第四章成型零部件设计4

1、第四节第四节 成型零部件设计成型零部件设计本节基本内容本节基本内容 1.凹模的结构设计凹模的结构设计 2.型芯的结构设计型芯的结构设计 3.螺纹型芯和螺纹型环的结构设计螺纹型芯和螺纹型环的结构设计 4成型零部件尺寸及精度设计成型零部件尺寸及精度设计成型零部件定义 构成塑料模具模腔的零件统称成型构成塑料模具模腔的零件统称成型零部件。成型零件工作时，直接与塑料熔零部件。成型零件工作时，直接与塑料熔体接触，承受熔体料流的高压冲刷、脱模体接触，承受熔体料流的高压冲刷、脱模摩擦等。因此，成型零件不仅要求有正确摩擦等。因此，成型零件不仅要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表的几何形状，较高的尺寸精

2、度和较低的表面粗糙度，而且还要求有合理的结构，较面粗糙度，而且还要求有合理的结构，较高强度、刚度及较好的耐磨性高强度、刚度及较好的耐磨性 。成型零部件 成型零部件决定了塑件几何形状和尺成型零部件决定了塑件几何形状和尺寸，通常包括：凹模、型芯、镶块、成寸，通常包括：凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。型杆和成型环等。 一、凹模的结构设计一、凹模的结构设计 1 1、整体式凹模结构、整体式凹模结构 直接在一整块材料上加直接在一整块材料上加工而成的凹模即为整体工而成的凹模即为整体式凹模，如所示式凹模，如所示 。特点是牢固，不易变形，特点是牢固，不易变形，成型出的塑件表面不会成型出的塑件表面不会有模具接

3、缝痕迹。有模具接缝痕迹。不足之处：加工工艺复不足之处：加工工艺复杂，模具材料浪费杂，模具材料浪费2、组合式凹模结构、组合式凹模结构1 1）整体嵌入式凹模）整体嵌入式凹模 将凹模做为整体式，再嵌入模具的模板内，叫将凹模做为整体式，再嵌入模具的模板内，叫做整体嵌入式凹模做整体嵌入式凹模 。其特点。其特点： .加工单个型腔的凹模方便；加工单个型腔的凹模方便； .节省贵重钢材；节省贵重钢材； .易于维修更换；易于维修更换； .各型腔凹模单独加工利于缩短制模周期各型腔凹模单独加工利于缩短制模周期常见镶入安装形式，常见镶入安装形式，2 2）局部镶嵌式凹模）局部镶嵌式凹模 为了便于加工或对易损部位，应采取为

4、了便于加工或对易损部位，应采取局部镶嵌式结构。如下图所示局部镶嵌式结构。如下图所示a、b为为镶嵌凹模侧壁的局部凸起结构；镶嵌凹模侧壁的局部凸起结构；c、d为镶嵌凹模底部的局部结构；为镶嵌凹模底部的局部结构；e为对凹为对凹模中带有筋的部位模中带有筋的部位 ，用一个或两个镶，用一个或两个镶件制作后，再放入整体式凹模内。件制作后，再放入整体式凹模内。3 3）底部镶拼式凹模）底部镶拼式凹模 为了便于机械加工、研磨、抛光和热处理，将为了便于机械加工、研磨、抛光和热处理，将凹模由几部分镶嵌组合而成。最常见的是镶拼凹模由几部分镶嵌组合而成。最常见的是镶拼整个凹模底部。整个凹模底部。凹模侧壁镶拼结构凹模侧壁镶

5、拼结构4 4）侧壁镶拼式凹模）侧壁镶拼式凹模 对于大型和形状复杂的凹模，可以把它的对于大型和形状复杂的凹模，可以把它的四壁及底分别加工经研磨之后入模套内，四壁及底分别加工经研磨之后入模套内，如如图图所示。所示。 5 5）四壁拼合式凹模）四壁拼合式凹模 对于大型和形状复杂的凹模，可以把它的对于大型和形状复杂的凹模，可以把它的四壁及底分别加工经研磨之后入模套内，四壁及底分别加工经研磨之后入模套内，如如图图所示。所示。 二、型芯的结构设计二、型芯的结构设计 成型塑件内表面的零件称凸模或型芯。主要成型塑件内表面的零件称凸模或型芯。主要有：主型芯、小型芯（成型杆）、螺纹型芯和螺有：主型芯、小型芯（成型杆

6、）、螺纹型芯和螺纹型环等。纹型环等。 对于结构简单的容器、壳、罩、盖、帽之类的对于结构简单的容器、壳、罩、盖、帽之类的塑件，成型其主体部分内表面的零件称主型芯或塑件，成型其主体部分内表面的零件称主型芯或凸模，而将成型其它小孔的型芯称为小型芯或成凸模，而将成型其它小孔的型芯称为小型芯或成型杆。型杆。 型芯是用来成型塑件内表面的零件。它也有型芯是用来成型塑件内表面的零件。它也有整体整体式式和和镶拼组合式镶拼组合式之分之分 。1 1、主型芯的结构设计、主型芯的结构设计 整体式结构整体式结构 2 2、组合式结构、组合式结构 相近小型芯的镶拼组合结构 便于脱模的镶拼型芯组合结构 3 3、小型芯的结构设计

7、、小型芯的结构设计 34 4.934 4.9 小型芯的小型芯的固定固定异形型芯的固定 多个互相靠近型芯的固定 螺纹型芯和螺纹型环结构设计螺纹型芯和螺纹型环结构设计 ( (下模或定模）下模或定模） 螺纹型芯的安装形式 带弹性连接的螺纹型芯安装形式 上模或动模上模或动模螺纹型环的结构螺纹型环的结构 （合模销合模销1）三、成型零部件工作尺寸的计算三、成型零部件工作尺寸的计算 1 1、定义：成型零件工作尺寸是指直接用来构成、定义：成型零件工作尺寸是指直接用来构成塑件型面的尺寸，塑件型面的尺寸，2 2、尺寸类型：、尺寸类型： 型腔和型芯的型腔和型芯的径向尺寸径向尺寸、深度和高度尺深度和高度尺寸、寸、 孔

8、间距离尺寸孔间距离尺寸、孔或凸台至某成型表面的、孔或凸台至某成型表面的距距离尺寸离尺寸、螺纹成型零件的径向尺寸和螺距尺、螺纹成型零件的径向尺寸和螺距尺寸等。寸等。一）影响塑料制品尺寸精度的因素一）影响塑料制品尺寸精度的因素1.1.成型零件的制造公差成型零件的制造公差 2.2.成型收缩率的影响成型收缩率的影响 3.3.成型零件的磨损量成型零件的磨损量4.4.安装配合误差安装配合误差 5.5.水平溢边厚度的波动水平溢边厚度的波动 1.成型零件的制造公差成型零件的制造公差zz成型尺寸的精度应当高于制品相对各尺寸的精成型尺寸的精度应当高于制品相对各尺寸的精度，一般，模具制造误差取塑件尺寸公差的度，一般

9、，模具制造误差取塑件尺寸公差的三三分之一或四分之一。分之一或四分之一。2.成型收缩率的影响成型收缩率的影响 s它包括设计模具选取的计算收缩率与实际收缩它包括设计模具选取的计算收缩率与实际收缩率的差异，以及成型塑件时由于工艺条件波动、率的差异，以及成型塑件时由于工艺条件波动、材料批号发生变化而造成塑件收缩率值的波动，材料批号发生变化而造成塑件收缩率值的波动，前者造成塑件尺寸系统误差，后者造成塑件尺前者造成塑件尺寸系统误差，后者造成塑件尺寸的偶然误差。采用寸的偶然误差。采用塑料的平均收缩率塑料的平均收缩率由于成型过程中的磨损，凹模尺寸变得越来越由于成型过程中的磨损，凹模尺寸变得越来越大，型芯尺寸变

10、得越来越小。假设型芯周向大，型芯尺寸变得越来越小。假设型芯周向为均匀磨损，故认为中心距尺寸基本保持不为均匀磨损，故认为中心距尺寸基本保持不变。变。原因：塑料在型腔中高速流动而冲刷型腔壁，原因：塑料在型腔中高速流动而冲刷型腔壁，脱模时，塑件与型腔、型芯相摩擦。脱模时，塑件与型腔、型芯相摩擦。4. 安装配合误差安装配合误差j（因配合间隙变化引起塑件尺寸的变化值）因配合间隙变化引起塑件尺寸的变化值）成型过程中无动作要求的成型零件，一般采用成型过程中无动作要求的成型零件，一般采用过渡配合安装。要求动作的零件，如型芯，过渡配合安装。要求动作的零件，如型芯，要求间隙配合安装，则对制品尺寸带来误差，要求间隙

11、配合安装，则对制品尺寸带来误差，动模与定模时，会产生合模位置误差。动模与定模时，会产生合模位置误差。3.成型零件的磨损量成型零件的磨损量 cc 5.5.水平溢边厚度的波动水平溢边厚度的波动f采用溢式压缩成型塑件时，其水平溢边厚度常因采用溢式压缩成型塑件时，其水平溢边厚度常因工艺条件等因素的变化而波动，从而使制品高度工艺条件等因素的变化而波动，从而使制品高度尺寸误差增大。因此将压缩成型塑件的高度尺寸尺寸误差增大。因此将压缩成型塑件的高度尺寸视为受模具活动部分影响的尺寸。视为受模具活动部分影响的尺寸。综上所述，制品可能产生的最大误差综上所述，制品可能产生的最大误差为上述各为上述各种误差的综合，即种

12、误差的综合，即 =z+c+s+z+c+s+j j+f f各种误差累积后的误差值各种误差累积后的误差值应小于或等于塑件的尺寸工差应小于或等于塑件的尺寸工差，即，即（二）成型零件工作尺寸计算方法（二）成型零件工作尺寸计算方法1.1.对塑件尺寸与模具成型尺寸形式的规定对塑件尺寸与模具成型尺寸形式的规定为了计算简便起见，现将塑件尺寸及其模具为了计算简便起见，现将塑件尺寸及其模具的成型尺寸的形式做以下规定：的成型尺寸的形式做以下规定：塑件尺寸与模具成型尺寸塑件尺寸与模具成型尺寸2.修模方法对成型尺寸造成的变化修模方法对成型尺寸造成的变化为了确保成型尺寸设计安全，在成型尺寸计算为了确保成型尺寸设计安全，在

13、成型尺寸计算出来之后还可以采取另外预留修模余量的办出来之后还可以采取另外预留修模余量的办法。如图的凹模容易修深。法。如图的凹模容易修深。 3.3.按平均收缩率计算式型尺寸的公式按平均收缩率计算式型尺寸的公式(1)(1)凹模内径尺寸的计算公式凹模内径尺寸的计算公式4-304-30LM=LS+LSSCP- +z 式中式中LS塑件基本尺寸；塑件基本尺寸；SCP模塑收缩率；模塑收缩率；塑件的尺寸公差；塑件的尺寸公差；模具制造公差模具制造公差z取的1/3-1/6 修正系数。取值范围修正系数。取值范围1/2- 3/4系数系数3/4考虑模具制造误差，磨损量等因素考虑模具制造误差，磨损量等因素 而采取的综合修

14、正系数。有时也取而采取的综合修正系数。有时也取2/3。(2)凹模深度尺寸计算公式凹模深度尺寸计算公式 （单边磨损）（单边磨损）式中式中L LS S塑件基本尺寸；塑件基本尺寸；S SCPCP模塑收缩率；模塑收缩率；塑件的尺寸公差；塑件的尺寸公差；模具制造公差模具制造公差 zz取取的的1/3 1/3 (3) 型芯外径尺寸的计算公式型芯外径尺寸的计算公式式中式中L LS S塑件基本尺寸；塑件基本尺寸；S SCPCP模塑收缩率；模塑收缩率；塑件的尺寸公差；塑件的尺寸公差；模具制造公差；模具制造公差； z取的1/3-1/6L LM M=L=LS S+L+LS SS SCPCP+X+X - -z z(4)

15、 型芯高度尺寸的计算公式型芯高度尺寸的计算公式式中式中L LS S塑件基本尺寸；塑件基本尺寸；S SCPCP模塑收缩率；模塑收缩率；塑件的尺寸公差；塑件的尺寸公差；模具制造公差模具制造公差H HM M=H=HS S+H+HS SS SCPCP+2/3+2/3 - -z z%1002minmaxSSS模具零件工作尺寸与塑件尺寸的关系 (5)型芯或型孔之间的中心距型芯或型孔之间的中心距式中式中L LS S塑件基本尺寸；塑件基本尺寸；S SCPCP模塑收缩率；模塑收缩率；塑件的尺寸公差；塑件的尺寸公差；模具制造公差模具制造公差 L LM M=L=LS S+L+LS SS SCPCP z/2z/221

16、2zszmCSC(6)凹模内型芯中到凹模侧壁的距离凹模内型芯中到凹模侧壁的距离式中式中C C允许磨损量允许磨损量芯芯001zzSmdSd中中中(7)凸模上型芯中心到凸模边缘的距离凸模上型芯中心到凸模边缘的距离式中式中C C允许磨损量允许磨损量凸模凸模型芯模板模板成型零件工件尺寸计算示例成型零件工件尺寸计算示例（1 1）确定模塑收缩率）确定模塑收缩率 从有关手册查知，从有关手册查知，ABSABS的收缩率为的收缩率为0.40.70.40.7。在此取平均收缩率作为模塑收。在此取平均收缩率作为模塑收缩率，即：缩率，即：（2）明确制品尺寸公差等级，将尺寸换算为规定）明确制品尺寸公差等级，将尺寸换算为规定

17、的形式的形式由表由表3-1（3-14）和表和表3-2（3-13）知，制品所知，制品所注公差尺寸的公差等级为注公差尺寸的公差等级为MT3级，对级，对ABS塑件塑件属属”一般精度一般精度“，未注公差等级为，未注公差等级为MT5级。模级。模具制造和成型都比较容易。具制造和成型都比较容易。由表由表3-1查得制品未注公差尺寸的允许偏差为双向查得制品未注公差尺寸的允许偏差为双向偏差形式，故按照尺寸形式的规定，做如下转换：偏差形式，故按照尺寸形式的规定，做如下转换： 内部小孔内部小孔 80.147.86 +0.28塑件外径塑件外径 500.3250.32 -0.64塑件高度塑件高度 21 0.22 21.2

18、2 - 0.44（3） 成型尺寸计算成型尺寸计算 取，模具制造公差取，模具制造公差 z=/4凹模尺寸凹模尺寸大型芯尺寸大型芯尺寸：凸模尺寸凸模尺寸小型芯尺寸小型芯尺寸：两个小型芯固定孔的中心距两个小型芯固定孔的中心距：工作尺寸的标注方法工作尺寸的标注方法 成型零部件的强度与刚度计算成型零部件的强度与刚度计算 3.4 43.4 4 塑件成型过程中不产生溢料塑件成型过程中不产生溢料 (表表7-3）（2-3）保证塑件的尺寸精度保证塑件的尺寸精度 （表（表7-4）(3-13)保证塑件顺利脱模保证塑件顺利脱模 如果型腔刚度不足，在熔体高压作如果型腔刚度不足，在熔体高压作用下会产生过大的弹性变形，当变形量

19、超过塑件的收缩率时，用下会产生过大的弹性变形，当变形量超过塑件的收缩率时，塑件周边将被型腔紧紧包住而难以脱模，强制推出易使塑件塑件周边将被型腔紧紧包住而难以脱模，强制推出易使塑件划伤或破裂，因此，型腔的允许弹性变形量应小于塑件壁厚划伤或破裂，因此，型腔的允许弹性变形量应小于塑件壁厚的收缩值的收缩值 在模塑制品的过程中，型腔受内部高压熔体作用，如果型腔侧壁在模塑制品的过程中，型腔受内部高压熔体作用，如果型腔侧壁和底板（支承板）厚度不足，则会发生开裂，或者打不开模具，和底板（支承板）厚度不足，则会发生开裂，或者打不开模具，或者打开模具却难以取出塑件，塑件成型精度差等现象。开裂或者打开模具却难以取出

20、塑件，塑件成型精度差等现象。开裂为模具的强度不足，后者为模具的刚性差，产生的弹性变形量为模具的强度不足，后者为模具的刚性差，产生的弹性变形量过大所致。过大所致。 矩形型腔的侧壁和底板厚度的计算矩形型腔的侧壁和底板厚度的计算 组合式型腔侧壁和底板厚度的计算组合式型腔侧壁和底板厚度的计算 组合式矩形型腔侧壁厚度的计算组合式矩形型腔侧壁厚度的计算 )1 (341. 0/2)1 (41. 0/21121WapHSlHWaplSlH时，当时，当34132EHlpHS 按强度条件来计算 按刚度条件计算按刚度条件计算 221HlpHS 式中式中 S S 矩形型腔侧壁厚度（矩形型腔侧壁厚度（mmmm）；）；

21、p 型腔内熔体的压力（型腔内熔体的压力（MPaMPa）；）； H H1 1 承受熔体压力的侧壁高度（承受熔体压力的侧壁高度（mmmm）；）； l 型腔型腔侧壁长边长（型腔型腔侧壁长边长（mmmm）；）； E E 钢的弹性模量，取钢的弹性模量，取2.062.0610105 5 MPaMPa； H H 型腔侧壁总高度（型腔侧壁总高度（mmmm）；）； 允许变形量（允许变形量（mmmm）；）； 许用应力（许用应力（MpaMpa) )。整体式矩形型腔侧壁和底板厚度的计算整体式矩形型腔侧壁和底板厚度的计算 计算型腔时变形量的计算型腔时变形量的控制主要是为了保证控制主要是为了保证塑件尺寸精度和顺利塑件尺寸精度和顺利脱模脱模 整体式矩形型腔侧壁厚度的计算整体式矩形型腔侧壁厚度的计算 按刚度条件计算按刚度条件计算 341EcpHS