塑料模设计及制造基础

塑料模设计及制造基础知之者不如好之者，好之者不如乐知者。——孔子《论语》11/15/2023目的与要求：1.会运用公式计算成型零件工作部分的尺寸，会选用表中的数据确定型腔的壁厚和底板厚度；2.会分析模具零件的受力情况。重点和难点：掌握公式运用及选用表中参数11/15/2023§3.3.3成型零件的尺寸计算一、成型零件的工作尺寸成型零件工作尺寸包括：※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11/15/2023二、影响塑件尺寸公差的因素塑件的尺寸和精度主要取决于成型零件的尺寸和精度；而成型零件的尺寸和公差必须以塑件的尺寸和精度及塑料的收缩率为依据。成型零件的制造误差δz成型零件的磨损δc塑件成型收缩的波动δs模具安装配合误差δj水平飞边厚度的波动δf§3.3.3成型零件的尺寸计算11/15/2023二、影响塑件尺寸公差的因素1.成型零件的制造误差δz模具制造公差占塑件总公差的三分之一左右：δz=Δ/32.成型零件的磨损δc中小型塑件模具：δc=Δ/6大型塑件模具：δc<Δ/6成型零件磨损的原因：※塑件脱模时的摩擦(型腔变大、型芯变小、中心距尺寸不变)※料流的冲刷※腐蚀性气体的锈蚀※模具的打磨抛光§3.3.3成型零件的尺寸计算11/15/20232.成型零件的磨损δc磨损量的大小取决于塑料品种、模具材料及热处理。小批量生产时，δc取小值，甚至可以不考虑。玻璃纤维塑料磨损大，δc应取大值。模具材料耐磨，表面强化好，δc应取小值。垂直于脱模方向的模具表面不考虑磨损。平行于脱模方向的模具表面要考虑磨损。小型塑件的模具磨损对塑件影响较大。二、影响塑件尺寸公差的因素§3.3.3成型零件的尺寸计算11/15/2023⑴成型收缩率S：室温下塑件尺寸b与模具尺寸c的相对差值。

S=（c-b）/c模具型腔在室温下的尺寸：c=b+S×b3.塑件的成型收缩δs⑵影响塑件收缩的因素（产生偶然误差）※塑料品种※塑件特点※模具结构※成型方法及工艺条件（料筒温度、注射压力、注射速度、模具温度）二、影响塑件尺寸公差的因素§3.3.3成型零件的尺寸计算11/15/20233.塑件的成型收缩δs⑶成型收缩偏差δs产生的原因：系统误差：计算收缩率与实际收缩的差异偶然误差：成型时工艺的波动、材料批号的改变等

δs=(Smax-Smin)×b对于一副已制造好的模具，δs是引起塑件尺寸变化的主要因素一般要求：成型收缩引起的塑件尺寸误差δs＜Δ/6二、影响塑件尺寸公差的因素§3.3.3成型零件的尺寸计算11/15/2023模具活动成型零件和配合间隙的变化会引起塑件尺寸的变化4.模具的安装配合误差δj压缩模飞边厚度受成型工艺条件变化的影响，从而影响塑件的高度尺寸，而压注模和注射模的飞边较小。5.水平飞边的波动δf二、影响塑件尺寸公差的因素§3.3.3成型零件的尺寸计算11/15/2023三、成型零件尺寸计算方法※塑件可能产生的最大误差δ为各种误差的总和：

δ=δz+δc+δs+δj+δf※塑件的公差Δ应大于或等于各种因素引起的积累误差之和δ，即Δ≥δ※模具制造公差δz

，模具的磨损δc

和成型收缩的波动δs是影响塑件公差的主要因素。※成型零件的尺寸计算的方法有：平均值法和极限值法§3.3.3成型零件的尺寸计算11/15/2023※塑件与成型零件尺寸标注方法：轴类尺寸采用基轴制，标负差孔类尺寸采用基孔制，标正差中心距尺寸公差带对称分布，标正负差三、成型零件尺寸计算方法§3.3.3成型零件的尺寸计算11/15/2023四、型腔和型芯径向尺寸计算1.型腔径向尺寸计算已知：塑件尺寸模具磨损量δc=Δ/6平均收缩率Scp模具制造公差δz=Δ/3按平均值计算方法可得：标注制造公差后得：整理得：§3.3.3成型零件的尺寸计算11/15/20232.型芯径向尺寸计算四、型腔和型芯径向尺寸计算标注公差后得：※式中Δ前的系数可取在1/2～3/4之间※有脱模斜度时径向尺寸确定塑件上的孔以小端为准，斜度取向大端；

模具型芯以小端为准，斜度取向大端。只检验小端尺寸：lM=[ls+lsScp+(3/4)Δ]-δz当脱模斜度不包括在塑件公差范围内时：塑件上外形以大端为准，斜度取向小端；模具型腔以大端为准，斜度取向小端。只检验大端尺寸：LM=[Ls+LsScp–(3/4)Δ]+δz§3.3.3成型零件的尺寸计算11/15/2023四、型腔和型芯径向尺寸计算2.型芯径向尺寸计算当脱模斜度包括在塑件公差范围内时：型腔小端尺寸：LM=[Ls+LsScp–(3/4)Δ]+δz

型腔大端尺寸：LM大=[LM＋(1/4～1/2)Δ]+δz

型芯大端尺寸：lM=[ls+lsScp+(3/4)Δ]-δz

型芯小端尺寸：lM小=[lM–(1/4～1/2)Δ]-δz§3.3.3成型零件的尺寸计算11/15/2023五、型腔深度和型芯高度计算3.型腔深度尺寸计算（平均值法）已知：塑件尺寸Hs-Δ平均收缩率Scp模具制造公差δz=Δ/3按平均值计算方法可得：标注公差后得：整理得：§3.3.3成型零件的尺寸计算11/15/2023标注公差后得：4.型芯高度尺寸计算五、型腔深度和型芯高度计算Δ前的系数也可取为1/2型芯和型腔尺寸计算的注意事项：※径向尺寸计算考虑了δz、δc、δs；而高度尺寸只考虑了δz、δs。※收缩率很小的塑件或精度不太高的小型塑件可不考虑成型收缩对零件尺寸的影响。※配合段尺寸要严格计算，不重要的尺寸可简化计算。※精度高的尺寸保留第二位小数，第三位四舍五入。§3.3.3成型零件的尺寸计算11/15/2023其中：中心距制造公差δz=(1/3～1/6)Δ或查教材表3-5孔间距公差六、中心距与孔边距的计算5.中心距尺寸计算（平均值法）此时凹模存在单边磨损，最大磨损量为δc/2。塑件尺寸Ls±Δ/2模具磨损量δc=Δ/6平均收缩率Scp模具制造公差δz=Δ/36.凹模上的孔边距计算（平均值法）§3.3.3成型零件的尺寸计算11/15/20237.型芯上的孔边距计算六、中心距与孔边距的计算§3.3.3成型零件的尺寸计算11/15/20238.螺纹成型件的尺寸计算六、中心距与孔边距的计算⑵公制普通螺纹型芯工作尺寸计算螺纹型芯中径尺寸d2M-δz=(D2s+D2sScp+b)-δz

螺纹型芯大径尺寸dM-δz=(Ds+DsScp+b)-δz螺纹型芯小径尺寸d1M-δz=(D1s+D1sScp+b)-δz⑴公制普通螺纹型环工作尺寸计算螺纹型环中径尺寸D2M+δz=(d2s+d2sScp–b)+δz

螺纹型环大径尺寸DM+δz=(ds+dsScp–b)+δz螺纹型环小径尺寸D1M+δz=(d1s+d1sScp–b)+δz§3.3.3成型零件的尺寸计算11/15/2023⑶螺距工作尺寸计算8.螺纹成型件的尺寸计算六、中心距与孔边距的计算螺纹型芯螺距：式中：PM——螺纹型芯螺距Ps——塑件内螺纹螺距基本尺寸——塑件内螺纹螺距基本尺寸§3.3.3成型零件的尺寸计算11/15/2023七、实例（Exle）查表得塑料收缩率为：Smax=0.01Smin=0.006故：Scp=0.008分析塑件的最高精度为MT3模具制造精度取：IT9(比塑件精度高三个等级)§3.3.3成型零件的尺寸计算11/15/2023七、实例（Exle）1.型腔尺寸计算⑴外形直径：D=40-0.34查表得δz＝0.062DM=[D+DScp-(3/4)Δ]+δz=[40+40×0.008-(3/4)×0.34]+0.062

⑵凸台宽度：B=10-0.20查表得δz＝0.043BM=[10+10×0.008-(3/4)×0.20]+0.043

⑶凸台半径：R1=5-0.10查表得δz＝0.03R1M=[5+5×0.008-(3/4)×0.10]+0.03

⑷外形高度：H1=24-0.28查表得δz＝0.052H1M=[24+24×0.008-(2/3)×0.28]+0.052

§3.3.3成型零件的尺寸计算11/15/2023七、实例（Exle）2.型芯尺寸计算⑴内孔直径：d1=34+0.34查表得δz＝0.062d1M=[d1+d1Scp+(3/4)Δ]-δz

=[34+34×0.008+0.75×0.34]-0.062=34.5-0.062

⑵内孔直径：d2=3.5+0.16查表得δz＝0.03d2M=[3.5+3.5×0.008+0.75×0.16]-0.03=3.65-0.03

⑶扩孔直径：d3=6.5+0.2查表得δz＝0.036d3M=[6.5+6.5×0.008+0.75×0.20]-0.036=6.7-0.036

⑷内孔深度：h1=19+0.28查表得δz＝0.052h1M=[19+19×0.008+0.67×0.28]-0.052=19.34-0.052⑸扩孔深度：h2=3.5+0.16查表得δz＝0.03h2M=[3.5+3.5×0.008+0.67×0.16]-0.062=3.65-0.03§3.3.3成型零件的尺寸计算11/15/2023七、实例（Exle）3.中心距尺寸计算⑴孔距：C1=16±0.2查表得δz＝0.043C1M=[C1+C1×Scp]±δz/2=[16+16×0.008]±0.021⑵凸台高度：C2=4±0.1查表得δz＝0.03C2M=[4+4×0.008]±0.015⑶起伏凸边高度：C3=3±0.1查表得δz＝0.03C3M=[3+3×0.008]±0.015⑷非配合圆角：R2=2查表得δz＝0.025R2M=[2+2×0.008]±0.012⑸起伏凸边位置角：α=45°(自由公差)取δz＝Δ/4=30′αM=45°±15′

§3.3.3成型零件的尺寸计算11/15/2023七、实例（Exle）4.校核如孔距C1:（Smax－Smin）×Ls+δz≤Δ（0.01－0.006）×16+0.043=0.107<0.4§3.3.3成型零件的尺寸计算11/15/2023§3.3.4型腔壁厚与底板厚度的确定一、模具强度及刚度概念若型腔刚度不足也会发生过大的弹性变形，因此导致溢料、影响塑件尺寸和精度、脱模困难。模塑成型过程中，型腔受到塑料熔体的压力会产生一定的内应力及变形。若型腔或底板壁厚不够，当内应力超过材料的许用应力时，型腔会因强度不够而破裂。11/15/2023二、壁厚的受力分析1.模塑过程中模具承受的力设备施加的锁模力熔融塑料作用于型腔内壁的压力2.型腔受内压力作用发生膨胀变形影响塑件的尺寸精度配合面处产生溢料飞边小型腔的许用变形量小，压力作用会导致其破坏§3.3.4型腔壁厚与底板厚度的确定11/15/2023二、壁厚的受力分析3.型腔侧壁的最大允许变形量δ大型腔以刚度为主计算，小型腔以强度为主计算圆形凹模直径：D﹤67～86mm时以强度计算为主矩形凹模长边：L﹤108～136mm时以强度计算为主从中小型塑件的尺寸精度考虑：δ≤Δ/5从不产生溢料飞边考虑：型腔配合处的最大间隙Zmax﹤塑料的溢料值（表3-8）保证塑件的顺利脱模：δ≤S·t（收缩量）型腔力学计算的特征和性质：§3.3.4型腔壁厚与底板厚度的确定11/15/2023§3.3.4型腔壁厚与底板厚度的确定二、壁厚的受力分析当分界值不明确时按两种方法计算型腔壁厚值，取其大者。11/15/2023三、壁厚尺寸的计算(自学)圆形凹模壁厚矩形凹模壁厚支承板厚度§3.3.4型腔壁厚与底板厚度的确定11/15/20231.圆形凹模壁厚计算凹模内壁直径2r整体凹模壁厚S=R-r镶拼式凹模凹模内壁直径2r整体凹模壁厚S=R-r镶拼式凹模凹模壁厚S1模套壁厚S2凹模壁厚S1模套壁厚S2～4020818>90～100501440>40～5025922>100～120551545>50～60301025>120～140601648>60～70351128>140～160651752>70～80401232>160～180701955>80～90451335>180～200752158三、壁厚尺寸的计算(自学)§3.3.4型腔壁厚与底板厚度的确定11/15/20232.矩形凹模壁厚计算矩形凹模内侧短边长b整体凹模壁厚S镶拼式凹模凹模壁厚S1模套壁厚S2～4025922>40～5025～309～1022～25>50～6030～