1、 一、一、 型型腔總體布置與分型面選擇腔總體布置與分型面選擇二、二、 成型零部件的結構設計成型零部件的結構設計 三、三、 成型零部件的工作尺寸計算成型零部件的工作尺寸計算 四、四、 成型型腔壁厚的計算成型型腔壁厚的計算五五、排氣結構設計排氣結構設計重點掌握重點掌握 型腔：模具閉合時用來填充塑料成型制品的空間。 確定型腔總體結構。根據塑件的結構形狀與性能要求，確定成型時塑件的位置、分型面，一次成型的數量，進澆點和排氣位置、脫模方式等。 成型零部件設計內容與程序如下： 進行關鍵成型零件強度與剛度校核。 計算成型零件的工作尺寸。 確定成型零部件的結構類型。從結構工藝性的角度確定型腔各零部件之間的組合

2、方式和各組成零件的具體結構。 成型零部件：構成模具型腔的零部件。它包括：凹模、凸模、型芯、型環和鑲件等。第一節 型腔總體布置與分型面選擇一、型腔數目的確定 常用確定型腔數目的方法如下：1 按注射機的最大注射量確定型腔數量n 根據式(52)可得 njgVVVn8 . 0(7-1)njgmmmn8 . 0式中 Vg(mg)注射機最大注射量，cm3或g； Vj(mj)澆注系統凝料量，cm3或g； Vn(mn)單個塑件的容積或質量，cm3或g。2. 按注塑機的額定鎖模力確定型腔數 njpApAFn（7-2）式中 F注射機的額定鎖模力，N； p塑料熔體對型腔的平均壓力，MPa； An單個塑件的在分型面上

3、的投影面積，mm2； Aj澆注系統在分型面上的投影面積，mm2。型腔數 根據注射機的額定鎖模力大于將模具分型面脹開的力，得 Fp(nAn+Aj)3按制品的精度要求確定型腔數 %4) 1(ssLnL式中 L塑件基本尺寸，mm； 塑件的尺寸公差，mm，為雙向對稱偏差標注； s單腔模注射時塑件可能產生的尺寸誤差的百分比。其數值對聚甲醛為0.2，聚酰胺-66為0.3%，對PE、PP、PC、ABS和PVC等塑料為0.05%。 生產經驗認為，增加一個型腔，塑件的尺寸精度將降低4，為了滿足塑件尺寸精度需使 成型高精度制品時，型腔數不宜過多，通常推薦不超過4腔，因為多型腔難于使各型腔的成型條件均勻一致。242

4、5sLn（7-3） 上式化簡得型腔數目 模具費為 Xm=nC1+C2式中 C1每一型腔所需承擔的與型腔數有關的模具費用； C2與型腔數無關的費用。4按經濟性確定型腔數 根據總成型加工費用最小的原則，并忽略準備時間和試生產原材料費用，僅考慮模具費用和成型加工費。 成型加工費為 式中 N制品總件數； Y每小時注射成型加工費，元/h； t成型周期。 0dndx160 CNytn (7-4)nytNXj60則得：為使總成型加工費最小，令總成型加工費為 X=Xm+Xj二、多型腔的排列 設計時應注意如下幾點： 盡可能采用平衡式排列，以便構成平衡式澆注系統，確保塑件質量的均一和穩定。 型腔布置和澆口開設部位

5、應力求對稱，以防止模具承受偏載而產生溢料現象。 盡量使型腔排列緊 湊 一些，以減 小 模具的外形尺寸。圖7-2(b)的布局優于圖(a)的布局，(b)的模板總面積小 ， 可節省鋼材 ， 減輕模具質量。 型腔的圓形排列所占的模板尺寸大，雖有利于澆注系統的平衡，但加工較麻煩，除圓形制品和一些高精度制品外，在一般情況下常用直線和H形排列，從平衡的角度來看應盡量選擇H形排列，圖73(b)、(c)的布局比(a)要好。三、分型面的設計 按分型面的位置分：分型面有垂直于注射機開模運動方向圖7-4(a)、 (b)、 (c)、 (f)；平行于開模方向 圖(e)；傾斜于開模方向圖(d)。 1分型面的形式 分型面：模

6、具上用于取出塑件和(或)澆注系統凝料的可分離的接觸表面。 按分型面的形狀分：有平面分型面圖(a)；曲面分型面圖(b)；階梯形分型面圖(c)。 常見單分型面模具只有一個與開模運動方向垂直的分型面； 對于有側凹或側孔的制品圖 (e)所示線圈骨架，則可采用平行于開模方向的瓣合模式分型面，開模時先使動模與定模面分開，然后再使瓣合模面分開。 有時為了實現側向抽芯，也需要另增輔助分型面； 有時為了取出澆注系統凝料，如采用針點澆口時，需增設一個取出澆注系統凝料的輔助分型面圖(f)； 分型面的數量： (1)分型面應便于塑件脫模和簡化模具結構，盡可能使塑件開模時留在動模，便于利用注射機鎖模機構中的頂出裝置帶動塑

7、件脫模機構工作。若塑件留在定模，將增加脫模機構的復雜程度。2分型面選擇原則 總的原則：保證塑件質量，且便于制品脫模和簡化模具結構。 表7l例l圖(a)，由于凸模固定在定 模 ，開模后塑 件 收縮包緊凸 模 使塑件留于定模，增加了脫 模 難度，使模 具 結構復雜。圖(b)的形式就 較 為合理。 表71例2圖(a)，當塑件帶有金屬嵌件時，因嵌件不會因收縮而包緊型芯，型腔若仍設于定模，將使模件留在定模，使脫模困難，故應將型腔 設 在 動 模 圖(b)。 表71例3，塑件外形較簡單，而內形帶有較多的孔或復雜的孔時，塑件成型收縮將包緊在型芯上，型腔設于動模不如設于定模脫模方便，后者僅需采用簡單的推板脫模

8、機構便可使塑件脫模。 表7l中例4，對帶有側凹或側孔的塑件，應盡可能將側型芯置于動模部分，以避免在定模內抽芯。同時應使側抽芯的抽拔距離盡量短，表7l中例5。(2)分型面應盡可能選擇在不影響外觀的部位，并使其產生的溢料邊易于消除或修整。 分 型 面 處不可避免地要在塑件上留下溢料或拼合縫痕跡，分型面最好不要設在塑件光亮平滑的外表面或帶圓弧的轉角處。表中例6，帶有球面的塑件，若采用圖 (a)的形式將有損塑件外觀，改用圖(b)的形式則較為合理。 分型面還影響塑件飛邊的位置，圖75塑件，圖(a)在A面產生徑向飛邊，圖(b)在B面產生徑向飛邊，若改用圖(c)結構，則無徑向飛邊，設計時應根據塑件使用要求和

9、塑料性能合理選擇分型面。(3)分型面的選擇應保證塑件尺寸精度 表71中例7塑件，D和d兩表面有同軸度要求。選擇分型面應盡可能使D與d同置于動模成型，圖(b)。若分型面選擇圖(a)所示，D與d分別在動模與定模內成型，由于合模誤差不利于保證其同軸度要求。(4)分型面選擇應有利于排氣 應盡可能使分型面與料流末端重合，這樣才有利于排氣。表7l中例8圖 (b)。(5)分型面選擇應便于模具零件的加工 表71例9，圖(a)采用一垂直于開模運動方向的平面作為分型面，凸模零件加工不便，而改用傾斜分型面圖(b)，則使凸模便于加工。(6)分型面選擇應考慮注射機的技術規格 圖76彎板塑件，若采用圖(a)的形式成型，當

10、塑件在分型面上的投影面積接近注射機最大成型面積時，將可能產生溢料，若改為圖(b)形式成型，則可克服溢料現象。 圖77杯形塑件，其高度較大，若采用圖(a)垂直于開模運動方向的分型面，取出塑件所需開模行程超過注射機的最大開模行程，當塑件外觀無嚴格要求時，可改用圖 (b)所示平行于開模方向的瓣合模分型面，但將使塑件上留下分型面痕跡，影響塑件外觀。 結論：選擇分型面應綜合考慮各種因素的影響，權衡利弊，以取得最佳效果。 注意：在應用上述原則選擇分型面時，有時會出現相悖，圖78所示塑件，當對制品外觀要求高，不允許有分型痕跡時宜采用圖(a)成型，但當塑件較高時將使制品脫模困難或兩端尺寸差異較大，因此在對制品

11、無外觀嚴格要求的情況下，可采用圖(b)的形式分型。2組合式 適用場合： 塑件外形較復雜，整體凹模加工工藝性差。 優點： 改善加工工藝性，減少熱處理變形，節省優質鋼材。 類型多樣： 圖79。圖(b) c)為底部與側壁分別加工后用螺釘連接或鑲嵌，圖(c)拼接縫與塑件脫模方向一致，有利于脫模； 圖(d)為局部鑲嵌，便于加工、磨損后更換方便。 對于大型和復雜的模具，可采用圖(e)所示的側壁鑲拼嵌入式結構，將四側壁與底部分別加工、熱處理、研磨、拋光后壓人模套，四壁相互鎖扣連接，為使內側接縫緊密，其連接處外側應留有0304 mm間隙，在四角嵌入件的圓角半徑R應大于模套圓角半徑。 圖(f)、 (g)所示為整

12、體嵌入式，常用于多腔?；蛲庑屋^復雜的塑件，如齒輪等，常用冷擠、電鑄或機械加工等方法制出整體鑲塊，然后嵌入，它不僅便于加工，且可節省優質鋼材。 注意： 組合式凹模易在塑件上留下拼接縫痕跡，設計時應合理組合，拼塊數量少，減少塑件上的拼接縫痕跡，同時還應合理選擇拼接縫的部位和拼接結構以及配合性質，使拼接緊密。此外，還應盡可能使拼接縫的方向與塑件脫模方向一致脫模。 對于采用垂直分型面的模具，凹模常用瓣合式結構。圖710為線圈架的凹模。二、凸模(型芯) （2）組合式：適用場合，塑件內表面形狀復雜不便于機械加工，或形狀雖不 復雜，但為節省優質鋼材、減少切削加工量時。（1）整體式：圖711(a)，優點，凸模

13、與模板做成整體，結構牢固，成型質量好，缺點，鋼材消耗量大，適用場合，內表面形狀簡單的小型凸模。 凸模：用于成型塑件內表面的零部件，又稱型芯或成型桿。 凸模分類：整體式和組合式。 將凸模及固定板分別采用不同材料制造和熱處理，然后連接在一起，圖711(b)、(c)、(d)為常用連接方式示例。圖(d)采用軸肩和底板連接；圖(b)用螺釘連接，銷釘定位；圖(c)用螺釘連接，止口定位。結構形式： 小凸模(型芯)往往單獨制造，再鑲嵌入固定板中，其連接方式多樣。圖712，(a)采用過盈配合，從模板上壓入；（b）采用間隙配合再從型芯尾部鉚接，以防脫模時型芯被拔出；(c)對細長的型芯可將下部加粗或做得較短，由底部

14、嵌入，然后用墊板固定或(d)、(e)用墊塊或螺釘壓緊，不僅增加了型芯的剛性，便于更換，且可調整型芯高度。 對異形型芯為便于加工，可做成圖713的結構，將下面部分做成圓柱形 (a)，甚至只將成型部分做成異形，下面固定與配合部分均做成圓形(b)。對形狀復雜的凸模為了便于機械加工和熱處理，采用鑲拼組合式，圖714。 三、螺紋型芯與螺紋型環 手動脫卸螺紋要求： 成型前使螺紋型芯或型環在模具內準確定位和可靠固定，不因外界振動和料流沖擊而位移；開模后型芯或型環能同塑件一起方便地從模內取出，在模外用手動的方法將其從塑件上順利地脫卸。 成型后塑件從螺紋型芯或螺紋型環上脫卸的方式： 強制脫卸、機動脫卸和模外手動

15、脫卸。 作用： 分別用于成型塑件的內螺紋和外螺紋，還可用來固定塑件內的金屬螺紋嵌件。 適用場合：成型塑件上的螺紋孔、安裝金屬螺母嵌件。 (a)、(b)、(c)用于成型塑件上的螺紋孔，采用錐面、圓柱臺階面和墊板定位支承。1.螺紋型芯 螺紋型芯的安裝方式：圖715，均采用間隙配合，僅在定位支承方式上有區別。用于固定金屬螺紋嵌件，采用圖(d)結構難于控制嵌件旋入型芯的位置，且在成型壓力作用下塑料熔體易擠入嵌件與模具之間和固定孔內并使嵌件上浮，影響嵌件軸向位置和型芯的脫卸；若將型芯做成階梯狀(e)，嵌件擰至臺階為止，有助于克服上述問題；對細小的螺紋型芯(小于M3)，為增加剛性，采用圖(f)結構，將嵌件

16、下部嵌入模板止口，同時還可阻止料流擠入嵌件螺紋孔；當嵌件上螺紋孔為盲孔，且受料流沖擊不大時，或雖為螺紋通孔，但其孔徑小于3時，可利用普通光桿型芯代替螺紋型芯固定螺紋嵌件(g)，從而省去了模外卸螺紋操作。 上述七種安裝方式主要用于立式注射機的下?；蚺P式注射機的定模，而對于上?；蚝夏r沖擊振動較大的臥式注射機模具的動模，應設置防止型芯自動脫落的結構。(a)至(g)為螺紋型芯彈性連接形式。(a)、(b)型芯柄部開豁槽，借助豁口槽彈力將型芯固定，它適用于直徑小于8mm的螺紋型芯； (c)、(d)彈簧鋼絲卡入型芯柄部的槽內以張緊型芯，適用于直徑816mm的螺紋型芯；直徑大于16mm的螺紋型芯可采用彈簧鋼

17、球(e)或彈簧卡圈(f)固定，也可采用肘簧夾頭夾緊(g)；(h)為剛性連接的螺紋型芯，使用不便。2螺紋型環 適用場合：成型塑件外螺紋或固定帶有外螺紋的金屬嵌件。 結構：整體式和組合式。 整 體 式 ： 圖717 (a)，它與模孔呈間隙配合(H8/f8)，配合段常為35mm，其余加工成錐狀，再在其尾部銑出平面，便于模外利用扳手從塑件上取下。 組合式：(b)，采用兩瓣拼合，銷釘定位。在兩瓣結合面的外側開有楔形槽，以便于脫模后用尖劈狀卸模工具取出塑件。一、塑件尺寸精度的影響因素1成型零部件的制造誤差 包括： 成型零部件的加工誤差和安裝、配合誤差。設計時一般應將成型零件的制造公差控制在塑件相應公差的1

18、3左右。2成型零部件的磨損 影響磨損的因素： 成型塑件的材料、成型零部件的磨損性及生產綱領。 簡化計算： 只考慮與塑件脫模方向平行的表面的磨損，對垂直于脫模方向的表面的磨損則予以忽略。 主要原因： 塑料熔體在型腔中的流動以及脫模時塑件與型腔的摩擦，以后者造成的磨損為主。 含玻璃纖維和石英粉等填料的塑件、型腔表面耐磨性差的零部件取大值。設計時根據塑料材料、成型零部件材料、熱處理及型腔表面狀態和模具要求的使用期限來確定最大磨損量，中、小型塑件該值一般取16塑件公差，大型塑件則取小于16塑件公差。3.塑料的成型收縮 成型收縮：是塑料材料與成型條件的綜合特性，隨制品結構、工藝條件等影響而變化。 由于設

19、計時選取的計算收縮率與實際收縮率的差異以及由于塑件成型時工藝條件的波動、材料批號的變化而造成的塑件收縮率的波動，導致塑件尺寸的變化值為： 式中 Smax塑料的最大收縮率； Smin塑料的最小收縮率； Ls塑料的名義尺寸。ssLSSminmax（7-5） 結論：塑件尺寸變化值s與塑件尺寸成正比。對大尺寸塑件，收縮率波動對塑件尺寸精度影響較大。此時，只靠提高成型零件制造精度來減小塑件尺寸誤差是困難和不經濟的，應從工藝條件的穩定和選用收縮率波動值小的塑料來提高塑件精度；對小尺寸塑件，收縮率波動值的影響小，模具成型零件的制造誤差及其磨損量成為影響塑件精度的主要因素。4配合間隙引起的誤差 誤差原因：活動

20、型芯的配合間隙，引起塑件孔的位置誤差或中心距誤差；凹模與凸模分別安裝于動模和定模時，合模導向機構中導柱和導套的配合間隙，引起塑件的壁厚誤差。 為保證塑件精度須使上述各因素造成的誤差的總和小于塑件的公差值，即： jscz式中 z成型零部件制造誤差； c成型零部件的磨損量； s塑料的收縮率波動引起的塑件尺寸變化值； j由于配合間隙引起塑件尺寸誤差； 塑件的公差。二、成型零部件工作尺寸計算 計算方法有：平均值法和公差帶法。 規范塑件標注的規定：計算前，對塑件尺寸和成型零部件的尺寸偏差統一按“入體”原則標注。對包容面(型腔和塑件內表面)尺寸采用單向正偏差標注，0slzmL0基本尺寸為最小。圖718，設

21、為塑件公差，z為成型零件制造公差，則塑件內徑為 ， 型腔尺寸 。 注意：當塑件原有偏差的標注方法與此不符合時，應按此規定換算。對中心距尺寸采用雙向對稱偏差標注，塑件間中心距為對被包容面(型芯和塑件外表面)尺寸采用單向負偏差標注，基本尺寸為最大，型芯尺寸為 ，塑件外形尺寸為 。0sL0zmlCs/2，型芯間的中心距為 Cmz/2。1平均值法 按塑料收縮率、成型零件制造公差和磨損量均為平均值時，制品獲得的平均尺寸來計算的。(1)型腔與型芯徑向尺寸型腔 設塑料平均收縮率為Scp；塑件外形基本尺寸為Ls，其公差值為，則塑件平均尺寸為 Ls - ；型腔基本尺寸為Lm，其制造公差為z，則型腔平均尺寸為Lm

22、+ 。考慮平均收縮率及型腔磨損為最大值的一半（ ） ，有2222sCpsczmLSLL2c2z整理并忽略二階無窮小量 ，可得型腔基本尺寸：cpS22czcpsmSLL211 c和z是影響塑件尺寸的主要因素，應根據塑件公差來確定，成型零件制造公差z一般?。?/31/6）；磨損量一般取小于/6，故上式為xSLLLcpssm標注制造公差后得：zxSLLLcpssm0（7-6） 式中 x修正系數。中、小型塑件，z=/3，c=/6，得zcpssmSLLL043 （7-7） 大尺寸和精度較低的塑件，z/3，c300 mm時，按允許變形量(如=005 mm)計算壁厚；l300mm，則按允許變形量=l6 00

23、0計算壁厚。 53)-(7 34ECphS 二、型腔底板厚度計算由此按剛度條件計算的底板厚度為 74. 034Etpr 注意：此處底板厚度計算均指底板平面不與動模板或定模板緊貼而用模腳支承的情況，對于底板的底平面直接與定模板或動模板緊貼的情況，其厚度僅需由經驗決定即可。 1圓形型腔底部厚度a、組合式圓形型腔(圖7-26)的底板 可視為周邊簡支的圓板，最大撓度發生在中心，且 54)-(7 74. 034Eprt b、整體式圓形型腔(圖7-27)底板 可視為周邊固定的圓板，其最大變形位于板中心，其值為 22max833tpr按強度條件計算，其最大切應力發生在底板周邊，其值為由此得底板厚度為 對于鋼

24、材，=0.25，故得 55)-(7 8332prt 222. 1prt 34175. 0Etpr(1)整體式矩形型腔(圖7-30)的底板 )56-(7 175. 034Eprt 由此按剛度條件，底板厚度應為按強度條件分析，其最大應力發生在周邊，所需底板厚度為 2矩形型腔 57)-(7 432prt )58-(7 34EtpbC 可視為周邊固定受均布載荷的矩形板，在塑料熔體壓力p的作用下，板的中心產生最大變形，其值為)59-(7 1/32/4444blblC 式中 C為常數，隨底板內壁兩邊長之比lb而異，列于表7-7。C的值也可按近似公式計算 如果已知允許的變形量，則按剛度條件計算的底板厚度為

25、同側壁的厚度計算一樣，底板強度計算也較復雜，通過計算分析得知，在p=50MPa時，只要l6000作為滿足強度條件的依據。 60)-(7 34EpbCt(2)組合式矩形型腔(圖7-31)底板 a、剛度計算時，最大變形量34325EBtpbL 雙支腳底板，可視為均布載荷簡支梁。設支腳間距L與型腔長度相等。 則底板厚度為61)-(7 32534EBpbLt 式中 L支腳間距，mm； B底板總寬度，mm。b、按強度條件計算時，簡支梁最大彎曲應力也出現在中部，其值為 故按強度計算所得的底板厚度為2243BtpbL 注意：大型模具型腔支腳跨度較大，計算出的底板厚度甚大，但若改變支撐方式，如增加一中間支撐時

26、圖732(a)，則 62)-(7 432BpbLt 63)-(7 322/534EBLpbt 所得的底板厚度值為由式(761)所得之值的12.5。 當增加兩根中間支撐時圖732(b)，則有 由此式計算所得的壁厚僅為雙腳支撐情況下的厚度的14.3。 64)-(7 323/534EBLpbt 結論：合理增加中間支撐可使底板厚度大大減小。 第五節 排氣結構設計 排氣不良的害處：型腔內的氣體受壓縮將產生很大的背壓，阻止塑料熔體正?？焖俪淠?，同時氣體壓縮所產生的熱量可能使塑料燒焦。在充模速度大、溫度高、物料黏度低、注射壓力大和塑件過厚的情況下，氣體在一定的壓縮程度下會滲入塑料制件內部，造成氣孔、組織疏松

27、等缺陷。 模內氣體主要有四個來源： 型腔和澆注系統中存在空氣。 塑料原料中含有水分，在注射溫度下蒸發而成為水蒸氣。 由于注射溫度高，塑料分解所產生的氣體。 塑料中某些添加劑揮發或化學反應所生成的氣體。如，熱固性塑料成型時，交聯反應常產生氣體。 塑件上氣泡的分布狀況：型腔和澆注系統積存空氣所產生的氣泡，常分布在與澆口相對的部位上；塑料內含有水分蒸發產生的氣泡呈不規則分布在整個塑件上；分解氣體產生的氣1.排氣方式 常 見 注 射模排氣方式如圖733。 泡則沿塑 件 的厚度分布 。 由此可以判 斷 氣體的來源 ， 選擇合理的 排 氣部位。用分型面排氣圖7-33(a)。用型芯與模板配合間隙排氣圖7-3

28、3(b)。利用頂桿運動間隙排氣圖7-33(c)、(d)。用側型芯運動間隙排氣圖7-33(e)L開設排氣槽。當以上措施仍不足以滿足快速、完全排氣時，應在模具適當部位開設排氣槽或排氣孔圖7-33(f)。2排氣槽設計要點 尺寸根據經驗常取槽寬1.51.6 mm，槽深0.020.05 mrn，以塑料不進入排氣槽為宜，即應小于塑料的不溢料間隙。各種塑料許用的溢料間隙見表7-5。 應盡量設在分型面上并盡量設在凹模。盡量設在料流末端和塑件較厚處。排氣方向不應朝向操作工人，并最好呈曲線狀，以防注射時燙傷工人。3引氣系統為什么要設計引氣系統？ 在成型大型深殼形塑件時，塑料熔體充滿整個型腔，模腔內的氣體被排除，這時塑