中職塑料成型模具第6章教學課件

1、YCF正版可修改PPT（中職塑料成型模具第6章教學課件第6章 注射成型模具設計6.1 澆注系統(tǒng)的設計6.2 成型零件的設計6.1 澆注系統(tǒng)的設計6.1.1 普通澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注射機噴嘴射出后到達型腔之前在模具內流經的通道。普通流道澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料穴四部分組成，如圖6-1所示。澆注系統(tǒng)的設計合理與否直接關系到塑料制品的成型質量和生產效率。1.主流道的設計在模具工作時，由于主流道部分的小端入口處及注射機噴嘴與具有一定溫度、壓力的塑料熔體會冷熱交替地反復接觸，屬易損部位，所以對注射模中主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套，以便有效地選用優(yōu)質鋼材單獨進行加

2、工和熱處理，延長使用壽命。主流道襯套如圖6-2所示。下一頁返回6.1 澆注系統(tǒng)的設計在直角式注射機所使用的模具中，因主流道開設在分型面上，故不需要沿著軸線方向拔出主流道內的凝料，主流道可以設計成等粗的圓柱形。主流道襯套的形式如圖6-3所示，圖6-3(a)為主流道襯套與定位圈設計成一體的形式，一般用于小型模具；為了拆卸更換方便，常將主流道襯套和定位圈設計成兩個零件，然后配合固定在模板上，如圖6-3(b)和圖6-3(c)所示。主流道襯套的固定如圖6-4所示。上一頁返回下一頁6.1 澆注系統(tǒng)的設計2.分流道設計分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體流動的通道。用于一模多腔或單型腔多澆口(制品尺

3、寸大)的場合。在分流道的設計時，應考慮盡量減小在流道內的壓力損失和盡可能避免熔體溫度的降低，同時還要考慮減小流道的容積。(1)分流道的截面形狀及尺寸為便于機械加工及凝料脫模，分流道一般設置在分型面上。常用的分流道截面形狀如圖6-5所示，圖6-5(a)為圓形截面形狀；圖6-5(b)為梯形截面形狀；圖6-5(c)為U形截面形狀；圖6-5(d)為半圓形截面形狀；圖6-5(e)為矩形截面形狀。分流道截面形狀和尺寸應根據塑料制品的結構和分流道的長度等因素來確定。由流道的效率(流道的截面積與周長的比值)分析可知，圓形和矩形流道的效率最高，即具有壓力損失減少的最大截面積和傳熱損失減少的流道的最小面積，因此，

4、圓形截面和矩形截面是分流道比較理想的形狀。表6-1列出了常用塑料的分流道直徑。下一頁返回上一頁6.1 澆注系統(tǒng)的設計實際生產中常采用梯形截面的分流道。梯形截面分流道容易加工，且塑料熔體的熱量散失及流動阻力均不大。根據經驗，一般取梯形流道的深度為梯形截面大底邊寬度的2/3-3/4,側面斜度取510o。對于壁厚小于3 mm、質量200 g以下的塑料制品，可采用下面的經驗公式確定其截面大底邊寬度尺寸： （6-1）式中D梯形的大底邊寬度 m制品的質量(g) L分流道的長度(mm) 對于U形截面的分流道，H1=1.25R1，R1=0.5D。上一頁下一頁返回6.1 澆注系統(tǒng)的設計(2)分流道的長度分流道要

5、盡可能短，且少彎折，以利于最經濟地使用原料和減少注射機的能耗，減少壓力損失和熱量損失。若分流道設計得比較長時，其末端應留有冷料穴，以防前鋒冷料堵塞澆口或進入模腔。(3)分流道的表面粗糙度分流道的表面粗糙度一般取1.6um左右，不需要很低，這樣的表面有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。上一頁返回下一頁6.1 澆注系統(tǒng)的設計3.澆口的設計澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。澆口的形狀、位置和尺寸對制品的質量影響很大。(1)澆口的作用熔體充模后，澆口處首先凝固，可防止注射機螺桿(或柱塞)

6、抽回時熔體向分流道回流。熔體在流經狹窄的澆口時產生摩擦熱，使熔體升溫，有助于充模。易于切除澆口尾料，二次加工方便。對于多型腔模具，澆口能用來平衡進料，對于多澆口單型腔模具，澆口不僅可以用來平衡進料，還可以用來控制熔合紋在制品中的位置。下一頁返回上一頁6.1 澆注系統(tǒng)的設計(2)澆口的類型在注射模設計中常用的澆口形式有如下兒種:接澆口直接澆口又稱中心澆口、主流道澆口，如圖6-6所示，這種澆口由主流道直接進料，故熔體的壓力損失小，成型容易，因此，適用于任何塑料，常用于成型大而深的塑料制品。直接澆口的缺點是，由于澆口處固化慢，故注射成型周期長，容易產生殘余應力，澆口處易出現裂紋或翹曲變形，澆口凝料切

7、除后有明顯疤痕。側澆口側澆口又稱邊緣澆口，如圖6-7所示，側澆口一般開設在分型面上，塑料熔體于型腔的側面充模，其截面形狀多為圖6-6直接澆口形狹縫，調整其截面的厚度和寬度可以調節(jié)熔體充模時的剪切速率及澆口固化時間，在實踐中通常是在容許的范圍內首先將側澆口的厚度加工得薄一些，在試模時再進行修正，以調節(jié)澆口的固化時間。 上一頁下一頁返回6.1 澆注系統(tǒng)的設計確定側澆口的尺寸，應考慮它們對成型工藝的影響，一般澆口長度關系到壓力降，澆口的厚度影響到澆口的固化時間，澆口的寬度影響到熔體的流動性能。側澆口的尺寸計算的經驗公式如下： （6-2） （6-3）式中b側澆口的寬度(mm)； A制品的外表面積(mm

8、2)； h側澆口的厚度(mm)。上一頁下一頁返回6.1 澆注系統(tǒng)的設計扇形澆口如圖6-8所示，扇形澆口是矩形側澆口的一種變異形式。在成型大平面板狀及薄壁制品時，宜采用扇形澆口。在扇形澆口的整個長度上，沿進料方向截面寬度逐漸變大，為保持斷面積處處相等，澆口的截面厚度逐漸減小。膜狀澆口如圖6-9所示。這種澆口用于成型管狀制品及平板狀制品，其特點是將澆口的厚度減薄，而把澆口的寬度同制品的寬度做成一致。采用這類澆口，塑料熔體在充模時進料均勻，各處料流速度大致相同，模腔內氣體易排出，避免了使用側澆口時容易在制品上產生的熔接痕；但澆口去除較困難，澆口痕跡明顯。當制品內徑精度要求較高時，可按圖6-9(b)將

9、膜狀澆口設置在制品的端面處，其澆口重疊長度L、應小于澆口厚度ho膜狀澆口的長度L常取0.71.2mm，厚度h取0.351.5 mm上一頁下一頁返回6.1 澆注系統(tǒng)的設計點澆口點澆口又稱針狀澆口或橄欖形澆口，如圖6-10所示。點澆口是一種在制品中央開設澆口時使用的圓形限制性澆口，由于澆口前后兩端存在較大的壓力差，能有效地增大塑料熔體的剪切速率并產生較大的剪切熱，從而導致熔體的表觀鉆度下降，流動性增加，利于充模。常用于成型各種殼類、盒類的熱塑性塑料制品。點澆口的優(yōu)點是澆口殘留痕跡小，易取得澆注系統(tǒng)的平衡，也利于自動化操作；但是由于澆口的截面積小，流動阻力大，需提高注射壓力，只宜于成型流動性好的熱塑

10、性塑料，在模具結構上需增加一個分型面，即三板式雙分型面，以便澆口凝料取出。點澆口的截面為圓形，直徑d常為0.51.8mm。它也可用下面經驗公式計算：上一頁下一頁返回6.1 澆注系統(tǒng)的設計 （6-5）式中d點澆口直徑； t制品壁厚(mm)； A制品外表面積(mm2)。潛伏澆口潛伏澆口又稱剪切澆口，由點澆口演變而來。這類澆口的分流道位于分型面上，而澆口本身設在模具內的隱蔽處，塑料熔體通過型腔側面斜向注人型腔，因而，制品外表不受損傷，不致因澆口痕跡而影響制品的表面美觀效果，如圖6-12所示。若要避免澆口痕跡可在推桿上開設二次澆口，使二次澆口的末端與制品內壁相通，如圖6-12(b)所示。上一頁下一頁返

11、回6.1 澆注系統(tǒng)的設計護耳澆口護耳澆口又稱分接式澆口。如圖6-13所示，護耳澆口由矩形澆口和耳槽組成，耳槽的截面和水平面積均比較大，在耳槽前部的矩形小澆口能使熔體因摩擦發(fā)熱而使溫度升高，熔體在沖擊耳槽壁后，能調整流動方向，平衡地注人型腔，因而，制品成型后殘余應力小;另外依靠耳槽，能允許周邊產生收縮，所以能減小因注射壓力造成的過量填充以及因冷卻收縮所產生的變形。這種澆口適用于如聚氯乙烯、聚碳酸醋等熱穩(wěn)定性差、黍占度高的塑料的注射成型。護耳澆口書為矩形截面，其尺寸同側澆口。耳槽長度H可取分流道長度的1.5倍，耳槽寬度b0于分流道直徑，耳槽的厚度t0制品壁厚的0.9倍，耳槽的位置L以距離制品邊緣1

12、50 mm以內為宜。當制品較寬，需要使用多個護耳澆口時，耳槽之間L0的最大距離約為300mm。上一頁下一頁返回6.1 澆注系統(tǒng)的設計(3)澆口位置澆口位置開設正確與否，對制品的成型性能和質量影響很大，因此，合理選擇澆口位置是設計澆注系統(tǒng)時的重要環(huán)節(jié)。在確定澆口位置時，應注意如下幾點：盡量縮短流動距離。澆口應開設在制品壁最厚處。盡量減少或避免熔接紋 如圖6-14所示，對于圓筒類制品，成型時采用直接澆口比側澆口合理。應有利于型腔中氣體的排除 如圖6-15所示制品，若采用圖6-15(a)所示的澆口位置，熔體會立即封閉模具在分型面處的氣隙，使模腔內的氣體無法排出。最終在制品頂部形成氣泡；如果改用圖6-

13、15 (b)所示的澆口位置，則可克服上述缺陷。上一頁下一頁返回6.1 澆注系統(tǒng)的設計避免在承受彎曲或沖擊載荷的部位設置。澆口應開設在不影響型芯穩(wěn)定性的部位。圖6-16所示，當型芯為細而長時，若澆口位置不當，就容易使型芯受到熔體的沖擊而產生變形，造成制品壁厚不一致。圖6-16(a)采用側澆口不合理；圖6-16(b)采用直接澆口合理。澆口應開設在不影響制品外觀的部位。澆口的設置應避免熔體斷裂。如圖6-17(a)所示，當小澆口正對著寬度和厚度很大的模腔時，高速料流通過澆口時會受到很高的剪切應力，而產生噴射和蛇形流等熔體斷裂現象;若采用如圖6-17(b)所示的搭接澆口，澆口正對著型腔壁或型芯的位置，使

14、高速料流沖擊在型腔壁或型芯上，從而降低熔體流速，改變流向，使熔體均勻地填充型腔。上一頁下一頁返回6.1 澆注系統(tǒng)的設計4.冷料穴的設計將主流道或分流道延長所形成的井穴稱為冷料穴。冷料穴的作用是儲存因兩次注射間隔而產生的冷料頭以及熔體流動的前鋒冷料，以防止熔體冷料進入型腔;此外，冷料穴還具有在開模時將主流道和分流道的冷料鉤住并滯留在動模一側的功能。冷料穴一般設在主流道對面的動模板上，其公稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些。深度為直徑的1-1.5倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積。常見的冷料穴有以下兩種結構形式。(1)帶z頭拉料桿的冷料穴 在冷料穴底部有一根z頭的拉料桿，這是最常用的冷料穴

15、形式。如圖6-18(a)所示還有帶推桿的倒錐形冷料穴，如圖6-18(b)所示；帶推桿的環(huán)槽形冷料穴，如圖6-18(c)所示。上一頁下一頁返回6.1 澆注系統(tǒng)的設計(2)帶球形頭拉料桿的冷料穴 這種拉料桿專用于有推件板的模具中，如圖6-19(a)所示。蘑菇形拉料桿，如圖6-19(b)所示；錐形拉料桿，如圖6-19(c)所示，均是球形頭拉料桿的變異形式。冷料穴除在主流道對面的動模板上(也即塑料流動的轉向處)開設外；對于一模多腔的注射模，若分流道較長，塑料熔體充模的溫降較大時，也要求在其延伸端開設較小的冷料穴，以防止分流道末端的冷料進入型腔，如圖6-20所示。上一頁下一頁返回6.1 澆注系統(tǒng)的設計5

16、.一模多腔澆注系統(tǒng)的平衡采用一模多腔的模具成型時，若所有的型腔能夠在同一時刻充滿，注射壓力將會急劇升高，可以實現壓實和保壓。 (1)平衡式澆注系統(tǒng)平衡式的澆注系統(tǒng)的特點是，從分流道到澆口及型腔，其形狀、長度尺寸、圓角、模壁的冷卻條件等都相同，因此熔體能以相同的成型壓力和溫度同時充滿所有的型腔，從而可以獲得尺寸相同、物理性能良好的制品。常見的平衡式澆注系統(tǒng)布置有型腔采用圓周式和橫列式兩種，如圖6-21所示。圖6-21(a)為圓形排列；圖6-21(b)為H形排列。(2)非平衡式澆注系統(tǒng)非平衡式澆注系統(tǒng)分兩種情況，一種是各個型腔的尺寸和形狀相同，只是諸型腔距主流道的距離不同而使得澆注系統(tǒng)不平衡；另一

17、種是型腔和流道長度均不相同而使得澆注系統(tǒng)不平衡。非平衡式澆注系統(tǒng)如圖6-22所示，圖6-22(a)為直線形排列，圖6-22(b)為H形排列。上一頁返回下一頁6.1 澆注系統(tǒng)的設計在非平衡式澆注系統(tǒng)中，由于主流道到各型腔的分流道長度各不相同或者各型腔形狀和尺寸各不相同，因此，為了使各個型腔能同時均衡地充滿，必須將澆口做成不同的截面形狀或不同的長度，實行人工平衡。實行人工平衡，確定各個澆口的尺寸的近似計算式為： （6-6）式中k澆口平衡系數； S澆口斷面積(mm2) ； L澆口長度(mm) ； a主流道到型腔澆口的距離(mm) 。式(6 -6)的應用是基于各個型腔的平衡系數相等或成比例。下一頁返回

18、上一頁6.1 澆注系統(tǒng)的設計6.1.2排氣槽的設計當塑料熔體填充型腔時，必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內的空氣及塑料受熱或凝固產生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內因各種原因而產生的氣體不被排除干凈，將會在制品上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷；此外氣體受壓，體積縮小而產生高溫會導致制品局部碳化或燒焦(褐色斑紋)；同時積存的氣體還會產生反向壓力而降低充模速度。因此，設計型腔時必須考慮排氣的問題。 注射模成型時的排氣方式通常有如下幾種：1.利用配合間隙排氣對于中、小型模具的簡單型腔，可利用推桿和推桿孔的配合間隙排氣，如圖6-24(a)所示；也可以利用活動型芯孔的配合間隙排氣，如圖6-24

19、(b)所示。上一頁下一頁返回6.1 澆注系統(tǒng)的設計2.利用燒結金屬塊排氣如果型腔最后充填的部位不在分型面上，其附近又無可供排氣的推桿或活動型芯時，可在型腔深處鑲嵌排氣塞，如圖6-25所示。排氣塞可用燒結金屬塊制成。3.在分型面上開設排氣槽排氣對于成型容易產生氣體的塑料熔體時，或成型具有部分薄壁的制品以及采用快速注射工藝時，常在分型面上開設排氣槽進行排氣。排氣槽的形式與尺寸如圖6-26所示。圖6-26(a)是在離型腔58 mm以后的地方做成燕尾式的排氣槽形式，燕尾式排氣槽有利排氣順利、通暢；圖6-26 (b)的形式是為了防止排氣槽對著操作人員，避免發(fā)生事故，而采用的改進方式。常用塑料所采用的排氣

20、槽深度如表6-2所列。上一頁返回6.2 成型零件的設計6.2.1 型腔布置型腔布置主要指在一副模具內確定型腔的位置及數日、澆口位置以及布置冷卻管道等。由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)布置密切相關，因而型腔的排布在多型腔模具設計中應加以綜合考慮。型腔的排布應使每個型腔都通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等地獲得所需的足夠壓力，以保證塑料熔體同時均勻地充滿每個型腔，使各型腔的制品質量均一、穩(wěn)定。1.多型腔的排列多型腔的排列在模板上通常采用圓形排列、H形排列、直線形排列等，在設計排列時應注意如下幾點：返回下一頁6.2 成型零件的設計盡可能采用平衡式排列，以便構成平衡式澆注系統(tǒng)，確保均衡進料和同時充滿型腔；型腔的圓形排

21、列所占的模板尺寸大，雖有利于澆注系統(tǒng)的平衡，但加工較麻煩，一般情況下常用直線形排列或H形排列。盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸，減輕模具重量。2.型腔的數目確定型腔數目(n)的常用方法有如下2種：下一頁返回上一頁6.2 成型零件的設計上一頁下一頁返回(1)根據鎖模力確定型腔數目： （6-7）式中 Q注射機的鎖模力(N)； P型腔內熔體的平均壓力(MPa)； A2每一個制品在分型面上的投影面積(mm2)； A1澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積(mm2)。(2)根據最大注射量確定型腔數目： （6-8）式中G為注射機的最大注射量，m1為單個制品質量，m2為澆注系統(tǒng)的質量。6.2 成型零件的設

22、計6.2.2分型面的確定模具上用以取出制品及澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面稱為分型面，分型面是決定模具結構形式的重要因素，它與模具的整體結構和模具的制造工藝有密切關系，并且直接影響著塑料熔體的流動充填性及制品的脫模，因此，分型面的選擇是注射模設計中的一個關鍵內容。1.分型面的形式注射模具根據制品的不同，有的只有一個分型面，有的有幾個分型面。分型面的位置及形狀如圖6-29所示。圖6- 29(a)為平直分型面；圖6-29 (b)為傾斜分型面；圖6-29 (c)為階梯分型面；圖6-29(d)為曲面分型面；圖6-29(e)為瓣合分型面。上一頁下一頁返回6.2 成型零件的設計2.分型面位置的選擇原則(1

23、)分型面應選在制品外形最大輪廓處分型面必須開設在制品斷面輪廓最大的部位才能使制品順利地脫模。(2)確定有利的留模方式，便于制品順利脫模在注射成型時，因推出機構一般設置在動模一側，故分型面應盡量選在能使制品留在動模內的地方。如圖6-30所示制品，若按圖6-30 (a)分型，制品收縮后包在定模型芯上，分型后會留在定模一側，這樣就必須在定模部分設置推出機構，增加了模具結構的復雜性；若按圖6-30 (b)分型，分型后制品會留在動模，可依靠注射機的頂出裝置和模具的推出機構推出制品。上一頁下一頁返回6.2 成型零件的設計(3)保證制品的精度要求對于同軸度要求高的制品，在選擇分型面時，最好把要求同軸部分放在

24、分型面的同一側，避免由于合模精度的影響而引起形狀和尺寸上的偏差。圖6-32所示為雙聯塑料齒輪，按圖6-32(a)分型，兩部分齒輪分別在動、定模內成型，則因合模精度的影響，將導致制品的同軸度不能滿足要求；若按圖6-32(b)分型，則能保證兩部分齒輪的同軸度要求。(4)滿足制品的外觀質量要求因為分型面不可避免地要在制品上留下痕跡，所以分型面最好不要選在制品光滑的外表面或帶圓弧的轉角處。如圖6-33所示，圖6-33(a)分型不合理；而圖6-33(b)的分型是合理的。上一頁下一頁返回6.2 成型零件的設計(5)便于模具加工制造如圖6-34所示的制品，按圖6-34 (a)分型，因型芯頭部和型腔不對稱，型

25、芯和型腔加工均很困難；若按圖6-34(b)所示采用傾斜分型面，則加工較容易。(6)考慮成型面積和鎖模力注射機通常都規(guī)定其允許使用的最大成型面積及額定鎖模力。為了可靠地鎖模以避免漲模溢料現象的發(fā)生，選擇分型面時應盡量減少制品在合模分型面上的投影面積。如圖6-35所示的制品，按圖6-35(a)分型，制品在合模分型面上的投影面積較大，鎖模的可靠性較差；若采用圖6-35(b)分型，制品在合模分型面上的投影面積小，保證了鎖模的可靠性。(7)對側向抽芯的影響一般側向分型抽芯機構的側向抽拔距離都較小，故選擇分型面時，應將抽芯或分型距離長的一方放在動、定模開模的方向上，而將短的一方作為側向分型的抽芯。如圖6-

26、36所示，圖6-36 (b)比圖6-36(a)的形式合理。上一頁返回下一頁6.2 成型零件的設計(9)考慮排氣效果分型面應盡量與型腔充填時塑料熔體的料流末端所在的型腔內壁表面重合，以利于把型腔內的氣體排出。如圖6-37所示，圖6-37(a)的結構排氣效果較差；圖6-37(b)的結構對注射過程中的排氣有利。6.2.3成型零件的結構設計模具中決定制品兒何形狀和尺寸的零件稱為成型零件。成型零件主要有凹模、凸模和型芯等。1.凹模 按其結構不同，可分為整體式和組合式兩類。(1)整體式凹模整體式凹模由整塊材料加工而成，如圖6-38所示。它的特點是牢固，使用中不易發(fā)生變形，不會使制品產生拼接線痕跡；但由于加

27、工困難，熱處理不方便，因此，整體式凹模常用于形狀簡單的中、小型模具上。返回下一頁上一頁6.2 成型零件的設計(2)組合式凹模組合式凹模指凹模由兩個以上零件組合而成。按組合方式的不同，可分為整體嵌入式、局部鑲嵌式、底部鑲拼式、側壁鑲拼式和四壁拼合式等。整體嵌入式凹模 在多型腔的模具中，凹模常被單獨加工為鑲塊，其外形為帶臺肩的圓柱體，從下部嵌入到凹模固定板中，如果制品不是旋轉體，還須用銷釘或螺釘定位，如圖6-39所示。局部鑲嵌式凹模 對于型腔的某些部位，為了加工上的方便，或因易磨損須經常更換，可將該局部做成鑲件，再嵌入凹模，如圖6-40所示。底部鑲拼式凹模 為了便于機械加工，將形狀復雜的型腔底部設

28、計成鑲拼式，如圖6-41所示。圖6-41(a)為在墊板上加工出成型部分鑲人凹模的結構；圖6-41(b)為型腔底部鑲入鑲塊的結構。下一頁返回上一頁6.2 成型零件的設計側壁鑲拼式凹模對于形狀復雜的凹模，最常用的方法是將凹模做成通孔式，再鑲以底板，如圖6-42(a)所示；或者將凹模壁做成鑲嵌式，如圖6-42(b)所示。多件鑲拼式凹模把凹模難以加工的部位分成鑲塊，然后組合壓入模套，這樣可以把復雜的型腔內表面加工轉化為鑲拼塊的外表面加工，而且容易保證精度，如圖6-43所示。四壁拼合式凹模對于大型和形狀復雜的凹模，可將四壁和底板分別加工經研磨后壓入模套之中，側壁之間采用扣鎖連接以保證連接的準確性，如圖6

29、-44所示。這種結構牢固，承受力大，因此常被采用。上一頁下一頁返回6.2 成型零件的設計2.凸模和型芯凸模和型芯均是成型制品內表面的零件。凸模一般是指成型制品中較大且主要內形的零件，又稱主型芯；芯一般指能形成制品孔和局部凹槽的零件。(1)凸模的結構凸模按結構可分為整體式和組合式兩種，如圖6-45所示。其中，圖6-45 (a)為整體式，其結構牢固，但不便加工，消耗材料多，主要用于小型模具上的形狀簡單的型芯；圖6-45(b)、圖6-45(c)、圖6-45(d)為組合式，主要用于大、中型模具上。圖6-45(b)為通孔臺肩式，凸模利用臺肩通過凸模固定板與墊板連接，在固定部分是圓柱面而型芯有方向性的場合

30、，可采用銷釘或鍵止轉定位；圖6- 45(c)為通孔無臺肩式；圖6-45 (d)為非通孔的結構。上一頁返回下一頁6.2 成型零件的設計(2)型芯的結構型芯單獨制造，再嵌入模板中。圖6-46為型芯常用的幾種固定方法，圖6-46(a)是用臺肩緊配合壓入的形式；圖6-46(b)是型芯鑲入后在另一端采用鉚接固定的形式；圖6-46 (c)為在固定板上減少配合長度固定的形式；圖6-46(d)是型芯細小而固定板太厚的形式，型芯鑲入后，在下端用圓柱墊平；圖6-46 (e)是用于固定板厚而無墊板的場合，在型芯的下端用螺塞緊固。對于非圓形型芯，為了制造方便，常將型芯做成兩段，型芯的連接固定段制成圓形，并用凸肩和模板

31、連接，如圖6-47 (a)所示；也可用螺母緊固，如圖6-47(b)所示。下一頁返回上一頁 6.2 成型零件的設計6.2.4成型零件工作尺寸的計算成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接用來構成制品的尺寸，主要有凹模和型芯的徑向尺寸(包括矩形和異型零件的長和寬)、凹模的深度尺寸和型芯的高度尺寸、型芯和型芯之間的位置尺寸等。凹模和型芯的尺寸計算一般基于塑料平均收縮率，故本節(jié)僅介紹平均收縮率法的計算方法。常用塑料的最大收縮率為S1和最小收縮率為S2，設塑料的平均收縮率為S，則有， （6-10）下一頁返回上一頁 6.2 成型零件的設計在以下的計算中，塑料的收縮率均為平均收縮率。并規(guī)定：制品外形最大尺寸為基

32、本尺寸，偏差為負值，與之相對應的模具凹模最小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；制品內形最小尺寸為基本尺寸，偏差為正值，與之相對應的模具型芯最大尺寸為基本尺寸，偏差為負值；中心距偏差為雙向對稱分布。若制品上的尺寸和偏差不滿足規(guī)定要求，則須進行尺寸轉換。模具成型零件工作尺寸與制品尺寸的關系如圖6-48所示。1.凹模徑向尺寸的計算設制品的基本尺寸L為最大尺寸，其公差為負偏差，則制品的平均徑向尺寸為： （6-11）下一頁返回上一頁6.2 成型零件的設計設凹模的基本尺寸 為最小尺寸，其公差 為正偏差， 則凹模的平均徑向尺寸為： （6-12）考慮到制品的收縮量 和凹模的磨損裕量 并以凹模磨損到最大磨損裕量的一半

33、時計算，則有 （6-13）對于中、小塑料制品，可取 。并將比其他各項小得多的 略去。則有 （6-14）下一頁返回上一頁6.2 成型零件的設計下一頁返回上一頁2.凹模深度尺寸的計算設制品高度的基本尺寸 為最大尺寸，其公差 為負偏差；凹模深度基本尺寸 為最小尺寸，其公差為 正偏差。由于凹模底面或型芯端面的磨損很小，磨損裕量 不予考慮，故有 （6-16）取 并略去 ，有 （6-17）3.型芯徑向尺寸的計算可得到型芯的徑向基本尺寸 ，即 （6-18）6.2 成型零件的設計5.型芯之間或成型孔之間中心距尺寸的計算塑料制品和模具上中心距尺寸的公差標注均采用雙向等值公差 和 表示。模具磨損的結果不會使中心距

34、尺寸發(fā)生變化，在計算中心距尺寸時不必考慮磨損裕量。由于是雙向等值公差，制品的基本尺寸 和模具的基本尺寸 均為平均尺寸，故有 （6-19）模具的制造偏差，應根據模具的精度和加工方法確定或取制品公差的1/31/6。下一頁返回上一頁6.2 成型零件的設計6.2.5 凹模壁厚及底板厚度的計算塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應具有足夠的強度和剛度，如果型腔側壁和底板厚度過小，可能因強度不夠而產生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產生撓曲變形，導致溢料和出現飛邊，降低制品尺寸精度并影響順利脫模。因此，應通過強度和剛度計算來確定型腔壁厚，尤其對于重要的、精度要求高的或大型模具的型腔，更不能單純

35、憑經驗來確定型腔側壁和底板厚度。以下介紹矩形和圓形凹模的壁厚及底板厚度的計算方法。其他形狀的凹模可簡化為矩形和圓形的凹模進行近似計算。1.矩形凹模壁厚及底板厚度的計算(1)組合式組合凹模如圖6-50所示，凹模與底板不是一體。下一頁返回上一頁6.2 成型零件的設計凹模側壁厚度計算從剛度的觀點出發(fā)，計算凹模最小壁厚S的公式為： （6-23）式中 P型腔內熔體壓力，一般取P為2545MPa； H1型腔受到熔體壓力的高度(mm) ； 凹模側壁長邊尺寸(mm)； E彈性模量，鋼材可取為2.1 x 105 MPa； H型腔側壁總高度(mm)； 允許的變形量(mm)。下一頁返回上一頁6.2 成型零件的設計當

36、高壓熔體注入凹模時，模具型腔的某些配合面產生間隙而出現溢料，如圖6-51所示。為了防止溢料和保證制品的尺寸精度， 可取制品公差的1/5左右。例如，常見的中、小制品非自由尺寸的公差為0.130.25mm，故 可取為0. 025 0.05mm。允許的變形量 也可從表6-3中去選取。 凹模底板厚度的計算底板厚度的計算因其支撐形式不同有很大差異。圖6-52所示是動模一側為雙支承的底板結構。根據校核公式可推得其凹模底板厚度的計算公式：由剛度計算得底板厚度為： （6-24）下一頁返回上一頁6.2 成型零件的設計由強度計算得底板厚度為： （6-25）式中B底板寬度(mm)； L兩支承間距離(mm)； 允許變

37、形量(mm)； 模具材料的許用應力(MPa)；其他符號的意義參見圖6-52所示。當支座間距L較大時，利用上式所算得的底板厚度h甚大。如果在底板下面設置一個或兩個支柱，則底板厚度可大大減薄。如圖6-53所示。下一頁返回上一頁6.2 成型零件的設計在兩支承之間設置一根支柱時，如圖6-53(a)所示，底板厚度可按下式計算： （6-26）在兩支承之間設置兩根支柱時，如圖6-53(b)所示，底板厚度可按下式計算： （6-27）(2)整體式矩形整體式凹模如圖6-54所示。由于矩形整體式凹模側壁和底板的強度計算比較復雜，此處從略。只討論剛度公式計算。下一頁返回上一頁6.2 成型零件的設計根據剛度公式可得凹模

38、壁厚為： （6-28）式中c值也可由查表6-4得到； 型腔長度(mm) ； 型腔高度(mm) 。式(6-28)基于將任一凹模的側壁化簡為三邊固定、一邊自由的矩形板，其最大變形量 產生在自由邊的中點。下一頁返回上一頁6.2 成型零件的設計根據剛度公式可得底板厚度為： （6-29）式中 可查表6-5得到； b為型腔寬度(mm)。式(6-29)基于四邊固定并受均布載荷的矩形板，其最大變形量 產生在板的中點。2.圓形凹模壁厚及底板厚度的計算(1)組合式組合式圓形凹模結構及受力狀況如圖6-55所示。模側壁厚度的計算下一頁返回上一頁6.2 成型零件的設計按剛度條件，凹模側壁厚度計算式為： （6-30）式中

39、s凹模側壁厚度(mm)； R 凹模外半徑(mm)； r 凹模內半徑(mm)； u泊松比，碳鋼取0.25 ； E彈性模量，鋼材可取為2.1 x 105 MPa； P 型腔內熔體壓力(MPa)； 凹模允許變形量(mm)。按強度條件，凹模側壁厚度計算式為： （6-31）下一頁返回上一頁6.2 成型零件的設計底板厚度的計算組合式圓形凹模底板最大變形發(fā)生在板的中心。根據底板厚度的剛度公式，可得底板厚度為： （6-32）根據底板厚度的強度公式，可得底板厚度為： （6-33）以上兩式中，各符號的含義均同于式(6-32)和式(6-33)。下一頁返回上一頁 6.2 成型零件的設計(2)整體式凹模側壁厚度的計算整體式圓形凹模結構及受力狀況變形情況如圖6-56所示。在受到壓力為P的熔體作用時，其內半徑將增大。但由于側壁受到底板的限制，在一定的高度范圍內，內半徑的增大量要小些，可近似認為在底板處側壁內半徑增大量為零。當側壁上升到一定界限h2時，側壁不再受底板約束，其內半徑增大量 與組合式型腔內徑增大量相同。自由膨脹與約束膨