注射模具成型零件设计专家讲座

一、凹模结构设计§4.7注射模具成型零件设计组成型腔零件，包含凹模、凸模、小型芯、螺纹型芯或型环等。又称阴模，是成型塑件外轮廓零件。注射模具成型零件设计专家讲座第1页1.整体式凹模由一整块金属材料（也称定模板或凹模板）直接加工而成，强度好。但成型后热处理变形大，浪费珍贵材料。只适合用于小型且形状简单塑件成型。注射模具成型零件设计专家讲座第2页2.整体嵌入式对于小件一模多腔式，普通是将每个凹模单独加工后压入定模板中。这种结构加工效率高，拆装方便，其凹模形状、尺寸一致性好。凹模常采取侧面定位。注射模具成型零件设计专家讲座第3页3.组合式凹模广泛用于大型模具上。对于形状较复杂凹模或尺寸较大时，可把凹模做成通孔型，然后再装上底板。注：底板面积大于凹模底面。注射模具成型零件设计专家讲座第4页4.镶嵌式凹模1）局部镶拼式形状复杂或易损坏凹模，将难以加工或易损坏部分做成镶件形式嵌入凹模主体上。注射模具成型零件设计专家讲座第5页2）侧壁镶拼嵌入式

适合用于大型和复杂模具。将四侧壁与底部分别加工、热处理、研磨、抛光后压入模套，四壁相互锁扣连接。注射模具成型零件设计专家讲座第6页将成型凸模与动模板做成一体。含有结构简单牢靠，成型塑件质量好特点，但加工不便且钢材消耗量大，只适合用于形状简单且凸模高度较小单型腔模具。二、凸模（型芯）结构设计1.整体式凸模凸模（型芯）用于成型塑件内表面成型零部件。注射模具成型零件设计专家讲座第7页2.组合式凸模组合式凸模大小不一样，其装配方式也不一样（1）整体装配式凸模将凸模单独加工后与动模板进行装配而成。

a.台阶连接b.型芯侧面定位，螺钉连接c.销钉定位，螺钉连接注射模具成型零件设计专家讲座第8页（2）圆柱形小型芯装配

最常见圆柱型芯结构是采取小型芯从模板后面压入方法（反嵌法）。采取台阶与垫板固定方法，定位配合部分长度是3~5mm，用小间隙或过渡配合。在非配合长度上扩孔，以利于装配和排气，台阶高度最少要大于3mm，台阶与沉孔内侧面间隙为0.5~1mm。为了确保全部型芯装配后无间隙，型芯台阶高度在嵌入后都应该高出模板装配平面，经磨削成同一平面后再与垫板连接。

注射模具成型零件设计专家讲座第9页当模板较厚而型芯较细时，为了方便制造和固定，常将型芯下段加粗或将小型芯长度减小，并用圆柱衬板或用螺钉压紧。对于成型3mm以下孔圆柱型芯能够采取正嵌法，将小型芯从型腔表面压入注射模具成型零件设计专家讲座第10页（3）异形型芯结构

非圆异形型芯在固定时大都采取反嵌法（图a）径向尺寸较小异形型芯也可采取正嵌法（图b）

注射模具成型零件设计专家讲座第11页（4）镶拼型芯结构

对于形状复杂型芯，为了便于机加工，可采取镶拼结构。

当有多个相同细长嵌件组合在一起时候，可用长销或台阶将其固定。

注射模具成型零件设计专家讲座第12页按照用途分为用于成型塑件上螺纹孔和安装金属螺母嵌件两类。三、螺纹型芯与螺纹型环螺纹型芯与螺纹型环分别用于成型塑件内螺纹和外螺纹以及用来固定塑件内金属嵌件。1.螺纹型芯成型螺纹孔固定金属螺纹嵌件这七种安装方式主要用于立式注射机下模或卧式注射机定模。注射模具成型零件设计专家讲座第13页对于上模或合模时冲击振动较大卧式注射机模具动模，应设置预防型芯自动脱落结构。a、b：借助型芯柄部豁口槽弹力将型芯固定，适合用于直径小于8mm螺纹型芯；c、d：采取弹簧丝卡入型芯柄部槽内以张紧型芯，适合用于8~16mm；e、f、g：采取弹簧钢球或弹簧卡圈固定，弹簧夹头夹紧，适合用于直径大于16mm注射模具成型零件设计专家讲座第14页2.螺纹型环用于成型塑件外螺纹或固定带有外螺纹金属嵌件。实际上是一个活动螺母镶件，在模具闭合前装入凹模套内，成型后随塑件一起脱模，在模外卸下。注射模具成型零件设计专家讲座第15页四、成型零部件工作尺寸计算成型零部件工作尺寸：凹模和凸模直接组成型腔尺寸凹模和凸模径向尺寸凹模和凸模高度尺寸位置（中心距）尺寸塑件尺寸精度影响原因

模具制造公差模具磨损量塑件成型收缩率

另外，因为受注射压力及模具分型面平面度影响，动、定模注射时存在一定间隙。注射模具成型零件设计专家讲座第16页1)模具制造公差

Z2)模具磨损量

C3)塑料收缩率S普通可取塑件总公差

1/3～1/6。按成型加工过程中增减趋向取“+”“-”符号。型腔取+

Z，型芯取-

Z，中心距取±

Z/2对于中小型塑件，最大磨损量可取/6；对于大型塑件则取/6以下；型腔底面（或型芯端面）与脱模方向垂直，取为0.通常按平均收缩率计算：塑料制品公差要求按单向极限制，制品外轮廓尺寸公差取负值-Δ，内腔尺寸公差取+Δ。孔中心距尺寸公差按对称分布标准计算，取±Δ/2

。注射模具成型零件设计专家讲座第17页2.成型零部件工作尺寸计算（平均尺寸法和极限尺寸法表5-15）包容面（型腔和塑件内表面）采取单向正偏差标注，基本尺寸为最小。被包容面（型芯和塑件外表面）采取单向负偏差标注，基本尺寸为最大。而对于中心距则采取双向对称偏差标注。注射模具成型零件设计专家讲座第18页（1）平均值法①型腔按塑平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来计算。方法简便但精度不高，不适合用于精密塑件模具设计。a.由手册查出塑料平均收缩率Scp；b.确定塑件平均尺寸：c.确定凹模平均尺寸：d.确定凹模基本尺寸：①凹模（型腔）径向尺寸凹模平均尺寸+磨损-制品收缩率=制品平均尺寸ls

：塑件径向基本尺寸LM：凹模径向尺寸注射模具成型零件设计专家讲座第19页对于中、小型塑件，

Z＝/3，C＝/6：可取x＝3/4对于大尺寸和精度较低塑件，

Z</3，C</6：取x＝1/2～3/4x随塑件精度和尺寸改变，普通在在0.5~0.8之间注射模具成型零件设计专家讲座第20页②型芯径向尺寸a.由手册查出塑料平均收缩率Scp；b.确定塑件平均尺寸：c.确定型芯平均尺寸：d.确定型芯基本尺寸：对于中、小型塑件，

Z＝/3，C＝/6：x＝1/2～3/4x＝3/4对于大型塑件，

Z</3，C</6：x：0.5~0.8注射模具成型零件设计专家讲座第21页a.由手册查出塑料平均收缩率Scp；b.确定塑件平均高度尺寸：c.确定型腔平均深度尺寸：d.确定型腔深度尺寸：对于中、小型塑件，

Z＝/3：取x＝2/3对于大尺寸和精度较低塑件，

Z</3，取x＝1/2～2/3型腔（凹模）深度尺寸x：0.5~0.7注射模具成型零件设计专家讲座第22页a.由手册查出塑料平均收缩率Scp；b.确定塑件平均高度尺寸：c.确定型芯平均高度尺寸：d.确定型芯高度尺寸：对于中、小型塑件，

Z＝/3：取x＝2/3对于大尺寸和精度较低塑件，

Z</3，取x＝1/2～2/3型芯高度尺寸x：0.5~0.7注射模具成型零件设计专家讲座第23页中心距尺寸注射模具成型零件设计专家讲座第24页螺纹型芯与型环径向尺寸螺纹型芯计算方法与普通型芯和型腔方法相同，但考虑收缩不均匀性，在计算时增加塑件螺纹孔中径和减小塑件外螺纹中径赔偿，来改进旋入性能。螺纹型环螺距注射模具成型零件设计专家讲座第25页（2）极限法①凹模（型腔）径向尺寸按极限收缩率、极限制造公差和极限磨损量进行计算。a.初步确定凹模径向最小尺寸：b.校核塑件最大径向尺寸：按修模时，凹模尺寸增大轻易注射模具成型零件设计专家讲座第26页②型芯径向尺寸a.初步确定型芯径向最大尺寸：b.校核塑件最小径向尺寸：按修模时，尺寸降低轻易注射模具成型零件设计专家讲座第27页a.初步确定凹模最大高度尺寸：b.校核塑件最小高度尺寸：凹模(型腔）深度为便于修模，修磨余量普通放在分型面处，按修模时深度减小轻易。注射模具成型零件设计专家讲座第28页初步确定型芯最大高度尺寸：校核塑件最小孔深度尺寸：型芯高度对于整体式型芯，为便于修模，修磨余量普通放在型芯端部，应按修模时尺寸减小轻易计算。注射模具成型零件设计专家讲座第29页初步确定型芯最小高度尺寸：校核塑件最大孔深度尺寸：对于组合式型芯，为便于修模，修磨余量普通放在型芯固定板上，应按修模时型芯增加轻易计算。注射模具成型零件设计专家讲座第30页例：有一硬聚氯乙烯制件，收缩率为0.6％～1％，试确定凹模直径与深度、凸模直径与高度、4-5型芯间中心距及螺纹型环尺寸。解：1)凹模（型腔）直径按平均值法：Scp＝0.8％，取

Z＝1/3＝1/3×0.26＝0.087mm注射模具成型零件设计专家讲座第31页按极限法：进行塑件最大尺寸校核：取磨损余量

C＝1/6＝1/6×0.26＝0.043mm将凹模制造精度按IT9制造，取

Z＝0.062mm，有：凹模直径为：注射模具成型零件设计专家讲座第32页2)凹模深度按平均值法：设

Z＝1/3＝1/3×0.22＝0.073，按IT10制造，Z＝0.07mm取C＝1/6＝1/6×0.22＝0.037mm按极限法：校核：凹模深度为：注射模具成型零件设计专家讲座第33页3)凸模直径按平均值法：设凸模按IT9制造，Z＝0.052mm取C＝1/6＝1/6×0.28＝0.047mm按极限法：校核：凸模直径为：注射模具成型零件设计专家讲座第34页4)凸模高度按平均值法：设

Z＝1/3＝1/3×0.28＝0.093mm，按IT10制造，Z＝0.084mm取C＝1/6＝1/6×0.28＝0.047≈0.05mm按极限法：校核：凸模高度为：注射模具成型零件设计专家讲座第35页5)两型芯中心距型芯中心距：设中心距按IT9制造，Z＝0.043mm查手册得：ds小＝26.21mm，ds中＝27.73mm，螺距Ps＝3.5mm中径：6)螺纹型环查表：

中＝0.31mm,

大＝0.04mm,

中＝0.03mm,

小＝0.04mm小径：大径：螺距：注射模具成型零件设计专家讲座第36页五、凹模、凸模以及动模垫板力学计算在塑料注射成型过程中，型腔内压力很高。在成型时，凸模、凹模以及动模垫板是主要受力构件，假如型腔壁厚和底板厚度不够，型腔将发生过大弹性变形甚至强度破坏，从而产生溢料和影响塑件尺寸及成型精度，或者造成脱模困难等。所以，经常需要对它们进行强度和刚度校核。（1）预防溢料（2）确保塑件精度（3）有利于脱模注射模具成型零件设计专家讲座第37页凹模、凸模及动模垫板力学计算公式

对于大尺寸型腔,刚度不够是主要矛盾，普通按刚度公式来对凹模壁厚、底部厚度或动模垫板厚度等进行选取或校核；对于小尺寸型腔，按强度公式来对凹模壁厚、底部厚度或动模垫板厚度等进行选取或校核。因为型腔受力状态十分复杂，进行准确力学计算非常困难，实用中采取近似计算方法，基本能满足工作要求。或依据经验公式简单进行估算相关尺寸（表4-19）注射模具成型零件设计专家讲座第38页六、成型零件工艺性（自学）(2)确保零件强