成型零件設(shè)計(jì)

成型零件的設(shè)計(jì)成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)算，塑料模具型腔在成型過(guò)程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，如果型腔側(cè)壁和底板厚度過(guò)小，可能因強(qiáng)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(dǎo)致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。因此，應(yīng)通過(guò)強(qiáng)度和剛度計(jì)算來(lái)確定型腔壁厚，尤其對(duì)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(yàn)來(lái)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(xì)節(jié)。成形零件作為高壓容器，其內(nèi)部尺寸、強(qiáng)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(jì)時(shí)應(yīng)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(jìn)澆點(diǎn)、分型面、排氣部位、脫模方式等，然后根據(jù)制件尺寸，計(jì)算成型零件的工作尺寸，從機(jī)加工工藝角度決定型腔各零件的結(jié)構(gòu)和其他細(xì)節(jié)尺寸，以及機(jī)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(yīng)該對(duì)關(guān)鍵成型零件進(jìn)行強(qiáng)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(shí)需要克服于塑件的粘著力。在上萬(wàn)次、甚至上幾十萬(wàn)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(duì)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(qiáng)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(duì)于模具鋼的選用，必需要符合以下幾點(diǎn)要求：1、機(jī)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(dá)到鏡面,RaW0.05um。要求鋼材硬度在HRC35?40為宜。過(guò)硬表面會(huì)使拋光困難。鋼材的顯微組織應(yīng)均勻致密，極少雜質(zhì)，無(wú)疵斑和針點(diǎn)。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(yīng)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(yīng)使注塑模能減少拋光修模次數(shù)，能長(zhǎng)期保持型腔的尺寸精度，達(dá)到所計(jì)劃批量生產(chǎn)的使用壽命期限。4、 具有耐腐蝕性。對(duì)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(shí)，再依照上述標(biāo)準(zhǔn)，故筆者在設(shè)計(jì)成型零件(凹模)中選用了鏡面鋼P(yáng)MS。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(guò)500?550°C，以5?10h時(shí)效處理。鋼材彌散析出復(fù)合合金化學(xué)物，使鋼材硬化，具有HRC40?45,耐磨性好且處理過(guò)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(jì)1、 凹模的結(jié)構(gòu)形式凹?？捎烧麎K材料制成，制成整體式凹模。凹模位于定模板上，因?yàn)槟＞邽橐荒汕坏慕Y(jié)構(gòu)，所以需要采用兩個(gè)型腔。2、 凹模尺寸的計(jì)算為計(jì)算簡(jiǎn)便起見(jiàn)，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(fù)。凹模徑向尺寸計(jì)算凹模徑向尺寸的計(jì)算采用平均尺寸法，公式如下：+S力-3Acps4式中l(wèi)m 凹模徑向尺寸(mm)；S——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%)；cpL 塑件徑向公稱尺寸(mm)；sA——塑件公差值(mm)(3A/4項(xiàng)系數(shù)隨塑件精度和尺寸變化，一般在0.5?0.8之間，取0.6)；S 凹模制造公差(mm)(當(dāng)尺寸小于50mm時(shí)，6=1/4A；當(dāng)塑件尺寸大于50mm時(shí)，6=1/5A)；z z zS——塑料的最小收縮率(%)。min凹模長(zhǎng)度尺寸計(jì)算為：L+0.55%)x95-0.6】0.12二94.9225+0.12M凹模寬度尺寸計(jì)算為：L二K1+0.55%)x40-0.6】0.12二39.62+0.12M凹模深度尺寸計(jì)算

凹模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下：(+S詁--A叫cps3式中H――凹模深度尺寸（mm）；MH 塑件高度公稱尺寸（mm）；s2A/3項(xiàng)，有的資料介紹系數(shù)為0.5；其他符號(hào)意義同上。H二h+0.55%）x12-0.5】叫二11.566M（3）中心距尺寸計(jì)算,公式如下+S+S\hlcps2lm 模具中心距尺寸（mm）；L——塑件心中距尺寸（mm）。s所以L=K1+0.55%）x50]±0.05=50.275土0.05M3、另外，定模板上還設(shè)置了抽芯機(jī)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(jī)加工工藝表10-1凹模的機(jī)加工工藝序號(hào)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(zhǎng)315、寬200、厚30mm3劃線劃線、打樣沖4個(gè)沉頭孔的中心鉗工臺(tái)4鉆孔鉆兩個(gè)C16、兩個(gè)C20的孔鉆床5鉆孔將C16的孔從上表面鉆C22、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C6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(dá)54?58HRC11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(dá)圖紙要求平面磨床三、凸模部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、凸模尺寸的計(jì)算1）凸模徑向尺寸計(jì)算凸模徑向尺寸的計(jì)算采用平均尺寸法，公式如下：+S力+3Acps4Lm——型芯徑向尺寸伽）;8 型芯的制造公差（mm）；z其他符號(hào)意義同上。凸模長(zhǎng)度尺寸計(jì)算為：L=&+0.55%）x93+0.6〕 二94.1115M -0.12 -0.12凸模寬度尺寸計(jì)算為：L二K1+0.55%）x38+0.6〕 二39.8145M -0.1 -0.1（2）凹模深度尺寸計(jì)算凸模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下

cpcp凸模深度尺寸（mm）；H――塑件孔深度尺寸（mm）；s其他符號(hào)意義同上。H=K1+0.55%)x10+0.5〕 二10.555M -0.1 -0.13）中心距尺寸計(jì)算,公式如下+S\cps2Lm—模具中心距尺寸伽）;L——塑件心中距尺寸（mm）s所以L=K1+0.55%）x48〕土0.05=48.264土0.05M2、 凸模形狀的確定根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)，可設(shè)計(jì)出型芯嵌塊如3D圖3、 凸模的機(jī)加工工藝表10-2凸模的機(jī)加工工藝序號(hào)工序名稱加工內(nèi)容及要求設(shè)備1下料準(zhǔn)備長(zhǎng)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106X51，深35銑床5精銑銑四周至105X50，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(jī)8熱處理淬火，表面硬度達(dá)54?58HRC7磨端面磨端面至44磨床8拋光手工拋光至Ra=0.2金相砂紙五、型腔壁厚的校核在注射成形過(guò)程中，塑件承受塑料熔體的高壓作用，因此模具型腔應(yīng)該有足夠的強(qiáng)度。型腔強(qiáng)度不夠?qū)?huì)發(fā)生塑件變形，甚至破壞；剛度不足將會(huì)產(chǎn)生過(guò)大彈性變形，導(dǎo)致型腔向外膨脹，并產(chǎn)生溢料間隙。模具型腔壁厚的計(jì)算，應(yīng)以最大壓力為準(zhǔn)。理論分析和生產(chǎn)實(shí)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(yīng)以滿足剛度條件為準(zhǔn)；而對(duì)于小尺寸的模具型腔，強(qiáng)度不足是主要矛盾，設(shè)計(jì)型腔壁厚應(yīng)以強(qiáng)度條件為準(zhǔn)。以強(qiáng)度計(jì)算和以剛度計(jì)算所需的壁厚相等時(shí)的型腔內(nèi)尺寸即為強(qiáng)度計(jì)算和剛度計(jì)算的分界值。在分界值不知道的情況下，應(yīng)分別按強(qiáng)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(jì)計(jì)算其壁厚可以只著重考慮其強(qiáng)度條件，進(jìn)行強(qiáng)度校核。模具型腔為整體式矩形腔。1、側(cè)壁厚度計(jì)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(diǎn)。剛度計(jì)算公式如下：1313(mm)=1.546(mm)式中S――型腔側(cè)壁厚度（mm）；3（L/a）4c――常數(shù)，由近似公式c=~r ）計(jì)算，也可由表直接查得;2\L/a）+96a 型腔側(cè)壁厚受壓高度（mm）；L――型腔長(zhǎng)邊長(zhǎng)度（mm）；p——型腔壓力（MPa）；

E——模具材料彈性