塑料成型凹模结构设计
《塑料模具设计》-陈志刚-主编第3
3.4.1 成型零件的结构设计
在进行成型零件的结构设计时，首 先应根据塑料的性能和塑件的形状、尺寸 及其它使用要求，确定型腔的总体结构、 压缩模的加压方向或压注模和注射模的浇 注系统及浇口位置、分型面、脱模方式、 排气等，然后根据塑件的形状、尺寸和成 型零件的加工及装配工艺要求进行成型零 件的结构设计和尺寸计算。
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②如塑件结构需要，也可将凹模侧壁做成镶拼 的，如图3-53所示，
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③对于大型型 腔，由于塑料 的压力很大， 螺钉易被拉伸 变形或剪切变 形。为此，可 将侧壁镶拼部 分压入模板中， 如图3-54所示。 但这样却增加 了模具的尺寸 和重量。
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3）瓣合式凹模 对于侧壁带凹的塑件（如线圈骨架），
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3 . 螺纹型芯和螺纹型环的结构设计 螺纹型芯是用来成型塑件上的内螺
纹（螺孔）的，螺纹型环则是用来成型 塑件上的外螺纹（螺杆）的，此外它们 还可用来固定金属螺纹嵌件。无论螺纹 型芯还是螺纹型环，在模具上都有模内 自动卸除和模外手动卸除两种类型。此 处仅介绍手动卸除的结构。
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在模具内安装螺纹型芯或型环的主要要求是: ➢ 成型时要可靠定位，不因外界振动或料 流的冲击而位移； ➢ 在开模时能随塑件一起方便地取出，并 能从塑件上顺利地卸除。
（3—1）
式中 S ——塑料成型收缩率（%）； LM ——模具型腔在室温下的尺寸； Ls ——塑件在室温下的尺寸。
LM = Ls + Ls S
（3—2）
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收缩率在一定范围 内的变化与波动
偶然误差
塑件尺寸误差
一副已完 工的模具 出现的产 品误差
在设计计算时对 收缩率估计不准
系统误差
塑料模基本结构和零部件设计
4.分型面的选择应有利于防止溢料（保证塑料 制品质量）
3.2 成型零件设计
三、分型面的选择原则
5.分型面的选择要有利于模具成型零件的加工
斜分型面的型腔部分比平直分型面的型腔更容易加工
3.2成型零件设计
三、分型面的选择原则
6.分型面的位置要有利于模具的排气
3.2成型零件设计
三、分型面的选择原则
道虽迩，不行不至； 事虽小，不为不成。
——《荀子·修身》
问题： 1.如何对塑件进行工艺性分析？ 2.注射成型前的准备工作有哪些？
目的与要求： 1.了解塑料模具的分类方法。 2.掌握单分型面注射模的结构特点和动作过程。 3.掌握注射模的组成结构。
重点：
塑料模具的基本结构及各零部件在模具中的功能；
按模具固定方式分： 移动式模具：适用于成型小批量的 中小型件；形状复杂、嵌件多、加 料困难的情况。
固定式模具：适用于成型各种批量 的大中小型塑件，不便成型嵌件太 多的塑件。
3.1 塑料模具的分类及基本结构
一、塑料模具的分类
按型腔数目分： 单型腔模具：成型大型、嵌件较多、批量不大或 试制品塑件。
多型腔模具：成型较小、批量较大的塑件。
适用范围：形状简单或形状复杂但凹模可用电火花和数控加工 的中小型塑件。
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
§3.2成型零部件的结构设计
一、凹模结构设计
整体嵌入式凹模
凹模由整块模具材料加工成并镶入模套中 结构特点：型腔尺寸小，凹模镶件外形多为旋转体，更换方便。 适用范围：塑件尺寸较小的多型腔模具
图解说明塑胶模具的结构组成
模具采购必备基础知识之二：塑胶模具的结构组成图解说明：模具注塑成型是批量生产某些形状复杂部件时用到的一种加工方法。
具体原理指：将受热融化的塑胶原材料由注塑机螺杆推进高压射入塑胶模具的模腔，经冷却固化后，得到塑胶成形产品。
塑胶模具由动模和定模两部分组成，动模安装在注射成型机的移动模板上，定模安装在注射成型机的固定模板上。
在注射成型时动模与定模闭合构成浇注系统和型腔，开模时动模和定模分离以便取出塑料制品。
塑胶模具的结构虽然由于塑胶品种和性能、塑胶制品的形状和结构以及注射机的类型等不同而可能千变万化，但是基本结构是一致的。
一、塑胶模具结构按功能分，主要由：浇注系统、调温系统、成型零件系统、排气系统、导向系统、顶出系统等组成。
其中浇注系统和成型零件是与塑料直接接触部分，并随塑料和制品而变化，是塑模中最复杂，变化最大，要求加工光洁度和精度最高的部分。
1.浇注系统：是指塑料从射嘴进入型腔前的流道部分，包括主流道、冷料穴、分流道和浇口等。
主流道前模架前模仁塑胶件产品行位油缸定位导柱行位定位导套方铁顶针固定板前模架底板6.顶出系统：一般包括：顶针、前后顶针板、顶针导杆、顶针复位弹簧、顶针板锁紧螺丝等几部分组成。
当产品在模具内成型冷却后，模具前后模分离打开，由推出机构--顶针在注塑机的顶杆推动下将塑料制品及其在流道内的凝料推出或拉出模具开腔和流道位置，以便进行下一个注塑成型工作循环。
二、塑胶模具按结构分一般由模架、模仁、辅助零件、辅助系统、辅助设置、死角处理机构等几个部分组成。
1、模架：一般都不需要我们设计，可以直接从标准模架制造厂商那里订购，大大节约的设计模具所需时间，所以称它为塑胶模具标准模架。
它构成了塑胶模具最基本的框架部分。
2、模仁：模仁部分是塑胶模具的核心部分，它是模具里面最重要的组成部分。
塑胶产品的成形部分就在模仁里面，大部分时间的加工也花费在模仁上。
不过，相对有些比较简单的模具，它没有模仁部分，产品直接在模板上面成形。
塑料成型工艺及模具设计
塑料成型工艺及模具设计
其中，注射成型是最常用的一种塑料成型工艺。
其基本步骤是将塑料颗粒加热熔化后，通过射杆注入到模具腔中，经过一定的冷却时间后，打开模具腔，取出成品。
注射成型具有成型速度快、产品质量高等优点，广泛应用于塑料制品的生产中。
在进行塑料成型之前，需要设计和制造适合的模具。
模具设计的主要目标是确保产品的形状、尺寸和质量的精度，同时提高生产效率和降低成本。
模具设计要考虑以下几个方面：
1.塑料成型工艺：不同的塑料成型工艺对模具的要求不同，需要根据具体的工艺选择合适的模具结构和材料。
2.产品设计：模具设计要基于产品的设计要求进行，确保产品能够被顺利地填充到模具中，并保证成型后的产品质量。
3.模具结构：模具的结构要简单、易于制造和维修，并能够适应长时间的生产运行。
4.流道设计：模具的流道是将熔融的塑料引导到模具腔中的通道，流道设计的合理与否将直接影响成型产品的质量和成型周期。
5.冷却系统：冷却系统的设计要确保塑料在充满整个模具腔的过程中能够快速冷却，以便更快地脱模。
6.凸凹模的设计：凸模和凹模是塑料成型中最基本的组成部分，需要根据产品的形状设计合适的凸凹模。
7.模具材料：模具材料的选择要基于塑料的性质和生产要求，常用的模具材料有金属、塑料和复合材料等。
总之，塑料成型工艺及模具设计是塑料制品生产中不可或缺的环节。
科学合理地选择塑料成型工艺和设计模具，能够提高产品的质量和生产效率，推动塑料制品工业的发展。
塑料制品的常见结构设计
塑料制品的设计塑料制品的设计不仅要满足使用要求，而且要符合塑料成型的工艺特点，并且尽可能的使模具简单化。
这样既是成型工艺稳定，保证塑料制品的质量，又可以降低生产成本。
塑料制品要考虑一下因素。
1、塑料性能：塑料的物理学性能和工艺性能。
2、成型方法：要看具体的成型工艺要确定设计法案。
3、模具结构和制造工艺：要利于模具结构简化和方便制造。
一、塑料制品结构设计的一般原则1、力求使制品结构简单，避免侧向凹凸结构,使模具结构简单，易于制造；设计塑料制品时，应满足塑料制品功能的要求的前提下，力求使制品结构简单，尤其是要尽量避免侧向凹凸结构。
因为侧向凹凸结构需要模具增加侧向抽心或斜顶机构，使得模具变复杂，并增加成本。
如果侧向凸凹结构不可避免，则应该使侧向凸凹结构简单化，这里有两种方法可以避免模具采用侧向抽心或斜顶机构：强行脱模和对插。
•注：关于强行脱模：1） 当侧向凹凸较浅且允许有圆角时，可强行脱模； 2）可强行脱模的塑料有PE 、PP 、POM 和PVC 等；斜顶上图的W 不宜小于1/3H 。
制品设计时除了尽量避免侧向抽心外，还力求时模具的其它结构也简单耐用，主要包括一下几方面。
(1) 模具成型零件上不得有尖利和薄弱结构。
模具上的尖利或薄弱结构会影响模具强度及使用寿命。
制品设计时应尽量避免这种现象出现。
制品模具（2）尽可能使成型零件简单易加工。
型芯复杂，难以加工型芯则较容易加工（3）尽量使分型面变得简单。
简单的分型面使模具加工容易，生产时不易产生飞边，容易切除水口。
分型线为阶梯形状，模具加工困难改为直线或曲面，使得模具加工较为容易2、壁厚均匀，避免出现过厚或过薄的胶位壁厚均匀为塑料制件设计的第一原则，应尽量避免出现过厚或过薄的胶位。
这一点即使在转角部位也非常重要。
因为壁厚不均会使制件冷却后收缩不均，造成凹陷，产生内应力、变形及破裂等。
另外，成型制件的冷却时间取决于壁厚角厚的部分，壁厚不均会使成型周期延长，降低生产效率。
注塑模具结构及设计-4(成型零部件)
2)使型腔深度最浅 模具型腔深度的大小对模具结构与制造有如下三方面的影响： a)目前模具型腔的加工多采用电火花成型加工，型腔越深加工时间越 长，影响模具生产周期，同时增加生产成本。 b)模具型腔深度影响着模具的厚度。型腔越深，动、定模越厚。一方 面加工比较困难；另一方面各种注射机对模具的最大厚度都有一定的 限制，故型腔深度不宜过大。 c)型腔深度越深，在相同起模斜度时，同一尺寸上下两端实际 尺寸差值越大。若要控制规定的尺寸公差，就要减小脱模斜度， 可能导致塑件脱模困难。因此在选择分型面时应尽可能使型腔 深度最浅。
5)有侧向抽芯的分型，选择分型面时，参考下述原则: a)将侧型芯尽量设在动模上，便于抽芯，而若设在定模上，则抽芯较难， 模具结构会复杂。
b)将抽芯距离长的放在开模方向， 而将抽芯距离小的放在侧向，较为 合理。抽芯距越短，斜滑块移动的 距离和斜导柱长度就越短，可以缩 小模具的尺寸。也能减少塑件尺寸 误差和有利于脱模。如图6塑件中有 两个垂直的孔，把抽芯距离小的小 孔安排在侧向抽芯上就比把抽芯距 离大的大孔安排在侧向抽芯上合理。
模具成型部分的尺寸计算设计主要考虑便于调整和修改模具的尺寸， 保证产品的尺寸变化在公差的可控制范围内。 1,在成型部件上加脱模斜度时，凹模以大端为准，斜向小端； 凸模以小端为准，斜向大端。这样方便模具的修整。
不带脱模斜度的型腔尺寸
加脱模斜度后的型腔尺寸
2,型腔的尺寸必需考虑塑料的收缩率，要把塑料的收缩尺寸加进去。
4)尽量避免侧向抽芯
图3 分型面位置的选择
塑料注射模具，应尽可能避免采用侧向抽芯，因 为侧向抽芯模具结构复杂，并且直接影响塑件尺 寸、配合的精度，且耗时耗财，制造成本显著增 加，故在万不得己的情况下才能使用。如图4中 Ⅲ-Ⅲ、Ⅳ-Ⅳ分型面需要侧向抽芯，而选择Ⅰ－Ⅰ、 Ⅱ－Ⅱ分型面可以避免侧向抽芯。
《塑料成型工艺与模具结构》课程标准
《塑料成型工艺与模具结构》课程标准一、前言《塑料成型工艺与模具结构》是一门基于职业岗位群和工作任务分析，以工作过程为导向，以简单到中等复杂塑件和模具为载体，将塑料成型工艺与模具结构设计、UG模具设计及模具制造有机融合，理论与实践一体化的专业技术课程。
本课程是在学生学完《机械制图》、《机械制造工艺基础》、《机械基础》、《Auto CAD绘图》等课程之后，为加强对学生技术应用能力的培养而开设的。
本课程是一门专业核心课，为顶岗实习以及学生从事本行业打下必要的基础。
(=)课程设计思路本课程打破传统的单一学科教学模式，改进了教学方法、结合行业标准及技术发展趋势，以典型的企业任务模具案例、采用了项目教学法及任务驱动法教学，编写符合企业生产、学校设备设施的新型教材/工作页，以加工项目为载体、以考证为驱动制定了课程标准，按照塑料成型工艺与模具结构课程目标及内容设计和模具行业的岗位、竞赛以及技能鉴定(模具工、模具设计师)要求相结合。
通过学习和训练，使学生的技能通过技能部门鉴定，也能通过参加大赛提高本专业技能水平为目的，引领本校及同类学校专业建设水平。
1.岗位分析：模具制造技术专业明确了以“培养适应社会主义市场经济需要，德智体美劳全面发展，贯彻社会主义核心价值观，面向模具制造行业生产，管理和服务第一线，牢固掌握模具岗位所需的基础知识及专业技能，能够胜任模具设计、制造和模具服务等工作的技术技能人才"作为人才培养定位。
2 .竞赛分析：到目前为止，模具制造技术专业参加的竞赛主要有市、省、全国职业院校技能竞赛，近10年我校参加模具制造技术市、省、国赛；全国机械行业职业院校技能大赛。
这三个比赛项目有装配钳工、数控综合、现代模具制造技术、涵盖了模具制造技术专业主要的加工工种。
经分析可知，模具制造技术专业技能大赛中现代模具制造技术竞赛项目要求综合了岗位中模具设计、模具制造、模具省模、模具调试等岗位要求。
因此技能大赛要求与岗位要求一致。
塑料件模具设计 塑料成型制件的结构工艺性
3．5 壁 厚
一些塑件壁厚设计的不合理结构与合理结构
塑料轴承壁厚改善
塑件底厚改善
3．5 壁 厚
一些塑件壁厚设计的不合理结构与合理结构
塑件圆柱部分壁厚改善
带嵌件侧壁厚改善
3．5 壁 厚
但塑件壁厚不均匀时，塑料熔体在模具型 腔内的流速不同和受热或冷却不均匀， 故料流汇集处往往会产生熔接痕，使塑 件的强度显著削弱。下图的平顶塑件， 采用侧浇口进料时，为了保证顶部质量， 避免顶部面上留有熔接痕，必须a>b。
• 常见的嵌件形式如图3．18所示。图3．18a为圆筒形嵌 件；图3．8b为带螺纹孔的嵌件，它常用于经常拆卸或 受力较大的场合以及导电部位的螺纹连接；图3．18c 为带台阶的圆柱形嵌件；图3．18d为片状嵌件；图 3．18e为细杆状贯穿嵌件。
2，嵌件的设计
• (1)嵌件与塑件应牢固连接 为了使嵌件牢固地固定在塑件中，防止嵌件 受力时在塑件内转动或轴向移动，嵌件表面必须设计成适当的起伏形状。 菱形滚花是最常用的，如图3．19a所示，其抗拉和抗扭的力比较大。在 受力大的场合可以在嵌件上开设环状沟槽，小型嵌件上沟槽的宽度应不 小于2mm，深度为1～2mm。采用直纹滚花嵌件，如图3．19b所示，可 降低轴向应力，但必须开设环形沟槽，以免受力轴向移动。薄壁管状嵌 件可采用边缘翻边固定，如图3．19c所示。片状嵌件可以用切口、空眼 或局部折弯来固定，如图3．19d所示。针状嵌件可采用砸扁其中一段或 折弯等办法来固定，如图3．19图所示。
3．3 形
状
• 塑件的形状在满足使用要求的前提下，应使其 有利于成型，特别是应尽量不采用侧向抽芯机 构，因此塑件设计时应尽可能避免侧向凹凸形 状或侧孔。因为，侧向分型与抽芯机构的模具 结构不但提高了模具设计与制造成本，而且还 会在分型面上留下飞边，增加后加工的工作量。 某些塑件只要适当地改变其形状，即能避免使 用侧向抽芯机构，使模具结构简化。表3．3为 改变塑件形状以利于成型的几个例子。
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凹模结 构设计
四壁相拼结构
凹模四壁和底部都做成拼块，分别加工研磨后压入 模套中，侧壁间用锁扣连接。
问题 目的与要求 重点和难点
优点：便于加工、利于淬透、减少热处理变形、节省模具钢材。 适用范围：形状复杂或大型凹模。
凹模结构设计
凹模的技术要求
凹模的装配
思考与练习
第三章 塑料模设计及制造基础 2021/3/12
凹模结 构设计
问题 目的与要求 重点和难点 凹模结构设计
凹模的技术要求
局部镶嵌式凹模
将凹模中易磨损的部位做成镶件嵌入模体中。 结构特点：易磨损镶件部分，易加工易更换。
凹模的装配 思考与练习
第三章 塑料模设计及制造基础 2021/3/12
凹模结 构设计
问题 目的与要求 重点和难点 凹模结构设计
凹模的技术要求
第三章 塑料模设计及制造基础 2021/3/12
凹模结 构设计
问题 目的与要求 重点和难点 凹模结构设计
凹模的技术要求
凹模的装配 思考与练习
整体式凹模
凹模：由整块材料加工而成。 结构特点：强度高、牢固、不易变形、塑件质量好。 适用范围：形状简单或形状复杂凹模可用电火花和数控加工的 中小型塑件。
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。
配合面：Ra0.8m； 凹模表面处理：表面镀铬、抛光； 凹模加工：模套与模块锥面配合严密处配制加工。
第三章 塑料模设计及制造基础
凹模结 三、凹模的装配 构设计
问题 目的与要求 重点和难点 凹模结构设计
凹模的技术要求
凹模的装配 思考与练习
2021/3/12
第三章 塑料模设计及制造基础
凹模结 构设计
第三章 塑料模设计及制造基础 2021/3/12
凹模结 构设计
问题 要求
凹模的装配 思考与练习
二、凹模的技术要求
凹模材料：T8，T10A，CrWMn，9Mn2V，20钢等； 凹模热处理：HRC40～50； 表面粗糙度：型腔表面：Ra0.2～Ra0.1m；
第三章 塑料模设计及制造基础 2021/3/12
凹模结 构设计
问题 目的与要求 重点和难点 凹模结构设计
凹模的技术要求
整体嵌入式凹模
凹模：由整块金属材料加工成，并镶入模套中。 结构特点：型腔尺寸小，凹模镶件外形为旋转体，装拆方便。 适用范围：塑件尺寸较小的多型腔模具。
凹模的装配 思考与练习
第三章 塑料模设计及制造基础
凹模结 构设计
问题 目的与要求 重点和难点 凹模结构设计
凹模的技术要求
凹模的装配 思考与练习
瓣合式凹模
凹模：由两瓣或多瓣组合而成，成型时瓣合，脱模时瓣开。 瓣合凹模 结构特点：两瓣对拼镶块+导销+模套。 适用范围：侧壁带凸凹形状的塑件。 按瓣块的组合形式分为： • 圆锥形组合式凹模 • 矩形组合式凹模。
问题 目的与要求 重点和难点 凹模结构设计
凹模的技术要求
凹模的装配 思考与练习
2021/3/12
凹模结 构设计
问题 目的与要求 重点和难点 凹模结构设计
凹模的技术要求
凹模的装配 思考与练习
装配情况
※过渡配合：H7/js6（较松过渡配合） H7/n6 （较紧过渡配合） H7/m6（介于二者之间)）
※凹模从上表面嵌入固定板。 ※防转：针对外形是回转体的凹模。
2021/3/12
第三章 塑料模设计及制造基础 2021/3/12
第三章 塑料模设计及制造基础 2021/3/12
凹模结 构设计
问题 目的与要求 重点和难点 凹模结构设计
凹模的技术要求
凹模的装配 思考与练习
§3.3 成型零件的设计与制造
目的与要求： 要求掌握凹模的结构类型及适用场合。
重点和难点： 难点：实际运用； 重点：凹模的类型、装配、配合。
第三章 塑料模设计及制造基础 2021/3/12
第三章 塑料模设计及制造基础
凹模结 构设计
问题 目的与要求 重点和难点 凹模结构设计
凹模的技术要求
凹模的装配 思考与练习
塑料成型凹模结构 设计
第三章 塑料模设计及制造基础 2021/3/12
凹模结 构设计
问题：
问题 目的与要求 重点和难点 凹模结构设计
凹模的技术要求
凹模的装配 思考与练习
1. 注射模、压缩模可以分为哪两大部分？ 2. 模具零件按其在模具内的用途可以分为几类？ 3. 什么是成型零件？
凹模结 构设计
问题 目的与要求 重点和难点 凹模结构设计
凹模的技术要求
凹模的装配 思考与练习
成型零件：是与塑料直接接触、决定塑件几何形状和 尺寸的零件，包括凹模(型腔)、凸模(型芯)、成形杆、 镶块等。
所处环境：直接与塑料接触，承受塑料熔体的高压料 流的冲刷。脱模时与塑件间还发生摩擦。
作用：决定塑件的形状与精度，影响模具的寿命。
对其要求：有正确的几何形状、较高的尺寸精度和较低 的表面粗糙度。结构合理，强度、刚度高，耐磨性好。
第三章 塑料模设计及制造基础 2021/3/12
凹模结 构设计
问题 目的与要求 重点和难点 凹模结构设计
凹模的技术要求
凹模的装配 思考与练习
一、凹模结构设计
凹模(型腔)：指合模时用来填充塑料、成型塑件外表面 的主要零件。
凹模
凹模
第三章 塑料模设计及制造基础 2021/3/12
凹模结 构设计
问题 目的与要求 重点和难点 凹模结构设计
凹模的技术要求
凹模的装配 思考与练习
1.凹模的结构形式
凹模的结构随着塑件形状、成型需求、模具加工 装配等工艺条件而变化，有以下几种形式：
整体式凹模
整体嵌入式凹模
局部镶嵌式凹模
大面积相拼凹模
凹模结 构设计
问题 目的与要求 重点和难点 凹模结构设计
凹模的技术要求
凹模的装配 思考与练习
底部相拼结构
凹模做成通孔形式再镶上形状复杂的型腔底部。 结构特点：强度刚度较差，底部易造成飞边（注意结构设计， 防止飞边产生）。
适用范围：形状复杂或较大 的型腔。
第三章 塑料模设计及制造基础 2021/3/12
凹模的装配 思考与练习
大面积镶拼凹模
凹模由许多拼块镶制组合而成。 拼合目的：满足大型塑件凸凹形状的需求，便于机加工、维修、 抛光、研磨、热处理以及节约贵重模具材料。 适用范围：广泛应用于大型塑件上。
根据镶拼方式的不同可分为：
底部镶拼结构
四壁镶拼结构
瓣合式凹模
第三章 塑料模设计及制造基础 2021/3/12