塑料模现代设计2

§3.4成型零部件设计

型腔是模具上直接用以成型制品的空间。成型零件是与塑料直接接触、构成模具型腔的零件。

型腔设计步骤和主要内容：首先根据塑料性能、制件的使用要求确定型腔的总体结构、进浇点、分型面、排气部位、脱模方式等。根据制件尺寸和成型收缩率大小，计算成型零件的工作尺寸。从机械加工角度决定型腔各个零件之间的组合方式，详细地确定型腔各零件的结构和其它细节尺寸，以及机加工工艺要求等对关键成型零件进行强度和刚度校核。1§3.4成型零部件设计一、型腔分型面的设计(一)分型面的确定分型面——模具上用以取出塑件和(或)浇注系统凝料的可分离的接触表面表达方法——用短粗实线标出分型面位置，箭头表示分离动作方向平行于开模方向垂直于开模方向分型面是否得当，对制件质量、操作难易、模具制造都有很大影响。2§3.4成型零部件设计1.塑件在型腔中放置方位的确定

一般只采用一个与注射机开模运动方向相垂直的分型面

尽量避免与开模运动相垂直的方向有侧凹或侧孔三侧抽芯双侧抽芯单侧抽芯3§3.4成型零部件设计2.分型面形状的决定

一般分型面是与注射机开模方向相垂直的平面，如图a，但也有将分型面作成倾斜面(图b)或弯折面(图c)或曲面(图d)，这样的分型面虽然加工困难，但型腔制造和制品脱模比较容易；分型面上利用锥面可增加合模对中性，其分型面也是曲面。(a)(b)(d)(c)4§3.4成型零部件设计3.分型面位置的选择①分型面要取在塑件断面轮廓最大处，有利于脱模②分型面要满足塑件表面质量的要求5§3.4成型零部件设计③从制件顶出考虑，分型面要尽可能使制件留在动模边图3-4-4(a)薄壁筒形制件收缩后易包附在型芯上图(b)制件上有多个型芯或形状复杂锥度小的型芯时，型芯应设在动模边6§3.4成型零部件设计图(d)当制件的孔内有管状的金属嵌件时，则不会对型芯产生包紧力，而对凹模的粘附力较大。这时应将凹模设在动模边，型芯既可设在动模边，也可设在定模边。图(c)制件的壁相当厚且内孔较小时，可将型芯和凹模的主要部分都设在动模边7§3.4成型零部件设计④要满足塑件质量要求，如保证制件相关部位的同心度

取分型面时最好把要求同心的部分放在同一侧，如图所示的双连齿轮，要求大齿轮、小齿轮和内孔三者有很好的同心度，为此把齿轮凹模和型芯都设在动模一边。当制件上要求互相同心的部位不便设在分型面的同一侧时，则应设置特殊的定位装置，如锥面中心导柱等，以提高合模时的对中性。

保证制件同心度的分型面位置8§3.4成型零部件设计⑤尽量减少塑件在分型面上的投影面积，以降低锁模力⑥为简化模具结构，尽可能将分型抽芯机构留在动模一侧9§3.4成型零部件设计当采用自动侧向分型抽芯机构时，除了液压抽芯能获得较大的侧向抽拔距离外，一般分型抽芯机构侧向抽拔距离都较小。取分型面时应首先考虑将抽芯或分型距离长的一边放在动、定模开模的方向，而将短的一边作侧向分型或抽芯。侧向抽芯抽拔距最短的分型面位置1－动模2－定模10§3.4成型型零零部部件件设设计计由于于侧侧向向滑滑块块合合模模时时锁锁紧紧力力较较小小，，对对于于投投影影面面积积较较大大的的大大型型制制件件(例例如如大大型型线线圈圈骨骨架架)，，可可将将制制件件投投影影面面积积大大的的分分型型面面放放在在动动定定模模合合模模的的主主平平面面上上，，而而将将投投影影面面积积较较小小的的分分型型面面作作为为侧侧向向分分型型面面。。否否则则侧侧滑滑块块的的锁锁紧紧机机构构必必须须作作得得很很庞庞大大，，或或由由于于锁锁不不紧紧而而溢溢边边。。投影影面面积积很很大大的的分分型型面面应应放放在在主主合合模模面面上上11§3.4成型型零零部部件件设设计计⑦考考虑虑脱脱模模斜斜度度的的影影响响图a中中塑塑件件完完全全在在动动模模一一侧侧脱脱出出，，会会使使脱脱模模斜斜度度过过大大；；而而图图b分分别别在在动动模模、、定定模模安安排排型型腔腔，，可可减减少少脱脱模模斜斜度度。。⑧分型面的的位置要有利利于模具排气气12§3.4成型零部件设设计(二)排气气槽的设计原因——当塑料料熔体注入型型腔时，如果果型腔内原有有气体、蒸汽汽不能顺利地地排出，将在在制品上形成成气孔、接缝缝、表面轮廓廓不清，不能能完全充满型型腔，同时还还会因气体被被压缩而产生生的高温灼伤伤制件，使之之产生焦痕。。而且型腔内内气体被压缩缩产生的反压压力会降低充充模速度，影影响注射周期期和产品质量量。排气槽应设在在塑料流的末末端，一般常常开设在分型型面凹模一侧侧，如图3-4-8所示。。排气槽深可可取0.025~0.1mm，宽1.5~6mm，以塑料料不进入排气气槽为度，其其出口不要对对着操作工人人，以防熔融融塑料喷出，，发生工伤事事故。有的将将分型面上的的排气槽做成成弯曲的形式且且逐步增宽，以降低塑料料溢出时的动动能。分型面上开设设排气槽13§3.4成型零部件设设计a.利用顶杆与顶杆孔孔的配合间隙隙逸气。顶管顶块、、脱模板与型型芯的配合间间隙，都可兼兼作排气用。。间隙量可取取0.03~0.05mm，视排气气量和周边长长度而定b.利用活动型芯与型型芯孔的配合合间隙排气。不能利用模模板上的固定定镶块或型芯芯与其安装孔孔的配合间隙隙排气，因为为这一类不动动的间隙易被被塑料溢边所所堵塞又不能能随时清除。。c.小型制制件的排气量量不大，可利用分型面闭闭合时的微小小间隙排气d.如型腔腔最后充满的的部位(排气气点)不在分分型面上，其其附近又无可可供排气的顶顶杆或活动型型芯时，可在型腔上镶嵌嵌烧结金属块块排气，烧结金属下方方的通气孔直直径D不宜过过大，以免烧烧结金属受力力变形。abcd14§3.4成型零部件设设计二、成型零件件的结构设计计由于型腔直接接与高温高压压的塑料相接接触，它的质质量直接关系系到制件质量量，因此要求求它有足够的的强度、刚度、硬度和耐磨性以承受塑料的的挤压力和料料流的摩擦力力和足够的精度和表面光洁度。光洁度常在在▽8以上，以保证证塑料制品表表面光亮美观观，容易脱模模。一般来说说，成型零件件都应进行热热处理，使其其具有HRC40以上的硬度。。如成型产生生腐蚀性气体体的塑料，如如聚氯乙烯等等，还应选择择耐腐蚀的钢材。成型零件：是与塑料直接接接触、构成成型腔的零件件，包括凹模模、凸模、型型芯、镶块、、成型杆、成成型环等。15§3.4成型零零部件件设计计(一)凹凹模的的结构构设计计凹模：成型型塑件件外表表面的的零件件按结构构划分分整体式式凹模模整体嵌嵌入式式凹模模局部镶镶嵌式式凹模模大面积积镶嵌嵌组合合式凹凹模四壁拼拼合式式凹模模凹模的的结构构随着着塑件件形状状、成成型需需求、、模具具加工工装配配等工工艺要要求而而变化化，有有以下下几种种形式式：16§3.4成型零零部件件设计计1.整整体体式凹凹模大型模具不易采用整体式结构：※不便于加工，维修困难※切削量太大，浪费钢材※大件不易热处理（淬不透）※搬运不便※模具生产周期长，成本高结构特点：凹模由整块金属材料加工而成优点：强度大、牢固、不易变形、塑件质量好适用范围：形状简单、容易制造、或形状复杂但凹模可用电火花和数控加工等特殊方法加工的中小型塑件17§3.4成型零零部件件设计计2.整整体体嵌入入式凹凹模结构特特点：：凹模由由整块块金属属材料料采用用冷挤挤压或或电火火花加加工而而成并并镶入入模套套中优点：型腔对对应的的两半半作成成整体体嵌入入式，，可保保证合合模时时的对对中性性。型型腔尺尺寸小小，凹凹模镶镶件外外形多多为旋旋转体体，更更换方方便。。节省省贵重重钢材材，易易于维维修更更换，，各型型腔单单独加加工利利于缩缩短制制模周周期适用范范围：塑件尺尺寸较较小的的多型型腔模模具18§3.4成型零零部件件设计计装配情情况：：(过渡渡配合合、防防转)凹模镶镶块的的外形形常采采用带带轴肩肩(台台阶)的圆圆柱形形，然然后分分别从从下面面嵌入入凹模模固定定板中中，用用垫板板和螺螺钉将将其固固定如果制制件不不是旋旋转体体，而而凹模模的外外表面面为旋旋转体体时，，则应应考虑虑止转转定位位。常常用销销钉定定位，，销钉钉孔可可钻在在连接接缝上上(骑骑缝销销钉)，也也可钻钻在凸凸肩上上当凹模模镶件件硬度度很高高不便便加工工销孔孔时，，最好好利用用磨削削出的的平面面采用用键定定位，，键定定位适适用于于多型型腔模模具中中固定定成排排的阴阴模，，也适适用于于经常常拆卸卸的地地方凹模也也可以以从上上面嵌嵌入凹凹模固固定板板中，，如图图d、、e所所示，，这样样可省省去垫垫板该形式式因为为其表表面有有间隙隙，不不宜设设分流流道abcdeH8/r719§3.4成型零零部件件设计计3.局局部部镶嵌嵌式凹凹模结构特特点：：将凹模模中易易磨损损的部部位做做成镶镶件嵌嵌入模模体中中优点：易磨损损镶件件部分分易加加工易易更换换；使使加工工简化化、成成本降降低b模模内有有局部部突起起，可可将此此凸起起部分分单独独加工工，再再把加加工好好的镶镶块利利用圆圆形槽槽(或或T形形槽，，燕尾尾槽等等)镶镶在圆圆形凹凹模内内。c是是利用用局部部镶嵌嵌的办办法加加工圆圆环形形凹模模。d利利用局局部镶镶嵌的的办法法加工工长条条形凹凹模。。e在在凹模模底部部局部部镶嵌嵌。装配情情况：：a为为异性性凹模模，先先钻周周围的的小孔孔，再再在小小孔内内镶入入芯棒棒并加加工大大孔，，加工工完毕毕后把把这些些芯棒棒取出出，调调换完完整的的芯棒棒镶入入。20§3.4成型零零部件件设计计4.大大面面积镶镶嵌组组合式式凹模模结构特特点：：凹模由由许多多拼块块镶制制组合合而成成优点：满足大大型塑塑件凸凸凹形形状的的需求求，便便于机机械加加工、、维修修、抛抛光、、研磨磨、热热处理理以及及节约约贵重重模具具钢材材。适用范范围：广泛用用于大大型塑塑件上上图3-4-13底部大面积积镶嵌嵌组合合式凹凹模(最最常见见，先先将凹凹模做做成穿穿孔，，再镶镶上底底)装配情情况：：a图的的形式式镶嵌嵌比较较简单单，结结合面面应仔仔细磨磨平、、加工工。抛抛光凹凹模内内壁时时，要要注意意保护护与底底板接接合处处的锐锐棱不不能损损伤，，更不不能带带圆角角，以以免造造成反反锥度度而影影响脱脱模。。底板板还应应有足足够的的厚度度，以以免变变形而而楔入入塑料料。b用于于底部部加工工较困困难的的深型型腔。。c的的结构构制造造稍麻麻烦，，但圆圆柱形形配合合面不不易楔楔入塑塑料。。21§3.4成型零零部件件设计计图3-4-14侧侧壁壁大面面积镶镶嵌组组合式式凹模模图3-4-14将凹凹模侧壁做成镶镶嵌的的，其其中U型部部分为为穿通通的槽槽形，，便于于加工工和抛抛光，，侧壁壁配合合面经经磨削削抛光光后，，用销销钉和和螺钉钉定位位紧固固。由于塑塑料的的压力力甚大大，对对于大大型型型腔螺螺钉易易被拉拉伸变变形(图a)或或剪切切变形形(图图b)。可可将上上面几几部分分组合合后压压入模模套的的固定定孔之之中，，如图图3-4-15所示示。缺缺点是是将增增加模模具的的尺寸寸和重重量。。图3-4-15用用模模套箍箍紧的的大面面积镶镶嵌组组合式式凹模模1－模模套2、3－侧侧拼块块(a)(b)22§3.4成型零零部件件设计计5.四四壁壁拼合合的组组合式式凹模模对于大大型和和形状状复杂杂的凹凹模，，可以以把它它的四四壁和和底分分别加加工经经研磨磨之后后压入入模套套中，，侧壁壁相互互之间间采用用扣锁锁连接接以保保证连连接的的准确确性，，连接接处外外侧做做成0.3~0.4mm的间间隙，，使内内侧接接缝紧紧密。。在四四角，，嵌入入件的的转角角半径径R/应大于于模板板的转转角半半径r。图图a的的型腔腔内壁壁有圆圆角R，图图b的的型腔腔则不不带圆圆角。。23§3.4成型零零部件件设计计(二)型型芯和和成型型杆的的结构构设计计型芯和和成型型杆：成型型塑件件内表表面的的零件件(一般注注射模模中称称型芯芯Core，压缩缩模中中称凸凸模Punch)。型芯：成型型塑件件中较较大的的、主主要的的内型型的成成型零零件小型芯芯、成成型杆杆：成型型塑件件上较较小孔孔的成成型零零件整体式式型芯芯组合式式型芯芯小型芯芯（成成型杆杆）24§3.4成型零零部件件设计计1.整整体体式型型芯结构：：整个型型芯和和模板板为一一个整整体适用范范围：形状简简单的的型芯芯，图图(a)2.组组合合式型型芯结构：：型芯采采用拼拼块组组合适用范范围：塑件内内型较较复杂杂的情情况优点：节约贵贵重金金属，，减少加加工量量缺点：拼接处处必须须牢靠靠严密密特点：固定板板和型型芯可可分别别采用不同同的材材料制制造和和热处处理，，然后再再连成成一体体25§3.4成型零零部件件设计计3.小小型型芯(成成型杆杆)结构特特点：：成型杆杆或小小型芯芯常单单独制制造，，再嵌嵌入模模板之之中联结方方式：：图a用用最最简单单的静静配合合直接接从模模板上上面压压入，，下面面的通通孔是是更换换时顶顶出型型芯用用的，，这种种结构构当配配合不不紧密密时有有可能能被拔拔出来来图b在在型型芯的的下部部铆接接，则则可克克服a的缺缺点图c最最常常用的的轴肩肩和垫垫板连连接，，对于于细而而长的的型芯芯，为为了便便于制制造和和固定定，常常将型型芯下下段加加粗或或将小小型芯芯作得得较短短，用用圆柱柱衬垫垫(图图d)或用用螺钉钉压紧紧(图图e)26§3.4成型零零部件件设计计对于非非圆形形型芯芯，为为了制制造方方便，，可以以把它它下面面一段段作成成圆形形的，，并采采用轴轴肩连连接，，如图图a所所示；；甚至至只将将成型型部分分作成成异形形的，，下面面固定定和配配合部部位做做成圆圆柱形形，并并用螺螺母和和弹簧簧垫圈圈拉紧紧。如如图b所示示。对于形形状复复杂的的型芯芯，为为了便便于机机械加加工，，其本本身也也可作作成拚拚合的的形式式，这这时应应注意意其结结构的的合理理性，，如图图3-4-21a所所示，，采用用两个个型芯芯嵌入入，由由于型型芯孔孔之间间壁很很薄，，热处处理时时易开开裂变变形，，图b则不不存在在此问问题。。对于多个互互相靠近的的小型芯，，当采用轴轴肩连接时时，如果其其轴肩部分分互相重迭迭干涉，可可以把轴肩肩相碰的一一面磨去，，固定板的的凹坑可根根据加工的的方便车成成大圆坑或或铣成长槽槽，如图3-4-19a、b所示。27§3.4成型零部件件设计(三)螺螺纹型芯或或螺纹型环环的结构设设计螺纹型芯型型环——用来成成型塑件上上的螺纹，，或固定塑塑件上带螺螺纹的嵌件件，可以模模内自动卸卸除也可以以模外手动卸卸除。安放要求：成型时要可可靠定位，，不因外界界振动或料料流的冲击击而移位，，在开模时时能随制件件一道方便便地取出。。1.螺纹纹型芯按用途分两两类：※直接成型型塑件上的的螺孔的型型芯（考虑虑塑料的收收缩，光洁洁度达到▽▽10以上）※固定塑件件上的螺纹纹嵌件的型型芯（不考考虑收缩，，光洁度达到到▽7即可）安装连接形形式：一般均是采采用动配合合将型芯杆杆直接插入入模具对应应的孔中28§3.4成型零部件件设计图a利用圆锥面面起密封和和定位作用用，使塑料料不致挤入入装插嵌件件的孔中图b将型芯作成成圆柱型的的台阶也可可以定位和和防止型芯芯下沉图c利用外圆面面配合，为为防止塑料料注入时螺螺纹型芯下下沉，孔的的下面必须须有垫板，，或减小孔孔径形成台台阶孔，以以支持住螺螺纹型芯图d若螺纹型芯芯是用来固固定螺纹嵌嵌件的，且且嵌件的外外径大于型型芯定位部部分直径时时，常直接接利用嵌件件与模具的的接触面来来防止型芯芯受压下沉沉图e固定嵌件的的螺纹型芯芯其螺纹直直径小于M3时，在在塑料流的的冲击下，，螺杆容易易弯曲，这这时可将嵌嵌件的下端端嵌入模体体图f若嵌件无通通孔，并且且受塑料的的冲击力不不大时，可可直接将嵌嵌件插在固固定于模具具上的光杆杆型芯上。。上述各种固固定方法多多用于立式式注射机的的下模或卧卧式注射机机的定模(a)(b)(c)(d)(e)(f)29§3.4成型零部件件设计对于上模或或合模时冲冲击振动较较大的卧式式注射机模模具动模边边，当型芯芯插入时应应有弹性连连接装置，，以免合模模时型芯落落下或移位位，造成制制品报废、、模具损伤伤。螺纹型芯弹弹性连接形形式：图a、b借助豁口柄柄的弹力将将型芯支撑撑在模具的的孔内，成成型后随制制件一起拉拉出。其中中图b增加加了一个台台阶。图c、d利用弹簧钢钢丝卡入型型芯柄部的的槽内以张张紧型芯，，图d的结结构较简单单，将钢丝丝嵌入旁边边的槽内，，上端铆压压固定，下下端向外伸伸出图e利用弹簧钢钢球固定螺螺纹型芯图f利用弹簧卡卡圈装在型型芯杆的沟沟槽内图g用弹簧夹头头连接。图h为刚性连接接的螺纹型型芯30§3.4成型零部件件设计2.螺纹纹型环整体式：螺纹环外外径与模孔孔呈间隙配配合(H8/f8)，配合合高度3～～5mm，，其余加工工成锥状，，再在其尾尾部铣出平平面，便于于模外利用用扳手从塑塑件上取下下。组合式：采用两瓣瓣拼合，销销钉定位。。在两瓣结结合面的外外侧开有楔楔形槽，以以便于脱模模后用尖劈劈状卸模工工具取出塑塑件。这种种方式卸螺螺纹快而省省力，但会会在接缝处处留下难易易修整的溢溢边痕迹，，适用于精精度要求不不高的粗牙牙螺纹的成成型。整体式组合式31§3.4成型零部件件设计三、成型零零件工作尺尺寸的计算算成型零部件件工作尺寸寸：指成型零部部件上直接接决定塑件件形状的有有关尺寸。。包括：型腔和型芯芯的径向尺尺寸(含长长、宽尺寸寸)、深度度尺寸，及及中心距尺尺寸等。塑件的尺寸寸和精度主主要取决于于成型零件的的尺寸和精度；而成型零件件的尺寸和和公差必须须以塑件的尺寸寸和精度及塑料的收缩缩率为依据。成型零件的的制造误差差δz成型零件的的磨损δc塑件成型收收缩的波动动δs配合间隙变变化引起误误差δj安装误差δa最大公差值值δ规定公差值值△32§3.4成型零部件件设计几点说明：：塑料制品的的精度往往往较低，并并总是低于于成型零件件的制造精精度，应慎慎重选择制制品的精度度，以免给给模具制造造和工艺操操作带来不不必要的困困难。不是塑料制制品的任何何尺寸都与与以上几方方面因素有有关。从概概率的观点点出发，距距分布中心心近的误差差比距分布布中心远的的误差出现现的机会多多，而同时时都偏向最最大值或同同时偏向最最小值的机机会是非常常小的。合理地选择择制件的公公差是十分分重要的，，国内已制制订了塑料料制品公差差部颁标准准(见第二二章)。。不可硬搬搬金属切削削加工的公公差标准。。※塑件与成型型零件尺寸寸标注方法法：轴类尺寸采采用基轴制，标负差孔类尺寸采采用基孔制，标正差中心距尺寸寸公差带对称分布，标正负差33§3.4成型零部件件设计成型零件制制造公差的的影响与机加工的的精度等级级、零件尺尺寸大小有有关制造公差可可取塑件总总公差的1/3，即δz＝＝Δ/3通常取GB159-59中3～5级精度作模模具制造公公差同级精度机机械制造误误差与零件件尺寸的关关系：∆z——成型零零件制造公公差值c——常数，，由加工精精度等级决决定，在1~500mm内，c=0.5a，其中a为公差单位位数，a愈小则精度度愈高LM——成型零零件的尺寸寸34§3.4成型零部件件设计型腔成型零零件磨损量量的影响中小型塑件件模具：δc=Δ/6大型塑件模模具：δc<Δ/6成型零件磨磨损的原因因：※塑件脱模时时的摩擦※料流的冲刷刷※腐蚀性气体体的锈蚀※模具的打磨磨抛光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、石英粉等塑料磨损大，δc应取大值。模具材料耐磨，表面强度高，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。35§3.4成型零部件件设计影响因素：：（产生偶然然误差）※塑料品种种——不同塑塑料收缩率率及波动范范围不同※塑件结构构——薄壁塑件比比厚壁塑件件收缩小复杂件比简简单件收缩缩小有嵌件的比比无嵌件的的收缩小厚度或宽度度方向比长长度方向收收缩小※模具结构构——压力和热量量损失小，，有利于料料的流动、、补缩、减减小成型收收缩率。在在设计上：：要遵循有有利于提高高融料流动动性的原则则；具体表表现：流道道少折弯，，表面粗糙糙度好，流流程短※成型方方法及工工艺条件件——温度：温温度上升升，收缩缩率增大大压力：注注射压力力增大，，收缩率率减小时间：保保压时间间上升，，收缩率率减小速度：脱脱模速度度快，收收缩率增增大塑件成型型收缩率率的影响响36§3.4成型零部部件设计计成型收缩缩偏差δδs产生的原原因：系统误差差：计算收收缩率与与实际收收缩的差差异偶然误差差：成型时时工艺的的波动、、材料批批号的改改变等收缩率波波动引起起尺寸变变化值：：δs=(Smax-Smin)×Ls对于一副副已制造造好的模模具，δs是引起塑塑件尺寸寸变化的的主要因因素对于大尺尺寸塑件件，收缩缩率波动动对制件件公差影影响较大大，应着着重稳定定工艺条条件，选选择收缩缩率波动动小的塑塑件；相相反，制制造公差差和磨损损对制件件公差影影响较大大Smax——塑料料最大收收缩率Smin——塑料料最小收收缩率Ls———塑件件名义尺尺寸δs随制制件尺寸寸增大而而成正比比地增加加一般要求求：成型收缩缩引起的的塑件尺尺寸误差差δs＜＜Δ/637§3.4成型零部部件设计计(一)型型腔或或型芯径径向尺寸寸的计算算1.按按平均收收缩率计计算型腔腔径向尺尺寸已知：塑件名义尺寸寸模模具具磨损量δc=Δ/6平均收缩率Scp模具制造公差差δz=Δ/3此时塑件的平平均径向尺寸寸为Ls－Δ/2设LM——型腔(孔)的名义尺寸(最小尺寸寸)；δz——型腔制造造公差(正正偏差)此时型腔平均均尺寸为LM＋δz/2考虑到收缩量量和磨损量，，并以型腔磨磨损量达到最最大磨损量一一半时，则有有：略去比其它各各项小得多的的，，标注注上制造偏差差后，则：对于中小型塑塑件，△前面面系数取3/4，其它情情况可能在0.5~0.8之间变化化38§3.4成型零部件设设计2.按平均均收缩率计算算型芯径向尺尺寸已知：塑件名义尺寸寸平平均收缩率率Scp此时塑件的平平均径向尺寸寸为Ls＋Δ/2设LM——型芯的名名义尺寸（最最大尺寸）δz——型腔制造造公差（负偏偏差）同理，则有：：△前面系数可可能在0.5~0.8之之间变化带有嵌件或孔孔的塑件，其其收缩率较实实体塑件收缩缩率为小。计计算带有嵌件件的塑件的收收缩值时，上上式中收缩值值这一项的制制件尺寸应改改为制件外型型尺寸减去嵌嵌件部分的尺尺寸，或选用用生产中类似似制件的实测测收缩率作为为计算依据。。如把握不大大，在模具设设计和制造时时，应预留一一定的修模余余量。平均收缩率计计算模具的成成型尺寸最常常用39§3.4成型零部件设设计3.按公差差带计算型腔腔径向尺寸公差带法：使成型后的塑塑件尺寸均在在规定的公差差带范围内。。具体求法：①先在最大塑塑料收缩率时时满足塑件最最小尺寸要求求，计算出成成型零件的工工作尺寸，然然后校核塑件件可能出现的的最大尺寸是是否在其规定定的公差带范范围内。②或先按最小小塑料收缩率率时满足塑件件最大尺寸要要求，计算成成型零件工作作尺寸，然后后校核塑件可可能出现的最最小尺寸是否否在其公差带带范围内。公差带法选用用的原则是：：制品的公差带带在规定范围围内且偏小，，这不但有利利于试模和修修模，还有利利于延长模具具使用寿命。。如，对于型型腔径向尺寸寸，修大容易易，而修小困困难，应先按按满足塑件最小小尺寸来计算；而型型芯径向尺寸寸修小容易，，应先按满足塑件最大大尺寸来计算工作尺尺寸；对型腔腔深度和型芯芯高度计算也也先要分析是是修浅(小)容易还是修修深(大)容容易，依此来来确定先满足足塑件最大尺尺寸还是最小小尺寸。40§3.4成型零部件设设计型腔径向尺寸寸与制件径向向尺寸公差带带示意图由图右边可知知：经整理并标注注上制造偏差差后：接着校核塑件件可能出现的的最大尺寸是是否在规定的的公差范围内内。塑件最大大尺寸出现在在尺寸为最大大(LM+δz)，且塑件收缩率率为最小时，，并考虑型腔腔的磨损达最最大值，则有有：41§3.4成型零部件设设计4.按公差差带计算模具具型芯径向尺尺寸型芯(轴)径径向尺寸与制制件(孔)径径向尺寸公差差带示意图与型腔径向尺尺寸的计算相相反，修模时时型芯径向尺尺寸修小方便便，且磨损也也使型芯变小小，计算型芯芯径向尺寸应应按最小收缩缩率时满足塑塑件最大尺寸寸，则经整理并标注注上制造偏差差后：42§3.4成型零部件设设计若型腔或型芯芯尺寸校核不不合格，则应应提高模具制制造精度以减减小δz，或或降低许用磨磨损量δc，，必要时改用用收缩率波动动较小的塑料料材料。特别是尺寸较较大的制品，，其收缩率波波动的影响最最大，最好以以类似情况(制件的材料料相同、壁厚厚相近、形状状相似)所取取得的收缩率率波动数据来来进行计算。。无论是型腔腔径向尺寸或或型芯径向尺尺寸能校核合合格的必要条条件是：校核当型芯按按最小尺寸制制造，且磨损到许用磨损余量量，并且塑件件按最大收缩缩率收缩时，，生产出的塑塑件是否合格格，则有：脱模斜度的校校核：脱模斜度的大大小：按塑件件精度和脱模模难易程度而而定，一般在在保证塑件精精度和使用要要求的情况下下宜尽量取大大值，有利于于脱模。(此式也可用用来校核)43§3.4成型零部件设设计(二)型腔腔深度或型芯芯高度尺寸的的计算1.按平均均收缩率计算算型腔深度尺尺寸已知：塑件高度名义义尺寸型型腔底与与型芯端面与与分型面平行行，不考虑磨磨损平均收缩率Scp模具制造公差差δz=Δ/3此时塑件的平平均径向尺寸寸为Hs－Δ/2设HM——型腔深度度名义尺寸(最小尺寸寸)；δz——型腔制造造公差(正正偏差)此时型腔平均均尺寸为HM＋δz/2考虑到收缩量量，则有：略去比其它各各项小得多的的，，标注上上制造偏差后后，则：对于中小型塑塑件，△前面面系数取3/4，其它情情况可能在0.5~0.8之间变化化44§3.4成型零部件设设计2.按平均均收缩率计算算型芯高度尺尺寸已知：塑件孔深名义义尺寸不不考考虑磨损平均收缩率Scp模具制造公差差δz=Δ/3此时塑件的平平均径向尺寸寸为Hs＋Δ/2设HM——型芯高度度名义尺寸(最大尺寸寸)；δz——型腔制造造公差(负负偏差)此时型腔平均均尺寸为HM－δz/2考虑到收缩缩量，则有有：△前面系数数也可取1/2型芯和型腔腔尺寸计算算的注意事事项：※径向尺寸计计算考虑了了δz、δc、δs；而高度尺尺寸只考虑虑了δz、δs。※收缩率很小小的塑件或或精度不太太高的小型型塑件可不不考虑成型型收缩对零零件尺寸的影响响。※配合段尺寸寸要严格计计算，不重重要的尺寸寸可简化计计算。※精度高的尺尺寸保留第第二位小数数45§3.4成型型零零部部件件设设计计3.按按公公差差带带计计算算型型腔腔深深度度尺尺寸寸公差差带带法法计计算算型型腔腔深深度度与与型型芯芯高高度度时时，，主主要要从从便便于于修修模模的的角角度度来来考考虑虑，，即即修修模模是是使使型型腔腔深深度度或或型型芯芯高高度度增大大方方便便还是是缩小小方方便便，这这与与成成型型零零件件的的结结构构有有关关。。在在多多数数情情况况下下，，型型腔腔容容易易修修浅浅而而难难以以修修深深，，因因为为型型腔腔的的底底部部常常带带有有圆圆弧弧或或呈呈异异型型，，甚甚至至刻刻有有文文字字、、花花纹纹，，修修深深时时要要全全部部再再加加工工一一次次，，而而型型腔腔的的上上表表面面(分分型型面面)多多系系平平面面，，修修浅浅时时只只需需将将它它在在平平面面磨磨床床上上磨磨去去一一定定厚厚度度即即可可。。设设计计计计算算型型腔腔深深度度尺尺寸寸时时，，先先应应满满足足塑塑件件高高度度最最大大尺尺寸寸进进行行初初算算，，再再验验算算塑塑件件高高度度最最小小尺尺寸寸是是否否在在公公差差范范围围内内。。型腔腔深深度度尺尺寸寸与与制制件件高高度度尺尺寸寸公公差差带带示示意意图图46§3.4成型型零零部部件件设设计计当型型腔腔深深度度最最大大，，塑塑件件收收缩缩率率最最小小时时，，塑塑件件出出现现最最大大高高度度尺尺寸寸Hs，按按此此初初算算型型腔腔尺尺寸寸，，则则有有标注注上上制制造造偏偏差差后后：：当型型腔腔按按最最小小深深度度制制造造，，且且收收缩缩率率为为最最大大时时，，所所得得到到的的塑塑件件最最小小高高度度尺尺寸寸(Hs—ΔΔ)是是否否在在公公差差范范围围内内，，则则按按下下式式校校核核：：略去去二二阶阶微微小小值值：：47§3.4成型型零零部部件件设设计计4.按按公公差差带带计计算算型型芯芯高高度度尺尺寸寸型芯芯高高度度尺尺寸寸与与制制孔孔深深度度尺尺寸寸公公差差带带示示意意图图整体体式式型型芯芯，修修磨磨型型芯芯根根部部较较困困难难，，以以修修磨磨型型芯芯端端部部为为宜宜————a；；常见见的的轴轴肩肩连连接接组合合式式型型芯芯，修修磨磨型型芯芯固固定定板板较较为为方方便便，，相相当当于于增增长长型型芯芯高高度度————b48§3.4成型零零部件件设计计a、修修磨型型芯端端部将将使型型芯高高度减减小，，设计计宜按按满足足塑件件孔最最大深深度初初算，，则得得忽略二二阶微微小量量并标标注上上制造造偏差差后：：验算塑塑件可可能出出现的的最小小尺寸寸是否否在公公差范范围内内略去二二阶微微小量量，得得验算算公式式b、修修磨型型芯固固定板板的情情况，，修磨磨将使使型芯芯高度度增大大，初初算时时应按按满足足塑件件孔深深度最最小尺尺寸计计算，，同理理，则则得49§3.4成型零零部件件设计计当制件件允许许公差差值较较小，，而收收缩率率波动动和机机械加加工公公差都都较大大时，，则不不能满满足公公差带带计算算的要要求，，校核核将不不合格格，实实际生生产的的制件件尺寸寸也会会超差差。型型芯高高度或或型腔腔深度度能校校核合合格的的条件件是：：也可改改用此此式进进行校校核，，若不不能满满足此此式则则应提提高模模具制制造精精度，，特别别是选选用收收缩率率波动动小的的塑料料，并并严格格控制制工艺艺条件件。验算当当型芯芯高度度最大大，收收缩率率最小小时，，塑件件可能能出现现的最最大尺尺寸是是否合合格略去二二阶微微小量量，得得验算算公式式50§3.4成型零零部件件设计计(三)型型芯之之间或或成型型孔之之间中中心距距尺寸寸计算算模具上上型芯芯的中中心距距对应应着制制件上上孔的的中心心距，，模具具上成成型孔孔的中中心距距对应应着制制件上上突起起部分分的中中心距距，如如图a、b所示示。制制件上上中心心距尺尺寸的的公差差标注注一般般采用用双向向等值值公差差±△△/2表表示，，模具具上中中心距距的公公差亦亦用双双向等等值公公差±±δδ/2表示示。型腔内内中心心距与与制件件对应应中心心距关关系影响模模具中中心距距的因因素有有：①δδz普普通机机加工工方法法———误差差大座标镗镗床———误误差小小，轴轴线偏偏差不不超过过0.015～～0.02②δδj动动配配合———取取Δj/2静配合合———0③δδc均均匀匀磨损损，则则不必必考虑虑51§3.4成型零零部件件设计计1.按按平平均收收缩率率计算算型芯芯或成成型孔孔中心心距尺尺寸由于是是双向向等值值公差差，制制件或或模具具的名名义尺尺寸，，即为为平均均尺寸寸，故故标注上上制造造偏差差后，，得其中：：中心心距制制造公公差δz=Δ/42.按按公公差带带计算算型芯芯或成成型孔孔中心心距尺尺寸δj为为两根根型芯芯所可可能发发生的的最大大偏移移(间间隙)的平平均值值，即即52§3.4成型零零部件件设计计当两型型芯中中心距距最小小，且且塑料料收缩缩率最最大时时，所所得塑塑件中中心距距最小小，即即当两型型芯中中心距距最大大，且且塑料料收缩缩率最最小时时，所所得塑塑件中中心距距最大大，即即将上面面两式式相加加并整整理，，可得得到和和按平平均收收缩率率法相相同的的结果果，即即：接着进进行校校核。。塑件件可能能出现现的最最大中中心距距在公公差范范围内内的条条件是是：53§3.4成型零零部件件设计计略去二二阶微微小值值，得得塑件可可能出出现的的最小小中心心距在在公差差范围围内的的条件件是：：略去二二阶微微小值值，得得当型芯芯(或或型杆杆)为为过盈盈配合合时，，δj=0由于公公差的的对称称分布布，以以上两两式只只需校校核其其中任任意一一式就就可以以了。。54§3.4成型零零部件件设计计例题：：图中所所示的的制件件，用用最大大收缩缩率1%，最最小收收缩率率0.6%的的材料料成型型，确确定型型芯的的直径径、型型腔的的内径径、型型腔深深度、、型芯芯高度度及两两小孔孔中心心距。。555657585960§3.4成型零零部件件设计计(四)螺螺纹型型芯与与螺纹纹型环环尺寸寸的计计算特点：：螺纹连连接的的种类类很多多，其其配合合性质质也各各不一一样，，影响响塑件件螺纹纹连接接的因因素比比较复复杂，，目前前还没没有成成熟的的计算算方法法，仅仅就普普通紧紧固连连接用用的螺螺纹型型芯和和型环环计算算方法法加以以讨论论，一一般采采用平均收收缩率率法。当金金属螺螺纹与与塑件件螺纹纹相配配合时时，模模具的的螺纹纹除了了在直径方方向必须考考虑收收缩率率外，，还应应该考考虑螺距上的收收缩，，这样样一来来螺距距的数数值便便成为为不规规则的的小数数，加加工比比较困困难。。主要参参数：：螺纹直直径（（中径径、外外径、、内径径）、、螺距距、牙牙型、、牙尖尖角60°°螺纹配配合性性能尺尺寸———中径，决定定螺纹纹连接接的可可旋入入性和和配合合可靠靠性61§3.4成型零零部件件设计计1.螺螺纹纹型芯芯径向向尺寸寸计算算螺距和和牙尖尖角的的误差差较大大，从从而影影响其其旋入入性能能，因因此在在计算算径向向尺寸寸时，，采用用增加螺螺纹中中径配配合间间隙的办法法来补补偿，，即将将一般般型腔腔和型型芯径径向尺尺寸计计算公公式中中△的系系数适当增增大，，得到到下列列计算算公式式。螺纹型型芯中中径：：其中：：dM中——螺螺纹型型芯中中径名名义尺尺寸ds中——塑塑件螺螺纹中中径名名义尺尺寸△中——塑塑件螺螺纹中中径公公差，，参考考金属属螺纹纹公差差标准准中精精度较较低者者δ中——螺螺纹型型芯中中径制制造公公差，，应高高于塑塑件螺螺纹精精度螺纹型型芯外外径：：螺纹型型芯内内径：：62§3.4成型零零部件件设计计63§3.4成型零零部件件设计计2.螺螺纹纹型环环径向向尺寸寸计算算螺纹型型环中中径：：螺纹型型环外外径：：螺纹型型环内内径：：①中径径计算算公式式中，，Δ中中系数数不是是3/4，，而取取1，使成成型塑塑件外外螺纹纹中径径变小小，内内螺纹纹中径径变大大，提提高了了可旋旋入性性②所有有塑件件公差差取ΔΔ中，而非非Δ内，Δ外，是因因为前前者小小于后后两者者，提提高了了模具具的制制造精精度③齿顶顶和齿齿根有有一定定的间间隙螺纹型型环的的外径径计算算公式式中减减去1.2Δ中，DM外变小螺纹型型芯的的内径径计算算公式式中加加上ΔΔ中，dM内变大二者使使Ds外变小，，牙高高变小小；使使Ds中变大，，内牙牙变小小，提提高了了可旋旋入性性，同同时增增加了了牙尖尖的厚厚度和和强度度64§3.4成型零零部件件设计计3.螺螺纹纹型芯芯或螺螺纹型型环的的螺距距尺寸寸计算算螺纹型型芯与与型环环的螺螺距尺尺寸计计算公公式与与前述述中心心距尺尺寸计计算公公式相相同上式计计算出出的螺螺距常常有不不规则则的小小数，，使机机械加加工较较为困困难。。因此此，①①相连连接的的塑件件内外外螺纹纹的收收缩率率相同同或相相近似似时，，两者者均可不考考虑收收缩率率；②塑塑件螺螺纹与与金属属螺纹纹相连连接，，但配配合长长度小小于极极限长长度或或不超超过7～8牙的的情况况，可可以靠靠增大大中径径间隙隙来弥弥补，，故螺螺距计计算可可以不考虑虑收缩缩率。PM——模模具上上螺距距名义义尺寸寸PS——塑塑件上上螺距距名义义尺寸寸δz——模模具上上螺纹纹螺距距制造造公差差当螺纹纹配合合牙数数较多多时则则螺距距收缩缩累积积值很很大，，必须须加以以考虑虑。可可在车车床上上配置置特殊殊齿数数的变变速挂挂轮来来解决决，也也可以以偏移移车床床的尾尾座，，加上上使刀刀具斜斜向运运动的的靠模模板来来解决决。塑件螺纹金属螺纹65§3.4成型零零部件件设计计4.牙牙尖尖角如果塑塑料均均匀地地收缩缩，则则不会会改变变牙尖尖角的的度数数，螺螺纹型型芯或或型环环的牙牙尖角角应尽尽量制制成接接近标准值值60°。牙尖尖角对对标准准值的的任何何偏离离都不不可能能用来来弥补补螺距距误差差，而而只会会降低低可旋旋入性性。塑料制制品常常用的的一种种特殊殊的圆圆牙螺螺纹或或尖牙牙螺纹纹，其其螺纹纹牙隆隆起部部分较较窄，，而其其根部部(投投影为为平直直的部部分)较宽宽，这这种螺螺纹对对牙距距误差差可以以起到到很好好的补补偿作作用，，如图图所示示，图图中t1<t2。图3-4-37圆圆牙螺纹纹螺距误误差补偿偿情况66§3.4成型零部部件设计计四、成型型型腔壁壁厚的计计算模塑成型过程中，型腔受到设备施加的锁模力及塑料熔体的压力会产生一定的内应力及变形。当型腔全部充满的瞬间内压力达到极大值。型腔壁厚计算以最大压力为准。对于大尺寸的型腔，刚度不足是主要矛盾，会导致溢料、影响塑件尺寸和精度、脱模困难等，应按刚度计算；而小尺寸的型腔在发生大的弹性变形前，其内应力往往超过许用应力，型腔会因强度不够而变形甚至破裂，因此应按强度进行计算。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﹤塑料的溢料值保证塑件的顺利脱模：δ≤Scp·t（收缩量）壁厚允许许最大变变形量δδ：取决分界界尺寸值值的有关关因素：型腔的形形状，模模具材料料的许用用应力，，型腔的的允许变变形量以以及塑料料熔体压压力67§3.4成型零部部件设计计(一)圆圆形型型腔侧壁壁和底板板厚度的的计算1.组组合式圆圆形型腔腔侧壁和和底板厚厚度的计计算a.按按刚度条条件计算算(侧壁厚厚度)当型腔侧侧壁承受受高压塑塑料熔体体作用时时，其内内半径增增长量为为δ，因因此侧壁壁和底之之间产生生一纵向向间隙，，其值为为：如果P、r、、E、μ和刚度度条件(即许用用变形量量δ）已已知，则则：P：型腔腔内压力力，MPaE：弹性模模量，碳碳钢：2.1××105MPa；μ：材料的泊松松比，碳钢：：0.25。两端开口，受受均匀内压的的厚壁圆筒。。68§3.4成型零部件设设计b.按第三三强度理论计计算(侧壁厚度)其中[σ]——型腔材材料的许用应应力例如，在塑料料压力P=50MPa、许用应力=160MPa、允许变形量量=0.05mm的特定条件下下，其分界尺尺寸已如上述述为半径=86mm，当内半径r>86mm时作刚度计算算，r<86mm时作强度计算。。当上述条件件变化，不知知道分界尺寸寸时，可分别别按刚度条件件和强度条件件计算壁厚，，取其大者作作模具设计值值。如图所示的组组合式圆形型型腔底板，底底板固定在中中空的圆环形形支脚上，并并且假定支脚脚的内圆直径径等于型腔内内径。这时该该底板可视为为周边简支的的圆板，最大大挠曲变形发发生在中心，，其值为：a.按刚度度条件计算(底板厚度)——周边铰支整个个板面受均布布载荷的圆形形平板69§3.4成型零部件设设计b.按强度度理论计算(底板厚度)故：最大应力发生生在底板中心心，其值为：：故：在与上述圆筒筒壁壁厚计算算相同的特定定条件下，其其刚度计算与与强度计算的的分界尺寸为为内半径r=67mm。在r>67mm时作刚度计算算，反之作强强度计算。注意：此处底底板厚度计算算均指底板平平面不与动模模板或定模板板紧贴而用模模脚支承的情情况。若底板板的底平面直直接与定模板板或动模板紧紧贴，则底板板本身不发生生明显的弯曲曲变形，也不不产生明显的的内应力，其其厚度凭经验验决定即可。。70§3.4成型零部件设设计2.整体式式圆形型腔侧侧壁和底板厚厚度的计算受均布载荷的的悬臂梁在无约束部分分，内半径增增长量与组合合式相同，在约束部分，，内半径增长长量为：整体式圆形型型腔与组合式式圆形型腔的的区别在于当当受高压熔体体作用时，其其侧壁下部受受底部约束，，沿高度方向向向上约束减减小，