第三章 模仁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)_圖文

1、第三章模仁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前面我們曾講過模仁是注塑模具的核心部分，它是模具里面最重要的組成部分。制品的成形部分就在模仁里面，制品的形態(tài)變化多端，對應(yīng)的模仁結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度也就難度不一?，F(xiàn)在模具生產(chǎn)多采用模仁結(jié)構(gòu)，對于模具加工來說，實(shí)際上大部分加工時間都花費(fèi)在了模仁上。不管有無采用模仁，制品在模具當(dāng)中的成型部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總是相同的，本章我們將重點(diǎn)講述成型零件設(shè)計(jì)的一些要點(diǎn)，它們包括：拔模角度、分型面的選擇、模仁結(jié)構(gòu)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(guān)鍵運(yùn)作的精密零件。其結(jié)構(gòu)一般極端復(fù)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，最主要的是其模仁結(jié)構(gòu)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。模仁尺寸的確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(qiáng)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(jì)算法：這種方法主要是通過一系列復(fù)雜的公式對型腔壁厚進(jìn)行校核計(jì)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敘述，在學(xué)校教學(xué)里面有較多的講解。這種方法美中不足的是可操作性差，因?yàn)樗芰现破返男螤钋Р钊f別，而公式所針對的確是標(biāo)準(zhǔn)模型，所以對于初學(xué)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)驗(yàn)來給出型腔壁厚，從而得出模仁的尺寸。由于簡單實(shí)用，方便操作，故在模具廠普遍采用。具體數(shù)值的選取則根據(jù)個人設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)或公司的規(guī)定來實(shí)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！圖如圖所示,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：尺寸太小則無法保證強(qiáng)度，太大則浪費(fèi)材料，增加成本。10mm，15mm，25mm，30mm等等這些尺寸僅作為最小安全量的參考

4、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)驗(yàn)，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)驗(yàn)。模仁的固定方法現(xiàn)在我們考慮一下，模仁是怎樣裝配進(jìn)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(jìn)去。有兩種方式可供參考：（A）避空角形式（B）R角形式圖（A）的形式，稱為避空角的形式。一般來說，當(dāng)模仁尺寸比較小時可采用避空角形式；而當(dāng)模仁尺寸比較大時則可采用圖（B）的R角形式。圖細(xì)節(jié)圖注意一般來說，模仁尺寸<180mm×180mm時可采用避空角形式；模仁尺寸>180m

5、m×180mm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，20mm，16.5mm。采用R角的形式銑刀很容易加工。對應(yīng)的模仁四周也應(yīng)倒R角。模仁通過螺絲固定在模架里面，螺絲應(yīng)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(dāng)然具體螺絲的數(shù)量及大小還是應(yīng)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部分。如何來理解這個意思呢？我們知道模具的動、定模部分相互扣和，中間形成一個空腔，往里面注塑料，冷卻后形成制品。凡是有空腔的地方，即是形成產(chǎn)品的地方，

6、動、定模肯定不接觸（這句話雖然有點(diǎn)廢話，但還是有必要說），而其它部分動、定模則是緊密的貼合在一起的，這些地方就稱為分型面。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(dāng)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表面的“任何地方”，例如圖所示。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(dāng)然，這只是理論上如此。事實(shí)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、制作成本等等諸多方面因素的影響

7、，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(shí)也就是確定模具結(jié)構(gòu)的過程，你要確定產(chǎn)品那個地方出前模，那個地方出后模。分型面選好，就等于設(shè)計(jì)工作做好了一半?。ú鍒D）分型面的選取原則如前所述，分型面的確定問題是一個很復(fù)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(yīng)抓住主要矛盾，放棄次要因素。不同的設(shè)計(jì)人員有時對主要因素的認(rèn)識也不盡一致，與自身的工作經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。有些塑件的分型面的選擇簡單明確并且唯一；有些塑件則有許多方案可供選擇。下面，我們談一下分型面選擇時的若干注意事項(xiàng)，還請諸位在以后的工作實(shí)踐中多多積累?。ㄒ唬┓中兔嫖恢脩?yīng)設(shè)在塑件脫模方向上最大的

8、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合適呢？分型面的選擇方式會很多，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(cè)一起向下運(yùn)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，這樣分模結(jié)構(gòu)既不會影響產(chǎn)品的頂出也不會影響模具的開模，但美中不足的是會在其圓角的分模處存在合模線，影響產(chǎn)品外觀。但這個沒有辦法，不可避免。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?。ǘ┯欣谒芗撃＃?AB圖從塑件脫模角度來說，

9、我們盡量將塑件留在動模，因?yàn)檫@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(fù)雜程度。圖A由于開模后，塑件的抱緊力，將留在定模，所以就沒有圖B的形式好！（三）確保表面質(zhì)量： A B圖對于絕大部分制品來說，外觀面均要求嚴(yán)格，不得有合模線之痕跡，所以在選分型面時盡量避免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，斜分型面的型腔部分比直分型面的型腔部分更容易銑刀加工。（五）有利于排氣。AB圖當(dāng)分型面作為主要排氣

10、渠道時，應(yīng)將分型面設(shè)計(jì)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結(jié)構(gòu)，盡可能的避免側(cè)向分型或者抽芯。圖分型面選擇應(yīng)盡量避免形成側(cè)孔、側(cè)凹，若需要滑塊抽芯成型，力求抽芯結(jié)構(gòu)簡單，盡量避免將其設(shè)計(jì)在定模。以上大致總結(jié)了設(shè)計(jì)分型面時需要考慮的種種情況，因塑件的形狀千差萬別，各種不能想象的結(jié)構(gòu)均會出現(xiàn)，所以我們還有待于在工程實(shí)踐中，不斷的積累，不斷地總結(jié)。分型面可考慮做定位結(jié)構(gòu)分型面為大曲面或分型面高低距較大時，可考慮動、定模仁做虎口配合，如圖所示，虎口大小按模仁尺寸而定。長和寬在200mm以下，做15mm×8mm高的虎口4個，斜度約為10&

11、#176;；如長度和寬度超過200mm以上的模仁尺寸，其虎口應(yīng)做20mm×10mm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？請看如下圖示產(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的差別僅僅在于一個是盒子的側(cè)壁做了直身面；一個是其側(cè)壁傾斜了一個角度。憑我們大家的日常生活經(jīng)驗(yàn)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較吃力的！事實(shí)上，模具里面的情況也是如此，只有產(chǎn)品的側(cè)壁傾斜了角度，產(chǎn)品才能更順利地從模具上面脫出，

12、我們把這種產(chǎn)品側(cè)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表面直接接觸并垂直于分型面的產(chǎn)品特征上設(shè)計(jì)略微的斜度，也叫拔模斜度。正是由于這個角度的存在，才會使模具被打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(shè)計(jì)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?yàn)楫a(chǎn)品與模具的緊密接觸面生成的摩擦力而導(dǎo)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(dǎo)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(cè)壁可能的拔模形式都有那些呢？只有以下

13、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(jìn)行分析，可以得出下面的結(jié)論：C和D的拔模形式是錯誤的，因?yàn)槠浒文Ｐ问綄?dǎo)致在產(chǎn)品內(nèi)壁形成了倒勾，開模后產(chǎn)品頂不出來，就算被強(qiáng)迫頂出來了，產(chǎn)品也會被破壞或有較大的變形！道理如圖所示。 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(shè)計(jì)時就要考慮拔模，這個工作應(yīng)該由造型設(shè)計(jì)師或產(chǎn)品設(shè)計(jì)師來完成。有豐富經(jīng)驗(yàn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)師往往會知曉這一點(diǎn)。然而有的時候，或者是由于疏忽，或是

14、為了省事，或者是因?yàn)閷δ＞咴O(shè)計(jì)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給下游的模具設(shè)計(jì)使用，這往往導(dǎo)致模具設(shè)計(jì)師還得專門抽出時間來拔模，甚至于某些非常糟糕的情況下，得重新構(gòu)建產(chǎn)品模型，浪費(fèi)了大量的時間，讓模具設(shè)計(jì)師很頭疼。這種情況在實(shí)際設(shè)計(jì)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(rèn)真負(fù)責(zé)，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(diào)，互相學(xué)習(xí)交流，了解造型和模具設(shè)計(jì)的內(nèi)在關(guān)系，相關(guān)人員要在設(shè)計(jì)室和車間來回多走走，只有了解彼此工作內(nèi)容，才能配合工作。某些有資質(zhì)的公司在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就要求模具設(shè)計(jì)工程師參與進(jìn)去，協(xié)同開發(fā)，這正是一個發(fā)展方向。拔模角度

15、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(guān)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(zhǔn)了？！、實(shí)際情況確實(shí)如此！從理論上來說，一旦拔模，哪怕拔模斜度很小很小，產(chǎn)品的尺寸也會失準(zhǔn)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(nèi)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(zhǔn)，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(yīng)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忽視的！當(dāng)然，對普通模具來說，如果沒

16、啥要求，拔模角度選大一點(diǎn)還是很好的。現(xiàn)在隨著加工設(shè)備的日益先進(jìn)，成型工藝的不斷優(yōu)化，有很多產(chǎn)品就不要求拔模！關(guān)于拔模角度的大小選擇這個問題，比較靈活，不好做統(tǒng)一規(guī)定，應(yīng)視制品本身的形狀，所用塑料的種類、特性、模具結(jié)構(gòu)、表面精度要求，以及加工的方向等因素來確定。通常拔模斜度取1°2°。這里定性地說明以下確定拔模斜度的要點(diǎn)：(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(yīng)采用較小的拔模斜度。(3 制品形狀復(fù)雜不易拔模的，應(yīng)選用較大的斜度。(4 制品收縮率大，斜度也應(yīng)加大。(5 增強(qiáng)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(yīng)

17、大。(7 制品精度要求越高，拔模斜度應(yīng)越小。以上僅略微總結(jié)了拔模斜度選取的要點(diǎn)，單就某個產(chǎn)品而言，具體設(shè)計(jì)時以上各點(diǎn)可能會互相矛盾，這就需要綜合多種因素考慮，靈活運(yùn)用。常見制品形狀拔模斜度的設(shè)計(jì)：1箱盒及蓋類制品 當(dāng)H50mm時，S/H=1/301/35當(dāng)50H100mm時，S/H=1/301/60當(dāng)H100mm時，S/H1/60圖4-6箱盒及蓋類制品2加強(qiáng)筋（骨位）加強(qiáng)筋也稱為骨位。在塑件中設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋通常是為增加其強(qiáng)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(qiáng)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(nèi)部的加強(qiáng)筋 （b）在塑件外部的加強(qiáng)筋A(yù)：骨位大頭厚度B：骨位小頭

18、厚度H：骨位高度T：產(chǎn)品厚度圖4-7加強(qiáng)筋也有在實(shí)際設(shè)計(jì)加工現(xiàn)場對深骨位一般控制在小頭1.2mm，大頭1.5mm。但注意小頭尺寸不能太薄，最好0.8mm。3不重要的柱位、孔位，可增大拔模斜度AB圖4-8柱位添加拔模斜度關(guān)于拔模角度的大小選取問題，此處實(shí)在是難以全部包括，還希望讀者朋友在實(shí)踐中不斷總結(jié)、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(nèi)部亦是由眾多的鑲件構(gòu)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(gòu)成。鑲件是組成模仁的一系列的拼接件，在復(fù)雜的模仁結(jié)構(gòu)中往往根據(jù)需要存在許多鑲件結(jié)構(gòu)。說的極端一點(diǎn)，其實(shí)模

19、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(nèi)部結(jié)構(gòu)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(dú)立整體，其內(nèi)部可根據(jù)需要拆分出各種形式的鑲件結(jié)構(gòu)，由鑲件和模仁的其它部分構(gòu)成了成型制品的模具腔壁。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(jìn)行裝配。為什么出鑲件？那么為什么有時候模仁結(jié)構(gòu)內(nèi)部要出鑲件呢？這個和許多因素有關(guān)，或者是為降低成本，或?yàn)榧庸し奖?，或?yàn)榕艢庑枰鹊取?一方便加工與維修模具是相當(dāng)復(fù)雜的零件，在加工過程中，往往會遇到一些結(jié)構(gòu)復(fù)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

20、度。(二便于成型和脫模當(dāng)成品中有較深的筋或其它不易成型的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)在成型時易造成射不飽，燒焦，接痕等缺陷。拆鑲件可以相當(dāng)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中若不拆鑲件，容易出現(xiàn)包風(fēng)現(xiàn)象，而且在頂出時會因真空而頂不出(三增加模具強(qiáng)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(qiáng)模具強(qiáng)度，提高模具壽命，可以把插破（或靠破）部分拆鑲件后，用較好的材料替代。圖中公模高出PL 面的部分較薄，且須插破，使用一般材料強(qiáng)度不足，將其拆成鑲件，用較

21、好材料替代（比如彈簧鋼），可以增加模具強(qiáng)度 圖(四節(jié)省材料，降低成本在模仁或滑塊等成型零件上，當(dāng)部分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，降低加工成本.上圖中動模高出PL 面的部分若不拆鑲件，則動模備料將高出一大截，且加工也費(fèi)時，成本將有很大的浪費(fèi)拆鑲件的注意要點(diǎn)當(dāng)考慮準(zhǔn)備拆分模仁結(jié)構(gòu)中的鑲件時，應(yīng)在盡可能滿足客戶外觀要求和保證良好的成型質(zhì)量情況下，力求簡捷，加工方便，節(jié)約材料，降低成本?。ㄒ唬σ粋€制品來說，具體什么部位需要拆分出鑲件，這主要是據(jù)實(shí)際加工現(xiàn)場的加工能力及產(chǎn)品的具體結(jié)構(gòu)情況而定。一般來說，形狀復(fù)雜，加工困難，不易成型，有多處配合需多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，如必須出鑲件結(jié)構(gòu)，有必要與客戶確認(rèn)鑲件的拆法后方可進(jìn)行。（三）對于大型的