第7章注射模成型零部件设计ppt课件.ppt
2023/1/11,目标与要求：,掌握分型面选择原则,重点难点：,型腔数目的确定方法,成型零部件的结构设计及尺寸计算,成型零部件的尺寸计算,2023/1/11,概述,模具闭合时用来填充塑料成型制品的空间称为型腔。构成模具型腔的零部件称为成型零部件。,重要性,成型零部件直接与塑料接触，成型塑件的某些部分，承受着塑料熔体压力，决定着塑件形状和精度。,2023/1/11,概述,设计内容和程序,1.确定型腔总体结构，根据塑件的结构形状与性能要求，确定型腔位置，从何处分型，一次成型几个塑件，浇口和排气位置、脱模方式等。,2.确定成型零部件的结构类型。,3.计算成型零部件工作尺寸。,4.关键零部件的强度与刚度校核。,2023/1/11,7.1 型腔总体布置与分型面选择,一、型腔数目的确定,1.按注射机的最大注射量确定型腔数量,式中 Vg（mg）-注射机最大注射量，cm3或g；Vj（mj）-浇注系统凝料量，cm3或g；Vn（mn）-单个塑件的容积或质量，cm3或g。,2023/1/11,7.1 型腔总体布置与分型面选择,一、型腔数目的确定,2.按注射机的额定锁模力确定型腔数量,F p(nAn+Aj),n,式中 F-注射机的额定锁模力，N；p-塑料熔体对型腔的平均压力，Mpa；An-单个塑件在分型面上的投影面积，mm2 Aj-浇注系统在分型面上的投影面积，mm2,2023/1/11,7.1 型腔总体布置与分型面选择,一、型腔数目的确定,3.按制品的精度要求确定型腔数量,生产经验：增加一个型腔，塑件的尺寸精度将降低4%。,L S+(n-1)L S4%,式中 L-塑件基本尺寸，mm；-塑件的尺寸公差，mm，为双向对称偏差标注；-单型腔注射模时塑件可能产生的尺寸误差的百分比。,2023/1/11,7.1 型腔总体布置与分型面选择,一、型腔数目的确定,4.按经济性确定型腔数量,2023/1/11,7.1 型腔总体布置与分型面选择,二、多型腔的排列,1.尽可能采用平衡式排列，以便构成平衡式浇注系统，确保塑件质量的均一和稳定。,2.型腔布置和浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现象。,2023/1/11,7.1 型腔总体布置与分型面选择,二、多型腔的排列,3.尽量使型腔排列的紧凑一些，以便减小模具外形尺寸。,4.型腔的圆形排列所占的模板尺寸大，虽有利于浇注系统的平衡，但加工比较麻烦，适用于圆形制品和一些高精度制品；一般常用直线和H形排列。,2023/1/11,三、分型面的设计,模具上用以取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面，也叫合模面。,分型面,7.1 型腔总体布置与分型面选择,2023/1/11,平面,斜面,阶梯面,曲面,三、分型面的设计,7.1 型腔总体布置与分型面选择,分型面的形式,瓣合分型面,双分型面,2023/1/11,1、有利于脱模和简化模具结构,2.有利于保证塑件质量,4.考虑注射机的技术规格,3.有利于模具成型零件的加工,三、分型面的设计,7.1 型腔总体布置与分型面选择,分型面的选择原则,2023/1/11,三、分型面的选择原则,有利于塑件脱模,尽可能使塑件留于动模,7.1 型腔总体布置与分型面选择,2023/1/11,三、分型面的选择原则,有利于塑件脱模,尽可能使塑件留于动模,7.1 型腔总体布置与分型面选择,2023/1/11,三、分型面的选择原则,有利于塑件脱模,便于推出塑件,7.1 型腔总体布置与分型面选择,2023/1/11,三、分型面的选择原则,有利于塑件脱模,侧孔侧凹优先置于动模,7.1 型腔总体布置与分型面选择,2023/1/11,三、分型面的选择原则,有利于塑件脱模,侧抽芯距离尽可能短,7.1 型腔总体布置与分型面选择,2023/1/11,三、分型面的选择原则,保证塑件质量,利于塑件外观,7.1 型腔总体布置与分型面选择,2023/1/11,三、分型面的选择原则,保证塑件质量,利于保证塑件精度,7.1 型腔总体布置与分型面选择,2023/1/11,三、分型面的选择原则,保证塑件质量,利于排气,7.1 型腔总体布置与分型面选择,2023/1/11,三、分型面的选择原则,保证塑件质量,分型面、哪个更能保证双联齿轮的同轴度要求？,7.1 型腔总体布置与分型面选择,2023/1/11,三、分型面的选择原则,便于模具加工,7.1 型腔总体布置与分型面选择,2023/1/11,三、分型面的选择原则,制品外观质量,7.1 型腔总体布置与分型面选择,2023/1/11,考虑注射机规格,注射机最大成型面积,三、分型面的选择原则,7.1 型腔总体布置与分型面选择,2023/1/11,考虑注射机规格,注射机最大开模行程,三、分型面的选择原则,7.1 型腔总体布置与分型面选择,2023/1/11,考虑注射机规格,注射机最大开模行程与外观权衡,三、分型面的选择原则,7.1 型腔总体布置与分型面选择,2023/1/11,7.2成型零件的结构设计,一、凹模,成型零件：是与塑料直接接触、构成型腔的零件，包括凹模、凸模、型芯、螺纹型芯、型环等等。,凹模：成型塑件外表面的零件。,2023/1/11,一、凹模,凹模的结构随着塑件形状、成型需求、模具加工装配等工艺要求而变化，有以下几种形式：,整体式凹模,整体嵌入式凹模,局部镶嵌式凹模,大面积相拼凹模,7.2成型零件的结构设计,2023/1/11,一、凹模,整体式凹模,大型模具不易采用整体式结构：不便于加工，维修困难 切削量太大，浪费钢材大件不易热处理（淬不透）搬运不便模具生产周期长，成本高,凹模由整块材料构成结构特点：牢固、不易变形、塑件质量好。适用范围：形状简单或形状复杂但凹模可用电火花和数控加工的中小型塑件。,7.2成型零件的结构设计,2023/1/11,一、凹模结构设计,整体嵌入式凹模,凹模由整块金属材料加工成并镶入模套中结构特点：型腔尺寸小，更换方便。适用范围：塑件尺寸较小的多型腔模具,7.2成型零件的结构设计,2023/1/11,一、凹模,装配情况过渡配合：H7/js6（较松过渡配合）H7/n6（较紧过渡配合）H7/m6（介于二者之间)）,防转,凹模从上表面嵌入固定板,7.2成型零件的结构设计,2023/1/11,一、凹模,局部镶嵌式凹模,将凹模中易磨损的部位做成镶件嵌入模体中结构特点：易磨损镶件部分易加工易更换,7.2成型零件的结构设计,2023/1/11,一、凹模,大面积镶拼凹模,凹模由许多拼块镶制组合而成组合目的：满足大型塑件凸凹形状的需求，便于机加、维修、抛光、研磨、热处理以及节约贵重模具钢材。适用范围：广泛应用于大型塑件上根据镶拼方式的不同可分为：,底部镶拼结构,四壁镶拼结构,瓣合式凹模,7.2成型零件的结构设计,2023/1/11,一、凹模,底部镶拼结构,凹模做成通孔形式再镶上底部结构特点：强度刚度较差，底部易造成飞边（注意结构设计，防止飞边产生）。,适用范围：形状复杂或较大的型腔,7.2成型零件的结构设计,2023/1/11,一、凹模,四壁镶拼结构,凹模四壁和底部都做成拼块，分别加工研磨后压入模套中，侧壁间用锁扣连接。,7.2成型零件的结构设计,2023/1/11,四壁镶拼结构,一、凹模,优点：便于加工、利于淬透、减少热处理变形、节省模具钢材。适用范围：形状复杂或大型凹模。,7.2成型零件的结构设计,2023/1/11,瓣合式凹模,一、凹模,凹模由两瓣或多瓣组合而成，成型时瓣合，开模时瓣开。,7.2成型零件的结构设计,2023/1/11,7.2 成型零部件的结构设计,二、凸模（型芯）,1.型芯的结构形式,型芯（凸模）：成型塑件的内表面。,整体式型芯,组合式型芯,小型芯（成型杆）,2023/1/11,7.2 成型零部件的结构设计,整体式型芯,整个型芯和模板为一个整体适用范围：形状简单的型芯,二、凸模（型芯）,2023/1/11,组合式型芯,型芯采用拼块组合适用范围：塑件内型较复杂的情况优缺点：节约贵重金属，减少加工量，拼接处必须牢靠严密,二、凸模（型芯）,7.2 成型零部件的结构设计,2023/1/11,组合式型芯,二、凸模（型芯）,7.2 成型零部件的结构设计,2023/1/11,小凸模（型芯）,小凸模往往单独制造，再镶嵌入固定板中，装配固定方法直接影响着塑件的精度。,二、凸模（型芯）,7.2 成型零部件的结构设计,2023/1/11,异型型芯,为便于加工，将下面部分做成圆形，甚至只将头部做成异型。,二、凸模（型芯）,7.2 成型零部件的结构设计,2023/1/11,一、塑件尺寸精度的影响因素,塑件的尺寸和精度主要取决于成型零件的尺寸和精度；,成型零件的制造误差z,成型零件的磨损c,塑件成型收缩的波动s,配合间隙误差j,7.3 成型零部件的工作尺寸计算,2023/1/11,1.成型零件的制造误差z,设计时一般将成型零件的制造公差控制在塑件相应公差的1/3左右：z=/3，通常取IT69级。,2.成型零件的磨损c,成型零件磨损的原因：塑料熔体在型腔中的流动；塑件脱模时的摩擦(型腔变大、型芯变小、中心距尺寸不变)；料流的冲刷；腐蚀性气体的锈蚀等。,一、塑件尺寸精度的影响因素,设计时，应根据塑料的材料、成型零部件的材料、热处理及型腔表面状态和模具要求的使用期限来确定最大磨损量。中小型塑件模具：c=/6大型塑件模具：c/6,2023/1/11,成型收缩率S：室温下塑件尺寸b与模具尺寸c的相对差值。S=（c-b）/c模具型腔在室温下的尺寸：c=b+Sb,3.塑件的成型收缩s,影响塑件收缩的因素（产生偶然误差）塑料品种塑件特点模具结构成型方法及工艺条件（料筒温度、注射压力、注射速度、模具温度）,2023/1/11,3.塑件的成型收缩s,成型收缩偏差s产生的原因：系统误差：计算收缩率与实际收缩的差异偶然误差：成型时工艺的波动、材料批号的改变等 s=(Smax-Smin)b,对于一副已制造好的模具，s是引起塑件尺寸变化的主要因素一般要求：成型收缩引起的塑件尺寸误差s/6,2023/1/11,模具活动成型零件和配合间隙的变化会引起塑件尺寸的变化,4.模具的安装配合误差j,5.塑件可能产生的最大误差为各种误差的总和：=z+c+s+j,各种因素引起的积累误差之和应小于或等于塑件的公差，即模具制造公差z，模具的磨损c 和成型收缩的波动s 是影响塑件公差的主要因素。,2023/1/11,二、成型零部件工作尺寸计算,成型零件的尺寸计算的方法有：平均值法和公差带法,7.3 成型零部件的工作尺寸计算,2023/1/11,塑件与成型零件尺寸标注方法：轴类尺寸采用基轴制，标负差孔类尺寸采用基孔制，标正差中心距尺寸公差带对称分布，标正负差,二、成型零部件工作尺寸计算,7.3 成型零部件的工作尺寸计算,2023/1/11,7.3 成型零部件的工作尺寸计算,二、成型零部件工作尺寸计算,塑件平均尺寸,型腔尺寸,型腔平均尺寸,=,？,模具磨损量 c,平均磨损量c/2,+,+,平均收缩率Scp,塑件的平均收缩量为,1.型腔径向尺寸计算,已知：塑件尺寸,2023/1/11,标注制造公差后得：,整理得：,二、成型零部件工作尺寸计算,7.3 成型零部件的工作尺寸计算,1.型腔径向尺寸计算,中小型塑件，模具磨损量 c=/6 模具制造公差 z=/3,式中x可取在1/23/4之间,2023/1/11,塑件平均尺寸,型腔尺寸,型腔平均尺寸,=,？,模具磨损量 c,平均磨损量c/2,-,+,平均收缩率Scp,塑件的平均收缩量为,已知：塑件尺寸,2.型芯径向尺寸计算,二、成型零部件工作尺寸计算,7.3 成型零部件的工作尺寸计算,2023/1/11,2.型芯径向尺寸计算,标注公差后得：,式中x可取在1/23/4之间,二、成型零部件工作尺寸计算,7.3 成型零部件的工作尺寸计算,标注制造公差后得：,整理得：,中小型塑件，模具磨损量 c=/6 模具制造公差 z=/3,2023/1/11,3.型腔深度尺寸计算（平均值法）,已知：塑件尺寸Hs-平均收缩率Scp 模具制造公差z=/3按平均值计算方法可得：,标注公差后得：,整理得：,二、成型零部件工作尺寸计算,7.3 成型零部件的工作尺寸计算,2023/1/11,塑件平均尺寸,型腔尺寸,型腔平均尺寸,=,？,模具深度方向磨损可以忽略,+,平均收缩率Scp,塑件的平均收缩量为,已知：塑件尺寸,3.型腔深度尺寸计算（平均值法）,二、成型零部件工作尺寸计算,7.3 成型零部件的工作尺寸计算,2023/1/11,3.型腔深度尺寸计算（平均值法）,二、成型零部件工作尺寸计算,7.3 成型零部件的工作尺寸计算,式中x可取在1/22/3之间,标注公差后得：,整理得：,中小型塑件，模具制造公差 z=/3,2023/1/11,标注公差后得：,4.型芯高度尺寸计算,X可取1/2 2/3之间,二、成型零部件工作尺寸计算,7.3 成型零部件的工作尺寸计算,标注公差后得：,整理得：,中小型塑件，模具制造公差 z=/3,2023/1/11,4.型芯高度尺寸计算,型芯和型腔尺寸计算的注意事项：径向尺寸计算考虑了z、c、s；而高度尺寸只考虑了z、s。收缩率很小的塑件或精度不太高的小型塑件可不考虑成型收缩对零件尺寸的影响。配合段尺寸要严格计算，不重要的尺寸可简化计算。精度高的尺寸保留第二位小数，第三位四舍五入。,二、成型零部件工作尺寸计算,7.3 成型零部件的工作尺寸计算,2023/1/11,其中：中心距制造公差z=1/4或查教材表7-2孔间距公差,5.中心距尺寸计算（平均值法）,二、成型零部件工作尺寸计算,7.3 成型零部件的工作尺寸计算,2023/1/11,6.螺纹成型件的尺寸计算,公制普通螺纹型环工作尺寸计算螺纹型环中径尺寸 Dm中=(ds中+ds中Scp）+0螺纹型环大径尺寸 Dm大=(ds大+ds大Scp)+0螺纹型环小径尺寸 Dm小=(ds小+ds小Scp)+0,二、成型零部件工作尺寸计算,式中：ds中 ds大ds小塑件外螺纹的中径、大径、小径的 基本 尺寸 Dm中Dm大Dm小螺纹型环的中径、大径、小径；螺纹型环中径、大径、小径的制造公差；塑件螺纹中径公差；,2023/1/11,6.螺纹成型件的尺寸计算,（2）公制普通螺纹型芯工作尺寸计算螺纹型芯中径尺寸 dm中=(Ds中+Ds中Scp+）0螺纹型芯大径尺寸 dm大=(Ds大+Ds大Scp+)0螺纹型芯小径尺寸 dm小=(Ds小+Ds小Scp+)0,二、成型零部件工作尺寸计算,式中：dm中 dm大dm小螺纹型芯的中径、大径、小径；Ds中Ds大Ds小塑件内螺纹的中径、大径、小径的 基本 尺寸 螺纹型芯中径、大径、小径的制造公差；塑件螺纹中径公差；,2023/1/11,螺距工作尺寸计算,6.螺纹成型件的尺寸计算,螺纹型芯螺距：,式中：PM 螺纹型芯螺距 Ps 塑件内螺纹螺距基本尺寸 塑件内螺纹螺距基本尺寸,二、成型零部件工作尺寸计算,2023/1/11,二、成型零部件工作尺寸计算,实例（Example）,2023/1/11,二、成型零部件工作尺寸计算,7.3 成型零部件的工作尺寸计算,实例（Example）,2023/1/11,二、成型零部件工作尺寸计算,实例（Example）,2023/1/11,二、成型零部件工作尺寸计算,2023/1/11,一、模具强度及刚度概念,若型腔刚度不足也会发生过大的弹性变形，因此导致溢料、影响塑件尺寸和精度、脱模困难。,模塑成型过程中，型腔受到塑料熔体的压力会产生一定的内应力及变形。,若型腔或底板壁厚不够，当内应力超过材料的许用应力时，型腔会因强度不够而破裂。,7.4 成型型腔壁厚计算,2023/1/11,二、壁厚的受力分析,1.模塑过程中模具承受的力,设备施加的锁模力熔融塑料作用于型腔内壁的压力,2.型腔受内压力作用发生膨胀变形,影响塑件的尺寸精度配合面处产生溢料飞边小型腔的许用变形量小，压力作用会导致其破坏,7.4 成型型腔壁厚计算,2023/1/11,二、壁厚的受力分析,3.型腔侧壁的最大允许变形量,大型腔以刚度为主计算，小型腔以强度为主计算圆形凹模直径：D6786mm时以强度计算为主矩形凹模长边：L108136mm时以强度计算为主,从中小型塑件的尺寸精度考虑：/5,从不产生溢料飞边考虑：型腔配合处的最大间隙Zmax塑料的溢料值（表3-8）,保证塑件的顺利脱模：St（收缩量）,型腔力学计算的特征和性质：,7.4 成型型腔壁厚计算,2023/1/11,三、壁厚尺寸的计算(自学),圆形凹模壁厚,矩形凹模壁厚,支承板厚度,7.4 成型型腔壁厚计算,2023/1/11,成型零件尺寸计算公式,2023/1/11,1.排气系统的设计,排气不良所产生的问题,7.5 排气结构设计,2023/1/11,1.排气系统的设计,利用模具分型面排气,利用配合间隙排气,7.5 排气结构设计,2023/1/11,1.排气系统的设计,排气槽排气：适用于较大塑件或成型过程中有大量气体产生的情况。,排气槽应尽量设在分型面上并在凹模。尽量设在料流末端和塑件较厚处。排气槽不应正对操作工人应小于塑料的溢料间隙。,7.5 排气结构设计,2023/1/11,2.引气系统的设计,大型深壳形塑件包紧型芯形成真空，难以脱模，需要引气装置。,镶拼式侧隙引气气阀引气,7.5 排气结构设计,2023/1/11,1.分型面选择的一般原则有哪些？试举例说明。2.会分析产品零件图，确定分型面的位置。,思考与练习：,
