分型面最好不要开在制品光亮*滑或带圆角处以避免 哪一个设计更合理? 溢料痕迹或拼合缝痕迹。

分型面位置

塑料成型模具

无法直接脱模
分型通常位于最大轮廓处

可顺利脱模

分型面位置

塑料成型模具

该如何设计?

分型面的设计应尽量避免倒扣或侧抽芯

分型面位置

塑料成型模具

最复杂的分型面即 为阶梯状分型面

分型面设计-制品方位

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三个侧分型

两个侧分型

一个侧分型

尽量避免与开模方向垂直 或倾斜的侧向分型抽芯。

分型面设计-制品方位

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主分型方向

一个侧分型

无侧向分型

尽量避免与开模方向垂直 或倾斜的侧向分型抽芯。

分型面设计

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原则:尽可能使制件留在动模一边。

一般筒形薄 壁制品

形状复杂的 多型芯制品

小型芯厚壁 芯制品

内 有 管状 无 螺 纹嵌件的制品

分型面设计

塑料成型模具

合 理 不合理 如果制件的同心度要求较高 ,哪个设计合理 ?

原则:对一制件同心度要求高的部分最好皆设在动模 或定模(比如双联齿轮等),否则要很好地定位。

分型面设计

塑料成型模具

型腔侧 PL面

此设计有什么问题?

型芯侧

此处只有用电加工,且制 品顶出困难,故不合理

分型面设计

塑料成型模具

型腔侧

PL面
型芯侧

将 PL 面设计在开口处, 便于加工,顶出容易。

分型面设计

塑料成型模具

哪一个设计合理?

可能需要用电加工

小型芯外形磨削即可

分型面设计

塑料成型模具

不合理

此面咬花或者抛光困难

分型面设计

塑料成型模具

合理

此面容易咬花或者抛光

分型面设计

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有侧凹或侧孔的制品,抽拨距离小的作为侧 分型,抽拨距离长的作为主分型。(液压抽 芯除外) 投影面积大的作为主分型面,投影面积小的 作为侧分型面,以减小对锁紧楔的压力。 尽量将侧向分型抽芯机构放在动模一侧,以 简化模具的结构,抽拨距也可以更长。 如果利用分型面来排气,则分型面应设计在 料流的末端。

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分型面设置例子(笔筒)

分型线

塑料成型模具

分型面设置例子(笔筒)

侧滑块

型 芯

设计一

塑料成型模具

分型面设置例子(笔筒)

侧滑块

型 芯

设计二

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分型面设置例子(滑雪靴)
滑雪靴上压板
Shoes High_back

塑料成型模具

分型面设置例子(滑雪靴)
滑雪靴上压板 Shoes High_back

塑料成型模具

分型面设置例子(滑雪靴)
滑雪靴上压板
Shoes High_back

塑料成型模具

排气槽设计
目的:将型腔内的气体顺利、完全地排出。 以免制品上有气孔、接缝、被烧焦、型腔不 能被充满。另外,气体不能被排出,产生很 高的型腔压力使充模速率降低。
尽量利用现成的间隙(分型面、顶出系统的配合 间隙、活动型芯与型芯孔配合间隙等)来排气。 否则必须另外设计排气措施。 排气槽位置:料流的末端,一般在凹模上。 当制品设计不合理时,很难解决排气的问题。

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排气槽设置例子(滑雪靴)

扣 件

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排气槽设置例子(滑雪靴)

塑料成型模具

排气槽设置例子(滑雪靴)

塑料成型模具

排气槽设置例子(滑雪靴)

塑料成型模具

排气槽设置例子

不合理

哪一个设计更合理?

合 理

排气槽设计

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槽深取0.01~0.015mm,槽宽1.5~6mm。尽量设计大些,对 不同的塑料品种,以不大于相应的溢料间隙为原则。比 如:ABS、HIPS、PC、PMMA、SAN取0.03~0.08mm, PE、PP、PA等取 0.02~0.03mm。 出口不要朝向操作工人一侧,以免塑料喷出发生事故。 排气槽弯曲渐宽以减小塑料冲出时的动能。

排气槽设计

塑料成型模具

优先选用 连续排气

排气槽设计

塑料成型模具

排气道形状

排气槽设计例子

塑料成型模具

快速注射直径为200mm的 圆形制品。 选择连续排气孔,孔深 0.01mm,则排气孔面积为 200XPIX0.01=6.28mm2; 排气槽:W=5mm,DG=0.8mm, 面积=3.64mm2。 排气道:W=5mm,DC=1mm, 面积:3.4mm2。 则至少需要的排气道数 =6.28/3.4=2 最好取4到8个均布。

排气杆设计

塑料成型模具

塑料成型模具

排气镶件设计

塑料成型模具

多孔金属排气
注意:强度差;导热 性,过热易溢料;孔 易堵塞;表面粗糙, 可能在制品表面留下 粗糙痕迹。

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负压及真空排气

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流道排气

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型腔底部排气

塑料成型模具

常见分型面处理方式
1﹑*面分型面的选取

若 PL 面 与 开 模方向垂直﹐ 则可直接延伸 成PL面

塑料成型模具

常见分型面处理方式
2﹑斜面PL面的选取
型腔与型芯在红色点处相 接﹐容易在制品边沿产生 毛边(不合理)
哪一个设计合理?

型腔型芯直接在斜面上靠 破﹐彼此之间会产生错位 (不合理)

塑料成型模具

常见分型面处理方式
2﹑斜面PL面的选取
斜面靠破后再延伸一*面定 位﹐同时也有利于加工对刀 (合理)
哪一个设计合理?

斜面靠破后﹐型芯型腔做插 破面防滑处理(合理)

塑料成型模具

常见分型面处理方式
3﹑曲面PL面的分取

沿曲面延伸一段靠破面(靠破面的大小视制品大小而定﹐一 般应大于3mm)﹐再做*面靠破。

塑料成型模具

常见分型面处理方式
4﹑圆柱形产品PL面的选取
对于轴类零件有圆 度要求时﹐在PL面 上向內做小0.1mm, 即增加一段直边。

直边

为什么?

塑料成型模具

常见分型面处理方式
4﹑圆柱形产品PL面的选取

防错位,利用型芯型腔锥面定位

塑料成型模具

常见分型面处理方式
5﹑破孔的拆法

正面靠破,从脱模的角度,各占一部分

靠破孔的处理方式

塑料成型模具

型腔侧

PL面 放大后 型芯侧

红色线所示为分模 线﹐型腔型芯在此 靠破

靠破孔的处理方式

塑料成型模具

定模

侧面插破

动模

侧面靠破孔:插破面上必须做角度﹐且角度 越大越好﹐原则*文6尾頼in=0.1mm。

筋处镶件的处理方式
十字筋处由于 筋较深﹐一般 为电加工﹐加 工难度大﹐易 造成工件异 常﹐将其拆成 镶件可方便加 工﹐缩短加工 周期﹐常见的 有以下几种组 合方式﹕

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筋处镶件的处理方式

塑料成型模具

在筋的底部组 合一个不通的 零件,把电火 花加工变成线 切割加工。

筋处镶件的处理方式

塑料成型模具

整体设计成一 个小型芯。

塑料成型模具

成型零件结构设计
由于直接与高温高压的塑料熔体接触,直接 影响到塑料制品的质量,故应有足够的强度、 刚度、硬度、耐磨性、精度和粗糙度。对可 能会产生腐蚀性气体的塑料,模具材料还应 具有耐腐蚀性。 粗糙度:成型面小于0.4μm,配合面0.8μm, 其他面6.3μm ~1.6μm。

成型零件应进行热处理,硬度大于HRC40。

凹模设计-整体式

塑料成型模具

凹模成型制品的外表面。 结构形式:整体式、整体嵌入式、局部镶 嵌式、大面积镶嵌组合式和四壁拼合式。
整体式凹模
由一块金属加工而成,牢固 不易变形,一般不热处理, 适合于形状简单、易于加工 的模具

整体嵌入式凹模

塑料成型模具

对多腔模,其凹模常加工成单独的镶块(比如用冷 挤压方法等)再嵌入到模套中,以保证各型腔尺寸 的一致性。下图皆用轴肩固定。

制品和镶块皆为回转 体,不考虑止转问题

制品是非回转体,镶 块为回转体,用销止 转,如果硬度不同则 销孔要钻在二者间

制品是非回转体,镶 块为回转体,用键止 转,宜于常拆卸

整体嵌入式凹模

塑料成型模具

凹模从分型面压入,以螺钉固定或以较紧的 配合定位。可以省去垫板。

塑料成型模具

局部镶嵌式凹模
目的:为了加工方便或易于更换凹模中容易 损坏的部分。

异形凹模

异形凹模,局部凸 起,用圆形槽、T 形槽或燕尾槽定位

局部镶嵌圆 环形凹模

底部镶嵌复 杂的凹模

大面积镶嵌组合式凹模

塑料成型模具

目的:为了加工方便,比如研磨、抛光和热处 理等。
必须注意底板的刚度,为什么?

后两种是否不易楔入塑料熔体?

大面积镶嵌组合式凹模

塑料成型模具

从螺钉受力安全的角度,哪种结构更好?

大面积镶嵌组合式凹模

塑料成型模具

四壁拼合式凹模

塑料成型模具

侧壁单独加工,采用扣锁互连压入模套。

型芯和成型杆设计
整体式结构简单 强度不及轴肩联接

塑料成型模具

常用形式必要时止转

垫板厚度不够时使用

型芯和成型杆设计

塑料成型模具

成型杆(小型芯)常单独加工,再与其他的 成型零件组合。

最简单形式, 靠配合定位, 不太可靠

端部铆接增 加可靠性

常用形式, 轴肩连接, 下部加粗增 加强度

使用圆柱衬 垫以减小型 芯长度

用螺钉压 紧缩短型 芯长度

型芯设计

塑料成型模具

对多个相互靠*的小型芯,如果用轴肩和垫板连接, 而轴肩部分又互相干涉,可以磨去干涉的部分。垫 板上只加工一个在圆坑或长槽。

型芯设计

塑料成型模具

对异形(非圆形)型芯,可以只把必要部分作成异 形,其余部分作成圆形。用轴肩和固定板连接或用 螺母/螺钉和弹簧垫圈定位。

上部异形,下 部为圆形

上部异形,下 部为圆形,用 螺母联接

两小型芯间的薄 壁处在热处理时 易开裂

消除了热处理 时开裂可能

螺纹型芯和型环的设计

塑料成型模具

螺纹型芯成型塑料制品的螺纹孔或固定金属螺 纹镶嵌件。对前者在计算型芯尺寸时要考虑收 缩率;而对后者则不用考虑收缩的问题。 螺纹型环成型塑料制品的外螺纹。 脱模方式:自动卸螺纹和模外手动卸螺纹。 要求:定位可靠,不因外界振动或料流的冲击 而移位,在开模时能与制品一起方便地取出。

塑料成型模具

螺纹型芯和型环的设计
粗糙度: 成型面 0.2~0.1 μm, 配合面0.8 ~ 0.4μm,其它6.3 ~ 1.6 μm。 配 合 形 式 : H8/f7 或 H8/e7 (模板孔与螺纹型芯) 螺纹型芯和整体式螺纹型环的插入模板 孔内的部分要磨成相对的两个*行*面 或四方形等,以便在模外与塑料制品分 离时夹持定位。

螺纹型芯设计

塑料成型模具

靠配合定位适合于安装在卧式注射机定模中 或立式注射机的下模的螺纹型芯。

塑料成型模具

螺纹镶嵌件设计

塑料成型模具

弹性连接定位方式

弹性连接定位方式
直径更大的弹性连接方式如下:

塑料成型模具

螺纹型环设计

塑料成型模具

组合式 整体式 适合于精度要求不高的粗牙螺纹的成型,通常由两个哈 呋块组成,之间用销钉定位,在两半的结合处外侧开两 条楔形槽,以便分模。卸螺纹方便快捷,但在结合面处 易留下痕迹。

塑料成型模具

结 束

塑料成型模具

分型面图例

塑料成型模具

多个分型面图例

分型面形状

塑料成型模具

不合理

合理

塑料成型模具

蜂窝形模腔布局

塑料成型模具

倾斜的主流道




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