模具設計-第三章-模仁結構設計

1、第三章模仁構造設計前面我們曾講過模仁是注塑模具的核心局部，它是模具里面最重要的組成局部。制品的成形局部就在模仁里面，制品的形態(tài)變化多端，對應的模仁構造復雜程度也就難度不一?，F(xiàn)在模具生產(chǎn)多采用模仁構造，對于模具加工來說，實際上大局部加工時間都花費在了模仁上。不管有無采用模仁，制品在模具當中的成型局部構造設計總是一樣的，本章我們將重點講述成型零件設計的一些要點，它們包括：拔模角度、分型面的選擇、模仁構造形式等等。3.1模仁模仁，英文稱為DIE CORE，有的地方叫鑲塊。前面我們講過，模仁是用來成型塑件的，是用于模具中心部位的關鍵運作的精細零件。其構造一般極端復雜，加工難度非常大，造價很高，往往制造

2、的人工支出大大超過材料的本身。各個模具之所以不同，最主要的是其模仁構造之不同造成的，定購模架時我們需要根據(jù)模仁的大小來選擇，因此，這里首先需要確定模仁的大小。模仁尺寸確實定模仁的尺寸大小主要取決于塑料制品的大小和排位。在保證鋼料足夠強度的前提下，模仁越緊湊越好。確定模仁的大小有兩種方法：其一為計算法：這種方法主要是通過一系列復雜的公式對型腔壁厚進展校核計算，從而得出模仁的尺寸。這種方法在眾多的教科書里面都有表達，在學校教學里面有較多的講解。這種方法美中缺乏的是可操作性差，因為塑料制品的形狀千差萬別，而公式所針對確實是標準模型，所以對于初學模具的讀者來說，不容易掌握。其二為估算法。這種方法是根據(jù)

3、經(jīng)歷來給出型腔壁厚，從而得出模仁的尺寸。由于簡單實用，方便操作，故在模具廠普遍采用。具體數(shù)值的選取那么根據(jù)個人設計經(jīng)歷或公司的規(guī)定來實行。下面我們來介紹估算法來決定模仁尺寸的方法，僅供參考！圖如下圖,一般情況下:1.產(chǎn)品邊沿到模仁邊的距離不小于15mm。常取30mm。2.產(chǎn)品頂端至定模仁頂端距離大于10mm，常用于大于等于25mm以上。3.產(chǎn)品底端到動模仁底端距離大于15mm，常用于大于等于30mm以上。所得到的A、B、C、D最好為一個整數(shù)，并且相對于模具中心線對稱。注意：尺寸太小那么無法保證強度，太大那么浪費材料，增加本錢。10mm，15mm，25mm，30mm等等這些尺寸僅作為最小平安量的

4、參考尺寸。隨著產(chǎn)品、模具的變化，它也有相對的變化。變化的大小是多少，要有一定的經(jīng)歷，如何去提高這方面的水平，請多參考別人繪制的模具圖，另外也需要自己不斷的積累經(jīng)歷。模仁的固定方法現(xiàn)在我們考慮一下，模仁是怎樣裝配進模架里面的呢？在加工現(xiàn)場，通常是在模架的定模板和動模板上分別用銑刀“開框，然后才能將模仁裝配進去。有兩種方式可供參考：A避空角形式BR角形式圖A的形式，稱為避空角的形式。一般來說，當模仁尺寸比擬小時可采用避空角形式；而當模仁尺寸比擬大時那么可采用圖B的R角形式。圖細節(jié)圖注意一般來說，模仁尺寸180mm180mm時可采用R角形式。R值的大小根據(jù)模架的大小會略有不同，常取8mm，13mm，

5、20mm，。采用R角的形式銑刀很容易加工。對應的模仁四周也應倒R角。模仁通過螺絲固定在模架里面，螺絲應均勻布置在模仁四周，螺絲最好選用M8，小模仁可用M6的螺絲，當然具體螺絲的數(shù)量及大小還是應視模仁的尺寸大小而定。另外，為方便加工，螺絲的間距首先考慮20的倍數(shù)為好。圖3.2分型面什么叫分型面？分型面是模具處于閉合狀態(tài)時動模和定模相接觸的局部。如何來理解這個意思呢？我們知道模具的動、定模局部相互扣和，中間形成一個空腔，往里面注塑料，冷卻后形成制品。但凡有空腔的地方，即是形成產(chǎn)品的地方，動、定?？隙ú唤佑|這句話雖然有點廢話，但還是有必要說，而其它局部動、定模那么是嚴密的貼合在一起的，這些地方就稱為

6、分型面。這就譬如在鄉(xiāng)下現(xiàn)在還有許多人還把葫蘆一剖兩瓣當作瓢來舀水，那葫蘆原本中間是空的，現(xiàn)在拿刀沿中間某個面一剖兩瓣，這兩瓣就像我們模具的動、定模，這個面就好似我們所說的分型面！從理論上來說，分型面可以選取在塑件外表的“任何地方，例如下圖。以上此圖產(chǎn)品過于簡單，但可看出，對于某個產(chǎn)品來說，其分型面位置是可以任意選的，當然，這只是理論上如此。事實上，由于產(chǎn)品形態(tài)各異，分型面的形狀不但變化多端，更是由于受模具開模、產(chǎn)品的頂出、產(chǎn)品的外觀要求、加工難度、制作本錢等等諸多方面因素的影響，模具的分型面的選取更是靈活多變，不易掌握，從某種意義上說，做分型面的過程其實也就是確定模具構造的過程，你要確定產(chǎn)品那

7、個地方出前模，那個地方出后模。分型面選好，就等于設計工作做好了一半！插圖分型面的選取原那么如前所述，分型面確實定問題是一個很復雜的間題，受到許多因素的制約，常常是顧此失彼。所以在選擇分型面時應抓住主要矛盾，放棄次要因素。不同的設計人員有時對主要因素的認識也不盡一致，與自身的工作經(jīng)歷有關。有些塑件的分型面的選擇簡單明確并且唯一；有些塑件那么有許多方案可供選擇。下面，我們談一下分型面選擇時的假設干考前須知，還請諸位在以后的工作實踐中多多積累！一分型面位置應設在塑件脫模方向上最大的投影邊緣部位。圖塑件圖上面是一個周邊倒圓的產(chǎn)品,我們考慮一下它該如何分模呢？或者說它的分型面選擇在哪里適宜呢？分型面的選

8、擇方式會很多，但一般來說，會有以下三種：圖三種不同的分模方式B種形式開模后，由于死角的存在，影響產(chǎn)品的頂出；C種形式直接影響模具的開模(產(chǎn)品不會隨動模側一起向下運動，開模沒有價值)；只有A種形式，分型面處于產(chǎn)品的最大輪廓線處，這樣分模構造既不會影響產(chǎn)品的頂出也不會影響模具的開模，但美中缺乏的是會在其圓角的分模處存在合模線，影響產(chǎn)品外觀。但這個沒有方法，不可防止。因此，在選擇塑件分型面時，沿其開模方向的最大外形投影是個不錯的選擇！二有利于塑件脫模： AB圖從塑件脫模角度來說，我們盡量將塑件留在動模，因為這樣方便產(chǎn)品的頂出，如果留在定模的話，無疑將加大模具的復雜程度。圖A由于開模后，塑件的抱緊力，

9、將留在定模，所以就沒有圖B的形式好！三確保外表質量： A B圖對于絕大局部制品來說，外觀面均要求嚴格，不得有合模線之痕跡，所以在選分型面時盡量防止走在塑件的外觀面上，除非萬不得已之情況。圖B的分型面走在了外觀面，必然后出現(xiàn)合模痕跡。四分型面的選擇要有利于模具的加工制造。AB圖僅從以上產(chǎn)品來說，圖A的面相對與模具分型面是平面，而直分型面的型腔底面卻是斜面，從加工角度考慮，斜分型面的型腔局部比直分型面的型腔局部更容易銑刀加工。五有利于排氣。AB圖當分型面作為主要排氣渠道時，應將分型面設計在塑料的流動末端，以利于排氣。A圖的分型面就不如B圖的好。六分型面的選擇要有利于簡化模具構造，盡可能的防止側向分

10、型或者抽芯。圖分型面選擇應盡量防止形成側孔、側凹，假設需要滑塊抽芯成型，力求抽芯構造簡單，盡量防止將其設計在定模。以上大致總結了設計分型面時需要考慮的種種情況，因塑件的形狀千差萬別，各種不能想象的構造均會出現(xiàn)，所以我們還有待于在工程實踐中，不斷的積累，不斷地總結。分型面可考慮做定位構造分型面為大曲面或分型面上下距較大時，可考慮動、定模仁做虎口配合，如下圖，虎口大小按模仁尺寸而定。長和寬在200mm以下，做15mm8mm高的虎口4個，斜度約為10；如長度和寬度超過200mm以上的模仁尺寸，其虎口應做20mm10mm高或以上的虎口，數(shù)量按排位而定(可做成鑲件或可原身上做)。3.3拔模為什么要拔模？

11、請看如下列圖示產(chǎn)品，是一個簡單的塑料盒子，將來在模具里面成型后，會抱緊在模仁上面，如果要將其從模仁上面頂出來，考慮以下那種形式更容易？圖圖A圖B圖A和圖B的差異僅僅在于一個是盒子的側壁做了直身面；一個是其側壁傾斜了一個角度。憑我們大家的日常生活經(jīng)歷來說，似乎圖B的形式，產(chǎn)品更容易從模仁上面脫出來，而圖A的形式，感覺塑件的頂出是比擬吃力的！事實上，模具里面的情況也是如此，只有產(chǎn)品的側壁傾斜了角度，產(chǎn)品才能更順利地從模具上面脫出，我們把這種產(chǎn)品側壁做傾斜角度的做法，叫拔模，而其對于的角度，叫拔模角度！拔模角度是指在與模具外表直接接觸并垂直于分型面的產(chǎn)品特征上設計略微的斜度，也叫拔模斜度。正是由于這

12、個角度的存在，才會使模具被翻開的瞬間在塑件和成型零件之間產(chǎn)生間隙，從而讓制件可以輕松地脫離模具。如果在設計中不考慮拔模角度的話，由于熱塑性塑料在冷卻過程中會收縮，緊貼在模具型芯上很難被正常地頂出，即使頂出也可能會因為產(chǎn)品與模具的嚴密接觸面生成的摩擦力而導致制品被拉傷或變形。然而，產(chǎn)品拔模的方向是有講究的，拔模方向不正確會導致不愉快的事情發(fā)生！譬如，我們還以上面那個簡單產(chǎn)品為例，分析一下，其側壁可能的拔模形式都有那些呢？只有以下四種形式。如圖4-3所示。圖4-3不同的拔模形式從塑膠產(chǎn)品成形的原理、模具的開模、塑膠產(chǎn)品的頂出等方面對上圖四種形式進展分析，可以得出下面的結論：C和D的拔模形式是錯誤的

13、，因為其拔模形式導致在產(chǎn)品內壁形成了倒勾，開模后產(chǎn)品頂不出來，就算被強迫頂出來了，產(chǎn)品也會被破壞或有較大的變形！道理如下圖。 注塑裝配狀態(tài)模具開模狀態(tài)產(chǎn)品頂出狀態(tài)圖4-4錯誤的拔模方式阻礙產(chǎn)品頂出討論由以上的圖示分析我們可以體會到：制品添加拔模斜度是多么的重要！一般來說，塑膠產(chǎn)品最好在產(chǎn)品設計時就要考慮拔模，這個工作應該由造型設計師或產(chǎn)品設計師來完成。有豐富經(jīng)歷的產(chǎn)品設計師往往會知曉這一點。然而有的時候，或者是由于疏忽，或是為了省事，或者是因為對模具設計里面的分模不甚了解，產(chǎn)品在做造型的時候并未做拔模斜度就提供應下游的模具設計使用，這往往導致模具設計師還得專門抽出時間來拔模，甚至于某些非常糟糕

14、的情況下，得重新構建產(chǎn)品模型，浪費了大量的時間，讓模具設計師很頭疼。這種情況在實際設計加工現(xiàn)場很常見，要解決這個問題一要靠各自的職業(yè)操守，認真負責，該是自己的工作一定要做到位，不給下一環(huán)節(jié)增添麻煩；二是靠溝通協(xié)調，互相學習交流，了解造型和模具設計的內在關系，相關人員要在設計室和車間來回多走走，只有了解彼此工作內容，才能配合工作。某些有資質的公司在產(chǎn)品設計階段就要求模具設計工程師參與進去，協(xié)同開發(fā)，這正是一個開展方向。拔模角度的選取前一小節(jié)，我們談到了拔模對產(chǎn)品來說很重要，它關系到產(chǎn)品能否順利的脫出。也許看到那里，有朋友會問，你一旦拔模，是否產(chǎn)品的尺寸就會變化失準了？！、實際情況確實如此！從理論

15、上來說，一旦拔模，哪怕拔模斜度很小很小，產(chǎn)品的尺寸也會失準的。這種情況如何來解釋呢？我們知道任何產(chǎn)品都有一個公差范圍，在其中均可使用，塑料制品也是如此，只要其尺寸在合理的范圍內波動，均可以滿足要求，再一個來說，塑料本身就很軟，具有一定的彈性，即使尺寸不像金屬制品那樣精準，它也可以通過自身的塑性來滿足使用。但話說回來，拔模角度還是應該在滿足脫模的情況下，越小越好，畢竟其造成的尺寸波動還是不可無視的！當然，對普通模具來說，如果沒啥要求，拔模角度選大一點還是很好的。現(xiàn)在隨著加工設備的日益先進，成型工藝的不斷優(yōu)化，有很多產(chǎn)品就不要求拔模！關于拔模角度的大小選擇這個問題，比擬靈活，不好做統(tǒng)一規(guī)定，應視制

16、品本身的形狀，所用塑料的種類、特性、模具構造、外表精度要求，以及加工的方向等因素來確定。通常拔模斜度取12。這里定性地說明以下確定拔模斜度的要點：(1) 拔模斜度在不影響外觀和功能情況下能盡量大就大。(2) 尺寸大的制品，應采用較小的拔模斜度。(3) 制品形狀復雜不易拔模的，應選用較大的斜度。(4) 制品收縮率大，斜度也應加大。(5) 增強塑料宜選大斜度，含有自潤滑劑的塑料可用小斜度。(6) 制品壁厚大，斜度也應大。(7) 制品精度要求越高，拔模斜度應越小。以上僅略微總結了拔模斜度選取的要點，單就某個產(chǎn)品而言，具體設計時以上各點可能會互相矛盾，這就需要綜合多種因素考慮，靈活運用。常見制品形狀拔

17、模斜度的設計：1)箱盒及蓋類制品當H50mm時，S/H=1/301/35當50H100mm時，S/H=1/301/60當H100mm時，S/H1/60圖4-6箱盒及蓋類制品2)加強筋骨位加強筋也稱為骨位。在塑件中設計加強筋通常是為增加其強度或者是為了改善塑膠的流動性。注意：即使在拔模之后，加強筋最厚處一般為產(chǎn)品厚度的2/3或不超過70。a在塑件內部的加強筋 b在塑件外部的加強筋A：骨位大頭厚度B：骨位小頭厚度H：骨位高度T：產(chǎn)品厚度圖4-7加強筋也有在實際設計加工現(xiàn)場對深骨位一般控制在小頭1.2mm，大頭。但注意小頭尺寸不能太薄，最好。3)不重要的柱位、孔位，可增大拔模斜度AB圖4-8柱位添加

18、拔模斜度關于拔模角度的大小選取問題，此處實在是難以全部包括，還希望讀者朋友在實踐中不斷總結、積累！ 3.4鑲件什么是鑲件？用來成型制品的是動、定模仁，然而絕大多數(shù)情況下，動、定模仁并非是“鐵板一塊，其內部亦是由眾多的鑲件構成，這正如我們的電腦鍵盤，看似一個整體，里面卻是有一個個按鍵構成。鑲件是組成模仁的一系列的拼接件，在復雜的模仁構造中往往根據(jù)需要存在許多鑲件構造。說的極端一點，其實模仁本身就是一個大鑲件。圖下面我們圖示模仁拆鑲件的情況：以上是模仁內部構造出鑲件的示意圖，我們可以看出：動、定模仁不一定就是一個獨立整體，其內部可根據(jù)需要拆分出各種形式的鑲件構造，由鑲件和模仁的其它局部構成了成型制

19、品的模具腔壁。鑲件和動、定模仁可以分別備料，分別加工，對這些零件加工完畢之后可以進展裝配。為什么出鑲件？那么為什么有時候模仁構造內部要出鑲件呢？這個和許多因素有關，或者是為降低本錢，或為加工方便，或為排氣需要等等。(一)方便加工與維修模具是相當復雜的零件，在加工過程中，往往會遇到一些構造復雜、特殊的形狀，這些形狀加工困難，并且不易維修。對于這些形狀，可以用拆鑲件的方法來降低其加工與維修難度。(二)便于成型和脫模當成品中有較深的筋或其它不易成型的構造，這些構造在成型時易造成射不飽，燒焦，接痕等缺陷。拆鑲件可以相當有效地解決這一問題，鑲件周邊的間隙不僅可以利于成品在成型時增加排氣，并且也防止成品在

20、脫模時可能出現(xiàn)的真空粘模情況。圖1圖2 圖(1)中筋太深且薄，如果不拆鑲件很難充滿，而且會燒焦； 圖(2)中假設不拆鑲件，容易出現(xiàn)包風現(xiàn)象，而且在頂出時會因真空而頂不出(三)增加模具強度在模仁或滑塊等成型零件上有小面積插破或靠破時，為了增強模具強度，提高模具壽命，可以把插破或靠破局部拆鑲件后，用較好的材料替代。圖中公模高出PL 面的局部較薄，且須插破，使用一般材料強度缺乏，將其拆成鑲件，用較好材料替代比方彈簧鋼，可以增加模具強度圖 (四)節(jié)省材料，降低本錢在模仁或滑塊等成型零件上，當局部形狀高出其它面很多，或者不利于加工時，可以拆鑲件來節(jié)省材料，降低加工本錢.上圖中動模高出PL 面的局部假設不拆鑲件，那么動模備料將高出一大截，且加工也費時，本錢將有很大的浪費拆鑲件的注意要點當考慮準備拆分模仁構造中的鑲件時，應在盡可能滿足客戶外觀要求和保證良好的成型質量情況下，力求簡捷，加工方便，節(jié)約材料，降低本錢！一對一個制品來說，具體什么部位需要拆分出鑲件，這主要是據(jù)實際加工現(xiàn)場的加工能力及產(chǎn)品的具體構造情況而定。一般來說，形狀復雜，加工困難，不易成型，有多處配合需屢次修配的地方要考慮拆成鑲件。二產(chǎn)品的外觀面盡量不要拆鑲件，如必須出鑲件構造，有必要與客戶確認鑲件的拆法前方可進展。三對于大