塑料模具型腔与型芯尺寸的计算
《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。
9
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。
11
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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
模具相关尺寸的计算：
模腔尺寸的计算： (1)、型腔的径向尺寸确定：按平均值计算，塑件的平均收缩率S为0.6% 7级精度模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差￡z=△/3取x=0.75。
LM1 5.98O+0.48 →6.26O-0.48 （LM1）o+￡z=〔（1+s）Ls1-X△〕o+￡z =〔（1+0.006）×0.26-0.75×0.48〕0+0.18=5.930+0.16 ②LM2 48O+0.48 →5.28O-0.48 （LM2）o+￡z=〔(1+S) ×5.28-0.75×0.48〕o+￡z =4.950+0.16 ③LM3 5.15O+0.48 →5.63O-0.48 （LM3）o+￡z=〔(1+S) ×5.63-0.75×0.48〕o+￡z =5.300+0.16 ④LM4 1O+0.48→1.38O-0.38 （LM4）o+￡z=〔(1+S) ×1.38-0.75×0.38〕o+￡z=1.100+0.12 ⑤LM5 18.89O+0.88→19.77O-0.88 （LM5）o+￡z=〔(1+S)×19.77-0.75×0.88〕o+￡z =19.230+0.29 ⑥LM60.96O+0.38→1.34O-0.38 （LM6）o+￡z=〔(1+S) ×1.34-0.75×0.38〕o+￡z =1.060+0.12 ⑦LM7∮2O+0.38 →∮2.38O-0.38 （LM7）o+￡z=〔(1+S) ×2.38-0.75×0.38〕o+￡z =2.100+0.12 ⑧LM8 ∮6.1O+0.58 →∮6.68O-0.38 （LM7）o+￡z=〔(1+S) ×6.68-0.75×0.38〕o+￡z =6.290+0.19 ⑨LM9 ∮0.77→1.05 （LM9） =〔(1+S)*1.05-0.75*0.38〕=0.86 o+0.13 ⑩LM10 10.5 →11.18 （LM10） =〔(1+S)*11.18-0.75*0.68〕 =10.74 （2）、型芯高度尺寸① H 4.7 →5.18 HM1 =〔(1+S)*5.18-0.75*0.48］ =［（1+0.006）*4.7+0.5*0.48］=4.97 ② H 8.9 →9.48 HM2 =〔(1+S)*9.48-0.75*0.58〕 =［（1+0.006）*8.9+0.5*0.58］ = 9.25 （3）、型芯的径向尺寸：① LM1=5.98 →5.98 LM1 =［（1+s）*Ls+x△］ =［（1+0.006）*5.98+0.75*0.48］= 6.37 ②LM2=2.12 →2.12 LM2 =［（1+s）*Ls+X△］ =［（1+0.006）*2.12+0.75*0.38］ =2.42 (4)、型腔的深度尺寸① H m1 0.77 →1.15 Hm1 =〔(1+s)Hs1-x 〕 =〔(1+0.006)*1.15-0.5*0.38〕=0.97 Hm2 10.5 →11.18 Hm1 =〔(1+s)Hs2-x 〕 =〔(1+0.006)*11.18-0.5*0.68〕 =10.9 （5）斜导柱侧抽芯机构的设计与计算①：抽芯距（S） S=S1+（2→3）㎜ = +（2→3）㎜= +（2→3）㎜ =2.93+2.5㎜ =5.43㎜②：抽芯力（Fc） Fc=chp( cos -sin ) =［2*3.14*(3.1+1)∕2*10 ］*3.5*10 *1*10 *(0.15*cos30-sin30) =60.38N ③: 斜导柱倾斜角（）斜导柱倾角是侧抽心机构的主要技术数据之一，它与塑件成型后能否顺利取出以及推出力、推出距离有直接关系。
塑料注塑成型尺寸公差来源
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设计塑料模时，确定了模具结构之後即可对模具的各部分进行详细设计，即确定各模 板和零件的尺寸，型腔和型芯尺寸等。这时将涉及有关材料收缩率等主要的设计参 数。因而只有具体地掌握成形塑料的收缩率才能确定型腔各部分的尺寸。即使所选模 具结构正确，但所用参数不当，就不可能生产出品质合格的塑件。
浇口形式对收缩率也有影响。用小浇口时，因保压结束之前浇口即固化而使塑件 的收缩率增大。注塑模中的冷却回路结构也是模具设计中的一个关键。冷却回路设计 得不适当，则因塑件各处温度不均衡而产生收缩差，其结果是使塑件尺寸超差或变 形。在薄壁部分，模具温度分布对收缩率的影响则更为明显。
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补料：在成形条件中，尽量减少补料以使塑件尺寸保持稳定。但补料不足则无法 保持压力，也会使收缩率增大。
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注射压力：注射压力是对收缩率影响较大的因素，特别是充填结束後的保压页号 335 压力。在一般情况下，压力较大的时因材料的密度大，收缩率就较小。
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注射速度：注射速度对收缩率的影响较小。但对於薄壁塑件或浇口非常小，以及 使用强化材料时，注射速度加快则收缩率小。
塑料成型成型零件尺寸的计算
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第三章 塑料模设计及制造基础 2021/8/14
成型零 件的尺 寸计算
目的与要求 重点和难点
成型零件尺寸计算
计算实例
型腔壁厚底板厚
思考与练习
磨损量的取值原则：
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，c取小值，甚至可以不考虑。 玻璃纤维等增强塑料对成形零件磨损大，c应取大值。 模具材料耐磨，表面强化好，c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。
目的与要求 重点和难点
成型零件尺寸计算
计算实例
型腔壁厚底板厚
思考与练习
hM 2 z(hs 2)(hs 2)S cp
整理得： hM(hshsScp3 2)0 -z
标注制造公差后得：
h0
M z
(hshs Scp
2 3)-0z
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第三章 塑料模设计及制造基础 2021/8/14
成型零 件的尺 寸计算
目的与要求 重点和难点
d2M=[3.5+3.5×0.008+0.75×0.16]-0.053 =3.65-0.053 ⑶ 扩孔直径：d3=6.5+0.2 计算得z＝0.067
d3M=[6.5+6.5×0.008+0.75×0.20]-0.067 =6.7-0.067 ⑷ 内孔深度：h1=19+0.28 计算得z＝0.093
标注公差后得：lM-0z (lslsScp 3 4)-0z 13
第三章 塑料模设计及制造基础 2021/8/14
成型零 件的尺 寸计算
※式中Δ前的系数x可取在1/2～3/4之间； ※有脱模斜度时型芯径向尺寸确定
塑料模具型腔与型芯尺寸的计算
塑料模具型腔与型芯尺寸的计算
在塑料模具设计中，准确计算塑料模具型腔和型芯尺寸是非常重要的，这决定了最终成型产品的质量和尺寸精度。
在计算塑料模具型腔和型芯尺
寸时，需考虑以下几个因素：
1.成型产品的尺寸及公差要求：首先需要明确成型产品的尺寸和公差
要求，这决定了塑料模具的型腔和型芯尺寸。
尺寸通常会有设计公差，这
需要在计算尺寸时进行考虑。
2.材料收缩率：塑料在冷却固化过程中会发生收缩，这也会对型腔和
型芯尺寸的计算造成影响。
一般来说，需要在产品尺寸的基础上考虑塑料
的收缩率，通过计算得到型腔和型芯尺寸。
3.塑料流动性分析：在塑料注塑过程中，塑料通过喷嘴向模具中流动
填充。
塑料的流动性对型腔和型芯尺寸的计算也有影响。
通过进行塑料流
动性分析，可以得到塑料的流动距离和填充时间等参数，再结合产品的尺
寸要求，计算出型腔和型芯的尺寸。
4.模具热胀冷缩：在塑料注塑过程中，模具会受热胀冷缩的影响。
因此，在计算型腔和型芯尺寸时，还需要考虑模具的热胀冷缩情况，以确保
最终产品的尺寸精度。
总之，计算塑料模具型腔和型芯尺寸时，需要综合考虑成型产品尺寸
和公差要求、塑料的收缩率、塑料的流动性分析结果以及模具的热胀冷缩
情况等因素，以确保最终产品的质量和尺寸精度。
同时，还需考虑到实际
生产过程中的可行性和实用性，避免设计出无法制造或无法使用的模具。
在进行尺寸计算时，也可以参考相关的标准和经验数据，以提高计算的准
确性和效率。
模具型腔壁厚的确定
模具型腔壁厚的确定
塑料模型腔受到熔体强大压力的作用，如果型腔侧壁或者底板厚度不够，可能因强度不足而产生塑性变形甚至破裂，也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料和出现飞边，降低塑料制品精度和不能顺利脱模。
本模具为圆形型腔，且是整体式的类型，一般都是通过刚度条件计算或是强度条件计算来确定型腔的壁厚，由于圆形型腔壁厚的计算比较复杂，表9-1列举了圆形型腔壁厚的的经验推荐数值，供设计参考。
表9-1 圆形型腔壁厚 mm
10 侧向分型与抽芯机构的设计
根据动力来源的不同，侧向分型与抽芯机构一般可分为机动、液压或气动以及手动等三大类型。
本次设计塑件的内孔需要两个型芯组合来成型，根据模具型腔数目的布置与分型面的选择，需要四个方向同时进行侧向抽芯，这就要求模具有相对紧凑的抽芯动作，抽芯机构制造精度要高，且侧向抽拔距离长，抽拔力大，综合考虑选择液压侧向抽芯机构。
5号电池充电器外壳的塑件注射模毕业设计说明书
第一章概论模具是工业生产中的重要工艺装备模具工业是国民经各部门发展的重要基础之一。
塑料模具是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一种类型。
模具设计水平的高低、加工设备的好坏、制造力量的强弱模具质量的优劣，直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。
在现代塑料制件的生产中，采用合理的加工工艺，高效设备，先进的模具。
塑料成型技术的发展趋势是：1.1模具的标准化。
在本次设计中，采用中小型标准注模架，标准件标准导向元件，标准模板等。
一、模具加工技术的革新。
二、各种新材料的研制和应用。
三、C A D/C A M/C A E技术的应用。
塑料成型加工技术发展很快，塑料模具的各种结构也在不断创新，所以我们在学习模具设计与成型工艺的同时还要了解塑料模具的新技术、新工艺、新材料的发展状态。
学习和掌握新知识，为振兴我国的塑料成型加工技术做出贡献。
第 1 页共24 页第二章设计任务书2.1设计题目本次设计的题目是5号电池充电器外壳的注射模设计。
2.2设计任务书1．一套产品零件图；2．模具总装配图一张（A1图纸）；3．所有非标准件图纸；4．模具主要成型零件的加工工艺（凹模、凸模、型芯）；5．说明书一份。
说明：所有图纸和说明书一律用计算机打印，严格按照要求完成设计。
第2页共24 页第三章产品零件的工艺分析3.1塑件分析初步了解毕业设计的内容——5号电池充电器外壳。
分析零件的产品图，研究其尺寸、公差、技术要求等。
初步拟订设计方案。
此产品是充电器外壳，所以在设计时要注意其表面的粗糙度，要使表面光滑，达到效果。
零件采用三向侧抽芯成型。
塑件的尺寸精度要求一般。
由于塑件表面光滑度较高,因此塑件采用潜伏浇口。
此塑件的零件图如下图（图1—1）图1—13.2 塑件的成型特性3.2.1 对零件的分析得塑件材料取A B S（丙烯腈-丁二-苯乙烯共聚物）。
第 3 页共24 页3.2.2ＡＢＳ的基本特性1 ABS良好的综合力学性能，耐化学腐蚀性及表面硬度、韧性强，有良好的加工性和染色性能。
塑料模具设计 重点总结(高分子材料专业)2
塑料模具设计重点总结(高分子材料专业)2无流道浇注系统是指在注塑成形的过程中不产生流道凝料的浇注系统。
其原理是采用加热的办法或者绝热的办法，是整个生产周期中从主流道入口起到型腔浇口止的流道中的塑料一直保持熔融状态，因而在开模时，只需取出产品而不必取出浇注系统凝料。
采用绝热的办法的称为绝热流道模具，采用加热的办法的称为热流道模具，目前在应用上以后者为主。
绝热流道注塑模具绝热流道系统是将流道设计得相当粗大，以致流道中心部位的塑料在连续注塑时来不及凝固而始终保持熔融状态，从而让塑料熔体能通过它顺利地进入型腔。
分类：1．单型腔的井坑式喷嘴：又名井式喷嘴，绝热主流道，是最简单的绝热式流道，适用于单型腔。
2．多型腔的绝热流道模具：又称为绝热分流道模具，浇口常见有主流道型浇口，针点浇口等热流道注塑模具热流道模具的优点：1．节省了普通浇注系统流道凝料的回收加工的费用。
2．缩短成形周期，省去脱浇注系统的时间，和有时为了冷却粗大的浇注系统所多耗费的时间。
3．能更有效完成地利用注塑机的注塑能力生产出较大的产品，节省了每次注塑时耗于浇注系统的料。
与三板式模相比由于无需脱浇注系统，所需的开模行程大大减小能生产高度更大的制品。
4．浇注系统粗大且保持最佳的熔融状态，因此充模流动阻力减少，有效补料的时间延长，有利于提高制品质量。
同时由于不需在新料中大量掺入回收的浇口料，也有益于提高制品质量。
热流道模具的缺点：1．开机时要较长时间才能到达稳定操作，因此开机时废品较多。
2．需要操作技能较高的专业人员。
3．模具结构复杂，成本高，需要增添外接温控仪等辅助设备。
4．易出现熔体泄露、加热元件故障等较敏感问题，需精心维护，否则产生热降解等不良现象。
具有以下性质的塑料，适宜采用热流道模具：1．加工温度的范围宽，熔体粘度随温度变化小的塑料。
2．对压力敏感，不加压力时不流延，但施以很小压力即容易流动的塑料熔体。
3．热变形温度较高。
制品在高温下而能快速固化，并能快速脱出的塑件。
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塑料模具型腔与型芯尺寸的计算
一、塑料的收缩性
塑料制作从模具中取出冷却到室温后，尺寸缩减，即为收缩性。
塑料的收缩性与许多因素有关，分述如下：
1、塑料收缩性地大小，因塑料种类的不同。
大体上来说，热固性塑性收缩性小。
在热塑性塑料中，非结晶性的塑性收缩小，如ABS、聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）、聚甲醛（POM）等。
添加增强剂的塑料收缩小，如用玻璃纤维增强的热塑性塑料。
2、塑料收缩性的大小，与加工工艺条件有关。
有如下几种情况：
（1）注塑温度高收缩小，注塑温度低收缩小。
（2）脱模快收缩大，脱模慢收收缩小。
（3）保压时间长收缩小，保压时间短收缩大。
（4）模具温度低收缩小，模具温度高收缩大。
（5）注塑速率高收缩小，反之收缩大。
（6）塑件冷却时间长收缩小，反之收缩大。
（7）塑件的收缩在受限制处收缩小，在自由处收缩大。
（8）塑料件设计要求各部的壁厚尽量相同的，因为壁厚处收缩大，壁薄处收缩小，易产生收缩不均。
（9）塑料件形状复杂缩小，形状简单的收缩大。
（10）进料口大收缩小，反之收缩大。
（11）添加增强剂的塑料比没有添加增强剂的塑料收缩小。
二、收缩率的计算
常温下模腔的尺寸和塑料制件收缩后的尺寸差与常温下制件的实际尺寸之百分比，称为收缩率。
Q=(D-D1)/D1*100%
Q——收缩率（%）
D——常温下模腔的实际尺寸
D1——常温下制件的实际尺寸
在计算型腔与型芯的尺寸时，首先要确定所选用的塑料收缩率，同时要综合考虑成型方法及工艺条件、模具结构、制件的结构等等，如上述的收缩因素。
这里特别指出，对收缩率的准确选取至关重要，对有经验的人来说可能一次即可选准收缩率。
因为每一种塑料所给收缩率不是一个固定值，而是一个收缩率范围。
例如聚乙烯(PE)收缩率在1.5~4%之间，根据经验中小塑料件可取2.5~3%。
三、塑料制件在设计和制作时的尺寸计算
一般的计算，可按如下公式进行即可满足需要。
1、型腔尺寸的计算（考虑到使用磨损后尺寸变大公差取负值）
在计算型腔尺寸时，选取塑料收缩率时往往不易选的很准确，尺寸要选小一些，留有这么大的余地，否则做大了模具将报废。
A=(A1+A1Q-0.75Z)+K
A——型腔尺寸（大端）
A1——制件相应的上限尺寸
Q——收缩率
Z——制件公差
K——成型零件
2、型芯尺寸的计算（考虑到使用磨损后尺寸变小，公差取正值）
在计算型芯尺寸时，尺寸要选的大一些，留有缩小的余地，以便修正。
B=(B1+B1Q+0.75Z)-K
B——型芯尺寸（小端）
B1——制件相应的下限尺寸
3、型腔深度尺寸的计算
在计算型腔深度尺寸时，尺寸要选的小一些，留有加深的余地，以便调整模具的深度。
、
C=(C1+C1Q-0.5Z)+K
C——型腔深度的实际尺寸
C1——制件相应的上限尺寸
4、型芯高度的计算
在计算型芯高度时，尺寸要选的大一些，留有缩短的余地，以便调整型芯的长度。
D=(D1+D1Q+0.75Z)-K
D——型芯高度的实际尺寸
D1——制件相应的下限尺寸
5、孔距的计算（磨损以后尺寸不发生变化）
孔与孔的中心距是正负片差的，模具上的超差比较难以修正，因此要慎重计算。
L=(L1+L1Q-0.5Z+/-K
L——孔距的尺寸
L1——制件相应的上限尺寸
6、斜度。
为顺利把制件从模具中取出，型腔要有斜度；要把型芯从孔中脱出，同样也要有斜度。
在自由尺寸时，可按塑料制件设计工艺要求决定斜度。
如果有公差要求，那么斜度就应包括在范围之内。
为了给修模具时留有余地，型腔尺寸应以大端为尺寸基准，向小的方向取斜度；
型芯尺寸应以小羰尺寸为基准，向大的方向去斜度。
四、精密模具的尺寸计算
精密注塑成型制品的精密的因素是多变的，如精密注塑成型制品的设计、精密流动塑模具地设计、精密模具的制作工艺、注塑机的选择、注塑工艺条件、操作环境、测量技术等等。
在诸多的因素中，尺寸的计算是关键的。
怎么样取得精确的尺寸呢？可以在以下三方面取得。
1、测定塑料准确的收缩率，一般是用标准的模具采用适应该塑料的成型工艺条件，打出式样而测得的（式样为直径100~0.3mm,厚4~0.2mm的圆片或每边长为25mm*25mm*0.5mm的立方体）。
对于模具的精密尺寸，可通过试验打小样，依据小样选择准确的收缩率来计算尺寸。
2、在设计制作模具时，对精密尺寸的部位留有修正余量，通过试模修正达到尺寸精密。
3、精密模具大多是小型模具且是一模具多腔，因而型腔的制作可以采用镶块制模。
先在镶块上制模，通过试验调整到符合图纸要求；然后以镶块为标准将其他镶块做好挂装入模板即可。