1、第五章第五章 注射模具成型零件的设计注射模具成型零件的设计 5-1 5-1 型腔的结构设计型腔的结构设计 5-2 5-2 型芯的结构设计型芯的结构设计 5-3 5-3 成型零件镶拼组合的原则成型零件镶拼组合的原则5-4 5-4 成型零件尺寸的确定成型零件尺寸的确定5-5 5-5 螺纹成型零件的设计螺纹成型零件的设计 5-6 5-6 成型零件的设计成型零件的设计第一节第一节 型腔的结构设计型腔的结构设计型腔又称凹模，是构成塑件型腔又称凹模，是构成塑件 外部几何形状的零件外部几何形状的零件一、型腔的结构形式一、型腔的结构形式n完全整体式完全整体式图图5-1 型腔型腔由整块材料加工而成，适于形状简单
2、的中小型模具由整块材料加工而成，适于形状简单的中小型模具优点：结构简单；强度、刚度较高，不易变形；塑件上不会产生拼缝痕迹优点：结构简单；强度、刚度较高，不易变形；塑件上不会产生拼缝痕迹缺点：切削量大，成本高；热处理和表面处理较难缺点：切削量大，成本高；热处理和表面处理较难n整体组合式整体组合式图图5-2 型腔由整块材料加工，而后嵌入到固定板中型腔由整块材料加工，而后嵌入到固定板中特点：特点：便于加工，特别是在多型腔模具中，型腔单个加工后再分别装入模板，易便于加工，特别是在多型腔模具中，型腔单个加工后再分别装入模板，易保证同心度和尺寸精度，且便于热处理保证同心度和尺寸精度，且便于热处理 n局部组
3、合式局部组合式图图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、型腔由整块材料制成，局部镶有成型嵌件。用于型腔较深、形状较复杂、整体加工困难或局部需要淬硬的模具形状较复杂、整体加工困难或局部需要淬硬的模具 n完全组合式完全组合式 由多个镶块组合而成。用于不易加工的型腔和大型型腔上由多个镶块组合而成。用于不易加工的型腔和大型型腔上 n特点：便于机加工、抛光、研磨、局部热处理。特点：便于机加工、抛光、研磨、局部热处理。嵌入式：嵌入式：图图5-4 模框组合式：模框组合式：图图5-5 瓣合式：瓣合式：图图5-6二、型腔壁厚和底板厚度的计算二、型腔壁厚和底板厚度的计算1.1.注射过程中型腔
4、所受的力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；开模时的拉应力合模时的压应力；注射压力；保压压力；开模时的拉应力2.2.型腔壁厚和底板厚度计算的必要性型腔壁厚和底板厚度计算的必要性:图图5-7.8.9.105-7.8.9.10n型腔刚度不足型腔刚度不足时会产生时会产生弹性变形弹性变形，型腔向外膨胀型腔向外膨胀，影响塑件质量和尺寸影响塑件质量和尺寸精度精度，并产生，并产生溢料、飞边溢料、飞边n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 3.3.计算与校核中的技术参数计算与校核中的技术参数：图图5-7.8.9.
5、105-7.8.9.10n型腔内部所受熔体型腔内部所受熔体的的单位平均压力单位平均压力P P：一般一般取取19.619.649Mpa49Mpan型腔的型腔的许用变形量许用变形量：即即最大不溢料间隙最大不溢料间隙n型强所用钢材的许用应力型强所用钢材的许用应力 4.4.型腔壁厚和底板厚度的计算型腔壁厚和底板厚度的计算侧壁和底板厚度分别以刚度和强度条件计算侧壁和底板厚度分别以刚度和强度条件计算n组合式圆形型腔组合式圆形型腔 整体式圆形型腔整体式圆形型腔n组合式矩形型腔组合式矩形型腔 整体式矩形型腔整体式矩形型腔5.5.型腔壁厚计算实例型腔壁厚计算实例例例5-1 组合式圆形型腔计算实例组合式圆形型腔计
6、算实例图图5-7.5-7.有一组合式圆形型腔，其内腔半径有一组合式圆形型腔，其内腔半径r=85mm，型腔的许用变形量，型腔的许用变形量=0.05mm，熔料进入型腔的平均单位压力，熔料进入型腔的平均单位压力p=49MPa，型腔材型腔材料的许用应力料的许用应力=156.8MPa。求其型腔的侧壁和底板厚度。求其型腔的侧壁和底板厚度。例例5-2 组合式矩形型腔计算实例组合式矩形型腔计算实例图图5-9.5-9.有一组合式矩形型腔，其内腔内腔长度有一组合式矩形型腔，其内腔内腔长度l1=340mm，L2=220mm，型腔深度型腔深度h=68mm，型腔侧壁，型腔侧壁h1=100mm，模体支架间距，模体支架间距
7、L=200mm，支撑板长度，支撑板长度l=600mm，型腔的许用变形量，型腔的许用变形量=0.05mm，熔料进入型腔的平均单位压力，熔料进入型腔的平均单位压力p=49MPa，型腔材型腔材料的许用应力料的许用应力=156.8MPa。求其型腔的侧壁和底板厚度。求其型腔的侧壁和底板厚度。组合式圆形型腔侧壁厚度的计算比较组合式圆形型腔侧壁厚度的计算比较 mm型腔边长型腔边长l1100200300370400500600S刚22.85798.7131145195249S强3571106131141177212型腔内半径型腔内半径r20508586100130140S刚2.11551.9548514928
8、0S强1331.553.854637688组合式矩形型腔侧壁厚度的计算比较组合式矩形型腔侧壁厚度的计算比较 mm 结论结论当圆形型腔内半径当圆形型腔内半径r=86mm和矩形型腔的长边和矩形型腔的长边L1=370mm时，按刚度和时，按刚度和强度分别算得的侧壁厚度相等。故取强度分别算得的侧壁厚度相等。故取r=86mm和和L1=370mm为临界值，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当小于该值时按强度计算，大于该值时按刚度计算第二节第二节 型芯的结构设计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、侧型芯又叫凸模，是构成塑件内部几何形状的零件。包括
9、主体型芯、小型芯、侧抽芯和成型杆及螺纹型芯等抽芯和成型杆及螺纹型芯等 一、型芯的结构形式一、型芯的结构形式n完全整体式完全整体式图图5-115-11 主体型芯与动模板做成一体。结构简单，强度、刚度较主体型芯与动模板做成一体。结构简单，强度、刚度较好好;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、刚度要求求很高的注射模很高的注射模 n整体嵌入式整体嵌入式图图5-125-12 将主体型芯镶嵌在将主体型芯镶嵌在模板上并固定模板上并固定 n局部组合式局部组合式图图5-135-13、图图5-145-14 塑件局部有不同形状的孔或沟
10、槽不易加工时，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，在主体型芯上局部镶嵌与之对应的形状，以简化加工工艺，便于制造和维修以简化加工工艺，便于制造和维修 n完全组合式完全组合式图图5-155-15由多块分解的小型芯镶拼组合而成，用于形由多块分解的小型芯镶拼组合而成，用于形状规则又难于状规则又难于整体加工的塑件整体加工的塑件 二、小型芯的固定形式二、小型芯的固定形式 图图5-165-16第三节第三节 成型零件镶拼组合的原则成型零件镶拼组合的原则一一.保证塑件质量和模具可靠性保证塑件质量和模具可靠性n减少在塑件上留下拼缝痕迹减少在塑件上留下拼缝痕迹n使毛刺方向与镶
11、拼方向一致，以免影响脱模使毛刺方向与镶拼方向一致，以免影响脱模n尽量使接合缝严密，强度足够，牢靠可靠，避免尖角、薄壁尽量使接合缝严密，强度足够，牢靠可靠，避免尖角、薄壁 二二.方便模具其它部分的布局方便模具其它部分的布局n考虑镶拼结构是否干涉浇注系统、温度调节系统及脱模机构等的设计考虑镶拼结构是否干涉浇注系统、温度调节系统及脱模机构等的设计三三.考虑模具的制造与维修考虑模具的制造与维修n尽量简化模具制造工艺，维修、更换方便尽量简化模具制造工艺，维修、更换方便n尽量减少镶拼数量尽量减少镶拼数量n缩短配合长度等缩短配合长度等 第四节第四节 成型零件尺寸的确定成型零件尺寸的确定一、影响塑件尺寸的因素
12、一、影响塑件尺寸的因素n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收缩率的选择和成型收缩的波动引起的尺寸误差n成型零件的制造误差、组装误差及相对移动引起的误差；成型零件的制造误差、组装误差及相对移动引起的误差；n成型零件脱模斜度引起的误差成型零件脱模斜度引起的误差n成型零件磨损及化学腐蚀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二、确定成型零件尺寸的原则1.1.综合考虑以下因素，确定合适的塑料收缩率综合考虑以下因素，确定合适的塑料收缩率n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n熔
13、料流向：与进料方向平行的尺寸取偏小值熔料流向：与进料方向平行的尺寸取偏小值n浇口截面积：浇口截面积小的比大的收缩率大，应取偏大值浇口截面积：浇口截面积小的比大的收缩率大，应取偏大值n与浇口的距离：近的部位比远的部位收缩率小，应选较小值与浇口的距离：近的部位比远的部位收缩率小，应选较小值n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 2.2.据成型零件的性质决定各部分成型尺寸：据成型零件的性质决定各部分成型尺寸：图图5-175-173.3.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；型脱模斜度的取向：型腔尺寸
14、以大端为准，脱模斜度向缩小方向取得；型芯尺寸以小端为准，脱模斜度向扩大方向取得芯尺寸以小端为准，脱模斜度向扩大方向取得 4.4.成型零件相对移动而可能产生飞边时，成型尺寸可适当减去或增加一个成型零件相对移动而可能产生飞边时，成型尺寸可适当减去或增加一个附加值附加值图图5-185-18三、成型零件尺寸的计算三、成型零件尺寸的计算1.1.型腔尺寸型腔尺寸其中：其中：D型腔径向最小基本尺寸；型腔径向最小基本尺寸；D0塑件最大基本尺寸塑件最大基本尺寸 S塑料平均收缩率；塑料平均收缩率；H型腔深度最小基本尺寸型腔深度最小基本尺寸 H塑件最大基本尺寸；塑件最大基本尺寸；塑件的公差塑件的公差 模具制造公差，
15、按模具制造公差，按IT9级公差选取，精度要求不高者取（级公差选取，精度要求不高者取（1/3 1/6）2.2.型芯尺寸型芯尺寸d型芯径向最大基本寸型芯径向最大基本寸 h 型芯高度最大尺寸型芯高度最大尺寸d0塑件径向最小基本尺寸塑件径向最小基本尺寸 h0塑件内形深度最小尺寸塑件内形深度最小尺寸4.4.计算实例计算实例 图图5-145-14 图示为材料是图示为材料是ABS 的塑件，的塑件，试计算其成型零件的各部尺寸试计算其成型零件的各部尺寸型腔大端直径型腔大端直径D型腔深度型腔深度H型腔小端直径型腔小端直径d型芯高度型芯高度h中心距中心距C3.3.中心距尺寸中心距尺寸c 模具中心距基本尺寸模具中心距
16、基本尺寸c 0塑件中心距的基本尺寸塑件中心距的基本尺寸第五节第五节 螺纹成型零件的设计螺纹成型零件的设计一、塑料螺纹的成型方法一、塑料螺纹的成型方法 图图5-205-20二、螺纹成型零件尺寸的计算二、螺纹成型零件尺寸的计算n螺纹型环径向尺寸取塑件公差的负偏差螺纹型环径向尺寸取塑件公差的负偏差,再减去一个磨损余量再减去一个磨损余量n螺纹型芯径向尺寸取塑件公差的正偏差，再加上一个磨损余量螺纹型芯径向尺寸取塑件公差的正偏差，再加上一个磨损余量n螺距尺寸取双向公差螺距尺寸取双向公差1.1.螺纹型环的径向尺寸螺纹型环的径向尺寸 图图5-215-21 n中径中径D D2m2m n外径外径D Dm m n内
17、径内径D D1m 1m 其中：其中：D2m螺纹型芯中径尺寸螺纹型芯中径尺寸Dm螺纹型环外径尺寸螺纹型环外径尺寸D1m螺纹型环内径尺寸螺纹型环内径尺寸D2塑件外螺纹中径基本尺寸塑件外螺纹中径基本尺寸 D塑件外螺纹的外径基本尺寸塑件外螺纹的外径基本尺寸S塑件平均收缩率塑件平均收缩率 b塑件外螺纹的中、外、内径公差塑件外螺纹的中、外、内径公差螺纹型环的径向制造公差，螺纹型环的径向制造公差，2203(1)4mDDSb2.2.螺纹型芯的径向尺寸螺纹型芯的径向尺寸 图图5-225-22 n中径中径 n外外径径 n内径内径3.3.螺距螺距其中：其中：d2m螺纹型芯中径尺寸螺纹型芯中径尺寸dm螺纹型环外径尺寸
18、螺纹型环外径尺寸d1m螺纹型环内径尺寸螺纹型环内径尺寸d2塑件外螺纹中径基本尺寸塑件外螺纹中径基本尺寸 d塑件外螺纹的外径基本尺寸塑件外螺纹的外径基本尺寸S塑件平均收缩率塑件平均收缩率 b塑件外螺纹的中、外、内径公差塑件外螺纹的中、外、内径公差螺纹型芯的径向制造公差螺纹型芯的径向制造公差 三三、螺纹成型零件的设计原则、螺纹成型零件的设计原则n限制限制螺纹配合极限长度螺纹配合极限长度L L极极：b b塑件螺纹的中径公差；塑件螺纹的中径公差；S S所选塑料的收缩率所选塑料的收缩率 例：塑件为例：塑件为M10M10的螺母，塑料为聚丙烯，求其螺纹配合的极限长度。的螺母，塑料为聚丙烯，求其螺纹配合的极限
19、长度。n配合长度较短，不能满足强度要求，可改用收缩率较小的材料配合长度较短，不能满足强度要求，可改用收缩率较小的材料螺纹起、终端留大于螺纹起、终端留大于0.8mm0.8mm的无螺纹区以提高塑件使用寿命、增加强度的无螺纹区以提高塑件使用寿命、增加强度图图5-23 5-23 n螺纹相配的两塑件尽量应选用同种塑料，可不考虑螺距的收缩率螺纹相配的两塑件尽量应选用同种塑料，可不考虑螺距的收缩率 四、螺纹成型零件计算实例四、螺纹成型零件计算实例塑件螺纹为塑件螺纹为M20 x2-6H/5gM20 x2-6H/5g，6g6g，塑料收缩率为，塑料收缩率为0.6%0.6%，计算螺纹型环和型芯的各部，计算螺纹型环和
20、型芯的各部分尺寸。分尺寸。五、小五、小直径螺纹型芯安装形式直径螺纹型芯安装形式图图5-245-24要求要求n螺纹型芯安装时应准确螺纹型芯安装时应准确定位定位n应易装入、易随塑件顶出并易应易装入、易随塑件顶出并易从塑件上旋出从塑件上旋出0.4 3 2bLS限 第七节第七节 成型零件的设计原则成型零件的设计原则一一.保证塑件的整体外观保证塑件的整体外观 图图5-265-26二二.成型零件应便于加工并达到必要的装配精度成型零件应便于加工并达到必要的装配精度 图图5-275-27三三.成型零件应有必要的制造和装配基准面，力求制造、装配时定成型零件应有必要的制造和装配基准面，力求制造、装配时定位可靠，方便快捷位可靠，方便快捷 图图5-28.295-28.29四四.相互配合部分尽量减少配合面以便于制造装配相互配合部分尽量减少配合面以便于制造装配 图图5-305-30五五.组合件应便于装卸组合件应便于装卸 图图5-315-31六六.应使成型零件使用方便应使成型零件使用方便 图图5-325-32七七.考虑成型零件的强度考虑成型零件的强度 图图5-335-33例：塑件风轮注射模的结构实例例：塑件风轮注射模的结构实例 图图5-345-34
