第四章塑料模基本结及零部件的设计.doc

第四章　塑料模基本结及零部件的设计

一．填空题
１．塑料模按模塑方法分类，可分为压缩模、压注模、注射模、挤出机头；按模具在成型设备上的安装方式为移动式模具、固定式模具、半固定式模具；按型腔数目分为单型腔模具、多型腔模具。
２．分型面的形状有平面、斜面、阶梯面、曲面。
３．为了便于塑件的脱模，在一般情况下，使塑件在开模时留在动模或下模上。
４．分型面选择时为便于侧分型和抽芯，若塑件有侧孔或侧凹时，宜将侧型芯设置在垂直开模方向上，除液压抽芯机构外，一般应将抽芯或分型距较大的放在开模方向上。
５．为了保证塑件质量，分型面选择时，对有同轴度要求的塑件，将有同轴度要求的部分设在同一模板内。
６．为了便于排气，一般选择分型面与熔体流动的末端相重合。
７．对于小型的塑件常采用嵌入式多型腔组合凹模，各单个凹模常采用机械加工、研磨、抛光或热处理等方法制成，然后整体嵌入模板中。
８．影响塑件尺寸公差的因素有成型零件的制造误差、成型零件的磨损、成型收缩率的偏差和波动、模具的安装配合误差、水平飞边厚度的波动。
9.　影响塑件收缩的因素可归纳为塑料的品种、塑件的特点、模具结构、成型方法及工艺条件。
10.　塑料模成型零件的制造公差约为塑件总公差的△/3，成型零件的最大磨损量，对于中小型塑件取△/6；对于大型塑件则取△/6以下。
11．塑料模的型腔刚度计算从以下三方面考虑：（1）成型过程不发生飞边（2）保证塑件精度　（3）保证塑件顺利脱模。
12.　当模塑大型、精度要求高、深型腔、薄壁及非对称塑件时，会产生大的侧压力，不仅用导柱导向机构，还需增设锥面导向和定位。
13.　塑料模失效的形式在变形、断裂、腐蚀和磨损等。
14.　模具失效前所成型的合格产品的数量为模具寿命。
15.　制造高耐磨、高精度、型腔复杂的塑料模，选用9Mn2V。
16.　对复杂、精密和表面光泽度要求高的塑件需要采用Cr12MoV钢或4CrMoSiV钢，它们是加工性好和有极好抛光性的钢。
17.　塑料模表面处理的方法主要有淬火、表面淬火、正火、退火、回火等，还有调质和氮化等表面处理新技术。
18. 固定式模具操作简单 ，生产效率 高 ，制品成型质量较稳定，可以实现自动化生产 。
19.成型零件是指直接与塑料接触或部分接触并决定塑件形状、尺寸 、表面质量的零件，它是模具的核心零件。
20.成型零件包括凹模、凸模、型腔、型芯、螺纹型芯、螺纹型环、镶件等。
21.结构零件是指除了成型零件以外的模具的其他零件，它包括固定板、支承板、导向零件、浇注系统零件、分型与抽芯机构、推出机构、加热或冷却装置、标准件等。

二．判断题（正确的打√，错误的打×）
1．一副塑料模可能有一个或两个分型面，分型面可能是垂直、倾斜或平行于合模方向。 （√）
2．为了便于塑件脱模，一般情况下使塑料在开模时留在定模或上模上。 （×）
3．成型零件的磨损是因为塑件与成型零件在脱模过程中的相对摩擦及熔体冲模过程中的冲刷。 （√）
4．塑料模的垫块是用来调节模具高度以适应成型设备上模具安装空间对模具总高度的要求。 （√）
　　 5. 螺钉应分步在零件附近。 （×）
6. 压注模、压缩模只适用于成型热固性塑料。 （×）
7. 移动式模具没有必要具备轻型易搬的特点。 （×）
8. 塑件位置尺寸精度要求高的，其模具相关成型零件应尽量设置在模具的一侧。 （√)
三．名词解释
分型面： 为了塑件的脱模和安放嵌件的需要，模具型腔必须分成两部分，模具上用以取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面，通称为分型面。
成型零件的工作尺寸：成型零件的工作尺寸指的是成型零件上用以直接成型塑件部分的尺寸，主要包括型芯和型腔的径向尺寸、型芯和型腔的深度尺寸、中心距尺寸。
四．问答题
1.　分型面选择的一般原则有哪些？
答：首先，必须选择塑件断面轮廓最大的地方作为分型面，这是确保塑件能够脱出模具而必须遵循的基本原则。此外还应遵循以下几个基本原则：
　　a.　便于塑件的脱模
　　b. 考虑塑件的外观
　　c. 保证塑件尺寸精度的要求
　　d. 有利于防止溢料和考虑飞边在塑件上的部位
　　e. 有利于排气
　　f. 考虑脱模斜度对塑件尺寸的影响
　　g. 尽量使成型零件便于加工
2.　塑料模的凹模结构形式有哪些？
答：凹模的结构形式有：
　　a.　整体式凹模
　　b.　整体嵌入式凹模
　　c.　局部镶嵌入式凹模
　　d.　拼块式组合凹模
3.　对螺纹型芯的结构设计及固定方法有些什么要求？
答案：　螺纹型芯按其用途分为直接成型塑件上的螺孔和固定螺母嵌件两种。两种螺纹型芯在结构上没有原则区别，但前一种螺纹型芯在设计时必须考虑塑料的收缩率，表面粗糙度小（Ra为0.1um）,始端应和末端应按塑件结构要求设计；而后一种不必考虑塑料收缩率，表面粗糙度可以大些（Ra为0.8um即可）。
a.固定在下模和定模上的螺纹型芯　通常和模板之间是间隙配合，将螺纹型芯插入模具对应的孔中即可。
b.固定在上模和动模上的螺纹型芯　采用有弹力的豁口或其它弹性元件将螺纹型芯支撑在模孔内，成型后随塑件一起拔出，型芯与模孔之间的配合一般为H8／h8.
4.　影响塑件收缩的因素有哪几方面？
答案：影响塑料件收缩的因素可归纳为四个方面：
a.塑料的品种
b.塑件的特点
c.模具结构
d.成型方法及工艺条件
5.　对塑料模型腔侧壁和底板厚度进行强度和刚度计算的目的是什么？从哪几方面考虑？
答案：在塑料模塑过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力。在塑料熔体的压力作用下，型腔将产生内应力及变形。如果型腔壁厚和底板厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料的许用应力时，型腔即发生强度破坏。与此同时，刚度不中则发生过大的弹性变形，从而产生溢料和影响塑件尺寸及成型精度，也可能导致脱模困难等。因此，有必要建立型腔强度和刚度的科学的计算方法，尤其对重要的、塑件精度要求高的和大型塑件的型腔，不能单凭经验确定凹模侧壁和底板厚度，而应通过强度和刚度的计算来确定。
从以下四个方面考虑：
a.成型过程不发生溢料
b.保证塑件的精度要求
c.保证塑件顺利脱模
d.型腔力学计算的特征和性质，随型腔尺寸及结构特征而异
6.　模具成型零件的材料要满足哪些基本要求？
答案：作为制造模具的成型材料，基本应具备以下特性：
a. 良好的机械性能
b. 优异的热性能
c. 适宜的加工性能
7. 塑料模常用的材料有哪些类型？举出2～3个钢的牌号。
答案：　　
导柱导套：45、T8A、T10A
成型零部件：球墨铸铁、铝合金、10、15、20、38CrMoALA
主流道衬套：45、50、55
推杆、拉料杆等：T8、T8A、T10、T10A、45、50、55
各种模板、推板、固定板、模座等：45、HT200、40Cr、40MnB、45MnZ　
8.新型塑料模具材料有哪些？他们各有什么特点？
答：目前，我国尚未形成独立的塑料模具钢系列，许多企业还在沿用一种老钢种，常用的有45钢、40Cr、T10A、38CrMoAl、4CrMoSiV1、5CrNiMo、CrWMo和Cr12MoV等。为避免模具热处理变形，不得不使用退火或正火态下的45钢或40Cr，这种模具钢硬度低，不耐磨损，表面粗糙度值大，影响塑件外观品质。对于型腔复杂，硬度要求高的模具，采用合金钢、钢制造，其热处理变形难于控制，达不到图样要求。近年来我国相继引进一些国外一些通用塑料模具钢种，并自行研制了许多新型塑料模具钢种，已在逐步推广应用。根据化学成分和特殊性能，这些钢种可分为四种内型，即预硬调质型、预硬易切削型、时效硬化型和冷挤压成型型。
9.什么是模具零件的工艺性？零件的工艺性对其加工有什么影响？
答：模具零件的工艺性是指所设计的零件对加工工艺的适应性亦即所设计的模具零件，应根据操作工人的技能和现有的设备条件，在满足零件尺寸精度的前提下，能通过各种方法加工出来。
零件的工艺性对生产影响很大，因为模具零件工艺性的好坏将直接影响到该零件加工的难易程度。一般说来，工艺型良好的模具零件，产品品质稳定，出现的废品少，不但能使操作简单，还能使技术准备工作及生产管理做到经济合理；反之模具的工艺性较差时，则生产材料及工时较大，有时还会生产出不合格的零件来。因此，模具零件的设计一定要满足工艺性的要求。
10.塑料模具成型的加工工艺性是怎样的？
答：塑料模具的成型零件如型腔、镶件等，其加工工艺性一般可按下述进行：
1）加工毛坯
2）钳工划线
3）坯料加工，主要采用普通机床进行基准面或六面体加工。
4）精密划线，编制数控程序，制造穿孔纸带，电极制造，刀具与工装准备等。
5）加工型面及型孔加工
6）表面处理或热处理
7）精密成型加工
8）钳工光整加工及整修。
11.模具零件孔系主要加工方法有哪些？
答：1）精密划线加工
2）找正加工
3）坐标镗床加工
12.什么是数控机床？数控机床加工特点是什么？
答：在生产过程中应用数字信息实现自动化控制和操纵的生产设备称为数控设备，用数字信息控制的金属切削机床称为数控机床，简称NC机床。
数控机床有下列特点：
1）加工精度高、品质稳定
2）加工生产效率高
3）自动化程度高
4）易于建立计算机通信网络。
13.数控机床宜于加工什么样的零件？
答：数控机床常适用有下列特点的零件：
1）在用通用机床加工时，要求设计制造复杂专用夹具或需很长时间调试的零件。
2）小批量生产的零件
3)形状复杂，加工精度高，必须用数字方法决定的复杂曲线、曲面轮廓的零件。
4）要求百分之百检验的零件。
5）有可能要多次改变设计的零件。
6）钻、镗、功螺纹、铰以及铣削工序联合进行加工的零件。
7）价值高的零件。
14.数控电火花加工机床有哪些？
答：1）数控电火花成型机床。
2）数控电火花线切割机床。
15.什么是数控电火花成型加工？数控电火花加工机床由哪些部分组成？
答：数控电火花成型加工是利用存储在软磁盘或其他载体上的程序控制机床的开机、停机、进给、加工参数变动、工作介质的注排等各种动作的，工件的加工内容、尺寸和操作步骤等用数学代码表示，通过软磁盘输入到机床的数控系统，加以运算处理后，转换成各种信号控制机床动作，自动加工工件。
同一般的数控机床相似，数控电火花成型加工机床由输入戒指、输入装置、数控装置、伺服系统、执行机构、反馈系统等部分组成。
16.什么是陶瓷模？
答：陶瓷模是用能耐高温的耐火材料作为造型材料，水解硅酸乙酯作为粘结剂，在催化剂的作用下，经过灌浆、结粘、起模以及焙烧等一系列工序，再经过合型、浇注和清砂出件，就获得所需的陶瓷模。
17.超塑合金塑料型腔制造的工艺过程是什么？
答：所谓超塑合金指经过超塑处理后得到的强度低，塑性很高的材料，这种材料容易成型，在成型后再经强化处理便可得所需强度的型腔。其工艺过程如下：
1）凸模的制备
2）型腔坯的制备及处理
3）型腔坯外框的制备
4）温度和设备
5）润滑
6）超塑成型

五、综合题

　1.

1. 写出各零件名称？
答案：1-定模座板、2-型芯固定板、3-型芯、4-定模推件板、5-楔块、6-动模板、7-摆钩、8-型芯固定板、9-支承板、10-动模座板、11-推杆、12-推杆固定板、13-顶距拉杆、14-弹簧、15-斜划块、16-斜销、17-限位螺钉、18-小型芯、19-复位弹簧。
2. 模具采用何种浇口形式？
答案：侧浇口。
3. 模具采用何种冷却系统？
答案：钻孔式水道冷却系统。
4. 件11、14的作用是什么？
答案：件11的作用是推出凹模斜滑块上行；件14的作用是辅助下模具首先从Ⅰ—Ⅰ分型面分型。
5. 模具有几个分型面？
答案：三个分型面。
6. 叙述模具工作原理。
答案：由于摆钩7的作用，在弹簧14辅助下模具首先从Ⅰ—Ⅰ分型面分型，定模推件板4强制制品脱离主型芯3而留于型腔内。当摆钩7脱离斜块5的约束后，在弹簧的作用下向外摆动，而不再压定目推件板4。这时，定距拉杆13正好挂住限位螺钉17，故定模推件板4停止移动，Ⅱ—Ⅱ分型面随即分型。推出时，推杆10推动凹模斜滑块15上行，在斜销16导向下斜滑块边推制品离开小型芯18，边做分型面Ⅲ—Ⅲ面垂直分型脱出制品。合模时，靠复位弹簧19使推杆10先行复位，定模推件板4将斜滑块15压回动模板6内。在合模过程中，楔块5使摆钩7重新复位并压住定模推件板4。
（2）

1. 模具采用什么浇口?
答案：盘形浇口。
2. 模具采用什么抽芯机构？
答案：斜滑块。
3. 浇口能否自动脱落？若不能，补充什么机构使其自动脱落？
答案：不能，
4. 叙述模具的工作原理
答案：开模时，模具从Ⅰ—Ⅰ分型面分型，由于凹模滑块7、8侧凹的作用，制品脱离凸模10，留于动模边。推出时，推杆20推动凹模滑块7、8，凹模滑块沿动模板6上的T形斜槽上升实现Ⅱ—Ⅱ分型面分型，最终制品脱落。　
第五章　机构设计
一．填空题
1.合模机构应起到以下三个方面的作用导向、定位、承受一定侧压力。
2.塑料模的合模导向装置主要有导柱导向和锥面定位，通常用导柱导向。
３．当模塑大型、精度要求高。深型腔、薄壁及非对称塑件时，会产生大的侧压力，不仅用导柱导向机构，还需增设锥面导向和定位。
４．为了实现合模方向唯一性原则，导柱布置通常采用两种方法：对称分布、非对称分布。
5. 导向孔有两种结构形式，一种是直接在模板上加工出来，另一种是加工导套，再将导套镶嵌入模板中。
6. 导柱结构长度按照功能不同分为三段固定段、导向段、引导段。
7. 如果侧向力完全由导柱来承受，则会发生导柱卡死、损坏或开模时增加磨损。
8. 推出元件设置位置应避免损伤制品外观，或影响制品的使用性能。
9. 当推杆较细和推杆数量较多时，为了防止在推出过程中推板和推杆固定板歪斜和扭曲而折断推杆或发生运动卡滞现象，应当在推出机构中设置导向装置。
10.带螺纹塑件的脱落方式可分为强制脱出、移出模外脱出、模内手动脱螺纹和模内机构自动脱螺纹四种。
11.将侧型芯从成型位置抽至不妨碍塑件脱模的位置，侧型芯在抽拔方向所移动的距离称为抽芯距。
12.斜销分型与抽芯机构具有结构简单、制造方便、安全可靠等特点。
13.合模机构是塑料模具必不可少的组成部分，因为闭合模具时要求做到方向准确、位置精确。
14. 定位是指保证动、定模按正确的位置闭合，以形成所要求的型腔。
15. 一副模具一般要设2~4导柱。小型或移动式模具设2导柱就足够了；大中型模具设3~4导柱，4导柱为常用形式。
16. 从平稳导向出发，导柱之间距离应较远，故通常布置在型腔外侧。为使导向孔有足够的强度，导向孔的孔壁到模板边缘的距离应不得太近，一般要求该距离比导柱半径略大。
17. 导柱固定部分的配合为H7/K6，导向部分的配合为H7/f7，导柱部分与导向部分的直径的基本尺寸完全一致，公差各不相同。
18. 推杆断面形状最多的是圆形，其原因是便于加工和装配。
19 推动推件板的推杆叫连接推杆，要求它比较粗壮，分布点之间的连线应有较大的面积，要求各推杆长度一致性良好。
二、判断题
1. 合模机构都有确保模具按唯一方向合模的措施。 （√）
2. 锥面定位件能很好的承受型腔向外涨开的力。 （×）
3. 从平稳导向出发，导柱之间相距距离较近为宜。 （×）
4. 成型大型、深腔、薄壁和高精度塑件时，动模间应采用较高的合模精度。 （√）
5. 退出力作用点应尽可能安排在制品脱模阻力大的位置。 （√）
6. 斜销的倾斜角a是决定斜抽芯机构工作实效的一个重要因素。 （√）
7. 滑块不用设置定位装置。 （×）
三、问答题
1．合模导向装置的作用是什么？
答案：合模导向装置的作用是：
a．导向　当动模和定模或上模和下模合模时，首先是导向零件导入，引导动、定模或上、下模准确合模，避免型芯先进入凹模可能造成型芯或凹模的损坏。在推出机构中，导向零件保证推杆定向运动（尤其是细长杆），避免推杆在推出过程中折断、变形或磨损擦伤。
b.定位　保证动定模或上下模合模位置的正确性，保证模具型腔的形状和尺寸的精确性，从而保证塑件的精度。
c.承受一定的侧向压力　保证模具正常工作。
2.　导向装置选用和设计的原则有哪些？
答案：导向零件的设计原则有：
a.导向机构类型的选用　通常采用导柱导向机构，当模塑大型、精度要求高、深腔塑件时，应增设锥面定位机构。
　　b.导柱数量、大小及其布置　一般需要2～4根导柱，大型模具一般采用4根导柱，小型模具一般采用2根导柱。导柱的直径应根据模具尺寸选取，必须保证有足够的强度和刚度。导柱在模具中的安装位置，根据需要具体而定，一般情况下若不妨碍脱模，导柱通常安装在主型芯周围。
c.导向零件的设置必须注意模具的强度　导柱和导向孔应避开型腔底板在工作时应力最大的部位，并且离模板边缘有足够的距离。
d.导向零件必须考虑加工的工艺性　导柱固定端的直径与导套固定端的外径应相等，便于孔的加工，有利于保证同轴度和尺寸精度。
e.导向零件的结构应便于导向　导柱的先导部分应做成球状或锥度;导套的前端应有倒角，以便导柱顺利进入导套。
f.导向零件应有足够耐磨性　导柱表面应耐磨，芯部有一定韧性。
3.　导柱的结构形式有哪几种？其结构特点是什么？各自用在什么场合？
答案：a. 带头导柱　带头导柱一般用于简单模具的小批量生产
b. 带肩导柱　带肩导柱一般用于大型或精度要求高、生产批量大的模具
c. 推板导柱与推板导套配合，用于推出机构导向的零件推板导柱有时可作为支承柱和导柱兼用
4. 哪些情况下要考虑采用弹簧先行复位机构?
答案：a. 采用活动镶块或活动凹模推出时，便于安置活动镶块及凹模；
b. 避免推杆与侧型芯发生干涉；
c. 有些成型零件合模时与复位杆同时受压迫，为了保护成型零件；
d. 为实现多次推件动作。