塑料模具设计基础习题与答案

第三章塑料模具设计基础——习题答案

一、填空题

1．塑料模按模塑方法分类，可分为__压缩模_、_压注模_、_注射模_、__挤出机头_；按模具在成型设备上的安装方式分为_移动式模具_、_固定式模具_、_半固定式模具_；按型腔数目分为_单型腔模具_、_多型腔模具_。

2．分型面的形状有__平面__、__斜面__、__阶梯面_、__曲面__。

3．为了便于塑件的脱模，在一般情况下，使塑件在开模时留在_动模_或

________上。

4．分型面选择时为便于侧分型和抽芯，若塑件有侧孔或侧凹时，宜将侧型芯设置在_垂直开模方向_上，陈液压抽芯机构外，一般应将抽芯或分型距较大的放在__开模方向_上。

5．为了保证塑件质量，分型面选择时，对有同轴度要求的塑件，将有同轴度要求的部分设在_同一模板内_。

6．为了便于排气，一般选择分型面与熔体流动的__末端__相重合。

7．对于小型的塑件常采用嵌入式多型腔组合凹模，各单个凹模常采用_机械加工_、__研磨__、__抛光__或_热处理_等方法制成，然后整体嵌入模板中。

8．影响塑件尺寸公差的因素有_成型零件的制造误差_、_成型零件的磨损_、_成型收缩率的偏差和波动_、_模具的安装配合误差_、_水平飞边厚度的波动_。

9．影响塑件收缩的因素可归纳为_塑料的品种_、_塑件的结构_、_模具结构_、_成型方法及工艺条件_。

10．塑料模成型零件的制造公差约为塑件总公差的__Δ/3__。成型零件的最大磨损量，对于中小型塑件取__Δ/6__；对于大型塑件则取__Δ/6以下__。

11．塑料模的合模导向装置主要有__导柱__导向和__锥面__定位，通常用__导柱导向__。

12．当模塑大型、精度要求高、深型腔、薄壁及非对称塑件时，会产生大的侧压力，不仅用_导柱导向机构_，还需增设__锥面__导向和定位。

13．塑料模在成型过程中所受的力有__锁模力_、_注射压力_、_成型压力_等，其中__锁模力_是主要的。

14．塑料模失效的形式有__变形__、__断裂__、__腐蚀__和__磨损__等。

15．模具失效前所成型的_合格产品的数量_为模具寿命。

16．为了保证塑料模有足够的模具寿命，在塑料品种已确定的情况下，根据_塑料特性_选择适当的模具材料和方法。

17．制造高耐磨、高精度、型腔复杂的塑料模，选用__9Mn2V_。

18．对复杂、精密和表面光泽度要求高的塑件需要采用_Cr12MoV_钢或

_4Cr5MoSiV_钢，它们是加工性好和有极好抛光性的钢。

19．塑料模表面处理的方法主要有__淬火__、_表面淬火_、__正火__、__退火__、__回火__等，还有__调质__和__氮化__等表面处理新技术。

二、判断题（正确的打√，错误的打×）

( √)1．一副塑料模可能有一个或两个分型面，分型面可能是垂直、倾斜或平行于合模方向。

( ×)2．为了便于塑件脱模，一般情况下使塑料在开模时留在定模或上模上。

( √)3．成型零件的磨损是因为塑件与成型零件在脱模过程中的相对摩擦及熔体冲模过程中的冲刷。

( ×)4．塑料模的垫块是用来调节模具总高度以适应成型设备上模具安装空间对模具总高度的要求。

( ×)5．为了提高生产率，模具冷却水的流速要高，且呈湍流状态，因此，入水口水的温度越低越好。

( √)6．冷却回路应有利于减小冷却水进、出口水温的差值。

三、名词解释

分型面：为了塑件的脱模和安装嵌件的需要,模具型腔必须分成两部分或更多部分,模具上用以取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面,通常为分型

面。

成型零件的工作尺寸：成型零件的工作尺寸指的是成型零件上用以直接成型塑件

部分的尺寸，主要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。

加热后效：

四、问答题

1．分型面选择的一般原则有哪些?

参考答案：

选择模具分型面时，通常应考虑以下几个基本原则：

①便于塑件的脱模

②考虑塑件的外观

③保证塑件尺寸精度的要求

④有利于防止溢料和考虑飞边在塑件上的部位

⑤有利于排气

⑥考虑脱模斜度对塑件尺寸的影响

⑦尽量使成型零件便于加工（3.2.2）

2．塑料模的凹模结构形式有哪些?

参考答案：

凹模的结构形式有：

①整体式凹模

②整体嵌入式凹模

③局部镶嵌式凹模

④拼块式组合凹模

3．对螺纹型芯的结构设计及固定方法有些什么要求?

参考答案：

螺纹型芯按其用途分为直接成型塑件上的螺孔和固定螺母嵌件两种。两种螺纹型芯在结构上没有原则区别，但前一种螺纹型芯在设计时必须考虑塑料的收缩率，表面粗糙度小（Ra为0.1μm），始端和末端应按塑件结构要求设计；而后一种不必考虑塑料的收缩率，表面粗糙度可以大些（Ra为0.8μm即可）。

4．影响塑件公差的因素有哪几方面？其主要因素是哪些?

参考答案：

影响塑件公差的因素有

①成型零件的制造误差

②成型零件的磨损

③成型收缩率的偏差和波动

④模具安装配合的误差

⑤水平飞边厚度的波动

在以上因素中，模具制造公差、成型零件磨损和收缩率波动是主要的。

5．影响塑件收缩的因素有哪几方面?

参考答案：

影响塑料件收缩的因素可归纳为四个方面：

①塑料的品种

②塑件的特点

③模具结构

④成型方法及工艺条件

6．对塑料模型腔侧壁和底板厚度进行强度和刚度计算的目的是什么?从哪几方面考虑?

参考答案：

在塑料模塑过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力。在塑料熔体的压力作用下，型腔将产生内应力及变形。如果型腔壁厚和底版厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料的许用应力时，型腔即发生强度破坏。与此同时，刚度不足则发生过大的弹性变形，从而产生溢料和影响塑件尺寸及成型精度，也可能导致

脱模困难等。因此，有必要建立型腔强度和刚度的科学计算方法，尤其对重要的、塑件精度要求高的和大型塑件的型腔，不能单凭经验确定凹模侧壁和底版厚度，而应通过强度和刚度的计算来确定。

从以下四个方面考虑：

①成型过程不发生溢料

②保证塑件的精度要求

③保证塑件顺利脱模

④型腔力学计算的特征和性质，随型腔尺寸及结构特征而异

7．合模导向装置的作用是什么?

参考答案：合模导向装置的作用是：

①导向当动模和定模或上模和下模合模时，首先是导向零件导入，引导动、定模或上、下模准确合模，避免型芯先进入凹模可能造成型芯或凹模的损坏。在推出机构中，导向零件保证推杆定向运动（尤其是细长杆），避免推杆在推出过程中折断、变形或磨损擦伤。

②定位保证动定模或上下模合模位置的正确性，保证模具型腔的形状和尺寸的精确性，从而保证塑件的精度。

③承受一定的侧向压力保证模具正常工作。

8．导向装置选用和设计的原则有哪些?

参考答案：

导向零件的设计原则有：

①导向机构类型的选用通常采用导柱导向机构，当模塑大型、精度要求高、深腔塑件时，应增设锥面定位机构。

②导柱数量、大小及其布置一般需要2～4根导柱，大型模具一般采用4根导柱，小型模具一般采用2根导柱。导柱的直径根据模具尺寸选取，必须保证有足够的强度和刚度。导柱在模具中的安装位置，根据需要具体而定，一般情况下若不妨碍脱模，导柱通常安装在主型芯周围。

③导向零件的设置必须注意模具的强度导柱和导向孔应避开型腔底板在工作时应力最大的部位，并且离模板边缘有足够的距离。

④导向零件必须考虑加工的工艺性导柱固定端的直径与导套固定端的外径应相等，便于孔的加工，有利于保证同轴度和尺寸精度。

⑤导向零件的结构应便于导向导柱的先导部分应做成球状或锥度；导套的前端应有倒角，以便导柱顺利进入导套。

⑥导向零件应有足够耐磨性导柱表面应耐磨，芯部有一定韧性。

9．导柱的结构形式有哪几种？其结构特点是什么？各自用在什么场合？

参考答案：

①带头导柱带头导柱一般用于简单模具的小批量生产

②带肩导柱带肩导柱一般用于大型或精度要求高、生产批量大的模具

③推板导柱与推板导套配合，用于推出机构导向的零件推板导柱有时可作为支承柱和导柱兼用

10．模具温度及其调节具有什么重要性？温度控制系统有些什么功能？

参考答案：

模塑成型工艺过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑周期和塑件质量。

模具设置的温控系统，应使型腔和型芯的温度保持在规定的范围之内，并保持均匀的模温，以便成型工艺得以顺利进行，并有利于塑件尺寸稳定、变形小、表面质量好、物理和机械性能良好。

11．对模具电加热基本要求有哪些?

参考答案：

电阻加热的基本要求

采用电阻加热时要合理布设电热元件，保证电热元件的功率不足，就不能达到模具的温度，如电热元件功率过大，会使模具加热过快，从而出现局部现象，就难于控制模温。要达到模具加热均匀，保证符合塑件成型温度的条件，在设计模具电阻加热装置时，必须考虑以下基本要求：

①正确合理地布设电热元件；

②大型模具的电热板，应安装两套控制温度仪表，分别控制调节电热板中央和边缘部位的温度；

③电热板的中央和边缘部位分别采用不同功率的电热元件，一般模具中央部位电热元件功率稍小，边缘部位的电热元件功率稍大；

④加强模具的保温措施，减少热量的传导和热辐射的损失。通常，在模具与压机的上、下压板之间以及模具四周设置石棉隔热板，厚度约为4～6mm

12．塑料熔体充满型腔后冷却到脱模温度所需的冷却时间与哪些因素有关?

参考答案：

与模具热量、传热面积、型腔和塑料的平均温差度、塑料对型腔的传热系数有关。

13．塑料模具冷却装置设计要遵循什么原则?

参考答案：

设置冷却通道需考虑模具结构形式、模具大小、镶块位置、以及塑件熔接痕位置等诸因素，其设计原则如下：

①冷却通道离凹模壁不宜太远或太近，以免影响冷却效果和模具的强度，其距离一般为冷却通道直径的1～2倍。

②在模具结构允许的情况下，冷却通道的孔径尽量大，冷却回路的数量尽量多，这样冷却会愈均匀。

③应与塑件厚度想适应。塑件壁厚基本均匀时，冷却通道与型腔表面各处的距离最好相同，即冷却通道的排列与型腔的形状想吻合。塑件局部壁厚处应增加冷却通道，加强冷却。

④冷却通道不应通过镶块接缝处，以防止漏水。

⑤冷却通道内不应有存水和产生回流的部位，应畅通无阻。冷却通道直径一般为8～12mm。进水管直径的选择，应使进水处的流速不超过冷却通道中的水流速度，要避免过大的压力降。

⑥浇口附近温度最高，距浇口愈远温度愈低，因此，浇口附近应加强冷却，通常可使冷却水先流经浇口附近，然后再流向浇口远端。

⑦冷却通道要避免接近塑件的熔接部位，以免使塑件产生熔接痕，降低塑件强度。

⑧进出口冷却水温差不宜过大，避免造成模具表面冷却不均匀。

⑨凹模和凸模要分别冷却，要保证冷却的平衡，而且对凸模内部的冷却要注意水道穿过凸模与模板接缝处时进行密封，以防漏水。

⑩要防止冷却通道中的冷却水泄漏，水管与水嘴连接处必须密封。水管接头的部位，要设置在不影响操作的方向，通常朝向注射机的背面。

14．塑料模的失效形式有哪几种?

参考答案：

磨损、弯曲、断裂、腐蚀

15．如何提高塑料模具的寿命?

参考答案：

为了提高塑料模使用寿命，在对成型零件进行热处理，提高零件的强度、刚度、硬度外，还需要对零件材料表面进行处理，以达到使用中能耐磨、耐腐蚀的要求。根据表面处理使用方法的特点，大致可以分为电化学方法、化学方法、化学热处理方法以及真空镀与气相渡等四类方法。

16．模具成型零件的材料要满足哪些基本要求?

参考答案：

作为制造模具的成型材料，基本上应具备以下特性：

①良好的机械性能

②优异的热性能

③适宜的加工性能

17．塑料模常用的材料有哪些类型？举出2～3个钢的牌号

参考答案：

导柱导套：45、T8A、T10A

成型零部件：球墨铸铁、铝合金、10、15、20、38CrMoA1A

主流道衬套：45、50、55

推杆、拉料杆等：T8、T8A、T10、T10A、45、50、55

各种模板、推板、固定板、模座等：45、HT200、40Cr、40MnB、45MnZ

18．选择模具材料和热处理要求时要注意哪些问题。

参考答案：

①根据模具各零件的功用合理选择

②根据生产批量、模具精度要求选择

③根据模具的加工方法和复杂程度进行选择

④根据塑料特性进行选择

19．为什么要对塑料模进行表面处理？表面处理的方法有哪些？

参考答案：

合理选择模具钢材和正确确定热处理工艺，是延长模具使用寿命的根本保证

热处理方法：渗碳淬火、表面淬火、调质、低温回火、淬火、中温回火、氮化、正火

20．锥面定位机构适用什么场合?

参考答案：

在成型精度要求高的大型、薄壁、深腔塑件时，型腔内的侧压力往往引起型芯或型腔的偏移，如果这种侧压力完全由导柱老承受，会导致导柱卡住或损坏，因此这时应增设锥面定位机构。

三、计算题

1．一圆形压缩模具其直径为350mm，高度为200mm，质量为80kg，成型酚醛塑件，成型时模具温度为190℃，试确定电加热棒根数及直径d和长度L。

参考答案：

根据题目所提供的数据,该模具是属于小型模具，查表3—30得：

q=35

p=qm=35×80=2800W

查表3—29可得：

L=800mm d=40mm

2．已知图所示塑件，根据塑件的要求计算成型零件的工作尺寸。

参考答案：

1、型腔径向尺寸：

L M1=（L S +L S S C P ﹪-3/4Δ）??+0

=（380+380×0.8﹪-3/8） =382.665mm

L M2=（L S +L S S C P ﹪-3/4Δ）??+0

=(40+40×0.8﹪-3/8) =39.945mm

2、型腔的深度尺寸：

H M =（H S +H S S CP ﹪-2/3Δ）??+0 =（65+65×0.8﹪-1/3） =65.187mm

3、中心距尺寸：

C M =（C S -+C S S CP ﹪）±??+0

=（200+200×0.8﹪）±0 =201.6±0mm

4、型芯尺寸：

L M1=（L S1+L S1S C P ﹪-3/4Δ）0??－

=（165+165×0.8﹪+3/4） =165.945mm

L M2=（L S2+L S2S C P ﹪-3/4Δ）0??－

=(60+60×0.8﹪+3/4) =60.105mm

L M3=（L S3+L S3S C P ﹪-3/4Δ）0??－

=(20+20×0.8﹪+3/4)0033.0－

=19.7850033.0－mm

L M4=（L S4+L S4S C P ﹪-3/4Δ）0??－

=(40+40×0.8﹪+3/4) 0033.0－

=39.5450033.0－mm