注塑模具工作零件设计的结构对比分析

[摘 要]通过对同一塑件的不同模具结构设计，让学生理解了模具设计的基本要求与方法，加深了对模具结构设计的认识和理解，提高了对模具设计的兴趣与热情。

[关键词]注塑模具；结构设计；对比教学法

[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.41.119

1 综 述

模具的成型零件也叫工作零件，是成型塑料件几何形状与尺寸的零件，是模具结构的核心部分，主要有型腔、型芯及镶件、成型杆等零件。型腔成型塑件的外部轮廓，型芯成型塑件的内部轮廓，镶件与成型杆成型塑件的局部孔或槽的轮廓。型腔与型芯主要有整体式与组合式两种结构。组合式结构又有整体嵌入式、局部镶嵌式与四壁拼合式等结构形式。整体式模具结构有使用牢固、不易变形、不会使塑件产生拼接线痕迹的优点，但是易耗材费料，所以适用于小批量或工艺试模等方面。[1]小型塑件采用多腔模具成型时，可用整体嵌入式结构，各个单个型腔与型芯可采用单独加工（如机械加工、冷挤压、电加工等方法）的方法加工制成，而后采用H7/m6的过渡配合压入模板中。这种结构可节约大量的贵重模具材料，便于热处理，加工效率高，装拆方便，容易保证形状和尺寸精度。[2]

2 引入问题

不同形状的塑件有不同的模具结构，即使是同一个塑件，不同的设计人员在设计时也会有多种不同的模具结构。

在注塑模具的教学过程中，很多学生对模具工作零件的结构设计存在许多不理解的地方，比如，如何理解结构设计的合理性与简单化。根据这个情况，在课堂上给定一个塑件的结构零件图，让学生根据自己的理解，设计出自己认为合理的结构，老师会把不同的结构综合在一起，然后针对该工件的不同设计结构进行对比讲解，让学生自己选择出更合理、更简单、更实用的模具结构。

塑件的结构与尺寸如图1所示，要求同学们根据给定的工件零件图，设计出成型此件的型芯与型腔件，即工作零件，至于推出机构、浇注系统等结构，可暂时不用考虑。

材 料：ABS

生产要求：大批量

技术要求：未注圆角R1～3，

未注公差为MT5级，

未注斜度为1°。

3 结构分析与对比

经过汇总比较，具有代表性的结构设计如图2中的六种图形所示。

图（a）与图（b）的结构设计是整体式凸、凹模结构，完全符合型芯与型腔的定义。图（a）的型芯成型了塑件的内壁与底部两处孔的结构，型芯成型了塑件的外壁轮廓。图（b）的型腔成型了塑件的外壁轮廓与底部两孔的结构，型芯成型了塑件的内部轮廓。图（b）的型腔虽然可以成型底部孔的结构，但是因为型腔底部有凸起，是内表面加工，而内表面加工是有一定难度的，因而不利于机械加工。图（a）的型芯也有凸起，但与（b）相比，是外表面加工，所以加工时比（b）更方便，更容易达到模具的加工精度要求。

图（c）与图（d）结构相似，都是将成型底部小孔的位置单独做成了成型杆的结构。成型杆属于小型芯，可以单独制造，加工方式属于外表面加工，所以加工也容易，利于磨损后的维修与更换，是模具设计中常用的结构形式。两者的不同之处是成型杆的安装位置不同。图（c）的成型杆安装在型芯部分，对应的是模具的动模结构部分，可以方便小型芯的更换与安装。图（d）的成型杆安装在定模部分，安装时需要拆定位圈、浇口套、定模板等零件才可安装，安装与更换相当麻烦，且非常容易影响模具的安装精度，也就直接影响了塑件的成型精度。综合分析认为图（c）的结构更合理些。

图（e）与图（f）都采用了局部镶嵌结构成型塑件的小孔。镶件用螺钉与型芯或型腔进行连接固定。这种结构方式需要在型芯与型腔中加工出两个螺纹孔，增加了钻、扩、铰加工工序。镶件需要单独加工，还要在镶件的成型部件进行精加工或磨削加工，镶件与型芯或型腔安装时还要有一定的配合要求。这种设计使模具的结构复杂了许多，而且延长了模具的加工周期，提高了生产成本，但精度却得不到保障，这种方案在生产中适用于塑件尺寸较大且复杂的模具结构，对于结构简单的塑件而言这种结构不是很合适。

同时将平面的图形结构，借助于三维软件进行立体绘制，可以得到更直观的特征展示如图3所示，这样就更有利于同学们理解模具的工作零件结构特点了。

4 结 论

最后将6种方案进行综合比较，一致认为图2中的（d）图结构设计最合理，给出的理由是：

（1）此塑件是个小型工件，且为大批量生产，工件精度不高，可设计成一模多腔结构，所以选用整体嵌入式结构。模具零件的加工比较方便，塑件没有拼缝，成型质量较好；

（2）塑件两小孔的位置应该设计成成型杆成型，加工方便，便于磨损后的维修与更换；

（3）模具结构简单，不会增加额外的加工工序，生产成本合理，可有效地保证生产效益。

通过这个塑件的各种结构设计对比，学生对于模具的设计思路有了比较深的理解，对设计的要求“模具设计要简单、加工要方便、塑件精度要有保障”有了更加明确的认识。这样的教学方式很受学生欢迎，既提高了学生的思考能力，让学生从被动的“听课”转变成主动的“讨论课”、“挑剔课”，也活跃了课堂气氛，学生们也更加喜欢《塑料成型工艺及模具设计》这门课程。希望这样的授课方式能对专业课的教学有所启发，让专业课的教学从“枯燥”、“乏味”、“听不懂”向“有趣”、“生动”、“有挑战性”的方向转变。

参考文献：

[1]齐晓杰.塑料成型工艺与模具设计[M].北京：机械工业出版社，2005.

[2]屈华昌.塑料成型工艺与模具设计[M].北京：高等教育出版社，2007.