射出模具型芯

射出模具型芯的結構設計

型芯又叫凸模或動模以及公模,是構成塑件內部幾何形狀的零件。型芯包括主體型芯、小型芯、側抽型芯和成型桿以及螺紋型芯等。

1. 型芯的結構形式

模具型芯,也被稱為凸模/公模/動模,是製造塑膠製品過程中不可或缺的部件,它負責成型製品的內表面。在模具中,型芯通常被安裝在公模板上,其結構多樣。型芯的結構形式大體有如下幾種。

2. 整體式

將主體型芯和公模板做成一體,如(圖1)所示。它結構簡單,強度和剛性都較好,只是浪費鋼材和工時,不易修復和更換,只適用於形狀比較簡單的單腔或要求強度或剛度很高的射出模。

3. 整體組合式

整體組合式就是將主體型芯鑲嵌在模板上固定而成,基本結構形式如(圖2) (圖3)所示。

  • (a) (圖2-a)是將模板做出與型芯相對應的安裝孔,採用H7/m6的配合精度,將型芯嵌入後用螺栓在背面固定。它多用於形狀比較簡單,即模框孔易於加工配合的模具中。(b) (圖2-b)的形式是在模板上做成通孔,裝入帶台肩的型芯,另裝支承板,用螺栓將模板固定,並夾緊型芯。
  • (c) 當型腔鑲塊與型芯有同心度要求時,可採用(圖2-c)的形式,將型芯底部做成與型腔鑲塊相同的尺寸。公模板與母模板組合在一起加工,這在沒有精密機床的場合,容易保證相互配合的同心度。這種結構形式多在多腔模具中採用。
  • (d) 當型芯外形較為複雜時,採用(圖3-a)的結構形式,用線切割機床,做出相對應的模套,裝入型芯,在底部用螺栓固定在支承板上。它取消了台肩的固定形式,使加工變得更簡單。
  • (e) 對於型芯外部形狀複雜的型芯,在沒有線切割機床的情況下,可採用(圖3-b)的形式將型芯底部做成容易加工的圓柱形或矩形凹台,裝入模板後在背面固定。採用這種結構應注意模板平整,型芯底部與模板結合處一定要緊密接觸,如果配合間隙超過了塑件的邊值就會形成內的毛邊,阻礙塑件的頂出。為此,配合面的根部應留有0.5~1 mm的間隙作為緊固的空間。

4. 局部組合式

局部組合式是根據塑件局部有不同形狀的孔或溝槽,對一些形狀簡單的可在主體型芯上一併成型,但對一些形狀較為複雜,加工起來費時、費料的塑件,只有在主體型芯上某一部分鑲嵌與塑件與之對應的形狀,即可大大簡化工藝,又便於製造與維修。局部組合式型芯經常採用的結構形式,如(圖4)(圖5)所示。

  • (a) (圖4-a)是塑件內腔有一個凸台,中間有一盲孔。通過採用局部鑲拼的方法,使加工工藝簡單可靠,且便於維修和更換。
  • (b) (圖4-b)是芯中鑲芯的結構形式。
  • (c) 當成型細長的通孔時,為防止細長型芯由射出衝擊而產生傾斜,採用(圖4-c)的形式,將型芯固定在公模一側,另一側插入母模通孔中。這種形式除了對型芯有加固效果外,還起型腔的排氣作用。
  • (d) (圖5-a) (圖5-b)是根據塑件的特殊結構採用局部組合的形式成型的實例。型芯插入相對的中,但應採用斜度5°的接觸面,避免直插產生相切移動摩擦
  • 而相互磨損。
  • (e) (圖5-c)是帶六角孔的塑件。在主型芯上鑲入六角形型芯。為了使用方便,應在其根部倒角。
  • (f) (圖5-d)是另一種結構形式,將正方形型芯鑲入模板底部,並用螺栓固定。這種結構也應在平面接觸的地方靠緊,防止形成倒鉤毛邊,影響頂出。
  • (g) 遇有窄邊的矩形孔,採用(圖5-e)的方式。為了加工方便,可將其固定長度L做得短一些。

(圖6-a) (圖6-b) (圖6-c)都是在實踐中遇到的局部結構較為複雜的塑件,整體式型芯很難加工成型,但採用不同形式的局部組合形式,使加工變得簡單方便。

其側面有一個缺口的盒式塑件,如採用(圖7-a)的結構形式,在缺口處型芯側鑲嵌一塊凸起的鑲件。它的優點是製造簡單,但嵌件與型腔有一個垂直擦合面,處理不好易出現擦傷型腔和溢料現象,因此應有一定的配合斜度、精密、研合。

其側面有一個缺口的盒式塑件,如採用(圖7-a)的結構形式,在缺口處型芯側鑲嵌一塊凸起的鑲件。它的優點是製造簡單,但嵌件與型腔有一個垂直擦合面,處理不好易出現擦傷型腔和溢料現象,因此應有一定的配合斜度、精密、研合。

以上兩種結構形式均有各自的長處,在實踐中酌情處理。

5. 完全組合式

由多塊分解的小型芯鑲拼組合而成的主體型芯是鑲拼組合式型芯,多用於形狀有規律性的排列而又難於整體加工的塑件。完全組合式型芯有以下特點。

  • (a) 可以分別對各拼塊進行熱處理,並分別達到各自需要的硬度要求,提高成型零件強度、剛度及耐磨性,因而能長時間保持成型件的初始精度性能,延長了模具的使用壽命。
  • 要求。
  • (b) 便於進行磨削加工,提高成型零件的精度,因而保證了塑件的精度
  • (c) 由於各拼鑲件的製造公差很小,提高了成型零件的互換性,有利於成型零件的維修和更換。
  • (d) 可以很方便地沿脫模方向開設脫模斜度,並可進行鏡面研磨,即提高了塑件的光亮程度,又可採用較小的脫模斜度,而能使塑件順利脫模。
  • (e) 可以對各組合件進行化學處理,提高它們的耐腐蝕性能。
  • (f) 可以方便地在需要的部位開設排氣槽,以便於塑件成型。
  • (g) 由於組合件基本上採用機械加工,特別是採用磨削的高精度加工,避免了繁重的人工加工量,從而提高了機床的利用率,提高了相對的生產效率。

完全組合式型芯的不足之處如下。

  • (a) 整體加工精度要求較高,特別是各組合件的安裝的積累誤差不容易保證, 需採取必要的補救措施。
  • (b) 組合件數量越多,模具製造成本相對越高。
  • (c) 不利於模體冷卻系統的佈局。

(圖8-1) (圖8-2)是帶有多個方格的塑件的大型射出模,其成型面積很大。這套模具的整體結構並不複雜,但它的難點是,組成各方格的立牆窄而高,很難加工和拋光。為此採用多個[組合型芯4]分別加工、拋光後,共同裝入[公模套2]中,固定在[支承板13]上。

由於模具成型面積很大,除了使支承板適當加深外,為了縮小模體的閉合高度,均設底部承重[支柱柱3],增加了模體的強度和剛度。各方格間的間隔牆較深,採用扁平形式的矩形[頂針10]直接頂在間隔牆上,使塑件順利脫模。方格中心有一通孔,利用它採取分流錐的中心進料形式,使射出通暢,有利於成型,且又容易清除澆口凝料。

6. 小型芯的固定形式

在局部組合式的型芯中,小型芯是經常見到的。由於小型芯一般地體積較小,並受到模具結構的限制,它們的固定方式往往根據其具體條件,採用不同的固定方式。常用的小型芯固定形式如(圖9) (圖10)所示。

(圖9-a) (圖9-b)用台肩固定的形式,底部均設有墊板,防止型芯脫出,這是最常用的固定形式。(圖9-b)是當型芯直徑較小時,為便於加工,將細型芯的配合部分做短,而作為台的直徑長度加大。

(圖9-c)是一種簡單的固定方式,為防止型芯脫出,在型芯下端鉚緊。為便於鉚接,故在其尾部鑽一小孔,便於翻邊緊。更換時,用鑽頭劃透,即可將型芯取出。當型芯橫截面積較大時,可採用(圖9-d)的方式,用螺栓固定。

(圖9-e) (圖9-f)多用在模板較厚的場合。這是為了縮短細長型芯的長度,在其底部用圓柱銷或螺塞將型芯頂緊。這種形式不但增強了細長型芯的穩定性,而且便於調整高度。

(圖9-g) (圖9-h)是異形型芯的固定方式。(圖9-g)是將型芯的固定部分縮短,便於模板固定孔的加工,其底部仍做成圓柱形。(圖9-h)是將成型異形孔的型芯裸露,固定部分做成易於加工的圓柱形,用螺帽背緊。

當多個小型芯排列密集時,採用(圖10-a)和(圖10-b)的固定形式。(圖10-a)是用墊板將多個型芯一起壓緊。(圖10-b)是在型芯背面固定部分連通,將型芯台肩做成扁狀體,相互制約固定。

(圖10-c)是當塑件孔距很小時,為防止在熱處理時,由於型芯固定孔的相鄰孔壁太薄而出現裂紋的現象,採用主型芯與組合型芯相結合的形式。

☆ 其他參考資料及文章

★ 【射出模具分型面及分模面設計指南】(按圖超連結)

★ 【射出模具成型零件設計指南】(按圖超連結)