注塑模具工作零件設計的結構對比分析

王春華

[摘 要]通過對同一塑件的不同模具結構設計，讓學生理解了模具設計的基本要求與方法，加深了對模具結構設計的認識和理解，提高了對模具設計的興趣與熱情。

[關鍵詞]注塑模具；結構設計；對比教學法

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.41.119

1 綜 述

模具的成型零件也叫工作零件，是成型塑料件幾何形狀與尺寸的零件，是模具結構的核心部分，主要有型腔、型芯及鑲件、成型桿等零件。型腔成型塑件的外部輪廓，型芯成型塑件的內部輪廓，鑲件與成型桿成型塑件的局部孔或槽的輪廓。型腔與型芯主要有整體式與組合式兩種結構。組合式結構又有整體嵌入式、局部鑲嵌式與四壁拼合式等結構形式。整體式模具結構有使用牢固、不易變形、不會使塑件產生拼接線痕跡的優點，但是易耗材費料，所以適用于小批量或工藝試模等方面。[1]小型塑件采用多腔模具成型時，可用整體嵌入式結構，各個單個型腔與型芯可采用單獨加工（如機械加工、冷擠壓、電加工等方法）的方法加工制成，而后采用H7/m6的過渡配合壓入模板中。這種結構可節約大量的貴重模具材料，便于熱處理，加工效率高，裝拆方便，容易保證形狀和尺寸精度。[2]

2 引入問題

不同形狀的塑件有不同的模具結構，即使是同一個塑件，不同的設計人員在設計時也會有多種不同的模具結構。

在注塑模具的教學過程中，很多學生對模具工作零件的結構設計存在許多不理解的地方，比如，如何理解結構設計的合理性與簡單化。根據這個情況，在課堂上給定一個塑件的結構零件圖，讓學生根據自己的理解，設計出自己認為合理的結構，老師會把不同的結構綜合在一起，然后針對該工件的不同設計結構進行對比講解，讓學生自己選擇出更合理、更簡單、更實用的模具結構。

塑件的結構與尺寸如圖1所示，要求同學們根據給定的工件零件圖，設計出成型此件的型芯與型腔件，即工作零件，至于推出機構、澆注系統等結構，可暫時不用考慮。

材 料：ABS

生產要求：大批量

技術要求：未注圓角R1～3，

未注公差為MT5級，

未注斜度為1°。

3 結構分析與對比

經過匯總比較，具有代表性的結構設計如圖2中的六種圖形所示。

圖（a）與圖（b）的結構設計是整體式凸、凹模結構，完全符合型芯與型腔的定義。圖（a）的型芯成型了塑件的內壁與底部兩處孔的結構，型芯成型了塑件的外壁輪廓。圖（b）的型腔成型了塑件的外壁輪廓與底部兩孔的結構，型芯成型了塑件的內部輪廓。圖（b）的型腔雖然可以成型底部孔的結構，但是因為型腔底部有凸起，是內表面加工，而內表面加工是有一定難度的，因而不利于機械加工。圖（a）的型芯也有凸起，但與（b）相比，是外表面加工，所以加工時比（b）更方便，更容易達到模具的加工精度要求。

圖（c）與圖（d）結構相似，都是將成型底部小孔的位置單獨做成了成型桿的結構。成型桿屬于小型芯，可以單獨制造，加工方式屬于外表面加工，所以加工也容易，利于磨損后的維修與更換，是模具設計中常用的結構形式。兩者的不同之處是成型桿的安裝位置不同。圖（c）的成型桿安裝在型芯部分，對應的是模具的動模結構部分，可以方便小型芯的更換與安裝。圖（d）的成型桿安裝在定模部分，安裝時需要拆定位圈、澆口套、定模板等零件才可安裝，安裝與更換相當麻煩，且非常容易影響模具的安裝精度，也就直接影響了塑件的成型精度。綜合分析認為圖（c）的結構更合理些。

圖（e）與圖（f）都采用了局部鑲嵌結構成型塑件的小孔。鑲件用螺釘與型芯或型腔進行連接固定。這種結構方式需要在型芯與型腔中加工出兩個螺紋孔，增加了鉆、擴、鉸加工工序。鑲件需要單獨加工，還要在鑲件的成型部件進行精加工或磨削加工，鑲件與型芯或型腔安裝時還要有一定的配合要求。這種設計使模具的結構復雜了許多，而且延長了模具的加工周期，提高了生產成本，但精度卻得不到保障，這種方案在生產中適用于塑件尺寸較大且復雜的模具結構，對于結構簡單的塑件而言這種結構不是很合適。

同時將平面的圖形結構，借助于三維軟件進行立體繪制，可以得到更直觀的特征展示如圖3所示，這樣就更有利于同學們理解模具的工作零件結構特點了。

4 結 論

最后將6種方案進行綜合比較，一致認為圖2中的（d）圖結構設計最合理，給出的理由是：

（1）此塑件是個小型工件，且為大批量生產，工件精度不高，可設計成一模多腔結構，所以選用整體嵌入式結構。模具零件的加工比較方便，塑件沒有拼縫，成型質量較好；

（2）塑件兩小孔的位置應該設計成成型桿成型，加工方便，便于磨損后的維修與更換；

（3）模具結構簡單，不會增加額外的加工工序，生產成本合理，可有效地保證生產效益。

通過這個塑件的各種結構設計對比，學生對于模具的設計思路有了比較深的理解，對設計的要求“模具設計要簡單、加工要方便、塑件精度要有保障”有了更加明確的認識。這樣的教學方式很受學生歡迎，既提高了學生的思考能力，讓學生從被動的“聽課”轉變成主動的“討論課”、“挑剔課”，也活躍了課堂氣氛，學生們也更加喜歡《塑料成型工藝及模具設計》這門課程。希望這樣的授課方式能對專業課的教學有所啟發，讓專業課的教學從“枯燥”、“乏味”、“聽不懂”向“有趣”、“生動”、“有挑戰性”的方向轉變。

參考文獻：

[1]齊曉杰.塑料成型工藝與模具設計[M].北京：機械工業出版社，2005.

[2]屈華昌.塑料成型工藝與模具設計[M].北京：高等教育出版社，2007.