成型零件設(shè)計.doc

成型零件的設(shè)計成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是指構(gòu)成模具型腔的零件，通常有凹模、型芯、各種成形桿和成形環(huán)。模具的成型零件主要是凹模型腔和底板厚度的計算，塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應具有足夠的強度和剛度，如果型腔側(cè)壁和底板厚度過小，可能因強度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形，導致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。因此，應通過強度和剛度計算來確定型腔壁厚，尤其對于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能單純憑經(jīng)驗來確定型腔壁厚和底板厚度。注射模具的成型零件是指構(gòu)成模具型腔的零件，通常包括了凹模、型芯、成型桿等。凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的內(nèi)表面，成型桿用以形成制品的局部細節(jié)。成形零件作為高壓容器，其內(nèi)部尺寸、強度、剛度，材料和熱處理以及加工工藝性，是影響模具質(zhì)量和壽命的重要因素。設(shè)計時應首先根據(jù)塑料的性能、制件的使用要求確定型腔的總體結(jié)構(gòu)、進澆點、分型面、排氣部位、脫模方式等，然后根據(jù)制件尺寸，計算成型零件的工作尺寸，從機加工工藝角度決定型腔各零件的結(jié)構(gòu)和其他細節(jié)尺寸，以及機加工工藝要求等。此外由于塑件融體有很高的壓力，因此還應該對關(guān)鍵成型零件進行強度和剛度的校核。在工作狀態(tài)中，成型零件承受高溫高壓塑件熔體的沖擊和摩擦。在冷卻固化中形成了塑件的形體、尺寸和表面。在開模和脫模時需要克服于塑件的粘著力。在上萬次、甚至上幾十萬次的注射周期，成型零件的形狀和尺寸精度、表面質(zhì)量及其穩(wěn)定性，決定了塑件制品的相對質(zhì)量。成型零件在充模保壓階段承受很高的型腔壓力，作為高壓容器，它的強度和剛度必須在容許范圍內(nèi)。成型零件的結(jié)構(gòu)，材料和熱處理的選擇及加工工藝性，是影響模具工作壽命的主要因素。一、 成型零件的選材對于模具鋼的選用，必需要符合以下幾點要求：1、機械加工性能良好。要選用易于切削，且在加工以后能得到高精度零件的鋼種。2、拋光性能優(yōu)良。注射模成型零件工作表面，多需要拋光達到鏡面，Ra0.05m。要求鋼材硬度在HRC3540為宜。過硬表面會使拋光困難。鋼材的顯微組織應均勻致密，極少雜質(zhì)，無疵斑和針點。3、耐磨性和抗疲勞性能好。注射模型腔不僅受高壓塑料熔體沖刷，而且還受冷熱溫度交變應力作用。一般的高碳合金鋼可經(jīng)熱處理獲得高硬度，但韌性差易形成表面裂紋，不以采用。所選鋼種應使注塑模能減少拋光修模次數(shù)，能長期保持型腔的尺寸精度，達到所計劃批量生產(chǎn)的使用壽命期限。4、具有耐腐蝕性。對有些塑料品種，如聚氯乙稀和阻燃性的塑料，必須考慮選用有耐腐蝕性能的鋼種。根據(jù)塑件表面質(zhì)量比較高決定模具表面質(zhì)量更高這一事實，再依照上述標準，故筆者在設(shè)計成型零件(凹模)中選用了鏡面鋼PMS。PMS（10Ni3CuAlVS）的供貨硬度為HRC30，易于切削加工。而后在真空環(huán)境下經(jīng)過500550，以510h時效處理。鋼材彌散析出復合合金化學物，使鋼材硬化，具有HRC4045，耐磨性好且處理過程變形小。由于材質(zhì)純凈，可作鏡面拋光，還有較好的電加工及抗銹蝕性能。二、 凹模部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、 凹模的結(jié)構(gòu)形式凹模可由整塊材料制成，制成整體式凹模。凹模位于定模板上，因為模具為一模兩腔的結(jié)構(gòu)，所以需要采用兩個型腔。2、凹模尺寸的計算為計算簡便起見，凡是孔類尺寸均以其最小尺寸作為公稱尺寸，即公差為正；凡是軸類尺寸均以最大尺寸作為公稱尺寸，即公差為負。（1）凹模徑向尺寸計算凹模徑向尺寸的計算采用平均尺寸法，公式如下：式中 凹模徑向尺寸（mm）； 塑件的平均收縮率（ABS收縮率為0.3%0.8，平均收縮率為0.55%）； 塑件徑向公稱尺寸（mm）； 塑件公差值(mm)（3/4項系數(shù)隨塑件精度和尺寸變化，一般在0.50.8之間，取0.6）；凹模制造公差（mm）(當尺寸小于50mm時，z=1/4；當塑件尺寸大于50mm時，z=1/5)； 塑料的最小收縮率（）。凹模長度尺寸計算為：凹模寬度尺寸計算為：（2）凹模深度尺寸計算凹模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下：式中 凹模深度尺寸（mm）； 塑件高度公稱尺寸（mm）； 2/3項，有的資料介紹系數(shù)為0.5； 其他符號意義同上。（3）中心距尺寸計算,公式如下模具中心距尺寸（mm）；塑件心中距尺寸（mm）。所以3、另外，定模板上還設(shè)置了抽芯機構(gòu)以及分流道的垂直部分，可知定模板及凹模部分結(jié)構(gòu)如下圖所示：3、凹模的機加工工藝表 10-1 凹模的機加工工藝序號工序名稱加工內(nèi)容及要求設(shè)備1下料根據(jù)模板形狀下料2鍛造鍛坯料至尺寸長315、寬200、厚30mm3劃線劃線、打樣沖4個沉頭孔的中心鉗工臺4鉆孔鉆兩個16、兩個20的孔鉆床5鉆孔將16的孔從上表面鉆22、深15鉆床6銑削以孔定位銑出型腔的外形銑床7刨削精刨上下面使厚度為26mm刨床8鉆孔鉆兩型腔中間6的孔鉆床9鉆孔鉆旁邊側(cè)抽芯孔到規(guī)定位尺寸鉆床10熱處理淬火，表面硬度達5458HRC11磨削粗磨底面，使厚為25.5mm平面磨床12磨削精磨上表面，使厚度達圖紙要求平面磨床三、凸模部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、凸模尺寸的計算（1）凸模徑向尺寸計算凸模徑向尺寸的計算采用平均尺寸法，公式如下：型芯徑向尺寸（mm）；型芯的制造公差（mm）；其他符號意義同上。凸模長度尺寸計算為：凸模寬度尺寸計算為：（2）凹模深度尺寸計算凸模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下：凸模深度尺寸（mm）；塑件孔深度尺寸（mm）；其他符號意義同上。（3）中心距尺寸計算,公式如下模具中心距尺寸（mm）；塑件心中距尺寸（mm）。所以2、 凸模形狀的確定根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)，可設(shè)計出型芯嵌塊如3D圖3、凸模的機加工工藝表 10-2 凸模的機加工工藝序號工序名稱加工內(nèi)容及要求設(shè)備1下料準備長120、寬60、厚60的料板2粗銑端面銑至厚度為48銑床3精銑端面銑至厚度為46銑床4粗銑四周根據(jù)尺寸要求銑四周至10651，深35銑床5精銑銑四周至10550，深34銑床6精銑精銑成型部分到規(guī)定尺寸銑床7線切割線切割型芯上推桿孔線切割機8熱處理淬火，表面硬度達5458HRC7磨端面磨端面至44磨床8拋光手工拋光至Ra0.2金相砂紙五、型腔壁厚的校核在注射成形過程中，塑件承受塑料熔體的高壓作用，因此模具型腔應該有足夠的強度。型腔強度不夠?qū)l(fā)生塑件變形，甚至破壞；剛度不足將會產(chǎn)生過大彈性變形，導致型腔向外膨脹，并產(chǎn)生溢料間隙。模具型腔壁厚的計算，應以最大壓力為準。理論分析和生產(chǎn)實踐表明，大尺寸的模具型腔，剛度不足是主要矛盾，型腔壁厚應以滿足剛度條件為準；而對于小尺寸的模具型腔，強度不足是主要矛盾，設(shè)計型腔壁厚應以強度條件為準。以強度計算和以剛度計算所需的壁厚相等時的型腔內(nèi)尺寸即為強度計算和剛度計算的分界值。在分界值不知道的情況下，應分別按強度條件和剛度條件算出壁厚，取其中較大值作為型腔壁厚。該模具為小尺寸模具，所以設(shè)計計算其壁厚可以只著重考慮其強度條件，進行強度校核。模具型腔為整體式矩形腔。1、側(cè)壁厚度計算任一側(cè)壁均可視為三邊固定、一邊自由的矩形板，其最大撓度曲變形發(fā)生在自由邊的中點。剛度計算公式如下： =1.546（mm）式中 S 型腔側(cè)壁厚度（mm）； C 常數(shù)，由近似公式計算，也可由表直接查得； a型腔側(cè)壁厚受壓高度（mm）； L型腔長邊長度（mm）； p