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成型零件的设计
成型零件的结构设计主要是指构成模具型腔的零件,通常有凹模、型芯、各种成形杆和成形环。
模具的成型零件主要是凹模型腔和底板厚度的计算,塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用,应具有足够的强度和刚度,如果型腔侧壁和底板厚度过小,可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏;也可能因刚度不足而产生挠曲变形,导致溢料飞边,降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。因此,应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚,尤其对于重要的精度要求高的或大型模具的型腔,更不能单纯凭经验来确定型腔壁厚和底板厚度。
注射模具的成型零件是指构成模具型腔的零件,通常包括了凹模、型芯、成型杆等。凹模用以形成制品的外表面,型芯用以形成制品的内表面,成型杆用以形成制品的局部细节。成形零件作为高压容器,其内部尺寸、强度、刚度,材料和热处理以及加工工艺性,是影响模具质量和寿命的重要因素。
设计时应首先根据塑料的性能、制件的使用要求确定型腔的总体结构、进浇点、分型面、排气部位、脱模方式等,然后根据制件尺寸,计算成型零件的工作尺寸,从机加工工艺角度决定型腔各零件的结构和其他细节尺寸,以及机加工工艺要求等。此外由于塑件融体有很高的压力,因此还应该对关键成型零件进行强度和刚度的校核。
在工作状态中,成型零件承受高温高压塑件熔体的冲击和摩擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸和表面。在开模和脱模时需要克服于塑件的粘着力。在上万次、甚至上几十万次的注射周期,成型零件的形状和尺寸精度、表面质量及其稳定性,决定了塑件制品的相对质量。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力,作为高压容器,它的强度和刚度必须在容许范围内。成型零件的结构,材料和热处理的选择及加工工艺性,是影响模具工作寿命的主要因素。
成型零件的选材
对于模具钢的选用,必需要符合以下几点要求:
1、机械加工性能良好。要选用易于切削,且在加工以后能得到高精度零件的钢种。
2、抛光性能优良。注射模成型零件工作表面,多需要抛光达到镜面,Ra≤。要求钢材硬度在HRC35~40为宜。过硬表面会使抛光困难。钢材的显微组织应均匀致密,极少杂质,无疵斑和针点。
3、耐磨性和抗疲劳性能好。注射模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷,而且还受冷热温度交变应力作用。一般的高碳合金钢可经热处理获得高硬度,但韧性差易形成表面裂纹,不以采用。所选钢种应使注塑模能减少抛光修模次数,能长期保持型腔的尺寸精度,达到所计划批量生产的使用寿命期限。
4、具有耐腐蚀性。对有些塑料品种,如聚***乙稀和阻燃性的塑料,必须考虑选用有耐腐蚀性能的钢种。
根据塑件表面质量比较高决定模具表面质量更高这一事实,再依照上述标准,故笔者在设计成型零件(凹模)中选用了镜面钢PMS。
PMS(10Ni3CuAlVS)的供货硬度为HRC30,易于切削加工。而后在真空环境下经过500~550℃,以5~10h时效处理。钢材弥散析出复合合金化学物,使钢材硬化,具有HRC40~45,耐磨性好且处理过程变形小。由于材质纯净,可作镜面抛光,还有较好的电加工及抗锈蚀性能。
凹模部分的结构设计
凹模的结构形式
凹模可由整块材料制成,制成整体式凹模。凹模位于定模板上,因为模具为一模两腔的结构,所以需要采用两个型腔。
2、凹模尺寸的计算
为计算简便起见,凡是孔类尺寸均以其最小尺寸作为公称尺寸,即公