模具设计指南.docx

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模具设计指南

第三章胶件结构

胶件结构不合理，会造成模具制造和胶件成形的困难；模具工程师应对胶件结构提出改进方案，并知会产品设计人员，由其确认。

当接到客户资料，应对资料进行必要的处理，其方式见本章附录1。

根据客户资料，胶件结构分析主要有以下几方面：

（1）注塑工艺对胶件结构的要求；

（2）模具对胶件结构的要求；（3）产品装配对胶件结构的要求；（4）表面要求。

3.1注塑工艺对胶件结构的要求

胶件产生收缩凹陷、气烘、困气、变形、烧焦等工艺性问题,是与胶件的局部胶厚、浇口设置、冷却等因素影响有关。

分析胶件结构的工艺性应从以下几方面进行。

3.1.1壁厚

胶件壁厚应均匀一致，避免突变和截面厚薄悬殊的设计，否则会引起收缩不均，使胶件表面产生缺陷。

胶件壁厚一般在1～6mm范围内，最常用壁厚值为1.8～3mm，这都随胶件类型及胶件大小而定。

对已建3D模型之胶件，应用Pro/E进行截面分析，可发现胶件壁厚不均匀问题，其步骤：

AnalysisModelAnalysisThickness[给定最大胶厚和最小胶厚，选分析起始点和结束点，确定分析所对应的平行截面]Compute,如图3.1.1图3.1.2所示。

另外，胶件壁厚还与熔体充模流程有密切关系；其流程是指熔料从浇口起流向型腔各处的距离。

在常规工艺条件下，流程大小与胶件壁厚成正比关系。

胶件壁厚越大，则允许最大流程越长。

可利用关系式或图表（见《塑料模具技术手册》68～69页）校核胶件成形的可能性。

胶件壁厚为2.5mm，常规成形条件，其常用料的流程如下：

ABS：

流程220mm；PC：

流程120mm；

HDPE：

流程280mm；POM：

流程180mm。

常见壁厚不均会产生的问题：

（1）局部厚胶位如图3.1.1所示，易产生表面收缩凹陷。

（2）如图3.1.2所示，胶件两边薄胶位，易产生成形滞流现象。

（3）止口位如图3.1.3所示,胶厚采用渐变方法以消除表面白印；另有胶件内部拐角位增加圆角使其壁厚均匀。

（4）如图3.1.4所示，胶件平面中间凹位过深，实际成形胶件产生拱形变形；解决变形的方法是减小凹位深度，使壁厚尽量均匀。

（5）如图3.1.5所示，尖角位表面易产生

烘印，避免烘印的办法是加圆角过渡。

3.1.2（筋）骨位

胶件骨位其作用有增加强度、固定底面壳、支撑架、按键导向等。

由于骨位与胶件壳体连接处易产生外观收缩凹陷；所以，要求骨位厚度应小于等于0.5t（t为胶件壁厚）,一般骨位厚度在0.8～1.2mm范围。

图3.1.6

当骨深15mm以上，易产生走胶困难、困气，

模具上可制作镶件，也方便省模、排气。

骨深15mm以下，脱模斜度应有0.5˚以上；骨

深15mm以上，骨位根部与顶部厚度差不小于0.2mm，

如图3.1.6所示。

为改善某些深骨位的流动状况，骨位上增加走

胶米仔；如图3.1.7所示喇叭骨加走胶米仔，模具制作镶件。

3.1.3浇口

胶件浇口位置和入浇形式的选择，将直接关系到胶件成形质量和注射过程能否顺利进行。

胶件的浇口位置和形式，应进行分析确定；对客户胶件资料中已确定的浇口，也需进行分析，对不妥之处提出建议。

浇口的设置原则如下：

（1）保证胶料的流动前沿，能同时到达

型腔末端，并使其流程为最短，如图3.1.8

所示；

（2）浇口应先从壁厚较厚的部位进料，

以利于保压，减少压力损失；

（3）型腔内如有小型芯或嵌件时，浇口

应避免直接冲击，防止变形；

（4）浇口的位置应在胶件容易清除的部位，修

整方便，不影响胶件的外观，如图3.1.9所示；

（5）有利于型腔内排气，使腔内气体挤入分模

面附近；

（6）避免胶料流动出现“跑道”效应，使胶件产生困气、熔接痕现象；

止口位胶片潜入浇口，避免表面气烘

（7）避免浇口处产生气烘、蛇纹等现象，如图3.1.10图3.1.11图3.1.12所示；

图3.1.10

（8）胶料流入方向，应使其流入型腔时,能沿着型腔平行方向均匀地流入，避免胶料

流动各向异性，使胶件产生翘曲变形、应力开裂现象，如图3.1.13图3.1.14所示。

对一些胶料充模流动复杂的胶件，以及，一模多腔或多种成品的模具如图3.1.15所示，入浇口位置和尺寸的确定，可申请借助CAE（Moldflow软件）分析解决。

3.2模具对胶件结构的要求

分析胶件结构是否符合模具成形和出模的要求，可从如下几方面进行：

脱模斜度、擦碰位、行位、斜顶、尖薄钢位、出模。

3.2.1脱模斜度

胶件必须有足够的脱模斜度，以避免出现顶白、顶伤和拖白现象。

脱模斜度与胶料性能、胶件形状、表面要求有关。

常用胶料最小脱模斜度的推荐值（见《塑料模具技术手册》67页）。

对胶件3D文件中没有脱模斜度要求的部位，参照技术说明中一般脱模斜度的要求。

胶件外观表面要求光面或纹面，其脱模斜度也不同，斜度值如下：

（1）外表面光面小胶件脱模斜度1˚，大胶件脱模斜度3˚；

（2）外表面蚀纹面Ra<6.3脱模斜度3˚，Ra6.3脱模斜度4˚；

（3）外表面火花纹面Ra<3.2脱模斜度3˚，Ra3.2脱模斜度4˚。

对已建3D模型之胶件，应用Pro/E进行脱模斜度检查，其步骤如下：

AnalysisSurfaceAnalysis

DraftCheck[给定最大斜度值，选分析

Part或Surface，确定分析所对应的方向

面]Compute。

应注意，在修改胶件脱模斜度时，还

需保证胶件装配关系和外观的要求，如图

3.2.1所示。

3.2.2擦、碰面

模具擦、碰面如图3.2.2所示。

模具的

擦面应有斜度，擦面斜度有两个功用：

（1）防止溢胶，因为竖直贴合面不能加

预载；

（2）减少磨损。

分析擦、碰面可从如下几方面考虑；

（1）保证结构强度。

如图3.2.3为避免模具凸出部位变形或折断，设计上B/H之值大于等于1/3较合理。

（2）防止产生披峰。

如图3.2.3所示，碰面贴合值E1.2mm。

如图3.2.4图3.2.5所示,保证擦面间隙值e0.25mm。

若按擦面斜度考虑，h3mm时，斜度α5˚；h>3mm时,斜度α3˚；某些胶件对斜度有特定要求时，擦面高度h10mm，允许斜度α2˚。

对擦碰面尖部封胶位应有圆角R0.5以上。

（3）便于模具加工和维修。

如图3.2.6图3.2.7所示，转轴位模具上制作镶件。

3.2.3行位、斜顶

胶件侧壁有凹凸形状、侧孔和扣位

时，模具开模顶出胶件前则须将侧向型

芯抽出，此机构称行位。

如图3.2.8所

示，胶件外侧孔，需后模行位抽芯。

如

图3.2.9所示，胶件内侧凹槽，若用斜

顶出模，顶部开距不够，须采用内行位。

内侧壁扣位，斜顶抽芯

图3.2.10

另外，利用斜向顶出，顶出和抽芯同时完成的顶出机构称斜顶。

对胶件上需抽芯的部位，当行位空间不够时，可利用斜顶机构完成。

斜顶机构中，斜向顶出距离应大于抽芯距离（B>H）如图3.2.10所示，防止顶出干涉。

如图3.2.11所示，胶件内、外侧壁都有凹形，内侧有骨位阻碍和高度不够原因，须对外侧壁前模行位，内侧壁斜顶出模。

如图3.2.12所示，胶件侧孔周围不能有夹线，侧孔须前模行位抽芯，扣位斜顶

出模。

3.2.4分模面

胶件资料中，不论分模面是否作出规定,

模具设计者都须具体确定；对已作规定的分

模面，存在不合理之处，应反馈对方。

分析胶件分模面时注意以下几点：

（1）按外观要求，确定表面夹线位置，如

图3.2.13所示。

（2）将胶件有同轴度要求或易错位的部分，

放置分模面同一侧，如图3.2.14图3.2.15所示。

（3）考虑脱模斜度造成的胶件大、小端尺寸差异，如图3.2.16所示。

（4）确定胶件在模具内的方位，使之形成的分模面应尽量防止产生侧孔或侧凹，以避免采用复杂的模具结构,如图3.3.16图3.3.17所示。

3.2.5尖、薄钢位

避免影响模具强度及使用寿命的尖、薄钢位。

一般尖、薄钢位在胶件上不易反映出来，分析它应结合胶件的模具情况。

模具上产生尖、薄钢位的原因有两方面——胶件结构和模具结构。

（1）胶件结构产生的尖、薄钢位。

如图3.2.18图3.2.19所示，胶件双叉骨，模具上产生尖、薄钢位；可改为单叉骨或加大中间宽度，避免模具产生尖、薄钢位。

（2）模具结构产生的尖、薄钢位。

如图

3.2.20所示，胶件边缘圆角处，模具上易出

现尖钢；模具结构如图3.2.21所示，此方法

分模，出现尖钢；图3.2.22所示，分模面延

圆弧法线方向，可避免尖钢。

3.2.6胶件出模

胶件的出模通常使用顶针、司筒和推板顶出。

若胶件上有特殊结构或表面光洁度要求时，需采用其它方式出模，如顶块顶出、斜向顶出、螺纹旋转出模、二次顶出等。

对某些透明胶件的顶出，还须注意顶出痕迹不能外露。

如图3.2.23所示，

多腔薄壳小胶件，使用

推板顶出。

如图3.2.24所示，胶件为透明薄片，为避免顶出夹线痕迹，采用顶块顶出；注意，此类胶件底边不要有圆角，防止顶出痕迹透出。

如图3.2.25所示，胶件有内凹弧，采用二次顶出机构，实现胶件出模。

3.3产品装配对胶件结构的要求

胶件在产品中的装配关系，会给模具制造提供一些有关胶件要求的信息，如与其它胶件的配合间隙、连接方式等。

3.3.1装配干涉分析

模具工程师根据各胶件的连接方式、配合间隙，装配3D模型；分析各胶件之间是否干涉。

应用Pro/E，分析各胶件之间干涉情况，其步骤如下：

AnalysisModelAnalysisPairsClearance（分析一个组合中，两个零件之间的间隙或干涉情况）[选择分析的两个Part或Surface]Compute。

另一种，整个组合件的干涉检查方法：

AnalysisModelAnalysisGlobalInterference（分析整个组合中，各零件与零件之间的干涉情况）[选择整个组合]Compute（得出整个组合中，各零件与零件之间的干涉信息）。

3.3.2装配间隙

各胶件之间的装配间隙应均匀，一般胶件间隙（单边）如下：

（1）固定件之间配合间隙0～0.1mm，如图3.3.1所示；

（2）面、底壳止口间隙0.05～0.1mm，如图3.3.2所示；

（3）规则按钮（直径Ø15）的活动间隙（单边）0.1～0.2mm；规则按钮（直径Ø>15）

的活动间隙（单边）0.15～0.25mm；异形按钮的活动间隙0.3～0.35mm,如图3.3.3所示。

3.3.3柱位、扣位连接

分析连接各胶件的柱位、扣位，如图3.3.4图3.3.5所示。

检查装配后的3D模型及各胶件2D文件中的柱位、扣位尺寸，它们的位置尺寸要保持一致。

当胶件的柱位或扣位尺寸更改后，应对其配合胶件尺寸也进行更改。

由于柱位根部与胶壳连接处的胶壁会突然变厚，某些胶件资料中又没减胶的说明，这时，模具上须在柱位根部加钢（加火山口），避免胶件表面产生缩痕。

常见柱位尺寸加火山口数据如下表：

注明：

1）上述数据平均胶厚为2.5，如图3.3.6所

示；

2）对小于M2.6的螺丝柱，原则上不设火山

口，但吊针底胶厚应在1.2至1.4mm；

3）对有火山口的螺丝柱,原则上都应设置火

箭脚，以