成型零部件设计

成型零部件设计1第一页，共三十五页，编辑于2023年，星期日§7-1成型部分的设计一.型腔布置型腔布置包含很多工作（一）型腔的数目和排列1．型腔数目的确定

①由注射机最大注射量确定式中K1——注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8；

mp——注射机允许的最大注射量（g或cm3）；

mj——浇注系统所需塑料质量或体积（g或cm3）；

ms——单个塑件的质量或体积（g或cm3）。

2023/6/192第二页，共三十五页，编辑于2023年，星期日②由注射机料筒塑化速率确定式中K2——注射机最大塑化速率的利用系数，一般取0.8；

m1——注射机的额定塑化量(g／h或cm3／h)；

t——成型周期(s)。

2023/6/193第三页，共三十五页，编辑于2023年，星期日③由注射机最大成型面积与额定锁模力确定K3——注射机锁模力安全系数，一般取0.8～0.9；FI——注射机的额定锁模力(N);Aj——浇注系统在模具分型面上的投影面积(mm2);As——单个塑件在模具分型面上的投影面积(mm2);P——塑料熔体对型腔的成型压力(MPa)，其大小一般取注射压力的80％，注射压力大小见下表。2023/6/194第四页，共三十五页，编辑于2023年，星期日部分塑料可选用的平均膜腔压力P塑料压力P塑料压力P低密度聚乙烯高密度聚乙烯（低压）高密度聚乙烯（中压）聚丙烯聚苯乙烯10～1520351515～20ABSAS聚甲基丙烯酸甲酯醋酸纤维素303030352023/6/195第五页，共三十五页，编辑于2023年，星期日④由制品要求的尺寸精度确定

每增加1个模腔，制品尺寸的精度会降低4％，

L——制品的基本尺寸（mm）δ——δ=1/2△,△为制品的尺寸公差（mm）；δd——δd=1/2△d，△d为单腔时塑件可达到的公差（mm）

2023/6/196第六页，共三十五页，编辑于2023年，星期日⑤按生产的经济性确定

t—成型周期（min）;Y—每小时的经营费（元）；

Σ—制品的生产总量（个）；

C—模具费用，C=C1+NC2。其中C1是单腔模具的费用，

C2为增加的模腔所产生的费用分摊到单个模腔的费用（元）。

2023/6/197第七页，共三十五页，编辑于2023年，星期日2．多型腔的排列

要求：①尽可能采用平衡式排列，确保制品质量；②型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料；③使型腔尽可能紧凑，减小模具外形尺寸。2023/6/198第八页，共三十五页，编辑于2023年，星期日2023/6/199第九页，共三十五页，编辑于2023年，星期日二.成型零件的结构设计

（一）凹模的结构设计1．整体式

定模板上直接加工模具型腔①定模板即是凹模

②用于中小模具，批量不大情况，形状简单。③牢固、无拼接痕。④加工困难2023/6/1910第十页，共三十五页，编辑于2023年，星期日2．整体镶入式①定模板上开孔镶入型腔板；②强度很好，无拼合痕；③容易加工；④节约贵重钢材。2023/6/1911第十一页，共三十五页，编辑于2023年，星期日3．镶拼组合式凹模

对于形状复杂的大、中型注射模，为了便于对型腔进行加工、抛光和热处理，采用镶拼组合式凹模，其特点为将型腔分割成两块或以上的成型镶块分别制造加工，然后镶拼成凹模。2023/6/1912第十二页，共三十五页，编辑于2023年，星期日1）局部镶拼式

为方便加工，或更换易磨损件，可将局部做成镶件，再嵌入凹模。

2023/6/1913第十三页，共三十五页，编辑于2023年，星期日2）大面积镶拼式（底部镶拼式）对于形状复杂的型腔，做通孔（线切割），再镶以底板或型腔底部镶入镶块图a在垫板上加工出成型部分镶入凹模图b~d型腔底部镶入镶块2023/6/1914第十四页，共三十五页，编辑于2023年，星期日3）四壁拼合式

大型复杂的，把型腔四壁与底板分开，单独加工，再拼合。周边形状与底部形状分割到不同的模块上，单独加工，最后拼合。图b侧壁采用锁扣连接，保证装配准确性，外壁间隙使内侧接缝紧密，减少塑料挤入。2023/6/1915第十五页，共三十五页，编辑于2023年，星期日采用镶拼结构的优缺点①优点：·复杂型腔分开加工，降低加工难度·便于热处理，抛光·节约钢材②缺点·易产生飞边·强度、刚性可能降低。2023/6/1916第十六页，共三十五页，编辑于2023年，星期日（二）型芯和成型杆的设计——

形成制品内表面型芯——大的凸模成型杆——成型孔、槽的小型芯

1．整体式——型芯与模板一体

2.嵌入式——主要指小型芯（成型杆）

3．镶拼式——大、中型模具，制品内表面较复杂、凸模加工较困难（见教材）2023/6/1917第十七页，共三十五页，编辑于2023年，星期日图a

过盈配合，简单图b

间隙配合，型芯底部铆接图c间隙配合，底部凸肩固定图d阶梯形增加型芯刚度图e螺塞紧固型芯，可快换型芯2023/6/1918第十八页，共三十五页，编辑于2023年，星期日

（三）螺纹型芯、螺纹型环的结构设计

螺纹型芯和螺纹型环分别用来成型塑件上内螺纹和外螺纹的活动镶件，还可以用来固定带螺纹孔和螺杆的嵌件。塑料螺纹制品从型芯或型环上的脱卸方式分为强制脱卸、机动脱卸和手动脱卸三种类型。

2023/6/1919第十九页，共三十五页，编辑于2023年，星期日

强制脱卸主要适用于由聚乙烯、聚丙烯等软性塑料成型的螺纹；机动脱卸生产效率高；手动脱卸操作比较麻烦，生产率不及机动脱卸法，但可使模具结构简化。

（图7.11、图7.12、图7.13）2023/6/1920第二十页，共三十五页，编辑于2023年，星期日三.模具零件材料的选用热处理（一）常用的模具钢材塑料模具钢的要求①加工性能好，抛光性能好，便于热处理②保证模具有足够的寿命2023/6/1921第二十一页，共三十五页，编辑于2023年，星期日常用钢材：

1．碳素钢

普通硬素钢：20（导柱、导套）、45

（模板）淬硬性不好（HRC≤48）

碳素工具钢：T8A、T10A

淬硬尚可，但变形大（HRC56～58）

2．合金钢

合金结构钢：40Cr、38CrMo

热处理变形小

合金工具钢：5CrNiMo5CrMnMo

硬度高，不易加工2023/6/1922第二十二页，共三十五页，编辑于2023年，星期日3．塑料模具钢

H13（含Cr5％高合金钢）

P20（低合金铬钼预硬钢）或3Cr2Mo

5NiSCa（华工）预硬钢加工好，易抛光热处理好（二）常用的热处理小批量——调质

镀铬处理——防锈、耐磨、提高光洁、便于脱模渗碳，渗氮，发蓝（抵抗大气腐蚀）

（附录）2023/6/1923第二十三页，共三十五页，编辑于2023年，星期日§7-2

成型零件工作尺寸的计算

凹模和型芯的尺寸计算常采用平均收缩率计算方法若制品尺寸精度要求较高或尺寸较大（此法计算误差较大，采用公差带法）2023/6/1924第二十四页，共三十五页，编辑于2023年，星期日一、尺寸的规定①凹模（型腔）的最小尺寸为名义尺寸（偏差为正值）制品的最大尺寸为名义尺寸（偏差为负值）②型芯的最大尺寸为名义尺寸（偏差为负值）制品孔的最小尺寸为名义尺寸（偏差为正值）③制品和模具上的中心距尺寸均采用双向等值正、负偏差，基本尺寸均为平均值。④若制品上原有公差标注方法不符以上三点，则按以上规定进行转换。否则不能直接利用相关公式。2023/6/1925第二十五页，共三十五页，编辑于2023年，星期日图7-14塑料制品和模具的尺寸标注2023/6/1926第二十六页，共三十五页，编辑于2023年，星期日二、工作尺寸的计算

1．凹模（型腔）径向尺寸的计算——塑料的平均收缩率，其值为：

x——工作尺寸的制造与使用修正系数；在塑件尺寸较大、精度级别较低时，收缩率波动对塑件尺寸公差影响较大，而δz和δc的影响相对很小，可忽略，此时x=1/2；当塑料制件尺寸较小、精度级别较高时，成型零部件的制造公差和磨损是影响塑件尺寸精度的主要因素，δz和δc不能忽略，可取δz＝△/3、δc＝△/6，此时，x=3/4。

2023/6/1927第二十七页，共三十五页，编辑于2023年，星期日2．型芯径向尺寸的计算

上式中修正系数的取值范围可参照型腔径向尺寸的计算

2023/6/1928第二十八页，共三十五页，编辑于2023年，星期日3．凹模（型腔）深度尺寸的计算

修正系数x=1／2～2／3，当塑件尺寸大、精度要求低时取小值；反之取大值。

2023/6/1929第二十九页，共三十五页，编辑于2023年，星期日4．型芯高度尺寸的计算

x=1／2～2／3，当塑件尺寸大、精度要求低时取小值；反之取大值

2023/6/1930第三十页，共三十五页，编辑于2023年，星期日5．型芯之间或成型孔之间中心距尺寸的计算工作尺寸计算实例（P120-P121）

2023/6/1931第三十一页，共三十五页，编辑于2023年，星期日§7-3凹模的强度与刚度计算

凹模和底板应有足够厚度，满足强度、刚度要求大、中型模具易刚度不足小型模具主要考虑强度不明确者分别按强度、刚度条件计算壁厚，取较厚者。套用公式（见教材）2023/6/1932第三十二页，共三十五页，编辑于2023