高精度成型零件的結構設計主要是指構成模具型腔的零件,通常有凹模、型芯、各種成形桿和成形環。
模具的成型零件主要是凹模型腔和底板厚度的計算,塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用,應具有足夠的強度和剛度,如果型腔側壁和底板厚度過小,可能因強度不夠而產生塑性變形甚至破壞;也可能因剛度不足而產生撓曲變形,導致溢料飛邊,降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。因此,應通過強度和剛度計算來確定型腔壁厚,尤其對于重要的精度要求高的或大型模具的型腔,更不能單純憑經驗來確定型腔壁厚和底板厚度。
注射模具的成型零件是指構成模具型腔的零件,通常包括了凹模、型芯、成型桿等。凹模用以形成制品的外表面,型芯用以形成制品的內表面,成型桿用以形成制品的局部細節。成形零件作為高壓容器,其內部尺寸、強度、剛度,材料和熱處理以及加工工藝性,是影響模具質量和壽命的重要因素。
設計時應首先根據塑料的性能、制件的使用要求確定型腔的總體結構、進澆點、分型面、排氣部位、脫模方式等,然后根據制件尺寸,計算成型零件的工作尺寸,從機加工工藝角度決定型腔各零件的結構和其他細節尺寸,以及機加工工藝要求等。此外由于塑件融體有很高的壓力,因此還應該對關鍵成型零件進行強度和剛度的校核。
在工作狀態中,成型零件承受高溫高壓塑件熔體的沖擊和摩擦。在冷卻固化中形成了塑件的形體、尺寸和表面。在開模和脫模時需要克服于塑件的粘著力。在上萬次、甚至上幾十萬次的注射周期,成型零件的形狀和尺寸精度、表面質量及其穩定性,決定了塑件制品的相對質量。成型零件在充模保壓階段承受很高的型腔壓力,作為高壓容器,它的強度和剛度必須在容許范圍內。成型零件的結構,材料和熱處理的選擇及加工工藝性,是影響模具工作壽命的主要因素。
一、成型零件的選材
對于模具鋼的選用,必需要符合以下幾點要求:
1、機械加工性能良好。要選用易于切削,且在加工以后能得到高精度零件的鋼種。
2、拋光性能優良。注射模成型零件工作表面,多需要拋光達到鏡面,Ra≤0.05μm。要求鋼材硬度在HRC35~40為宜。過硬表面會使拋光困難。鋼材的顯微組織應均勻致密,極少雜質,無疵斑和針點。
3、耐磨性和抗疲勞性能好。注射模型腔不僅受高壓塑料熔體沖刷,而且還受冷熱溫度交變應力作用。一般的高碳合金鋼可經熱處理獲得高硬度,但韌性差易形成表面裂紋,不以采用。所選鋼種應使注塑模能減少拋光修模次數,能長期保持型腔的尺寸精度,達到所計劃批量生產的使用壽命期限。
4、具有耐腐蝕性。對有些塑料品種,如聚氯乙稀和阻燃性的塑料,必須考慮選用有耐腐蝕性能的鋼種。