塑料制品结构设计要点

1、402092742QQ . C O M2 塑料制品的结构设计 使用性能使用性能外观（研发团队）外观（研发团队）使用性能要求（使用性能要求（尺寸尺寸、精度精度、物理、机械、化学、电学、物理、机械、化学、电学、光学性能等要求）、光学性能等要求） 加工性能加工性能能否顺利成型能否顺利成型选用何种材料、采用何选用何种材料、采用何种方法成型种方法成型模具模具结构结构是否简单，加是否简单，加工是否方便快捷工是否方便快捷塑料制品设计原则塑料制品设计原则材料选择、成型方法、模具总体结构材料选择、成型方法、模具总体结构结构合理、造型美观、便于制造结构合理、造型美观、便于制造3塑料制品设计原则塑料制品设计原则在设

2、计塑件时，应考虑原料的成形工艺性，如流动性、收缩性等，塑件形状便于成型加工。在设计塑件时应考虑其模具的总体结构，使模具型腔易于设计制造，模具抽芯和推出机构简单，尽量简化模具结构。在保证塑件的使用性能、物理、化学、介电性能与力学性能等的前提下，尽量选用价格低廉和成形性能较好的塑料，并力求结构简单、壁厚均匀、成形方便。满足使用要求和外观要求时，应先通过造型，然后逐步绘制图样。4学习内容塑件的尺寸、尺寸精度和表面质量壁厚 脱模斜度加强筋塑料制品的结构工艺性塑料制品的结构工艺性孔侧向凸凹结构 螺纹嵌件圆角标记与图案5一、塑件的尺寸精度和表面质量一、塑件的尺寸精度和表面质量（一）塑料制品尺寸（一）塑料制

3、品尺寸设计原则设计原则：l受到塑料的受到塑料的流动性流动性制约，流动性好的塑料可以成形较制约，流动性好的塑料可以成形较大尺寸的塑件，反之能成形的塑件尺寸就较小。大尺寸的塑件，反之能成形的塑件尺寸就较小。l受成形设备的限制，注射成形的塑件尺寸要受到注射受成形设备的限制，注射成形的塑件尺寸要受到注射机的注射量、锁模力和模板尺寸的限制；压缩和压注机的注射量、锁模力和模板尺寸的限制；压缩和压注成形的塑件尺寸要受到压机最大压力和压机工作台面成形的塑件尺寸要受到压机最大压力和压机工作台面最大尺寸的限制。最大尺寸的限制。l在满足使用要求的前提下，应尽量将塑件设计得紧凑在满足使用要求的前提下，应尽量将塑件设计

4、得紧凑、尺寸小巧一些、尺寸小巧一些。6一、塑件的尺寸精度和表面质量一、塑件的尺寸精度和表面质量l（二）尺寸精度（二）尺寸精度l定义：是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符定义：是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，即所获得塑件尺寸的准确度。合程度，即所获得塑件尺寸的准确度。在满足用要在满足用要求的前提下，应尽可能设计得低一些求的前提下，应尽可能设计得低一些。l影响因素：（影响因素：（1 1）模具制造精度；（）模具制造精度；（2 2）塑料收缩率）塑料收缩率的波动；（的波动；（3 3）模具的磨损；（）模具的磨损；（4 4）成型工艺条件的）成型工艺条件的变化；（变化；（5 5）飞边厚度的变化

5、；（）飞边厚度的变化；（6 6）脱模斜度等。）脱模斜度等。l使用标准：（使用标准：（1 1）部颁标准）部颁标准SJ 1372-1978SJ 1372-1978和和WJ1266WJ1266。（。（2 2）国家标准）国家标准GB/T14486-1993GB/T14486-1993。7尺寸精度的确定：尺寸精度的确定：对于塑件上孔的公差孔的公差可采用基准孔，可取表中数值冠以（）号。即对于塑件上轴的公差轴的公差可采用基准轴，可取表中数值冠以（）号。即中心距及其他位置尺寸公差采用双向等值偏差，即一般配合部分尺寸精度高于非配合部分尺寸精度。模具尺寸精度比塑件尺寸精度高2-3级。002会根椐教材会根椐教材P7

6、P71111选择塑件的精度等级。选择塑件的精度等级。8一、塑件的尺寸精度和表面质量一、塑件的尺寸精度和表面质量l（三）表面质量（三）表面质量l1 1）塑件表面粗糙度）塑件表面粗糙度lGB/T14234GB/T14234塑料件表面粗糙度标准塑料件表面粗糙度标准不同加不同加工方法和不同材料所能达到的表面粗糙度工方法和不同材料所能达到的表面粗糙度l决定因素：决定因素：模具成形零件表面粗糙度模具成形零件表面粗糙度l表面粗糙度选择表面粗糙度选择：塑件的表面粗糙度一般为：塑件的表面粗糙度一般为1.61.60.2 0.2 ，而模具的表面粗糙度数值要比，而模具的表面粗糙度数值要比塑件低塑件低1 12 2级。级

7、。9一、塑件的尺寸精度和表面质量一、塑件的尺寸精度和表面质量l（三）表面质量（三）表面质量l2 2）塑件表观质量）塑件表观质量l指塑件成形后的表观缺陷状态指塑件成形后的表观缺陷状态：l如缺料、溢料、飞边、凹陷、气孔、熔接痕、如缺料、溢料、飞边、凹陷、气孔、熔接痕、皱纹、翘曲与收缩、尺寸不稳定等。皱纹、翘曲与收缩、尺寸不稳定等。l产生原因产生原因：由塑件成形工艺条件、塑件成形原：由塑件成形工艺条件、塑件成形原材料选择、模具总体设计等多种因素造成的。材料选择、模具总体设计等多种因素造成的。10二、壁厚二、壁厚u塑件的壁厚是最重要的结构要素之一塑件的壁厚是最重要的结构要素之一。热固性塑件的壁厚一。热

8、固性塑件的壁厚一般在般在1 16mm6mm，一般不超过，一般不超过13mm13mm，最薄可达，最薄可达1mm1mm以下，如玻璃以下，如玻璃纤维增强的酚醛塑件的壁厚可达纤维增强的酚醛塑件的壁厚可达0.8mm0.8mm左右。热塑性塑件的左右。热塑性塑件的壁厚一般为壁厚一般为1 14mm4mm。热塑性塑件的最小壁厚取决于塑料的流。热塑性塑件的最小壁厚取决于塑料的流动性，如流动性好的尼龙、聚乙烯等塑件，其最小壁厚为动性，如流动性好的尼龙、聚乙烯等塑件，其最小壁厚为0.20.20.4mm0.4mm；流动性较差的聚氯乙烯、聚碳酸酯等塑件，其；流动性较差的聚氯乙烯、聚碳酸酯等塑件，其最小壁厚为最小壁厚为1m

9、m1mm。u塑件壁厚应尽量均匀塑件壁厚应尽量均匀，否则会导致各部分固化收缩不均匀，否则会导致各部分固化收缩不均匀，使塑件产生气孔、裂纹及变形等缺陷，并导致内应力集中。使塑件产生气孔、裂纹及变形等缺陷，并导致内应力集中。塑件相邻两壁厚应尽量相等，需要有差别时，设相邻两壁厚塑件相邻两壁厚应尽量相等，需要有差别时，设相邻两壁厚分别为分别为S1S1和和S2S2，则应满足如下条件：热塑性塑件，则应满足如下条件：热塑性塑件，S1/S21.5S1/S21.52 2；热固性塑件，；热固性塑件，S1/S23S1/S23。 11二、壁厚二、壁厚l塑件壁厚与流程有关塑件壁厚与流程有关，各种塑料在常规工艺条件下，各种

10、塑料在常规工艺条件下，允许的流动长度与塑件壁厚成正比。表，允许的流动长度与塑件壁厚成正比。表2 28 8为为壁厚壁厚S S与流程与流程L L的关系。表的关系。表2-92-9为常见热固性及热塑为常见热固性及热塑性塑件壁厚推荐值。性塑件壁厚推荐值。l塑件壁厚设计实例。塑件壁厚设计实例。（表（表2-102-10） 12三、脱模斜度三、脱模斜度l为使塑件顺利脱模，设计塑件时，应使其内外表面为使塑件顺利脱模，设计塑件时，应使其内外表面沿脱模方向和抽拔方向有一定的斜度。脱模斜度的沿脱模方向和抽拔方向有一定的斜度。脱模斜度的表示方法如表表示方法如表2-3-12-3-1所示。最小脱模斜度与塑料性能所示。最小脱

11、模斜度与塑料性能、塑件几何形状有关，表、塑件几何形状有关，表2-112-11、表、表2-122-12分别给出热分别给出热固性塑料及几种热塑性塑料制品的脱模斜度值。脱固性塑料及几种热塑性塑料制品的脱模斜度值。脱模斜度的取向根据塑件的结构确定。对塑件内孔，模斜度的取向根据塑件的结构确定。对塑件内孔，以型芯小端为准，斜度由扩大方向取得；塑件外形以型芯小端为准，斜度由扩大方向取得；塑件外形，以型腔大端为准，斜度由缩小方向取得。当要求，以型腔大端为准，斜度由缩小方向取得。当要求开模后塑件留在型腔内时，则塑件内表面的脱模斜开模后塑件留在型腔内时，则塑件内表面的脱模斜度应大于外表面的脱模斜度，即表度应大于外

12、表面的脱模斜度，即表2-122-12中的数值反中的数值反之。之。l详见详见P13P1316 16 13四、加强筋四、加强筋l在塑件上设置加强筋，不需增加制品壁厚即可在塑件上设置加强筋，不需增加制品壁厚即可使其强度与刚度得到提高，并能有效地克服翘使其强度与刚度得到提高，并能有效地克服翘曲变形现象，且能避免因壁厚不均而产生的缩曲变形现象，且能避免因壁厚不均而产生的缩孔、气泡、凹陷等现象。对传递成型及注射成孔、气泡、凹陷等现象。对传递成型及注射成型塑件而言，加强筋还可起到辅助流道的作用型塑件而言，加强筋还可起到辅助流道的作用，改善了熔体流动与充模。，改善了熔体流动与充模。 14四、加强筋四、加强筋加

13、强筋设计要点：加强筋设计要点：l用高度低、数量多的筋代替高度较高的单一加用高度低、数量多的筋代替高度较高的单一加强筋。（避免凹陷）强筋。（避免凹陷）l筋的布置与充模方向一致。筋的布置与充模方向一致。l筋的根部用圆弧过渡。筋的根部用圆弧过渡。l位于制品内壁的凸台不要太靠近内壁，以免凸位于制品内壁的凸台不要太靠近内壁，以免凸台局部充填不足。台局部充填不足。 15加强筋及其它增强结构加强筋及其它增强结构 为了提高塑件的强度和防止塑件翘曲变形,常设计加强筋,如图筋的设置，即不影响塑件强度，又可避免因壁厚不均匀引起的的缩孔。 16高度L=(13)3肋条宽A=(1/41) 当2时取A= 斜度=25根部圆角

14、R=(1/81/4)顶部圆角r=/8,加强肋之间的中心距应大于3加强肋的形状尺寸：加强肋的形状尺寸：17加强筋的设计原则：小平板状塑件，加强肋应与料流方向小平板状塑件，加强肋应与料流方向平行，从而降低塑料的充模流动阻力。如图。平行，从而降低塑料的充模流动阻力。如图。18（2 2）大型平板类塑件，加强肋应交错排列，以）大型平板类塑件，加强肋应交错排列，以免塑件产生翘曲变形，增加刚性。免塑件产生翘曲变形，增加刚性。19（3 3）应避免或减少塑料的局部集中，以防止）应避免或减少塑料的局部集中，以防止产生凹陷和气泡。如图。产生凹陷和气泡。如图。20（4 4）加强筋以设计）加强筋以设计矮一些多一些矮一些

15、多一些为好。为好。加强筋与支承面间留有间隙21增加刚性减少变形的其他措施 将薄壳状的塑件设计为球面，拱曲将薄壳状的塑件设计为球面，拱曲面等，可以有效地增加刚性、减少变形。面等，可以有效地增加刚性、减少变形。22l容器边缘的增强 ：l薄壁容器的沿口是强度、刚性薄弱处易薄壁容器的沿口是强度、刚性薄弱处易于开裂变形损坏，故应按照下图所示方于开裂变形损坏，故应按照下图所示方法来给予加强。法来给予加强。23容器侧壁的增强 l当塑件较大、较高时，可在其内壁及外当塑件较大、较高时，可在其内壁及外壁设计纵向圆柱、沟槽或波纹状形式的壁设计纵向圆柱、沟槽或波纹状形式的增强结构。24五、圆角五、圆角在满足使用要求的

16、前提下在满足使用要求的前提下, ,制件的所有的转角尽可制件的所有的转角尽可能设计成圆角，或者用圆弧过渡。能设计成圆角，或者用圆弧过渡。 l为防止塑件转角处应力集中，改善成型过程中为防止塑件转角处应力集中，改善成型过程中物料的充模特性，增加模具与塑件的机械强度物料的充模特性，增加模具与塑件的机械强度，改善制品的外观，在塑件各面间转角处，宜，改善制品的外观，在塑件各面间转角处，宜采用圆角过渡。实验表明，当圆弧半径大于塑采用圆角过渡。实验表明，当圆弧半径大于塑件壁厚件壁厚1/41/4时，其应力集中系数小于时，其应力集中系数小于2 2；当这个；当这个比值增大为比值增大为1/21/2时，其应力集中系数可

17、减至时，其应力集中系数可减至1.51.5。塑件内外表面转角处，采用如图。塑件内外表面转角处，采用如图2-112-11、2-122-12所示的圆弧半径过渡，可有效减小应力集中。所示的圆弧半径过渡，可有效减小应力集中。25圆角的作用：圆角的作用：圆角可避免应力集中，提高制件强度 圆角可有利于充模和脱模圆角有利于模具制造，提高模具强度 26六、孔六、孔v孔的设计（包括通孔、盲孔、异形孔、螺纹孔）（包括通孔、盲孔、异形孔、螺纹孔） 设计原则设计原则：孔的位置应设置在不易削弱塑件强度的地方，孔的位置应设置在不易削弱塑件强度的地方，保证足够强度，以满足使用要求；保证足够强度，以满足使用要求；尽量避免侧孔。

18、尽量避免侧孔。27孔与孔的距离，孔边至塑件边缘距离应不小于孔径。固定用孔因承受较大负荷，可设计凸台来加强。如图所示。孔边增厚加强六、孔六、孔28l（1 1）孔的极限尺寸为确保塑件有足够的强度，）孔的极限尺寸为确保塑件有足够的强度，应使孔间、孔与边缘间、孔端与塑件表面间有足应使孔间、孔与边缘间、孔端与塑件表面间有足够的塑料层厚度，如表够的塑料层厚度，如表2-132-13所示。表所示。表2-142-14为孔径为孔径与孔深的关系，表与孔深的关系，表2-152-15为自攻螺钉孔及其紧固支为自攻螺钉孔及其紧固支座尺寸。座尺寸。l（2 2）孔的成型方法塑件上的通孔与盲孔，可用）孔的成型方法塑件上的通孔与盲

19、孔，可用整体型芯或组合型芯成型。对于易弯曲的细长型整体型芯或组合型芯成型。对于易弯曲的细长型芯，须附设支承柱。表芯，须附设支承柱。表2-162-16为常见孔设计及其成为常见孔设计及其成型方法，表型方法，表2-172-17为复杂孔成型实例。为复杂孔成型实例。六、孔六、孔29异形孔设计：采用拼合的方法来成形，采用拼合的方法来成形，避免侧向抽芯。避免侧向抽芯。（1）（2）（3）六、孔六、孔30l（3 3）熔接痕。图）熔接痕。图2-132-13、图、图2-14.2-14.l（4 4）侧孔的结构改进。图）侧孔的结构改进。图2-15.2-15.六、孔六、孔31l塑件侧面局部有凸起或凹陷部分（包括侧孔），塑

20、件侧面局部有凸起或凹陷部分（包括侧孔），则其成型模具常需设侧向分型抽芯机构，使模具则其成型模具常需设侧向分型抽芯机构，使模具结构复杂结构复杂，模具制造费用加大，制造周期加长，模具制造费用加大，制造周期加长。为此，在满足塑件使用要求的条件下，可进行改为此，在满足塑件使用要求的条件下，可进行改进设计，如进设计，如图图2-172-17、2-182-18、2-192-19、2-202-20、2-212-21所所示。示。 七、侧向凸凹结构七、侧向凸凹结构32l塑件上加工螺纹一般有以下方法：塑件上加工螺纹一般有以下方法：l（1 1）直接成型采用螺纹型芯（成型内螺纹）和螺纹型）直接成型采用螺纹型芯（成型内螺

21、纹）和螺纹型环（成型外螺纹）成型，成型后使制件与型芯（环）间相环（成型外螺纹）成型，成型后使制件与型芯（环）间相对旋转脱出制品。对外螺纹也可采用哈夫模成型。对要求对旋转脱出制品。对外螺纹也可采用哈夫模成型。对要求不高的软塑料成型的内螺纹，可强制脱螺纹。不高的软塑料成型的内螺纹，可强制脱螺纹。l（2 2）机械加工对生产批量不大的塑件，采用后加工的）机械加工对生产批量不大的塑件，采用后加工的方法加工螺纹。方法加工螺纹。l（3 3）采用金属螺纹嵌件该结构用于经常拆装、精度要）采用金属螺纹嵌件该结构用于经常拆装、精度要求较高和受力较大的场合。求较高和受力较大的场合。l螺纹直径小于螺纹直径小于6mm6m

22、m者，不宜选用细牙螺纹。模塑螺纹精度者，不宜选用细牙螺纹。模塑螺纹精度，一般低于，一般低于IT8IT8级。螺纹极限尺寸如表级。螺纹极限尺寸如表2-182-18所示。所示。八、螺纹八、螺纹33l螺纹设计要点：螺纹设计要点：l（1 1）塑料螺纹与金属螺纹的配合长度，不应大于）塑料螺纹与金属螺纹的配合长度，不应大于螺纹直径的螺纹直径的1.51.5倍。倍。l（2 2）外螺纹与内螺纹塑件应分别设计成图）外螺纹与内螺纹塑件应分别设计成图2-222-22所所示的结构，以便于装配并提高螺牙强度。螺纹始示的结构，以便于装配并提高螺牙强度。螺纹始末长度末长度L L由表由表2-192-19选取。选取。l（3 3）同

23、一塑件上前后两段螺纹，应尽可能使其螺）同一塑件上前后两段螺纹，应尽可能使其螺距相等、旋向相同，以便脱模。否则模具结构复距相等、旋向相同，以便脱模。否则模具结构复杂，须采用两次脱模装置，如图杂，须采用两次脱模装置，如图2-232-23所示。所示。八、螺纹八、螺纹34九、九、嵌件嵌件什么是嵌件？什么是嵌件？ 塑件内部镶嵌有金属、玻璃、木材、纤维、纸张、橡胶或已成型的塑件等称为嵌件。使用嵌件的目的：使用嵌件的目的： 在于提高塑件的强度，满足塑件某些特殊要求，如导电、导磁、耐磨和装配连接等。使用嵌件的缺点：使用嵌件的缺点： 嵌件的设置往往使模具结构复杂化，成型周期延长，制造成本增加，难于实现自动化生产

24、等问题。 35九、九、嵌件嵌件l嵌件周围覆盖的塑料层，有其最低要求，以防止嵌件周围覆盖的塑料层，有其最低要求，以防止冷却过程中收缩破裂。嵌件周围塑料层厚度的推冷却过程中收缩破裂。嵌件周围塑料层厚度的推荐值如表荐值如表2-202-20所示。常见金属嵌件的形式如表所示。常见金属嵌件的形式如表2-2-2121所示。所示。l嵌件设计要点：嵌件设计要点：l（1 1）嵌件材料须选用膨胀系数与塑件材料的膨）嵌件材料须选用膨胀系数与塑件材料的膨胀系数尽可能相近的材料。胀系数尽可能相近的材料。 l（2 2）嵌件形状尽可能采用圆形或轴对称形，不）嵌件形状尽可能采用圆形或轴对称形，不允许存在尖角或锐角，以利均匀收缩

25、和防止产生允许存在尖角或锐角，以利均匀收缩和防止产生局部应力，甚至应力集中现象。局部应力，甚至应力集中现象。 36九、九、嵌件嵌件l 常用的嵌件材料为金属，常见的形式图 (a)为圆形嵌件；(b)为带台阶圆柱形嵌件；(c)为片状嵌件；(d)为细杆状贯穿嵌件。37九、九、嵌件嵌件l（3 3）嵌件尺寸圆柱形或套管形嵌件尺寸推荐值）嵌件尺寸圆柱形或套管形嵌件尺寸推荐值见图见图2-242-24。H H= =D D，h h=0.3=0.3H H，h1h1= =0.3H0.3H，d d= =0.75D0.75D。l（4 4）嵌件嵌合小型圆柱形嵌件可采用开槽或滚）嵌件嵌合小型圆柱形嵌件可采用开槽或滚花结构，滚

26、花槽深花结构，滚花槽深1 12mm2mm。小型嵌件受力很小时。小型嵌件受力很小时，可采用菱形滚花，而不需开槽，其结构如图，可采用菱形滚花，而不需开槽，其结构如图2-2-25(a)25(a)所示。对板片状嵌件，可采用图所示。对板片状嵌件，可采用图2-25(b)2-25(b)所所示的嵌合方法。圆杆形嵌件，可将其中间压扁起示的嵌合方法。圆杆形嵌件，可将其中间压扁起嵌合作用，如图嵌合作用，如图2-25(c)2-25(c)所示。所示。l 38九、九、嵌件嵌件l（5 5）嵌件固定图）嵌件固定图2-26(a)2-26(a)所示为内螺纹嵌件。图所示为内螺纹嵌件。图2-26(b)2-26(b)所示结构，成型时如

27、果直接将螺蚊嵌件套在所示结构，成型时如果直接将螺蚊嵌件套在光杆上进行固定，须在嵌件端面上加盖一帽形零件光杆上进行固定，须在嵌件端面上加盖一帽形零件。嵌件固定应有利于模塑充模流动，如图。嵌件固定应有利于模塑充模流动，如图2-272-27所示所示。图。图2-27(a)2-27(a)为模具上有为模具上有1.51.52.0mm2.0mm的凸环，有利于的凸环，有利于嵌件在模具中的固定，图嵌件在模具中的固定，图2-27(b)2-27(b)是将嵌件突出塑件是将嵌件突出塑件外，用模具定位孔保证嵌件定位的结构，图外，用模具定位孔保证嵌件定位的结构，图2-27(c)2-27(c)所示为确保嵌件能精确地固定于模腔中

28、的结构，嵌所示为确保嵌件能精确地固定于模腔中的结构，嵌件的定位部分不应低于件的定位部分不应低于IT8IT8级精度，图级精度，图2-27(d)2-27(d)为外为外形呈六角形或其它形状的嵌件，须将其定位部分设形呈六角形或其它形状的嵌件，须将其定位部分设计成圆形，以利于模具制造。对细长杆状嵌件，须计成圆形，以利于模具制造。对细长杆状嵌件，须用销轴支承，以防止料流冲弯嵌件，如图用销轴支承，以防止料流冲弯嵌件，如图2-27(e)2-27(e)所所示。示。 39 嵌件在塑件中可靠固定：为了防止嵌件受力时在塑件内为了防止嵌件受力时在塑件内转动或脱出，嵌件表面设计有适当的凹凸状。转动或脱出，嵌件表面设计有适

29、当的凹凸状。图a菱形滚花，抗拉、抗扭强度都较大；若受轴向力较大，可开设环形沟槽，其宽度不小于2mm,深度为12mm图b直纹滚花环形沟槽，防止转动和轴向移动；图c薄壁管状嵌件，边缘翻边，防止轴向移动40图图d板形嵌件，切开、孔眼、局部弯曲；板形嵌件，切开、孔眼、局部弯曲；图图f针状嵌件，折弯、砸扁其中一段来固定针状嵌件，折弯、砸扁其中一段来固定41十、标记与图案十、标记与图案l因装潢或使用要求，需在塑件上设计文字、符号因装潢或使用要求，需在塑件上设计文字、符号等标记。为了改善塑件的表面质量，增加塑件的等标记。为了改善塑件的表面质量，增加塑件的外形美观，常对塑件表面加以装饰，在塑件表面外形美观，常对塑件表面加以装饰，在塑件表面上设计凹槽纹、皮革纹、桔皮纹、木纹等装饰图上设计凹槽纹、皮革纹、桔皮纹、木纹等装饰图