1.3.2 模具型腔設計

下面介紹模具型腔設計的基本方法。

1．注塑模成形零部件結構

成形塑料件外表面的零件稱為凹模或型腔。型芯成形塑料件的內表面，成形桿可以用作成形制品的局部細節。成形零部件是在一定的溫度和壓力下使用的零件，故對其尺寸、強度和剛度、材料和熱處理工藝、機械加工都有相應的要求。

2．型腔的結構設計

按型腔的結構不同可將其分為整體式、整體嵌入式、鑲嵌式和組合式四種結構形式。

1）整體式型腔

整體式型腔是在一個整塊零件上加工型腔，如圖1-19所示。整體式型腔具有強度高、剛度好的優點，但對于形狀復雜的塑料件，其加工困難，熱處理不方便，因而適用于形狀比較簡單的塑料件。

隨著加工方法的不斷改進，整體式型腔的適用范圍已越來越廣。

2）整體嵌入式型腔

整體嵌入式型腔仍然是在一個整塊零件上加工型腔，但在該零件中嵌入另一個零件，主要適用于塑料件生產批量較大時采用一模多腔的模具。為了保證各型腔尺寸和表面狀況一致，或為減少切削工作量，有時也是為了型腔部分采用優質鋼材，整體嵌入式型腔采用冷擠壓或其他方法，如圖1-20所示。

3）局部鑲嵌式型腔

型腔的某一部分形狀特殊，或易損壞需要更換時，可以采用整體型腔，但特殊形狀部分用局部鑲嵌方法。如圖1-21所示，型腔側表面有突出肋條，可以將此肋條單獨加工，采用T形槽、燕尾槽或圓形槽鑲入型腔內；如圖1-22所示，型腔底部中間帶有波紋，可將該部分單獨加工為獨立零件，再鑲入型腔底部構成完整型腔。

4）組合式型腔

組合式型腔的側壁和底部由不同零件組合而成，多用于尺寸較大的塑料件生產，為了型腔加工、熱處理、拋光研磨的方便，將完整的型腔分為幾個部分，分別加工后再組合為一體。根據塑料件的結構特點，組合式型腔大致有整體側壁與腔底組合、四壁組合后再與底部組合兩種不同形式。圖1-23～圖1-26為幾種整體側壁與腔底組合的型腔。

圖1-23所示是將側壁用螺釘連接，無配合部分，結構簡單，加工迅速，但在成形過程中連接面容易揳入塑料，且加工側壁時應防止側面下端的棱邊損傷。

圖1-24所示是底部與側壁拼合時增加了一個配合面，再用螺釘連接，配合面采用過渡配合，可防止塑料揳入連接面。

圖1-25所示的結構形式在型腔組成上與圖1-19相同，但不是用螺釘直接將型腔底部與側壁連接，而是增加了一塊墊板，靠墊板將兩者壓緊，再將墊板與側壁用螺釘緊固連接。

圖1-26所示是四壁相拼合套入模套中，再與腔底拼合，下面墊上墊板，用螺釘與模套連接。四壁拼合采用互相扣鎖形式，為保證扣鎖的緊密性，四處邊角扣鎖接觸面應留有一段非接觸部分，留出0.3～0.4mm的間隙。基于同樣原因，四壁轉角處圓角半徑R應大于模套轉角處半徑r。

圖1-27所示的是四壁互相扣鎖拼合后與腔底扣鎖并連接的形式。

設計鑲嵌式和組合式型腔時，應盡可能滿足下列要求。

（1）將型腔的內部形狀變為鑲件或組合件的外形加工。

（2）拼縫應避開型腔的轉角或圓弧部分，并與脫模方向一致。

（3）鑲嵌件和組合件數量力求少，以減少對塑料件外觀和尺寸精度的影響。

（4）易損部分應設計為獨立的鑲拼件，便于更換。

（5）組合件的結合面應采用凹凸槽互相扣鎖的形式，防止在壓力作用下產生位移。

3．型芯和成形桿的設計

成形塑料件內表面的零件統稱為凸模或型芯。對于結構簡單的容器、殼、罩、蓋、帽、套之類的塑料件，成形其主體部分內表面的零件稱為主型芯或凸模，而將成形其他小孔或細微結構的型芯稱為小型芯或成形桿。型芯按復雜程度和結構形式大致分為以下幾種類型。

1）整體式型芯

這是形狀最簡單的主型芯，用一整塊材料加工而成，結構牢固，加工方便，但僅適用于塑料件內表面形狀簡單的情況，如圖1-28所示。

2）嵌入式型芯

嵌入式型芯主要用于圓形、方形等形狀比較簡單的型芯。最常采用的嵌入形式是型芯帶有凸肩，型芯嵌入固定板的同時，凸肩部分沉入固定板的沉孔部分，再墊上墊板，并用螺釘將墊板與固定板連接，如圖1-29所示。另一種嵌入方法是在固定板上加工出盲沉孔，型芯嵌入盲沉孔后用螺釘直接與固定板連接，如圖1-30所示。

3）異形型芯

對于形狀特殊或結構復雜的型芯，需要采用組合式結構或特殊固定形式，但應視具體形狀而定，下面以具體實例說明。

圖1-31和圖1-32為非圓形型芯的幾種固定方法。

在圖1-31中，型芯成形部分的斷面是矩形，但為了便于在固定板中固定，固定部分設計為圓形。

圖1-32比較復雜，可以分別設計為兩個零件，組合后再固定到模板中。

4）小型芯

直徑較小的型芯，如果數量較多，采用凸肩墊板安裝方法比較好。若各型芯之間距離較近，可以在固定板上加工出一個大的公用沉孔，如圖1-33所示。因為如果分別為每個型芯加工出單獨的沉孔，孔間壁厚較薄，熱處理時易出現裂紋。各型芯的凸肩如果重疊干涉，可將相干涉的一面削掉一部分。

對于單個小型芯，既可以采用凸肩墊板的固定方法，也可采用省去墊板的固定方法。

圖1-34是凸肩墊板的固定方法。

在圖1-35中，為使安裝方便，將固定部分僅留3～5mm配合段防止塑料進入，固定孔長度的其余部分擴大0.5～1mm，如圖所示。

圖1-36所示型芯的修磨與更換方便，打開墊板更換型芯下部的支承銷，即可調節型芯的安裝高度。

圖1-37和圖1-38都是省去墊板的固定方法，其中圖1-37采用過渡配合或小間隙配合，另一端鉚死；圖1-38中型芯仍帶凸肩，用螺絲將凸肩擰緊。