塑料模具设计教程_5-3成型零件的设计

    构成塑料模具模腔的零件统称成型零件。成型零 件是模具的主要部分，决定了塑件的几何形状和尺寸，主要包括凹模、凸模、镶块、小型芯和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料熔体接触，承受熔体料流的高压冲刷、脱模磨擦等。因此，成型零件不仅要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，而且还要求有合理的结构，较高强度、刚度及较好的耐磨性。

    设计塑模的成型零件时，应根据塑件的塑料性能、使用要求、几何结构，并结合分型面和浇口位置的选择、脱模方式和排气位置的考虑来确定型腔的总体结构，根据塑件的尺寸、计算成型零件型腔的尺寸；确定型腔的组合方式；确定成型零件的机加工、热处理、装配等要求。对关键的部位进行强度和刚度校核。

5-3-1 成型零件的结构设计

5-3-1-1 凹模的结构设计

    凹模亦称型腔，是成型塑件外表面的主要零件，按结构不同可分为整体式和组合式两种结构形式。

一 整体式凹模结构 

    整体式凹模结构是在整体金属模板上加工而成的，如图5-3-1所示，其特点是牢固、不易变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。但是加工困难，热处理不方便，常用于形状简单的中、小型模具上。

图5-3-1 整体式凹模结构

二 组合式凹模结构

    组合式凹模结构的型腔是由两个或两个以上的零部件组合而成的。按组合方式不同，可为整体嵌入式、局部镶嵌式和四壁拼合式等形式。

   （1）整体嵌入式凹模

    如图5-3-2所示，小型塑件采用多型腔模具成型时，各单个型腔采用机械加工、冷挤压、电加工等到方法加工制成，然后压入模板中。这种结构加工效率高，装拆方便，可以保证各个型腔的形状尺寸一致。图5-3-2a~c称为通孔台肩式，凹模带有台肩，从下面嵌入模板，再用垫板螺钉紧固。如果凹模镶件是回转体，而型腔是非回转体，则需要用销钉或键止转定位。图5-3-2b采用销钉定位，结构简单，装拆方便；图5-3-2c是键定位，接触面积大，止转可靠；图5-3-2d是通孔无台肩式，凹模嵌入模板内用螺钉与垫板固定；图5-3-2e是盲孔式，凹模嵌入固定板后直接用螺钉固定在固定板下部设计有装拆凹模用的工艺通孔，这种结构可省去垫板。

图5-3-2  整体嵌人式凹模结构形式

   （2）局部镶嵌式凹模

    如图5-3-3所示，为了加工方便或由于型腔的某一部分容易损坏，需要经常更换，应采用局部镶嵌的办法。图5-3-3a所示的异形凹模，先钻周围的小孔，再在小孔内镶入芯棒并加工大孔，加工完毕后把这些芯棒取出，调换芯棒镶入小孔与大孔组成型腔；图5-3-3b凹模内有局部凸起，可将此凸起部分单独加工，再把加工好的镶块利用圆形槽（也可用Ｔ形槽，燕尾槽等）镶在圆形凹模内；图5-3-3c是利用局部镶嵌的办法加工圆环形凹模；图5-3-3d是在凹模底部局部镶嵌；图5-3-3e是利用局部镶嵌的办法加工长条形凹模。

图5-3-3 局部镶嵌式凹模结构形式

   （3）底部镶拼式凹模

    为了机械加工、研磨、抛光、热处理方便，形状复杂的型腔底部可以设计成镶拼式，如图所示，图5-3-4a的形式镶嵌比较简单，但结合面磨平、抛光时应仔细，保证接合处的锐棱（不能带圆角）以免影响脱模。底板还应有足够的厚度以免变形而楔入塑料；图5-3-4b、c的结构制造稍麻烦，但圆柱形配合面不易楔入塑料；图5-3-4d的结构与图5-3-4a的结构相似，只是 底部为台阶镶嵌。

图5-3-4  整体嵌人式凹模结构形式

   （4）侧壁镶拼式凹模

    侧壁镶拼如图5-3-5所示，这种结构便于加工和抛光，但是一般很少采用，这是因为在成型时，溶熔融的塑料成型压力使螺钉和销钉产生变形，从而达不到产品的要求。图5-3-5a中螺钉在成型时将受到拉伸力；图5-3-5b中螺钉和销钉在成型时将受到剪切力。

图5-3-5  整体嵌人式凹模结构形式

   （5）四壁拼合式凹模

    四壁拼合如图5-3-6所示。大型和形状复杂的凹模，可以把它的四壁和底板分别加工经研磨后压入模套中。在图b中，为了保证装配的准确性，侧壁之间采用锁扣连接，连接处外壁应留有0.3~0.4mm的间隙，以使内侧接缝紧密，减少塑料的挤入。

图5-3-6  四壁拼合式凹模结构形式

1－模套；2、3－侧向镶拼块；4－底部镶拼块

　

    综上所述，采用组合式凹模，简化了复杂凹模的加工工艺，减少了热处理变形，拼合处有间隙利于排气，便于模具的维修，节省了贵重的模具钢。为了保证组合工型腔尺寸的精度和装配的牢固，减少塑件上的镶拼痕迹，对于镶块的尺寸、形位公差要求较高，组合结构必须牢固，镶块的机械加工工艺性要好。因此 ，选择合理的组合镶拼结构是非常重要的。

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