注塑模具设计理论

3 ∆ 4
3 得：L m = ( 1 + 0 . 8 %) 50 − × 0 . 6 4 = 49 . 95
标注公差：49.95+0.6/3
圆整：50
+ 0 . 15 − 0 . 05
三、成型零件工作尺寸的计算
公式的补充说明：
1、此公式只适用于制品一般精度的场合； 2、系数X是可调整的。有资料介绍：
+ δ中
标注公差： D m 中
D 螺纹型环外径： m 外 = (1 + S cp ) D s 外 − 1 . 2 ∆ 中
标注公差： D m 外 + δ 中 螺纹型环内径： D m 内 = (1 + S cp ) D s 内 − ∆ 中 标注公差： D m 内 + δ 中
第四节 成型零部件设计
四、成型零件强度的计算 模具的强度和刚度。
第四节 成型零部件设计
1、教学目的与要求 目的： 学习塑料注射模具成型部件的结构及相关设计要求。 要求： (1) 掌握模具分型面的设计及要求； (2) 掌握模具成型部件的结构设计及要求； (3) 掌握模具成型部件尺寸的计算； (4) 熟悉模具成型部件强度的计算； (5) 掌握模具排气槽的设计及要求。
δ 4、可动成型零件因配合间隙的变化引起的制品尺寸变化， J 5、安装误差，δ a
三、成型零件工作尺寸的计算
以上这些因素都将影响制品的尺寸精度，制品将 出现的最大公差值为：
δ = δ Z + δC + δ J + δ S + δa
那么要使制品的尺寸公差在制品允许公差∆范围内，
δ Z + δC + δ S + δJ + δa ≤ ∆
Ls ( S cp max − S cp min ) 1 Ls ( S cp max − S cp min ) + ≤ x ≤ 1− n 2∆ 2∆ n:模具制造公差系数，可根据机床精度及零件尺 寸的重要程度决定，一般取4~6。 3、其他公式可参考《塑料注射模具设计计算简明 手册》张荫朗编。
三、成型零件工作尺寸的计算
（三）螺纹型芯与型环的设计
（三）螺纹型芯与型环的设计
2、螺纹型环：成型制品的外螺纹； 制品内螺纹嵌件。 结构：整体式、组合式。
第四节 成型零部件设计
三、成型零件工作尺寸的计算
成型零件工作尺寸指的是型腔、型芯的径向尺寸、 高度尺寸。 影响制品尺寸精度的因素：
1、模具的制造公差，δ Z δ 2、成型零件使用中的磨损量， C 3、塑料收缩率引起的误差， δ S
镶嵌式的缺点：
（1）分解过于零碎，提高模具成本； （2）必须均衡地提高各零件的加工精度； （3）因型腔、型芯数目的分解，不易维护和保养； （4）限制了零件的加工方法； （5）不易加工冷却水孔。
4、整体式、镶嵌式结构的优缺点
整体式优点：
（1）模具钢性好、坚固；
（2）零件数量少，容易组装； （3）制品表面无零件镶嵌痕迹； （4）易选材； （5）可缩小模具整体尺寸；
2、分型面的形状
曲面分型面
曲面分型面
一、分型面的设计
3、分型面的设计原则 （1）分型面开设在制品轮廓最大处； （2）分型面的选择应使制品留于动模； （3）分型面的选择应保证制品的技术要求； （4）有侧抽芯的制品，应使侧向分型的距离最短； （5）分型面的选择应使制品表面光滑。
第四节 成型零部件设计
塑件尺寸 〈10 〉10~50 〉50~200 〉200~500 〉500~1000 〉1000~2000
∆ ∆ ∆ ∆ ∆
经验公式 mm
∆ 3
[ 3 ( 1 + ∆ )] [ 5 ( 1 + ∆ )] [ 10 ( 1 + ∆ )] [ 15 ( 1 + ∆ )] [ 20 ( 1 + ∆ )]
四、成型零件强度的计算
（3）变形量小于收缩量 δ = t ⋅s t : 塑件的壁厚， 塑件的壁厚， s : 塑件的收缩率。 塑件的收缩率。 圆形结构 整体式 成型零件 组合式 矩形结构 圆形结构 矩形结构 侧壁 底板 侧壁 底板
强度计算公式 刚度计算公式 强度计算公式 刚度计算公式 强度计算公式 刚度计算公式 强度计算公式 刚度计算公式
整体式的缺点：
（1）排气不良； （2）有些部位要采用特种加工（电加工等）； （3）制品不能做成尖棱。
二、成型零件的结构设计
（二）要求
1、材料：耐磨损、强度、刚度； 2、有足够的尺寸精度和表面粗糙度； 3、合理的加工工艺； 4、精确的成型尺寸； 5、符合成型的需要（有利于成型）。
二、成型零件的结构设计
4 H 型腔高度尺寸： m
Z
2 = (1 + S cp ) H s − ∆ 标注公差： m度尺寸： m = ( 1 + S cp ) H s + 2 ∆ 标注公差：Hm−δ H 3
三、成型零件工作尺寸的计算
举例
设制品材料的收缩率为0.8%； 计算型腔的径向尺寸： 根据公式： Lm = (1 + S cp ) L s −
第四节 成型零部件设计
成型零部件：成型模具的零件。主要有： 型腔(cavity)、型芯(core)、成型杆等。
一、分型面(part line)的设计 1、分型面：分开模具取出制品的面。 沿制品的最大轮廓向外展开的面。
2、分型面的形状
平面分型面
2、分型面的形状
2、分型面的形状 曲面分型面
曲面分型面
（二）组合式圆形型腔底板厚度的计算
周边铰支整个板面受均布载 荷的圆形平板。 1、按刚度计算
h=
3
pr 4 ∆ 0 . 74 10 Eδ δ ：
~
∆ 20 + 10 ∆
2、按强度计算
h = 1 . 22 pr [σ ]
2
四、成型零件强度的计算
（三）整体式圆形型腔侧壁的计算 受均布载荷的悬臂梁。 1、按刚度计算
c;
（一）、型腔径向尺寸的计算
以制品的平均尺寸计算：
∆ ∆ ( L s − ) + ( L s − ) S CP 2 2
=
1 Lm + + δc 2 2
δZ
略去小项，整理得：
L m = ( 1 + S cp
标注公差：
3 )Ls − ∆ 4
Lm
+δ Z
三、成型零件工作尺寸的计算
同理 3 L 得型芯径向尺寸： m = (1 + S cp ) L s + ∆ 标注公差： m −δ L
根据英国塑料联合会（BPF）规定：
δ δ
Z
C
1 ∆ 3 1 ≈ ∆ 6 ≈
三、成型零件工作尺寸的计算
成型收缩率的影响：
实际收缩率与理论收缩率的差异； 塑料成型工艺的变化。
（一）、型腔径向尺寸的计算
设定：制品的名义尺寸，Ls； 模具的型腔尺寸，Lm； 型腔的公差值， δ z； 型腔的磨损量， δ 制品的公差， ∆ 制品的收缩率，Scp
（五）组合式矩形型腔侧壁的计算
受均布载荷的矩形框架
1 1、按刚度计算
3l1 5 phl1 s =[ ( − M 1 )]3 2 HEδ 48
W ( l1 + l 2 ) M1 = 12 ( l1 + l 2 )
2 2
2
1
W : 宽度方向上所受的力， 宽度方向上所受的力， W = ph
四、成型零件强度的计算
（三）螺纹型芯与型环的设计
1、螺纹型芯： 成型制品的内螺纹。 注意的问题： （1）成型后制品的收缩问题。制品螺纹长 度一般不超过螺纹直径的1.5倍；
（三）螺纹型芯与型环的设计
（2）密封问题。防止塑料挤入螺纹型芯，造成脱模困难；
（三）螺纹型芯与型环的设计
（3）定位问题。保证螺纹成型的垂直度、成型长 度；
2、按强度计算 侧壁每边都受到拉应力 和弯应力的联合作用。
（3）计算法： 型腔内的压力分为压实压力和推动压力。 压实压力：将已进入型腔内的熔体的密度增大。 推动压力：使熔体能充满型腔各处。 压实压力p1：1300 N/cm2 ~ 2000 N/cm2 推动压力p2：单位流程下的推动压力，N/cm2/cm。 与塑件的壁厚和流程长短有关。当型腔有转折时，每转折90 度，视为流程增大其壁厚的3倍左右。 型腔内的压力p P=p1+p2 L L: 流程长度，cm。
四、成型零件强度的计算
（一）组合式圆形型腔侧壁的计算
两端开口，受均匀内压的厚壁圆筒。 1、按刚度计算 s = r Eδ 1− µ + rp − 1 Eδ − µ −1 rp
E:弹性模量，碳钢：2.1X106Kg/cm2； µ：材料的泊桑比，碳钢：0.25。
二、成型零件的结构设计 （一）、结构 1、整体式
（一）、结构
整体式型芯
整体式型腔
（一）、结构
整体式结构
整体式结构
（一）、结构
2、镶嵌式：局部镶嵌，大面积镶嵌。
（一）、结构
镶嵌式结构
（一）、结构
3、镶嵌件的固定型式
（1）台阶加垫板； （2）整体嵌入式固定； 过盈配合固定 间隙配合固定 （3）销、螺钉固定式。
四、成型零件强度的计算
推动压力与壁厚、单位流程表
塑件 壁厚 ~1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 每1cm流程所需 的推动压力 470 430 384 348 298 250 200 160 120 塑件 壁厚 2.0 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 〉2.8 每1cm流程所 需的推动压力 80 54 42 32 27 18 14 8 6
（一）组合式圆形型腔侧壁的计算
讨论： 1° 当 Eδ>（1+µ）rp时，上式才有意义。 此时δ在不发生溢料或溢料很小时，应尽量取大值。 2 ° 当Eδ=（1+µ）rp时，求得内径的临界值。 大于r按刚度计算，小于r按强度计算。 3 ° 当Eδ<（1+µ）rp时，公式无意义。此时应尽 量取大的δ值。 4 ° 当由上式算出的壁厚过大时，可考虑采用整 体式结构或斜面定位结构。