王春華

[摘 要]通過對(duì)同一塑件的不同模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生理解了模具設(shè)計(jì)的基本要求與方法，加深了對(duì)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)和理解，提高了對(duì)模具設(shè)計(jì)的興趣與熱情。

[關(guān)鍵詞]注塑模具；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；對(duì)比教學(xué)法

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.41.119

1 綜 述

模具的成型零件也叫工作零件，是成型塑料件幾何形狀與尺寸的零件，是模具結(jié)構(gòu)的核心部分，主要有型腔、型芯及鑲件、成型桿等零件。型腔成型塑件的外部輪廓，型芯成型塑件的內(nèi)部輪廓，鑲件與成型桿成型塑件的局部孔或槽的輪廓。型腔與型芯主要有整體式與組合式兩種結(jié)構(gòu)。組合式結(jié)構(gòu)又有整體嵌入式、局部鑲嵌式與四壁拼合式等結(jié)構(gòu)形式。整體式模具結(jié)構(gòu)有使用牢固、不易變形、不會(huì)使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡的優(yōu)點(diǎn)，但是易耗材費(fèi)料，所以適用于小批量或工藝試模等方面。[1]小型塑件采用多腔模具成型時(shí)，可用整體嵌入式結(jié)構(gòu)，各個(gè)單個(gè)型腔與型芯可采用單獨(dú)加工（如機(jī)械加工、冷擠壓、電加工等方法）的方法加工制成，而后采用H7/m6的過渡配合壓入模板中。這種結(jié)構(gòu)可節(jié)約大量的貴重模具材料，便于熱處理，加工效率高，裝拆方便，容易保證形狀和尺寸精度。[2]

2 引入問題

不同形狀的塑件有不同的模具結(jié)構(gòu)，即使是同一個(gè)塑件，不同的設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)也會(huì)有多種不同的模具結(jié)構(gòu)。

在注塑模具的教學(xué)過程中，很多學(xué)生對(duì)模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在許多不理解的地方，比如，如何理解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性與簡(jiǎn)單化。根據(jù)這個(gè)情況，在課堂上給定一個(gè)塑件的結(jié)構(gòu)零件圖，讓學(xué)生根據(jù)自己的理解，設(shè)計(jì)出自己認(rèn)為合理的結(jié)構(gòu)，老師會(huì)把不同的結(jié)構(gòu)綜合在一起，然后針對(duì)該工件的不同設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比講解，讓學(xué)生自己選擇出更合理、更簡(jiǎn)單、更實(shí)用的模具結(jié)構(gòu)。

塑件的結(jié)構(gòu)與尺寸如圖1所示，要求同學(xué)們根據(jù)給定的工件零件圖，設(shè)計(jì)出成型此件的型芯與型腔件，即工作零件，至于推出機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)，可暫時(shí)不用考慮。

材 料：ABS

生產(chǎn)要求：大批量

技術(shù)要求：未注圓角R1～3，

未注公差為MT5級(jí)，

未注斜度為1°。

3 結(jié)構(gòu)分析與對(duì)比

經(jīng)過匯總比較，具有代表性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2中的六種圖形所示。

圖（a）與圖（b）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整體式凸、凹模結(jié)構(gòu)，完全符合型芯與型腔的定義。圖（a）的型芯成型了塑件的內(nèi)壁與底部?jī)商幙椎慕Y(jié)構(gòu)，型芯成型了塑件的外壁輪廓。圖（b）的型腔成型了塑件的外壁輪廓與底部?jī)煽椎慕Y(jié)構(gòu)，型芯成型了塑件的內(nèi)部輪廓。圖（b）的型腔雖然可以成型底部孔的結(jié)構(gòu)，但是因?yàn)樾颓坏撞坑型蛊穑莾?nèi)表面加工，而內(nèi)表面加工是有一定難度的，因而不利于機(jī)械加工。圖（a）的型芯也有凸起，但與（b）相比，是外表面加工，所以加工時(shí)比（b）更方便，更容易達(dá)到模具的加工精度要求。

圖（c）與圖（d）結(jié)構(gòu)相似，都是將成型底部小孔的位置單獨(dú)做成了成型桿的結(jié)構(gòu)。成型桿屬于小型芯，可以單獨(dú)制造，加工方式屬于外表面加工，所以加工也容易，利于磨損后的維修與更換，是模具設(shè)計(jì)中常用的結(jié)構(gòu)形式。兩者的不同之處是成型桿的安裝位置不同。圖（c）的成型桿安裝在型芯部分，對(duì)應(yīng)的是模具的動(dòng)模結(jié)構(gòu)部分，可以方便小型芯的更換與安裝。圖（d）的成型桿安裝在定模部分，安裝時(shí)需要拆定位圈、澆口套、定模板等零件才可安裝，安裝與更換相當(dāng)麻煩，且非常容易影響模具的安裝精度，也就直接影響了塑件的成型精度。綜合分析認(rèn)為圖（c）的結(jié)構(gòu)更合理些。

圖（e）與圖（f）都采用了局部鑲嵌結(jié)構(gòu)成型塑件的小孔。鑲件用螺釘與型芯或型腔進(jìn)行連接固定。這種結(jié)構(gòu)方式需要在型芯與型腔中加工出兩個(gè)螺紋孔，增加了鉆、擴(kuò)、鉸加工工序。鑲件需要單獨(dú)加工，還要在鑲件的成型部件進(jìn)行精加工或磨削加工，鑲件與型芯或型腔安裝時(shí)還要有一定的配合要求。這種設(shè)計(jì)使模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜了許多，而且延長(zhǎng)了模具的加工周期，提高了生產(chǎn)成本，但精度卻得不到保障，這種方案在生產(chǎn)中適用于塑件尺寸較大且復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu)，對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的塑件而言這種結(jié)構(gòu)不是很合適。

同時(shí)將平面的圖形結(jié)構(gòu)，借助于三維軟件進(jìn)行立體繪制，可以得到更直觀的特征展示如圖3所示，這樣就更有利于同學(xué)們理解模具的工作零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)了。

4 結(jié) 論

最后將6種方案進(jìn)行綜合比較，一致認(rèn)為圖2中的（d）圖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最合理，給出的理由是：

（1）此塑件是個(gè)小型工件，且為大批量生產(chǎn)，工件精度不高，可設(shè)計(jì)成一模多腔結(jié)構(gòu)，所以選用整體嵌入式結(jié)構(gòu)。模具零件的加工比較方便，塑件沒有拼縫，成型質(zhì)量較好；

（2）塑件兩小孔的位置應(yīng)該設(shè)計(jì)成成型桿成型，加工方便，便于磨損后的維修與更換；

（3）模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不會(huì)增加額外的加工工序，生產(chǎn)成本合理，可有效地保證生產(chǎn)效益。

通過這個(gè)塑件的各種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)比，學(xué)生對(duì)于模具的設(shè)計(jì)思路有了比較深的理解，對(duì)設(shè)計(jì)的要求“模具設(shè)計(jì)要簡(jiǎn)單、加工要方便、塑件精度要有保障”有了更加明確的認(rèn)識(shí)。這樣的教學(xué)方式很受學(xué)生歡迎，既提高了學(xué)生的思考能力，讓學(xué)生從被動(dòng)的“聽課”轉(zhuǎn)變成主動(dòng)的“討論課”、“挑剔課”，也活躍了課堂氣氛，學(xué)生們也更加喜歡《塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)》這門課程。希望這樣的授課方式能對(duì)專業(yè)課的教學(xué)有所啟發(fā)，讓專業(yè)課的教學(xué)從“枯燥”、“乏味”、“聽不懂”向“有趣”、“生動(dòng)”、“有挑戰(zhàn)性”的方向轉(zhuǎn)變。

參考文獻(xiàn)：

[1]齊曉杰.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2]屈華昌.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2007.