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五. 型腔成型尺寸计算（一）塑件精度及其影响因素1.塑件成型总误差：δ=δs+δm+δw+δss+δq 式中： δs— 塑件收缩率波动引起的尺寸变化 δm— 模具零件制造误差 δw— 型腔使用过程中允许的最大磨损量 δss— 设计时收缩率选择误差 δq— 可动或固定成型零件配合间隙或安装误差 要求：Δ ≥ δ2.成型零件制造误差 对大型制件，模具零件制造误差影响较小，对小型制件模具制造误差约占塑件总误差的1/3左右塑件公差等级： MT1 MT2 MT3 MT4 MT5 MT6 MT7（GB/T14486 —1993）模具公差等级： IT8 IT9 IT10 IT10 IT11 IT11 IT12 （GB1800 —79）1塑料成型模具课件3. 成型收缩率波动的影响 对大型制件，收缩率波动是影响制件尺寸误差的主要因素，对小型制件收缩率波动与模具制造误差和模具磨损共同影响尺寸精度。

1）收缩率定义：（2）工程应用式：Lm=Ls(1+εs） 由定义：Lm=Ls/(1-εs)=Ls(1+ εs + εs 2 + ······ ) ≈ Ls(1+ εs )（3）收缩率波动 δs=（ εsmax- εsmin)Lm4. 成型零件磨损量的影响 只考虑与脱模方向垂直的尺寸，对中小型制件，最大磨损量取制件公差的1/6，对大型制件，磨损量影响较小，最大磨损量小于制件公差的1/6，或不予考虑 2塑料成型模具课件（二）按平均收缩率计算成型尺寸1.塑件和模具的尺寸标注方法：3塑料成型模具课件2. 计算公式（1）型腔径向尺寸计算公式： Lm=[Lp(1+εscp)-3Δ/4]+δm （2）型芯径向尺寸计算公式： Lm=[Lp(1+εscp)+3Δ/4]-δm （3）型腔深度尺寸计算公式： Hm=[Hp(1+εscp)-2Δ/3]+δm （4）型芯径向尺寸计算公式 Hm=[Hp(1+εscp)+2Δ/3]-δm （5）中心距尺寸计算公式 Lm=[Lp(1+εscp)] ±δm/2 4塑料成型模具课件解:（1）型腔直径：Lm=[Lp (1+εscp)-3Δ/4]+δm =[50*(1+0.008)-3*0.6/4] +δm =49.95 +0.06 （2）型腔深度Hm=[Hp (1+εscp)-2Δ/3]+δm =22.03+0.052例1. 如图所示塑件，用平均收缩率εscp为0.8%的材料成型，成型时最大收缩率εsmax为0.9%，最小收缩率εsmin为0.7%，试用平均收缩率法计算成型零件的成型尺寸，并作尺寸标注。

5塑料成型模具课件（3）型芯直径：）型芯直径：Lm=[Lp (1+εscp)+3Δ/4]-δm =45.65–0.06 Lm=[Lp (1+εscp)=8.06（（4）型芯高度）型芯高度Hm1=[Hp1 (1+εscp)+2Δ/3]-δm =18.28 –0.043 Hm2=[Hp2(1+εscp)+2Δ/3]-δm =22.32 –0.052 （（5）中心距）中心距Lm=[Lp(1+εscp)] ±δm/2 =30.24 ±0.02 6塑料成型模具课件（三）按极限尺寸计算成型尺寸（公差带法） 按极限尺寸计算成型尺寸时，既考虑成型时的最大、最小收缩率，又考虑模具制造的上、下偏差，同时兼顾模具尚未磨损以及磨损达到最大值时，生产的所有零件都是合格的1. 型腔径向尺寸：（1）计算公式： Lm=[Lp(1+εmax)-Δ]+δm （2）校核公式 Lp(εmax –εmin) +δm+δw ≤ Δ 2. 型芯径向尺寸：（1）计算公式：Lm=[Lp(1+εmin)+Δ]+δm（2）校核公式：Lp(εmax –εmin) +δm+δw ≤ Δ 3. 型腔深度尺寸：（1）计算公式：Hm=[Hp(1+εmin)-δm]+δm（2）校核公式：Hp(εmax –εmin) +δm ≤ Δ7塑料成型模具课件4.型芯高度度尺寸： 1）整体式型芯：（修短容易 ） （1）计算公式：Hm=[Hp(1+εmin)+ Δ]-δm （2）校核公式：Hp(εmax –εmin) +δm ≤ Δ 2）组合式型芯：（修长容易） （1）计算公式：Hm=[Hp(1+εmax)+ δm]-δm （2）校核公式：Hp(εmax –εmin) +δm ≤ Δ5. 中心距尺寸 （1）计算公式：Lm=[Lp(1+εscp)] ±δm/2 （2）校核公式：Lp(εmax –εmin) +δm+2δg ≤ Δ（四）（四）模具成型尺寸的近似确定法模具成型尺寸的近似确定法 1.不考虑磨损量：小批量生产或自润滑性塑料（聚烯烃，PA，POM）。

2. 一般尺寸不考虑修模余量，关键尺寸留修模余量 一般尺寸：Lm=Lp(1+εscp) 容易修大的尺寸：Lm=[Lp(1+εscp)-Δ]+δm 容易修小的尺寸：Lm=[Lp(1+εscp)+Δ]-δm8塑料成型模具课件六六.塑料模具的力学设计塑料模具的力学设计1. 锁模时接触应力的校核计算计算依据：注塑机模板或模具模板接触应力小于等于许用应力 即：σ≤[σ]许用应力： [σ]= 式中：σs—模板材料屈服强度铸钢：σs=386Mpa 45（退火）：σs=360Mpa ns—安全系数注塑机模板：ns =7 模具模板：ns =1.62 2.型腔壁厚的计算 1）型腔厚度计算的依据： 9塑料成型模具课件（1）强度计算：最大应力小于等于许用应力即：σ≤[σ]许用应力： [σ]= 式中：σs—模板材料工作温度下的屈服强度。

ns—安全系数，取1.62 （2）刚度计算：最大变形量小于等于许用变形量 即：δ≤[δ] 许用变形量的确定方法：•从模具型腔不发生溢料的角度：PA，PE，PP：0.025～0.04 PS，ABS：0.05 PSU，PC，RPVC：0.06～0.08•保证制件精度的角度：最大弹性变形取制件允许公差的1/10•保证顺利脱模：最大弹性变形小于等于制件成型收缩量 10塑料成型模具课件（3）型腔壁厚计算的一般规律 大尺寸型腔：按刚度计算 小尺寸型腔：按强度计算2）组合式圆形型腔侧壁厚和底板厚度的计算组合式圆形型腔侧壁厚和底板厚度的计算（1）侧壁厚度计算侧壁厚度计算 强度计算公式：强度计算公式：按第三强度理论计算 式中：[σ]—材料许用应力，Mpa p—塑料成型压力 11塑料成型模具课件刚度计算公式：刚度计算公式：（视为两端开口、受均匀内压的厚壁圆筒） 最大变形量：式中：r—型腔内半径，mm; R—型腔外半径，mm; p—型腔内压力，一般为20～50Mpa; E—弹性模量，Mpa， 一般中碳钢E=2.1×105Mpa μ—泊松比，碳钢取μ=0.25上式改写为：式中：δ—许用变形量，mm; s—型腔壁厚，mm; 12塑料成型模具课件例2.如图所示塑件，用平均收缩率εscp为0.8%的材料成型，成型时最大收缩率εsmax为0.9%，最小收缩率εsmin为0.7%，试用平均收缩率法计算成型零件的成型尺寸，并作尺寸标注。

如果模具材料选用45，其许用应力[σ]=160Mpa，型腔压力为50Mpa，最大允许变形量δ=0.05，采用组合式圆形型腔，试求其凹模侧壁厚度解： （1）按强度计算13塑料成型模具课件（2）按刚度计算 ∴ S≥ 16mm 在型腔压力为p=50MPa，许用应力[σ]=160Mpa，最大允许变形量δ=0.05条件下，型腔半径r=86mm时，按强度和刚度计算的型腔壁厚正好相等，因此，在该条件下，型腔半径r>86，按刚度条件计算，型腔半径r<86，按强度条件计算14塑料成型模具课件（2）底板厚度计算（视为周边简支的圆板）强度计算公式：强度计算公式： 刚度计算公式：刚度计算公式： 在型腔压力为p=50MPa，许用应力[σ]=160Mpa，最大允许变形量δ=0.05条件下，分界尺寸r=67mm因此，在该条件下，型腔半径r>67，按刚度条件计算，型腔半径r<67，按强度条件计算15塑料成型模具课件3）整体式圆形型腔侧壁和底板厚度计算（1）侧壁厚度计算刚度计算公式：刚度计算公式：• 自由膨胀分界点高度： 式中：Rcp— 型腔平均半径 S— 壁厚•型腔深度大于分界尺寸高度H时 按组合式圆形型腔计算：•型腔深度小于分界高度时: 在分型面处半径增长量： 式中：δmax—自由膨胀时内半径增长量; 将δ代入组合式型腔公式进行计算16塑料成型模具课件强度计算公式：强度计算公式：（2）底板厚度计算（视为周边固定的圆板）刚度计算公式：刚度计算公式：强度计算公式：强度计算公式： 当p=50MPa，许用应力[σ]=160Mpa，[δ]=0.05条件下，底板内半径分界尺寸r=136mm。

17塑料成型模具课件4）组合式矩形型腔侧壁和底板厚度的计算（1）侧壁厚度计算（视为两端固定受均布载荷的梁）强度计算：强度计算： （当L1,L2 相差不大时，视为两端固定受均布载荷的梁）最大弯曲应力在长边两端：拉应力:最大应力：当L1,L2 相差很大时，视为矩形框架 式中： a— 型腔侧壁受力高度 A —型腔侧壁高度 L1,L2 —型腔长、短边尺寸校核应满足：18塑料成型模具课件刚度计算：刚度计算：•长边最大挠度：长边最大挠度： 式中： J— 型腔侧壁惯性矩 •短边伸长量：短边伸长量：•校核应满足：校核应满足：19塑料成型模具课件（2）底板厚度计算（视为全长受均布载荷的简支梁）刚度计算：刚度计算：强度计算：强度计算： 最大弯应力出现在中点最大挠度处 当p=50MPa，许用弯应力[σ]=200Mpa，[δ]=0.05，b/B=1/2条件下，底板强度与刚度分界尺寸为L=136mm 当跨度L较大时，底板厚度甚大，可采用支撑板（或柱）减小底板厚度。

20塑料成型模具课件按强度计算板厚：原板厚的1/2.7按刚度计算板厚：原板厚的1/3.4按强度计算板厚：原板厚的1/4.3按刚度计算板厚：原板厚的1/6.821塑料成型模具课件5）整体式矩形型腔侧壁和底板厚度的计算）整体式矩形型腔侧壁和底板厚度的计算（（1）侧壁厚度计算）侧壁厚度计算（侧壁简化为三边固定，一边自由的矩形板）刚度计算：刚度计算：式中： c— 由L/h决定的系数,(表3-5-3)强度计算：强度计算： 在p=50MPa，许用应力[σ]=200Mpa，[δ]=0.05条件下，L>300时，按许用变形量（即δ=0.05）计算壁厚；当L<300时，按许用变形量δ=L/6000计算比厚22塑料成型模具课件（2）底板厚度计算（视为周边固定表面受均布载荷的矩形板）刚度计算：刚度计算：式中： c’— 由L/b决定的系数,(表3-5-4) L，b分别为型腔长、短边强度计算：强度计算：式中： c”— 由L/b决定的系数,(表3-5-5) L，b分别为型腔长、短边23塑料成型模具课件3. 型芯支撑板厚度的计算（视为简支梁）型芯支撑板厚度的计算（视为简支梁）刚度计算：刚度计算：强度计算：强度计算：式中：式中：24塑料成型模具课件。