4 成型零件的结构设计和计算
型腔通常包括凹模、凸模、小型芯、螺纹等。
由于这些成型零件直接与高温、高压的塑料熔体接触，并且脱模是反复与塑件摩擦，因此要求它有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性和较低的表面粗糙度。同时还应该考虑零件的加工性及模具的制造成本。应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚，尤其对于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能单纯凭经验来确定型腔壁厚和底板厚度。
4.1 成型零件的结构设计 4.1.1 凹模的结构设计
凹模是成型塑件外表面的重要零件，按其结构可分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种。根据对塑件的结构分析，本设计采用整体嵌入式凹模，如图4-1所示。
4.1.2 凸模的结构设计（型芯）
凸模是成型塑件内表面的零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。
该塑件采用整体式型芯，如图4-2所示，因塑件的包紧力较大，所以设在动模部分。
图4-1凹模嵌件结构图4-2凸模结构
4.2 成型零件钢材的选用
根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。又因为该塑件为大批量生产，所以构成型腔的嵌入式凹模钢材选用P20。对于成型塑件内表面的型芯来说，由于脱模时与塑件的磨损严重，因此钢材选用P20钢，进行渗氮处理。
4.3 成型零件工作尺寸的计算
成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接用以构成塑件的尺寸，它通常包括凹模和凸模的径向尺寸（包括矩形和异形零件的长和宽）、凹模和凸模的高度尺寸以及位置（中心距）尺寸等。成型零件的加工精度和质量决定了塑件的精度和
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质量，工作尺寸的计算受塑件尺寸精度的制约，影响塑件尺寸精度的因素甚多，主要有模具制造公差、模具的磨损量和塑件收缩率等因素，因此，计算工作零件尺寸时应根据上述三个因素进行计算。一般情况下，生产大型塑件时，应稳定成型工艺条件和选择收缩率波动较小的塑料来提高塑件精度。生产小型塑件时，模具制造公差和成型零件的磨损是影响塑件尺寸精度的主要因素。因此，应提高模具精度等级和减少磨损。
在计算成型零件型腔和型芯的尺寸时，塑料制品和成型零件尺寸均按单向极限制，即凡是孔类尺寸均以其最小尺寸作为公称尺寸，即公差为正；凡是轴类尺寸均以其最大尺寸作为公称尺寸，公差为负；而孔心距尺寸则按公差带对称分布的原则进行计算。
4.3.1 凹模径向尺寸的计算
?50mm相应的塑件制造公差Δ1=0.04； ?70mm相应的塑件制造公差Δ1=0；
l1???1?0.006??50?0.6?0.04?00.04.04?50.27600
l2???1?0.006??70?0.6?0.04??70.396
式中，Scp是塑件的平均收缩率，PP的收缩率为0.5~0.7，所以Scp=（0.5+0.7）/2=0.6；x1x2是系数，其取值范围一般为0.5~0.8之间，此处取0.6；?1?2是塑件上
相应尺寸制造公差，对于中小型塑件取?z?1?。 64.3.2 凹模深度尺寸的计算
?25mm相应的塑件制造公差?s1=0；
?35mm相应的塑件制造公差?s2=0；
h1???1?0.006??25?0.6?0.34??24.946h2???1?0.006??35?0.6?0.36??34.994
式中，x1x2是系数，一般取值在0.5~0.7之间，此处取0.6。
4.3.3 型芯径向尺寸的计算
?25相应的塑件制造公差Δ=0； ?65相应的塑件制造公差Δ=0；
k1???1?0.006??25?0.6?0.24??24.936
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k2???1?0.006??65?0.6?0.34??65.186
式中，x1x2是系数，查表知其一般在0.5~0.8之间，此处取0.6。
4.3.4 型芯高度尺寸的计算
111Cm??(1?Scp)?????(1?0.006)?60????0.02?60.36?0.02
2264.4 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算
4.4.1 凹模侧壁厚度的计算
凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模的深度有关，其厚度根据手册，可得整体式圆筒壁的刚度计算公式：
δ
（）
式中，p是型腔压力（MPa），取P=30MPa；E是材料弹性模量，取2.1× MPa；h是影响变形的最大尺寸，取h=50mm；
δ 是模具刚度计算许用变形量，查手册，根据注射塑料品种和塑件精度等级，可得δ =25 。而 ，W应是影响变形的最大尺寸，取W=50mm。
=0.35× μm =μm=20.38μm=0.020mm 所以，
δ
（
） （
）
mm=40.61mm
分析由塑件尺寸计算得来的凹模尺寸可知，凹模的壁厚采用40.61mm的情况下，凹模尺寸会显得太大，于是凹模嵌件初定单边厚选30mm。由于壁厚小于计算值40.61mm的要求，所以凹模嵌件可以采用预应力的形式压入模板中，由模板和型腔共同来承受型腔压力，这样既满足了要求也可以节省模具材料。
根据凹模、凸模的相关尺寸，初步估算模板平面尺寸选用350mm×300mm，它比型腔的尺寸大得多，所以应该可以满足强度和刚度要求。
4.4.2 承板（动模垫板）厚度的计算
支承板厚度和所选模架的两个垫块之间的跨度有关，而模架选用的尺寸是350mm×300mm，查手册，垫块之间的跨度大约为：
L=W-2W2=(250-2×50)mm=150mm
那么，根据型芯对支承板的压力，来计算得到支承板的厚度。有公式如下，
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厚度： （
δ
）
式中，δ 是模具刚度计算许用变形量。δ 计算如下：
L是两个垫块之间的距离，约150mm， 是支承板的长度，取250mm。A是型芯投影到支承板上的面积
A=
E是材料弹性模量，取2.1× MPa。经计算可得，T=40.28mm。
而支承板按照模架标准350mm×250mm取厚度的话，应该是35mm，小于40.28mm，不符合要求。
若采用350mm×300mm的模架，则 ——支承板的长度变为300mm，再经过计算可得到T=37.91mm，仍然大于支承板的标准厚度。那么，可采用支承柱的形式来增加支承板的刚度。为了节省资源并能起到同样的支承效果，可以采用两根直径为40mm的推板导柱，且布置在支承板中间位置，来增加支承板的刚度。
那么支承板的厚度就变为： 0.396×37.91=15.04mm，这样就符合刚度要求了。
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