成型零件尺寸计算及型腔壁厚计算
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第6章 注塑模具结构及设计(4)-成型零件设计
一、分型面的形式
二、分型面的选择 选择分型面的原则是： 1、分型面应选择在塑件外形最大轮廓处 当初步确定塑件的分型方向后，分型面应选在塑件外形最大 轮廓处，即通过该方向上塑件的截面积最大，否则塑件无法从 型腔中脱出。 2、应尽量减少塑件（型腔）在分型面上的投影面积 注塑机都规定其相应模具所允许的最大成型面积以及额定锁 模力，注射成型过程中，当塑件（包括浇注系统）在分型面上 的投影面积超过允许的最大成型面积时，将会出现涨模溢料现 象，这时注射成型所需的合模力也会超过额定锁模力。因此， 选择分型面时，应考虑对成型面积的影响。（教材P67图4-34）
6、3、2 结构设计 成型零件主要包括型腔、型芯、镶拼件、各种成型杆与成 型环。
塑件生产对成型零件的要求： 足够的强度、刚度、硬度（HRC30以上）、耐磨性； 足够的精度和适当的表面粗糙度（一般Ra<0.4μm）；
一定的耐热疲劳性和耐腐蚀性，生产腐蚀性塑料还要特 别防护（选耐蚀材料或电镀硬铬）。
7、无损塑件外观 图示塑件，底部带有环形支撑面，若分型面 按图(a)中方案设计，会在环形支撑面处留下毛 边痕迹。如果改为图(b)中方案、毛边产生在塑 件端面，去除后对塑件外观无损。
8、对侧向抽芯的影响 一般注塑模的侧向抽芯，都是借助模具打开时的开模运 动。通过模具的抽芯机构进行抽芯，在有限的开模行程内， 完成的抽芯距离有限制。因此，对于带有互相垂直的两个 方向都有孔或凹槽的塑件，应避免长距离抽芯。
2、镶拼型芯结构 为便于加工，形状复杂的型芯可采用镶拼组合式结构， 如图所示。
采用组合式行行行可大大改善加工和热处理的工艺性。 但设计和制造这类型芯时，必须注意结构的合理性，应 保证型芯和小型芯镶块的强度、防止热处理变形，应避 免尖角与薄壁。
塑料成型成型零件尺寸的计算
5
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
17
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
757 塑料套筒注射模设计
引言 塑料制品在人们的生活中以及现代工业生产中的到日益广泛的运用。随着塑料工业 的发展，社会对塑料制品的需求也越来越大，若要生产出比较好的塑料制品，那就必须 有先进的塑料模具，因此，对模具的设计和生产又成为人们关注的焦点。 该零件是套筒，该产品目前的市场需求很大，价格较低，市场竞争力大，改进前该 产品的模具采用侧浇口，虚人工切除凝料，提高了成本。从模具的角度考虑，要想降低 成本，需设计全自动脱落式的模具。该产品要求精度一般，结构简单，可设计成多模腔 以提高生产率。关键是怎样实现全自动脱模，从而省去人工切除凝料的过程。本文还论 述塑料零件的注射成型工艺的选择、模具主要零部件的加工工艺规程的编制及模具装配 与试模的工艺方法等。
2
4.1 型腔布置 ............................................................. 14 4.2 成型零件的结构确定 ................................................... 15 4.2.1 凹模设计 ........................................................... 15 4.2.2 凸模设计 ........................................................... 15 4.3 导向定位机构的设计 ................................................... 15 4.4 推出机构设计 ......................................................... 15 5 主要零部件的设计计算 ................................................... 16 5.1 成型零件尺寸计算 ..................................................... 16 5.1.1 型腔计算 ........................................................... 16 5.1.2 型芯计算 ........................................................... 16 5.1.2 型芯计算 ........................................................... 18 5.2 模具型腔壁厚的确定 ................................................... 18 6 标准模架的选择......................................................... 18 6.1 模板的周界尺寸的确定 ................................................. 18 6.2 A 板厚度的确定 ....................................................... 19 6.3 B 板厚度的确定 ....................................................... 19 6.4 C 板厚度的确定 ....................................................... 19 6.5 标准模架的选择....................................................... 19 7 导柱和导套的加工....................................................... 19 7.1 导柱的加工 ........................................................... 19 7.1.1 用两顶尖孔定位装夹 ................................................. 20 7.1.2 用外圆柱表面定位装夹 ............................................... 20 7.1.3 外圆与顶尖相结合的定位装夹 ......................................... 20 7.1.4 影响导柱车削加工质量的因素 ......................................... 20 7.2 导套的加工 ........................................................... 21 8 模具总装图 ............................................................. 21 8.1 模具总装图........................................................ 21 8.2 模具的安装试模....................................................... 23 结束语 ................................................................... 25
2
4.1 型腔布置 ............................................................. 14 4.2 成型零件的结构确定 ................................................... 15 4.2.1 凹模设计 ........................................................... 15 4.2.2 凸模设计 ........................................................... 15 4.3 导向定位机构的设计 ................................................... 15 4.4 推出机构设计 ......................................................... 15 5 主要零部件的设计计算 ................................................... 16 5.1 成型零件尺寸计算 ..................................................... 16 5.1.1 型腔计算 ........................................................... 16 5.1.2 型芯计算 ........................................................... 16 5.1.2 型芯计算 ........................................................... 18 5.2 模具型腔壁厚的确定 ................................................... 18 6 标准模架的选择......................................................... 18 6.1 模板的周界尺寸的确定 ................................................. 18 6.2 A 板厚度的确定 ....................................................... 19 6.3 B 板厚度的确定 ....................................................... 19 6.4 C 板厚度的确定 ....................................................... 19 6.5 标准模架的选择....................................................... 19 7 导柱和导套的加工....................................................... 19 7.1 导柱的加工 ........................................................... 19 7.1.1 用两顶尖孔定位装夹 ................................................. 20 7.1.2 用外圆柱表面定位装夹 ............................................... 20 7.1.3 外圆与顶尖相结合的定位装夹 ......................................... 20 7.1.4 影响导柱车削加工质量的因素 ......................................... 20 7.2 导套的加工 ........................................................... 21 8 模具总装图 ............................................................. 21 8.1 模具总装图........................................................ 21 8.2 模具的安装试模....................................................... 23 结束语 ................................................................... 25
经验尺寸和公式总汇
2.矩形凹模壁厚计算
矩形凹模内 侧短边长
b
整体凹模
镶拼式凹模
壁厚 S
凹模壁厚 模套壁厚
S1
S2
～40
25
9
22
>40 ～ 50 25 ～ 30 9 ～ 10 22 ～ 25
>50 ～ 60 30 ～ 35 10 ～ 11 25 ～ 28
>60 ～ 70 35 ～ 42 11 ～ 12 28 ～ 35
五、分流道设计与制造
3.分流道的尺寸设计
流道的直径过大：不仅浪费材料, 而且冷却时间增长, 成 型周期也随之增长, 造成成本上的浪费。
流道的直径过小：材料的流动阻力大, 易造成充填不足, 或者必须增加射出压力才能充填。
因此流道直径应适合产品的重量或投影面积。
流道直径(mm) 4 6 8 10 12
产品重量(g) 95 375
375以上 大型
流道直径(mm) 4 6 8 10 12
投影面积(cm2) 10以下 200 500 1200 大型
§4.3普通浇注系统的设计
五、分流道设计与制造
2.分流道的尺寸设计
流道长度宜短, 因为长的流道不但会造成压力损失,不利 于生产性,同時也浪费材料；但过短, 产品的残余应力增大, 并且容易产生毛边。
流道长度可以按如下经验公式计算:
D=
D——分流道直徑mm W——产品质量g L——流道長度mm
支承板厚度 Ｈ
15 15 ～ 20 20 ～ 25 25 ～ 30 30 ～ 40
>40
※当塑件的投影面积较大时，支承板会很厚，为减小厚度可加支柱。 加一个支柱：Ｈ′=Ｈ/2.7 加两个支柱：Ｈ″=Ｈ/4.3
※板厚值也可参考表3-22
矩形凹模内 侧短边长
b
整体凹模
镶拼式凹模
壁厚 S
凹模壁厚 模套壁厚
S1
S2
～40
25
9
22
>40 ～ 50 25 ～ 30 9 ～ 10 22 ～ 25
>50 ～ 60 30 ～ 35 10 ～ 11 25 ～ 28
>60 ～ 70 35 ～ 42 11 ～ 12 28 ～ 35
五、分流道设计与制造
3.分流道的尺寸设计
流道的直径过大：不仅浪费材料, 而且冷却时间增长, 成 型周期也随之增长, 造成成本上的浪费。
流道的直径过小：材料的流动阻力大, 易造成充填不足, 或者必须增加射出压力才能充填。
因此流道直径应适合产品的重量或投影面积。
流道直径(mm) 4 6 8 10 12
产品重量(g) 95 375
375以上 大型
流道直径(mm) 4 6 8 10 12
投影面积(cm2) 10以下 200 500 1200 大型
§4.3普通浇注系统的设计
五、分流道设计与制造
2.分流道的尺寸设计
流道长度宜短, 因为长的流道不但会造成压力损失,不利 于生产性,同時也浪费材料；但过短, 产品的残余应力增大, 并且容易产生毛边。
流道长度可以按如下经验公式计算:
D=
D——分流道直徑mm W——产品质量g L——流道長度mm
支承板厚度 Ｈ
15 15 ～ 20 20 ～ 25 25 ～ 30 30 ～ 40
>40
※当塑件的投影面积较大时，支承板会很厚，为减小厚度可加支柱。 加一个支柱：Ｈ′=Ｈ/2.7 加两个支柱：Ｈ″=Ｈ/4.3
※板厚值也可参考表3-22
成型零部件尺寸及力学计算
塑料成型模具成型零部件尺寸及力学计算塑料成型模具重点、难点•重点：•收缩的定义和重要性•计算型腔尺寸的方法•理解按极限尺寸计算和按平均收缩率计算的差别•模具常用的修模方法•难点：•按极限尺寸计算型腔尺寸的方法塑料成型模具塑料制品精度塑料原料收缩δS估算收缩率不准确δSS 模具零件制造误差δm 模具零件磨损δw 配合与安装误差δq影响因素制品公差Δ≥δS +δSS +δm +δw +δq因此，塑料制品的精度往往较低,应尽量选用低精度。
否则制品精度的提高会使模具的制造费用成指数幂增加。
制品公差标准GB/T14486-1993塑料成型模具成型零件制造误差在0~500mm 内。
、、、、，、IT 、IT 、IT 、IT IT a i m m D 。
D D a i a m m 160100644025 12111098,:: ,::)001.045.0(3其值分别对应常用精度系数公差单位型腔零件尺寸型腔零件制造公差δδ+=⋅=组合式型腔的制造公差要用尺寸链来决定制造误差约与成正比。
当制品尺寸较小时，型腔零件的制造误差约占制品公差的三分之一。
3D塑料成型模具塑料原料收缩理论收缩指的是在高温高压下注射入模腔中的塑料所成型出来的制品比模腔尺寸要小的现象。
常以mm/mm 或%来表示每种塑料的收缩或膨胀或压缩率可能不同原则1：塑料的压力、体积和温度之间有一种联系。
影响压力、温度和时间的因素都将影响收缩。
原则2：塑料受热时会膨胀，当冷却到原来的温度时又会收缩到原来的体积。
原则3：塑料受压时其体积会缩小，当压力恢复时又会膨胀到原来的体积。
塑料成型模具塑料制品收缩过程刚开始注塑时,压力小,但与模腔壁接触的塑料凝固后马上收缩模腔充满后,压力升高,塑料被压缩,但可补料以补偿收缩保持压力直到浇口冻结和阀式浇口关闭,补料停止继续收缩,压力持续下降,直至顶出,收缩还将继续重要因素:注射压力和浇口封闭时间塑料成型模具塑料原料收缩率影响收缩率的因素有：从理论上计算收缩率是不大可能的左边大部分是模具设计者或制造者控制不了的导致收缩率的波动•材料规格•加入回收塑料•加入填充剂•顶出时制品的温度•注射压力及保压压力•制品壁厚和流动阻力•制品形状•模具设计多数塑料在顶出后几小时会达到总收缩量的90%,其余的10%在10天内完成,少数塑料要几个月时间在高于室温下退火,可加速松驰,终止收缩,但吸湿塑料还会有尺寸变化m mL m m L 。
注射模具成型零件的设计.pptx
第四节 成型零件尺寸的确定
一、影响塑件尺寸的因素 成型收缩率的选择和成型收缩的波动引起的尺寸误差 成型零件的制造误差、组装误差及相对移动引起的误差； 成型零件脱模斜度引起的误差 成型零件磨损及化学腐蚀引起的误差 二、确定成型零件尺寸的原则
1.综合考虑以下因素，确定合适的塑料收缩率 塑件壁厚、形状及嵌件：壁厚较大、形状较复杂或有时嵌件取偏小值 熔料流向：与进料方向平行的尺寸取偏小值 浇口截面积：浇口截面积小的比大的收缩率大，应取偏大值 与浇口的距离：近的部位比远的部位收缩率小，应选较小值 型腔尺寸取小于平均收缩率的值，型芯尺寸取大于平均收缩率的值 2.据成型零件的性质决定各部分成型尺寸：图5-17 3.脱模斜度的取向：型腔尺寸以大端为准，脱模斜度向缩小方向取得；型
第二节 型芯的结构设计
型芯又叫凸模，是构成塑件内部几何形状的零件。包括主体型芯、小型芯、侧 抽芯和成型杆及螺纹型芯等
一、型芯的结构形式 完全整体式图5-11 主体型芯与动模板做成一体。结构简单，强度、刚度较
好;费工费材，不易修复和更换，只用于形状简单的单型腔或强度、刚度要 求很高的注射模 整体嵌入式图5-12 将主体型芯镶嵌在模板上并固定 局部组合式图5-13、图5-14 塑件局部有不同形状的孔或沟槽不易加工时， 在主体型芯上局部镶嵌与之对应的形状，以简化加工工艺，便于制造和维修 完全组合式图5-15由多块分解的小型芯镶拼组合而成，用于形状规则又难于 整体加工的塑件 二、小型芯的固定形式 图5-16
Δ
2.型芯尺寸
d——型芯径向最大基本寸 d0—塑件径向最小基本尺寸
h —— 型芯高度最大尺寸 h0—塑件内形深度最小尺寸
3.中心距尺寸
保证同心度和尺寸精度，且便于热处理 局部组合式图5-3 型腔由整块材料制成，局部镶有成型嵌件。用于型腔较深、
注射模具成型零件的设计
第四节 成型零件尺寸的确定
一、影响塑件尺寸的因素 成型收缩率的选择和成型收缩的波动引起的尺寸误差 成型零件的制造误差、组装误差及相对移动引起的误差； 成型零件脱模斜度引起的误差 成型零件磨损及化学腐蚀引起的误差 二、确定成型零件尺寸的原则
1.综合考虑以下因素，确定合适的塑料收缩率 塑件壁厚、形状及嵌件：壁厚较大、形状较复杂或有时嵌件取偏小值 熔料流向：与进料方向平行的尺寸取偏小值 浇口截面积：浇口截面积小的比大的收缩率大，应取偏大值 与浇口的距离：近的部位比远的部位收缩率小，应选较小值 型腔尺寸取小于平均收缩率的值，型芯尺寸取大于平均收缩率的值 2.据成型零件的性质决定各部分成型尺寸：图5-17 3.脱模斜度的取向：型腔尺寸以大端为准，脱模斜度向缩小方向取得；型
二、型腔壁厚和底板厚度的计算
1.注射过程中型腔所受的力
合模时的压应力；注射压力；保压压力；开模时的拉应力
2. 型腔壁厚和底板厚度计算的必要性:图5-7.8.9.10
型腔刚度不足时会产生弹性变形，型腔向外膨胀，影响塑件质量和尺寸 精度，并产生溢料、飞边
型腔强度不足时会产生塑型变形，可引起型腔永久变形甚至破裂
S刚
22.8 57 98.7 131 145 195 249
S强
35 71 106 131 141 177 212
结论
当圆形型腔内半径r=86mm和矩形型腔的长边L1=370mm时，按刚度和 强度分别算得的侧壁厚度相等。故取r=86mm和L1=370mm为临界值， 当小于该值时按强度计算，大于该值时按刚度计算
塑件螺纹为M20x2-6H/5g，6g，塑料收缩率为0.6%，计算螺纹型环和型芯的各部
分尺寸。
五、小直径螺纹型芯安装形式图5-24
孔边距计算
当塑件的投影面积较大时，支承板会很 厚，为减小厚度可加支柱。 加一个支：Ｈ′=Ｈ/2.7 加两个支柱：Ｈ″=Ｈ/4.3
项目训练
根据壳体塑件的尺寸和型腔布置方案完 成下列设计计算 1、确定凹模镶件尺寸和模套的壁厚 确定支承板的厚度 2、确定支承板的厚度 确定壳体塑件模具的标准模架 3、确定壳体塑件模具的标准模架
高度及深度 尺寸
中心距尺寸
C M = (Cs + Cs Scp ) ±
δz 2
δz
2
C M = (Cs + Cs Scp ) ±
δz 2
δz
2
孔边距或型 芯中心 到边距尺寸
L M = (Ls + L sScp－Δ/24) ±
L M = (L s + L sScp + ∆/24) ±
主要内容
一、凹模上的孔边距计算 二、型芯上的孔边距计算 三、型腔壁厚与底板厚度的确定
表中壁厚是边长比L/b=1.8时的参考尺寸，当L/b＞1.8时壁厚应适当增大。
3.支承板厚度的计算
塑件在分型面上的投影面积 Ａ（cm Ａ（cm2） 支承板厚度 Ｈ
～5 >5 ～ 10 >10 ～ 50 >50 ～ 100 >100 ～ 200 >200
15 15 ～ 20 20 ～ 25 25 ～ 30 30 ～ 40 >40
1）.模塑过程中模具承受的力 ） 设备施加的锁模力 熔融塑料作用于型腔内壁的压 力 2）.型腔受内压力作用发生膨 2） . 胀变形 影响塑件的尺寸精度 配合面处产生溢料飞边 小型腔的许用变形量小，压力 作用会导致其破坏
大型腔以刚度为主计算， 大型腔以刚度为主计算，小型腔以强度为主计算 圆形凹模直径： ﹤ ～ 圆形凹模直径：D﹤67～86mm时以强度计算为主 时以强度计算为主 矩形凹模长边： ﹤ 矩形凹模长边：L﹤108～136mm时以强度计算为主 ～ 时以强度计算为主
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成型零件尺寸计算
❖ 目的与要求
▪ 1.掌握成型零件尺寸的计算方法 ▪ 2.会分析型腔壁厚和底板厚度受力情况，会运用公式
和查表选择数据确定型腔壁厚和底板厚度；
❖ 重点和难点
▪ 重点：成型零件尺寸的计算方法；公式的运用和选择 表中的数据确定型腔壁厚和底板厚度
▪ 难点：各个公式的运用和选择表中的数据
成型零件尺寸计算
❖3.3.3 成型零件的尺寸计算
一、成型零件的工作尺寸 ▪ 成型零件工作尺寸包括：
• 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
❖ 目的与要求
▪ 1.掌握成型零件尺寸的计算方法 ▪ 2.会分析型腔壁厚和底板厚度受力情况，会运用公式
和查表选择数据确定型腔壁厚和底板厚度；
❖ 重点和难点
▪ 重点：成型零件尺寸的计算方法；公式的运用和选择 表中的数据确定型腔壁厚和底板厚度
▪ 难点：各个公式的运用和选择表中的数据
成型零件尺寸计算
❖3.3.3 成型零件的尺寸计算
一、成型零件的工作尺寸 ▪ 成型零件工作尺寸包括：
• 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