成型零件结构设计

成型零件是指直接用来成型塑件的零件，主要包括凹模(型腔)、凸模、型芯等。成型零件形状复杂、精度高，表面粗糙度低，一般用工具钢制造，需经处理

凹模是成型塑件外形的主要零件。它一般装在定模板上。根据塑件成型的需要和加工与装配的工艺要求，凹模有整体式和组合式两类

(1)整体式凹模

图1  整体式凹模

图2  组合式凹模

1—模套；2—镶块；3—底板

图1所示为整体式凹模，结构简单，成型的塑件质量较好。它是由整块钢材直接加工而成的，对于形状复杂的凹模，其机械加工工艺性较差。但随着数控加工技术和电加工技术的发展与应用，采用整体式凹模将会愈来愈多

(2)组合式凹模

图2所示为组合式凹模，这种凹模改善了加工性，节约了模具钢，减少了热处理变形，但有时塑件表面可能存在拼块的拼接线痕迹，装配调整较麻烦。因此，组合式凹模主要用于形状复杂的塑件的成型

组合式凹模的组合方式是多种多样的，常见的组合方式见下表

常见组合式凹模的组合方式

组合凹模的

组合方式

结  构

说  明

整体嵌

入式组

合凹模

对于小型的塑件采用多型腔塑料模具成型时，各单个凹模通常采用冷挤压、电加工、电铸或超塑性成型等方法制成，然后整体嵌入模板中，如图所示。这种结构的凹模形状、尺寸一致性好，更换方便。凹模的外形通常是圆柱形，与模板的装配及配合见图

局部镶

嵌式组

合凹模

有些塑件成型用凹模，其某些部位特别容易磨损，或者难以加工，这时常把凹模这些部位制成单独的镶件，然后嵌入模体，如图所示

镶拼组

合式凹模

(a)凹模底部镶拼结构

(b)凹模侧壁镶拼结构

为便于切削加工、抛光、研磨和热处理，整个凹模型腔可由几个部分镶拼而成。镶拼的方法如下。当凹模型腔底部比较复杂或尺寸较大时，可把凹模制成通孔型的，再镶上底部，如图a所示。对于大型凹模，为便于加工，有利于淬透，减少热处理变形和节省模具钢，凹模侧壁也采用拼块结构，如图b所示。侧壁之间采用扣锁连接以保证装配的准确性，减少塑料挤入接缝。在中小型注塑模中，侧壁拼块之间可直接用螺钉和销钉固定而不用模套紧固

瓣合式

凹模

1—导套；2—拼块；3—导销

为便于侧壁带凹的塑件脱模，可将凹模制成两瓣或多瓣组合式，成型时瓣合，脱模时瓣开。常见的瓣合式凹模是两瓣组合式，由两瓣对拼镶块、定位导销和模套组成。这种凹模通常称为哈夫(Half)凹模

图a用于移动式压缩模。使用时首先拼块合拢，利用模套与拼块的8°～10°的斜面配合而紧锁拼块，压制成型后松开模套，然后水平分开拼块，取出塑件

图b用于单型腔压制小型塑件以及成型压力不大的场合

对于多型腔的凹模宜用矩形拼块结构，如图c所示

图d和图e为封闭式模套的瓣合模，在推出凹模拼块时，利用如图所示的12°斜面或斜滑槽，使拼块分开，以便取出塑件。这种结构的凹模用于成型尺寸较大的塑件或多型腔成型压力较大的场合

图e和图f为注射模上的瓣合结构，在实际生产中应用效果很好

综合上表所述，组合式凹模的优点是，简化了复杂凹模的加工工艺，减少了热处理变形，有利于排气，便于模具的维修，节约贵重的模具钢。但是，为保证组合式模具型腔精度和装配的牢固性，减少塑件上留下镶拼的痕迹，提高塑件的质量，对于拼块的尺寸、形状和位置公差要求较高，组合结构必须牢靠，分型面位置应有利于防止成型时熔体的挤入，拼块加工工艺性要好，模塑时操作必须方便。可见，要真正发挥组合结构的优越性，对某些方面的要求是比较高的

型芯是成型塑件内表面的零件。根据型芯所成型零件内表面大小不同，通常又有型芯(压缩模中称凸模)和成型杆之分。型芯一般是指成型塑件中较大的主要内形的零件，又称主型芯；成型杆一般是指成型塑件上较小孔的零件，又称小型芯。下面介绍型芯和成型杆的主要结构形式

(1)型芯形式

型芯有整体式和镶拼组合式，见下表

常见型芯的形式

型芯

的形式

结  构

说  明

整

体

式

型

芯

(整

体

凸

模)

1—凸模；2—凸模固定板；3—垫块

图a表示型芯与模板为一整体，其结构牢固，成型的塑件质量较好，但是不便加工，消耗模具钢多，主要用于形状简单的型芯。图b～d表明为节约模具钢和便于加工采用不同材料制作模板和型芯，然后连接起来。图b所示用螺钉、销钉连接，结构较简单。图c所示采用局部嵌入固定，其牢固性比图b好。图d所示采用台阶连接，牢固可靠，是一种常用的连接方法，但结构较复杂，防止固定部分为圆形而成型部分为非圆形的型芯在固定板内旋转，必须装防转销

镶

拼

组

合

式

型

芯

对于复杂形状的型芯，如果采用整体式结构加工较困难，采用拼块组合可简化加工工艺

设计和制造这类组合式型芯时，必须注意提高拼块的加工和热处理工艺性，拼接必须牢靠严密。图a两个小型芯如果靠得太近，则不宜采用这种结构，而应采用图b的结构，以免热处理时薄壁处开裂

(2)成型杆

塑件上的孔或槽通常用小型芯来成型。通孔的成型方法如图1所示，其中，图1a表示由一端固定的型芯成型，这种结构的型芯容易在孔的一端A处形成难以去除的飞边，如果孔较深则型芯较长，容易弯曲。图1b是由两个直径相差0.5～1mm的型芯成型的，即使两个型芯稍有不同心，也不致影响装配和使用，而且每个型芯长度较短，稳定性较好；图1c型芯一端固定，另一端为导向支撑，强度和刚度较好，如果因溢料形成圆形飞边，也较容易去除。盲孔的成型方法只能用一端固定的型芯来成型

图1  通孔的成型方法

为保证型芯具有足够的稳定性，孔不宜太深。对于注射模塑和传递模塑，孔深度应小于孔径的4倍；对于压缩模塑，平行压制方向的孔深应小于孔径的2.5倍，垂直于压制方向的孔深应小于孔径的2倍。直径过小或孔深过大的孔宜在成型后用机械加工的方法得到

从孔的成型方法中可看出，对于成型孔和槽的小型芯，通常是单独制造，然后以嵌入方法固定。具体结构如图2所示。其中图a为带推板的型芯固定方法；图b是常用的固定方式。型芯与固定板间留有0.5mm的双边间隙，这是为加工和装配的方便。型芯下段加粗是为了提高小而长的型芯的强度。图c和图d采用带顶销或紧定螺钉的固定方法。图e为铆接式，它可以防止在制品脱模时型芯被拔出

图2  小型芯的固定方式