塑料模具強度計算核心是校核型腔、型芯、模板、導柱、頂針等關鍵零件在注塑壓力、鎖模力、保壓下的應力、變形、剛度是否滿足安全要求，避免開裂、變形、飛邊、頂出故障，下面從計算基礎、核心零件分步計算、安全系數、校核流程、實用簡化方法完整說明，兼顧理論與現場實用。

一、計算基礎：核心參數與前提

1. 關鍵載荷參數（必須先確定）

型腔壓力 P：注塑時熔體作用在型腔內壁的壓強，是強度計算最核心載荷。常規取值：PP/PE 25–40 MPa，ABS/PS 30–50 MPa，PA/PC/POM 40–70 MPa，高玻纖增強（30%+）50–80 MPa；精密件取上限，普通件取下限，也可用模流分析（Moldflow）精確取值。

鎖模力 F 鎖：F 鎖 = P× 型腔總投影面積（含流道、澆口），單位 kN，用于校核模板、導柱、模架剛度。

材料力學參數：模具鋼常用 718H、S136、NAK80、P20，屈服強度 σs：718H 約 800–900 MPa，S136 約 1000–1200 MPa，P20 約 550–650 MPa；彈性模量 E=2.06×10? MPa，泊松比 μ=0.3。

安全系數 n：模具受交變載荷、溫度應力，強度安全系數 n≥1.5–2.5，剛度安全系數 n≥1.2–1.5；型腔、型芯取上限（2.0–2.5），模板、導柱取下限（1.5–2.0）。

2. 基本假設

模具零件為均質、各向同性、線彈性材料，變形在彈性范圍內；

載荷均勻分布，忽略溫度應力、殘余應力、局部應力集中（復雜結構需用有限元修正）；

型腔按矩形 / 圓形簡化計算，異形型腔取等效尺寸。

二、核心零件強度與剛度分步計算（最常用）

1. 型腔側壁強度（最關鍵，防止脹模、開裂）

分圓形型腔和矩形型腔兩種，優先校核最大拉應力和最大變形量（變形≤0.02–0.05 mm，避免飛邊、尺寸超差）。

（1）圓形型腔（圓筒形，內徑 D，壁厚 t，高度 h）

周向拉應力（環向應力，最大）：σθ = P×D/(2t)

強度條件：σθ ≤ σs/n → 最小壁厚 t ≥ P×D/(2×σs/n)

徑向變形量：ΔD = P×D2×(1?μ/2)/(2×E×t)

剛度條件：ΔD ≤ 允許變形量（如 0.03 mm）

（2）矩形型腔（長 L，寬 W，壁厚 t，高度 h，h≥t，按平板受均布載荷）

長邊側壁最大彎曲應力：σ = 6×P×L2/(h×t2)

短邊側壁最大彎曲應力：σ = 6×P×W2/(h×t2)

最大變形量：δ = 0.142×P×L?/(E×h×t3)（長邊中點）

強度 / 剛度條件：σ≤σs/n，δ≤允許變形量

2. 型芯強度與剛度（防止彎曲、斷裂、變形）

型芯多為懸臂梁 / 簡支梁，受熔體側壓力，校核彎曲應力和撓度。

型芯直徑 d，長度 L，受均布壓力 P，等效載荷 F=P×d×L

最大彎曲應力：σ = 32×F×L/(π×d3) = 32×P×d×L2/(π×d3) = 32×P×L2/(π×d2)

最大撓度（懸臂）：δ = 4×P×L?/(E×d?)

強度條件：σ≤σs/n；剛度條件：δ≤0.02–0.05 mm（精密件≤0.01 mm）

細長型芯（L/d>5）：必須加支撐、鑲拼、鈹銅冷卻，或用有限元細化計算。

3. 動 / 定模板強度（防止模板彎曲、斷裂）

模板按簡支梁 / 雙向板受鎖模力、型腔壓力，校核彎曲應力與撓度。

模板厚度 h，跨度 L（導柱間距），寬度 B，總載荷 F=F 鎖

最大彎曲應力：σ = 3×F×L/(2×B×h2)

最大撓度：δ = F×L3/(4×E×B×h3)

強度條件：σ≤σs/n；剛度條件：δ≤0.05–0.1 mm（避免分型面間隙飛邊）

4. 導柱、導套強度（防止彎曲、剪切）

導柱受側向力、彎曲載荷，直徑 d，長度 L，最大彎曲應力 σ=32×F×L/(π×d3)，σ≤σs/n

導套配合間隙：H7/g6，避免卡死，導柱數量≥4 根，均勻分布

5. 頂針、頂管強度（防止頂彎、斷裂）

頂針直徑 d，長度 L，頂出力 F 頂（單根≤5–8 kN），彎曲應力 σ=32×F 頂 ×L/(π×d3)，σ≤σs/n

頂針間距均勻，避免局部載荷過大，細長頂針加導向套

三、異形 / 復雜型腔：簡化 + 有限元（CAE）

常規公式僅適用于規則形狀，異形、多腔、鑲拼、深腔、厚筋模具必須用以下方法：

等效簡化：將不規則型腔等效為最接近的矩形 / 圓形，取最大受力尺寸計算，結果偏保守；

有限元分析（ANSYS/Moldflow）：建立 3D 模型，施加真實型腔壓力、溫度載荷，計算應力分布、最大應力、變形云圖，精準校核危險截面（圓角、轉角、鑲拼處），修正局部壁厚 / 結構；

局部加強：危險區域（尖角、薄邊、鑲件根部）加圓角（R≥3 mm）、加厚、加加強筋 / 支撐柱，降低應力集中。

四、完整校核流程（現場實用步驟）

確定型腔壓力 P、投影面積、鎖模力、模具鋼 σs、E、安全系數 n；

計算型腔側壁（圓 / 矩）的拉應力、變形，校核強度 + 剛度；

計算型芯的彎曲應力、撓度，校核強度 + 剛度；

計算模板、導柱、頂針的應力 / 變形，逐一校核；

若不滿足，加厚壁厚、增大直徑、縮短懸臂、加支撐、換高強度鋼；

復雜結構用模流 + 有限元驗證，最終確定尺寸。

五、實用簡化速算（現場快速估算）

圓形型腔最小壁厚：t≈0.08×D（P=50 MPa，σs=800 MPa，n=2）

矩形型腔壁厚：t≈0.1×L（長邊長度 L，P=50 MPa）

型芯直徑：d≥0.1×L（型芯長度 L，懸臂）

模板厚度：h≥0.02×L（導柱間距 L，鎖模力常規）