塑胶件设计原则

1、重点掌握一、塑料制件的选材二、塑料制件的尺寸精度三、塑料制件的表面质量四、塑料制件的结构设计塑件结构应能使其模具的总体结构尽可能简化，避免模具侧抽芯和简化脱模机构。 塑件成型以后尽量不再进行机械加工。 塑料的力学性能。塑料的物理性能。 塑料的化学性能。必要的精度。成型工艺性。一、塑料制件的选材一、塑料制件的选材具体做法： 通过塑料的特性表进行选择和比较。选出要求的材料后，再判断所选的材料是否满足制品的使用条件，最好是通过试样做试验。最好是按照试验所形成的设想来制作原形模具，再通过原型模具生产的试验制品来确认目标值，这样会使塑料材料的选择更为准确。 聚丙烯(PP)和高密度聚乙烯(HDPE)的使用

2、特性和选择原则：PP比HDPE优越的方面： PP收缩率比HDPE小，制件细小部位的清晰度好，表面可制成皮革图案；而HDPE收缩率较大，制品表面的细微处难以模塑成型。 PP的透明性比HDPE好。 PP的尺寸稳定性优于HDPE。PP的热变形温度高于HDPE。HDPE的耐冲击性能比PP强，即使在低温下韧性也好。HDPE适应气候的能力优于PP。 HDPE比PP优越的方面：二、塑料制件的尺寸和精度二、塑料制件的尺寸和精度 1塑件的尺寸塑件的尺寸 塑件可成型的总体尺寸主要取决于塑料品种的流动性。在一定的设备和工艺条件下，流动性好的塑料可以成型较大尺寸的塑件；反之，成型出的塑件尺寸较小。塑件外形尺寸还受成型

3、设备的限制。从能源、模具制造成本和成型工艺条件出发，只要能满足塑件的使用要求，应将塑件设计得尽量紧凑、尺寸小巧一些。2塑件的尺寸精度塑件的尺寸精度 影响尺寸精度的因素：模具制造精度及其使用后的磨损，成型工艺条件的变化，塑料收缩率的波动， 塑件的形状、脱模斜度及成型后塑件尺寸变化，飞边厚度的波动等 。尺寸精度选用原则尺寸精度选用原则： 为了降低模具的加工难度和模具制造成本，在满足塑件使用要求的前提下应尽量把塑件尺寸精度设计得低一些。 根据塑料收缩率的不同，各种塑料的公差等级分为高、一般、低精度三种，表3-3。表中未被列出的塑料，可根据塑件成型后的尺寸稳定性参照上表选择精度等级。选择精度等级时，应

4、考虑脱模斜度对尺寸公差的影响。 三、塑料制件的表面质量三、塑料制件的表面质量 表面质量包括：表面粗糙度和表观质量表面粗糙度和表观质量。 塑件表面粗糙度的高低，主要与模具型腔表面的粗糙度有关。目前，注射成型塑件的表面粗糙度通常为Ra0.021.25m，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的l2，即Ra0.0l0.63m。 塑件的表观质量：指塑件成型后的表观缺陷状态。造成缺陷的因素可能有塑件成型工艺条件、塑件成型原材料的选择、模具总体设计等。四、塑料制件的结构设计四、塑料制件的结构设计 1脱模斜度脱模斜度 因塑料冷却后收缩，紧包在凸模或成型型芯上，或由于粘附作用，塑件紧贴在凹模型腔内。为了防止塑件表面在脱

5、模时划伤、擦毛等，设计时塑件表面沿脱模方向应具有合理的脱模斜度，如图3l所示。 有时，为了在开模时让塑件留在凹模内或型芯上，有意将该边斜度减小。 塑件的性质、收缩率、摩擦因数、塑件壁厚和几何形状。硬质塑料比软质塑料脱模斜度大；形状较复杂或成型孔较多的取较大的脱模斜度；高度较大、孔较深，则取较小的脱模斜度；壁厚增加、内孔包紧型芯的力大，脱模斜度也应取大些。影响脱模斜大小的因素：影响脱模斜大小的因素：说明：说明： 脱模斜度不包括在塑件公差范围内，否则在图样上应予说明。 在塑件图上标注时，内孔以小端为基准，斜度由放大的方向取得；外形以大端为基准，斜度由缩小的方向取得。表34列出了若干塑件的脱模斜度，

6、可供设计时参考。 2、壁厚、壁厚 壁厚应设计合理：太薄熔料充满型腔时的流动阻力大，会出现缺料现象；太厚塑件内部会产生气泡，外部易产生凹陷等缺陷，同时增加了成本；壁厚不均将造成收缩不一致，导致塑件变形或翘曲，在可能的条件下应使壁厚尽量均匀一致。3加强筋加强筋加强筋的作用： 尺寸：壁厚为l4mm，大型塑件的壁可达8 mm。 主要是在不增加壁厚的情况下，加强塑件的强度和刚度，避免塑件变形翘曲。 合理布置加强筋还可以改善充模流动性，减少内应力，避免气孔、缩孔和凹陷等缺陷。加强筋的形状、尺寸：（图32）厚度小于塑件壁厚，与壁用圆弧过渡。 壁厚为t，加强筋高度L=(13)t，筋条宽A=(141)t，筋根过

7、渡圆角R= (1814)t，收缩角=20一50，筋端部圆角r=t8，当t2 mm，取A=t。mm以上，图33。若一个制件上需设置许多加强筋，加强筋之间的中心距必须大于制件壁厚的两倍以上，各条加强筋的排列互相错开，以防收缩不均匀引起制品破裂。各条加强筋的厚度应尽量相同或相近，可防止因熔体流动局部集中而引起缩孔和气泡 。图34(a)中的加强筋因排列不合理，在加厚集中的地方容易出现缩孔和气泡，可改用图34(b)所示的排列形式。 图35采用加强筋改善制品壁厚与 刚 度 的 ， 图35(a)为不合理，(b)为合理。 4支承面支承面 设计塑件的支承面应充分保证其稳定性。不宜以塑件的整个底面作支承面，因塑件

8、稍有翘曲或变形就会使底面不平。通常采用凸缘或凸台作为支承面，图36。5圆角圆角 塑件除使用要求需要采用尖角之外，其余所有内外表面转弯处应尽可能用圆角过渡，以减少应力集中。图37(a)是不合理的，图37(b)改成了圆角过渡设计就比较合理。这样不但使塑件强度高，塑件在型腔中流动性好，而且美观，模具型腔不易产生内应力和变形。 圆角半径的大小主要取决于塑件的壁厚，图38，其尺寸可供设计时参考。 图39表示内圆角、壁厚与应力集中系数之间的关系，图中R为内圆角半径，t为壁厚。由图可见，将Rt控制在1/43/4的范围内较为合理。 6孔的设计孔的设计 孔：通孔、盲孔、异形孔(形状复杂的孔)。原则上讲，这些孔均

9、能用一定的型芯成型，但孔与孔之间、孔与壁之间应留有足够的距离。它们的关系如表3-7所示。 塑料制件上的固定用孔和其他受力孔周围可设计凸边来加强，如图310所示。(1)通孔通孔 孔的成型方法一般有三种方法： 图311。(a)为一端固定的型芯成型，用于较浅的孔成型。(b)为对接型芯，用于较深的通孔成型，这种方法容易使上下孔出现偏心。(c)为一端固定，一端导向支撑，这种方法使型芯有较好的强度和刚度，又能保证同轴度，常用，但导向部分周围由于磨损易产生圆周纵向溢料B。 不论用何种方法固定的型芯成型，孔深均不能太大，否则型芯会弯曲。压缩成型时尤其注意通孔深度不得超过孔径的4倍。（2）盲孔）盲孔 盲孔只能用

10、一端固定的型芯来成型，如果孔径较小深度又很大时，成型时型芯易于弯曲或折断。根据经验，注射成型或压注成型时，孔深度应不超过孔径的4倍。压缩成型时，孔深应不超过孔径的25倍。当孔径较小深度太大时，孔只能用成型后再机械加工的方法获得。(3)异形孔异形孔 对于斜孔或复杂形状的孔，可参考图312所示的成型方法。 当塑件带有侧孔或侧凹时，成型模具就必须采用瓣合式结构或设置侧向分型与抽芯机构，使模具结构复杂化，因此，在不影响使用要求的情况下，塑件应尽量避免侧孔或侧凹结构。图313为带有侧孔或侧凹塑件的改进设计示例。 %5%100BBA（3-1）对于较浅的侧凹槽并带有圆角的制件，若制件在脱模温度下具有足够的弹

11、性，可采用强制脱模的方法将制件脱出，图314，而不必采用组合型芯的方法。塑件材料：聚甲醛、聚乙烯、聚丙烯。图中，A与B的关系应满足 7螺纹设计螺纹设计 塑件上的螺纹既可以直接用模具成型，也可以在成型后用机械加工获得，对于需要经常装拆和受力较大的螺纹，应采用金属螺纹嵌件。 塑件上的螺纹，一般直径要求不小于2mm，精度不超过IT7级，螺距较大。细牙螺纹尽量不直接成型， 而是采用金属螺纹嵌件。 为了增加塑件螺纹的强度，防止最外圈螺纹崩裂或变形，其始端和末端均不应突然开始和结束，应有一过渡段。如图315所示，过渡段长度为L，其数值按表38选取。 塑料螺纹与金属螺纹的配合长度应不大于螺纹直径的15倍(一

12、般配合长度为810牙)。在同一螺纹型芯或螺纹型环上有前后两段螺纹时，应使两段螺纹的旋向和螺距相同，图316(a)，否则无法使塑件从型芯或型环上拧下来。 当螺距不等或旋向不同时，就要采用两段型芯或型环组合在一起的成型方法，成型后分别拧下来，图 (b)所示。8、嵌件设计、嵌件设计什么是嵌件？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等问

13、题。 常用的嵌件材料为金属，常见的形式图317：(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。 带有嵌件的塑件设计程序：带有嵌件的塑件设计程序：先设计嵌件，后设计塑件。 注意：注意： 金属嵌件与塑料冷却时的收缩值相差较大，塑料周围存在很大的内应力，如设计不当，会造成塑件的开裂，因此应选用与塑料收缩率相近的金属作嵌件，或使嵌件周围的塑料层厚度大于许用值。表39列出了嵌件周围塑料层的许用厚度。嵌件的顶部也应有足够的塑料层厚度，否则会出现鼓泡或裂纹。 同时嵌件不应带有尖角，以减少应力集中。 对于大嵌件进行预热，使其温度达到接近塑料温度。 嵌件上尽量不要有穿通的

14、孔(如螺纹孔)，以免塑料挤入孔内。 应尽量满足成型要求，保证嵌件与塑料之间具有牢固的连接以防受力脱出。图318为嵌件外形示例.嵌件的形状：嵌件的形状： 图319为板片形嵌件与塑件的连接. 嵌件镶嵌在塑件中的方法：将嵌件先放在模具中固定，然后注入塑料熔体加以成型；把嵌件在塑料预压时先放在塑料中，然后模塑成型。某些特制嵌件(如电气元件)可在塑件成型以后再压人预制的孔槽中。图320所示为小型圆柱嵌件与塑件的连接，可供参考。嵌件定位：嵌件定位：图3-2l为外螺纹嵌件固定方法。图3-22内螺纹嵌件固定方法。 嵌件过长或细长杆状时，在模具内设支柱以免嵌件弯曲，但在塑件上留下工艺孔，图3-23。 成型时为了

15、使嵌件在塑料内牢固地固定而不被脱出，其嵌件表面可加工成沟槽、滚花，或制成各种特殊形状。9标记符号标记符号 塑件上有时带有装潢或某些特殊要求的文字或图案标记的符号，符号应放在分型面的平行方向上，并有适当的斜度以便脱模，图3-24。 (a)为标志符号在塑件上呈凸起状，在模具上即为凹形，加工容易，但凸起的标记符号容易被磨损； (c)为在凹框内设置凸起的标记符号，它可把凹框制成镶块嵌入模具内，这样既易于加工，在使用时标记符号又不易被磨损破坏，常用。 （b）为标记符号在塑件中呈凹人状，在模具上即为凸起，用一般机械加工难以满足，需要用特殊加工工艺，但凹人标记符号可涂印各种装饰颜色，增添美观性； 10、表面彩饰、表面彩饰 作用：作用： 掩盖塑件表面在成型过程中产生的疵点、银纹等缺陷，增加产品外观的美感，如收音机外壳采用皮革纹装饰。常用：凹槽纹、皮革纹、菱形纹、芦饰纹、木纹、水果皮纹等彩饰，方法有：彩印、胶印、丝印、喷镀漆等。习题与思考习题与思考1、设计塑件时，为什么既要满足塑件的使用要求，又要满足塑件的结构工艺性?2、影响塑件尺寸精度的因素有哪些?在确定塑件尺寸精度时，为何要将其分为四个类别?（根据塑料收缩率变化范围，将塑件尺寸精度分为四个内别）3、试确定注塑件PC的孔类尺寸85 mm、PA1010的轴类尺寸50 mm和PP的中