塑料成型机械及模具 第五章 塑料制件设计 2

1、1塑料模具设计塑料模具设计 注射模注射模 塑料制品的设计塑料制品的设计 注射模具的设计注射模具的设计制件制件模具模具一一模模一样一样25.2 塑料制件的设计塑料制件的设计345塑料制件设计塑料制件设计 设计原则：设计原则： 制品要满足制品要满足使用要求，外观要求使用要求，外观要求 力学性能力学性能 美术造型美术造型 成型工艺成型工艺 模具设计制造模具设计制造 内容：内容： 1.掌握塑件的尺寸、精度和表面粗糙度；掌握塑件的尺寸、精度和表面粗糙度； 2.掌握塑件的结构设计（脱模斜度、加强筋、掌握塑件的结构设计（脱模斜度、加强筋、圆角设计、支承面及凸台）圆角设计、支承面及凸台）强度，刚度，韧性，吸水

2、性强度，刚度，韧性，吸水性收缩性，流动性，相容性，吸湿性，收缩性，流动性，相容性，吸湿性，热敏性热敏性避免侧向分型抽芯，简化脱模机构避免侧向分型抽芯，简化脱模机构6 定义：定义：塑件从模具中取出冷却到室温后，尺寸或体积收缩的特性塑件从模具中取出冷却到室温后，尺寸或体积收缩的特性称为收缩性称为收缩性 成型收缩的大小可用收缩率来表示：成型收缩的大小可用收缩率来表示： %100%100bbcSbbaSjs（2.1）（2.2）式中 Ss实际收缩率 Sj 计算收缩率 a 模具或塑件在成型温度时的尺寸 b 塑件在室温时的尺寸 c 模具在室温时的尺寸收缩率收缩率7 成型收缩的形式成型收缩的形式成型收缩，后收

3、缩，后处理成型收缩，后收缩，后处理收缩收缩塑件的尺寸收缩：塑件的尺寸收缩：热胀冷缩塑件脱模时塑件脱模时弹性恢复塑性变形塑性变形收缩的收缩的方向性方向性： 塑料在成型时由于分子的取向作用使塑件呈塑料在成型时由于分子的取向作用使塑件呈现现各向异性，沿料流方向（即平行方向）收缩大，沿料流方向（即平行方向）收缩大，强度高，与料流垂直方向则收缩小，强度低。强度高，与料流垂直方向则收缩小，强度低。收缩率收缩率8后收缩：后收缩： 塑件成型时，由于受成型压力、切应力、各塑件成型时，由于受成型压力、切应力、各向异性、密度不均、填料分布不均、模温不一致、向异性、密度不均、填料分布不均、模温不一致、硬化不均和塑性变

4、形等因素的影响，塑件内存在硬化不均和塑性变形等因素的影响，塑件内存在残余应力。当脱模后，由于应力趋向平衡及储存残余应力。当脱模后，由于应力趋向平衡及储存条件的影响，使塑件再次收缩，这种收缩称为条件的影响，使塑件再次收缩，这种收缩称为后后收缩收缩。 一般塑件在脱模后一般塑件在脱模后10h内变化最大，内变化最大，24h后基后基本定型，但最后稳定要经过本定型，但最后稳定要经过3060天。天。通常热塑性塑料的后收缩比热固性塑料大，通常热塑性塑料的后收缩比热固性塑料大， 挤塑和注射的后收缩比压缩成型大。挤塑和注射的后收缩比压缩成型大。收缩率收缩率9后处理收缩：后处理收缩： 在某些情况下，塑件按其性能和工

5、艺在某些情况下，塑件按其性能和工艺要求，成型后要进行热处理，处理后也会要求，成型后要进行热处理，处理后也会导致塑件尺寸收缩，这种收缩叫导致塑件尺寸收缩，这种收缩叫后处理收后处理收缩缩。 在模具设计时，对高精度塑件则应考在模具设计时，对高精度塑件则应考虑后收缩及后处理收缩的偏差并予以补偿。虑后收缩及后处理收缩的偏差并予以补偿。收缩率收缩率10影响塑件收缩的因素：影响塑件收缩的因素：塑料的品种 各种塑料都有其各自的收缩率范围，同一种塑料由于相对分子质各种塑料都有其各自的收缩率范围，同一种塑料由于相对分子质量、填料及配比等不同，则其收缩率及各向异性也不同。量、填料及配比等不同，则其收缩率及各向异性也

6、不同。塑件的结构 塑件的形状、塑件的形状、尺寸尺寸、壁厚、有无嵌件、嵌件数量及布局等，对收、壁厚、有无嵌件、嵌件数量及布局等，对收缩率值有很大影响。塑件的形状复杂、尺寸小、壁薄、带嵌件，收缩缩率值有很大影响。塑件的形状复杂、尺寸小、壁薄、带嵌件，收缩率就小。率就小。模具结构 模具的分型面、加压方向、浇口形式、尺寸及分布等对收缩率及模具的分型面、加压方向、浇口形式、尺寸及分布等对收缩率及方向性影响也很大，如采用直接浇口，浇口截面大，收缩小，但方向方向性影响也很大，如采用直接浇口，浇口截面大，收缩小，但方向性明显。性明显。成型工艺条件 模具温度高、塑件冷却慢，则收缩大；注射压力高、脱模后弹性模具温

7、度高、塑件冷却慢，则收缩大；注射压力高、脱模后弹性恢复大收缩小；保压时间长收缩小。恢复大收缩小；保压时间长收缩小。收缩率收缩率111213141516 常见塑料的收缩率常见塑料的收缩率 平均收缩率平均收缩率Scp(SmaxSmin)/2收缩率收缩率LDPE1.53.5HDPE1.53.0PP1.03.0PS0.20.8ABS0.50.7PC0.50.7PA60.71.517 1.塑件的尺寸 指塑件的总体尺寸塑件的尺寸受下面两个因素影响：塑料的流动性（大而薄的塑件充模困难）设备的工作能力（注射量、锁模力、工作台面）一、塑件的尺寸精度和表面粗糙度一、塑件的尺寸精度和表面粗糙度在满足使用要求的前提下

8、，应尽量将塑件设计得紧凑、尺寸小巧一些在满足使用要求的前提下，应尽量将塑件设计得紧凑、尺寸小巧一些18 塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，即所获塑件尺寸的准确度。2.塑件的精度影响塑件尺寸精度的因素影响塑件尺寸精度的因素:塑件成型后的时效变化塑料收缩率的波动以及成型时工艺条件的变化模具的制造精度、磨损程度和安装误差一、塑件的尺寸精度和表面粗糙度一、塑件的尺寸精度和表面粗糙度192.塑件的精度尺寸精度的确定：根据GB/T14486-2008（教材表2-1-2）常用材料模塑件公差等级和选用选择塑件公差等级根据GB/T14486-2008中(教材表2-1-1)模塑件尺寸公差

9、表确定塑件尺寸公差塑件公差代号为MT，公差等级分7级 MT1级精度最高（一般不采用） MT7级精度最低一、塑件的尺寸精度和表面粗糙度一、塑件的尺寸精度和表面粗糙度20材料材料代号代号模塑材料模塑材料高精高精度度一般一般精度精度未标注公未标注公差尺寸差尺寸PC聚碳酸脂聚碳酸脂MT2MT3MT5PE聚乙烯聚乙烯MT5MT6MT8公差公差等级等级公差公差种类种类基本尺寸基本尺寸610101414181824MT3A0.160.18 0.200.24B0.360.38 0.400.44MT4A0.200.24 0.280.32B0.400.44 0.480.52材料模塑件公差等级和选用（部分）材料模塑

10、件公差等级和选用（部分）模塑件尺寸公差表（部分）模塑件尺寸公差表（部分）212.塑件的精度A项：不受模具活动部分影响的尺寸公差值B项：受模具活动部分影响的尺寸公差值一、塑件的尺寸精度和表面粗糙度一、塑件的尺寸精度和表面粗糙度222.塑件的精度尺寸精度的确定：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。一、塑件的尺寸精度和表面粗糙度一、塑件的尺寸精度和表面粗糙度200233.塑件

11、的表面质量表面粗糙度、光亮程度表面粗糙度、光亮程度色彩均匀性色彩均匀性表面缺陷：缩孔、凹陷表面缺陷：缩孔、凹陷推杆痕迹推杆痕迹对拼缝、熔接痕、毛刺等对拼缝、熔接痕、毛刺等一、塑件的尺寸精度和表面粗糙度一、塑件的尺寸精度和表面粗糙度24一、塑件的尺寸精度和表面粗糙度一、塑件的尺寸精度和表面粗糙度1）表面粗糙度：）表面粗糙度： 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 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1.60.2 ， 模具的表面粗糙度数值要比塑件模具的表面粗糙度数值要比塑件低低12级级。m一般模具表面粗糙度要比塑件的要求高一般模具

12、表面粗糙度要比塑件的要求高 1 12 2级级252）塑件表观质量）塑件表观质量 指塑件成形后的指塑件成形后的表观缺陷状态表观缺陷状态，如缺料、，如缺料、溢料、飞边、凹陷、气孔、熔接痕、银线溢料、飞边、凹陷、气孔、熔接痕、银线纹、翘曲与收缩、尺寸不稳定等。纹、翘曲与收缩、尺寸不稳定等。 产生原因：产生原因： 塑件成形工艺条件塑件成形工艺条件 塑件成形原材料选择塑件成形原材料选择 模具总体设计模具总体设计一、塑件的尺寸精度和表面粗糙度一、塑件的尺寸精度和表面粗糙度26短射 (a)正常(b)短射(a)(b)热冷热冷零件由收缩不均发生翘曲示意图包风缝合线与熔合线熔合线的形成缝合线的形成熔料前端汇集银线

13、纹 凹陷凹陷272829二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状 1.表面形状表面形状 2.脱模斜度脱模斜度 3.塑件的壁厚塑件的壁厚 4.塑件的塑件的加强筋加强筋 5.圆角圆角 6.塑件的支承面塑件的支承面 7.塑件的凸台与角撑塑件的凸台与角撑 8.塑件上的孔（槽）塑件上的孔（槽） 9.塑件上的螺纹塑件上的螺纹 10.塑件上的花纹、文字及符号塑件上的花纹、文字及符号 11.嵌件嵌件301.表面形状 塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状311.表面形状 二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状32 1.表面形状表面形状设计原则设计原则 力求结构简单、壁厚均匀、成

14、形方便。力求结构简单、壁厚均匀、成形方便。 在设计塑件时应考虑其模具的总体结构，使模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具型腔易于设计制造 模具抽芯和推出机构简单，可靠模具抽芯和推出机构简单，可靠 考虑原料的成形工艺性，如流动性、收缩性等，考虑原料的成形工艺性，如流动性、收缩性等，塑件形状有利于模具分型、排气、补缩和冷却。塑件形状有利于模具分型、排气、补缩和冷却。二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状332.脱模斜度 为了便于塑件脱模，防止脱模时擦伤塑件，必须在塑件内外表面脱模方向上留有足够的斜度，在模具上称为。 脱模斜度取决于塑件的形状、壁厚及塑料的收缩率，一般取30 3

15、0 1 13030。二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状342.脱模斜度 脱模斜度方向内形以小端为基准，斜度由扩大方向取得外形以大端为基准，斜度由缩小方向取得二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状35脱模斜度表示方法：2.脱模斜度 二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状36脱模斜度设计要点：2.脱模斜度 塑件精度高，采用较小脱模斜度尺寸高的塑件，采用较小脱模斜度塑件形状复杂不易脱模，选用较大斜度收缩率大，斜度加大增强塑料采用较大的脱模斜度二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状含润滑剂的塑料采用较小脱模斜度 从留模方位考虑: 留在型芯，内表面脱模斜度外表面 留在型腔，外表面脱模斜度内表面373. .塑

16、件的壁厚壁厚过小壁厚过大强度及刚度不足，塑料流动困难原料浪费，冷却时间长，易产生缺陷二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状383.塑件的壁厚塑件壁厚设计原则：厚薄适中厚薄适中 均匀壁厚均匀壁厚满足成型时熔体充模所需的壁厚保证贮存、搬运过程中强度所需的壁厚制品连接紧固处、嵌件埋入处等具有足够的厚度能承受推出机构等的冲击和振动满足塑件结构和使用性能要求下取小壁厚二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状393.塑件的壁厚塑件的壁厚热塑性塑料与热固性塑料相比允许较小的壁厚热塑性塑料与热固性塑料相比允许较小的壁厚 热塑性塑料：最小壁厚允许到热塑性塑料：最小壁厚允许到0.25，一般，一般 不宜小于不宜小于0.6

17、0.9常取常取24 热固性塑料：小型塑件取热固性塑料：小型塑件取0.62.5，大型塑，大型塑 件取件取3.28二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状403.塑件的壁厚改善壁厚典型实例：二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状413.塑件的壁厚改善壁厚练习：二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状42平板类零件加强筋方向与料流方向平行4.塑件的加强筋加强筋加强筋的作用作用：加强筋设计要点设计要点： 它能提高制件的强度、防止和避免塑料的变形和翘曲。 加强筋的底部与壁连接应圆弧过渡，以防外力作用时，产生应力集中而被破坏。二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状43加强筋厚度小于壁厚加强筋与支承面间留有间隙4.塑件

18、的加强筋加强筋加强筋设计要点设计要点：二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状444.塑件的加强筋加强筋加强筋设计要点设计要点：二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状 薄壳制品做成球面薄壳制品做成球面 矩形薄壁容器边缘设计成外凸矩形薄壁容器边缘设计成外凸45 在满足使用要求的前提下,制件的所有的转角尽可能设计成圆角，或者用圆弧过渡。 5.圆角圆角的作用：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 二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状465.圆角圆角的确定：圆角的确定：内壁圆角半径应为壁厚的一半外壁圆角半径可为壁厚的1.5倍一般圆角半径不应小于

19、0.5mm壁厚不等的两壁转角可按平均壁厚确定内、外圆角半径理想的内圆角半径应为壁厚的1/3以上二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状476.塑件的支承面通常塑件一般不以整个平面作为支承面，而是以底脚底脚或边框边框为支承面。二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状486.塑件的支承面支承面结构形式二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状49是用来增强孔孔或装配附件、装配附件、或为塑件提为塑件提供支撑供支撑的截锥台或支撑块7.塑件的凸台凸台 凸台设计要点：二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状 凸台应尽可能设在塑件转角处。凸台应尽可能设在塑件转角处。 侧面应设有角撑，以分散负荷压应力。侧面应设有角撑，以分散负

20、荷压应力。 凸台与基面接合处应有足量的圆弧过渡。凸台与基面接合处应有足量的圆弧过渡。 凸台直径至少应为孔径的两倍。凸台直径至少应为孔径的两倍。 凸台高度一般不应超过凸台外径的两倍。凸台高度一般不应超过凸台外径的两倍。 凸台壁厚不应超过基面壁厚的凸台壁厚不应超过基面壁厚的3/4，以，以1/2为好。为好。507.塑件的凸台凸台设计实例二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状518.塑件上的孔（槽）塑件的孔三种成型加工方法： 直接模塑出来模塑成盲孔再钻孔通塑件成型后再钻孔二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状528.塑件上的孔（槽）常见孔的设计要求：常见孔的设计要求：模塑通孔要求（长度与孔径的比值）要小些

21、 当通孔孔径1.5mm，由于型芯易弯曲折断，不适于模塑成型。紧固用的孔和其它受力的孔，应设凸台予以加强。肓孔的深度： h （35）d d1.5mm时， h 3d 二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状53 8.塑件上的孔（槽）二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状注：1压制成形时尤应注意，通孔深度应不超过孔径的3.75倍 2深度较大时，可先成型出定位锥型盲孔，再机加工548.塑件上的孔（槽）异形孔异形孔设计设计实例实例二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状55常见孔的设计注意事项：当两孔相近时，应设计成长孔，如为固定用孔，应设凸台对穿孔应注意设计成能设置型芯的结构二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状

22、569.9.塑件上的螺纹塑件上的螺纹 塑件中的螺纹可用模塑方法模塑方法成型出来，或切切削加工方法，自攻削加工方法，自攻获得。 经常拆装或受力大的螺纹，要采用金属螺纹金属螺纹嵌件嵌件来成型。 二、塑件的几何形状二、塑件的几何形状设计原则：设计原则：直径不宜太小，外径不小于直径不宜太小，外径不小于4mm，内，内径不小于径不小于2mm；塑件螺纹不易采用细牙螺纹塑件螺纹不易采用细牙螺纹螺纹最外圈和最里圈留有台阶，螺纹牙螺纹最外圈和最里圈留有台阶，螺纹牙要逐渐升起，防止螺纹崩裂变形。要逐渐升起，防止螺纹崩裂变形。57设计原则设计原则标记符号应放在分型面的平标记符号应放在分型面的平行方向上，并有适当的斜度行方向上，并有适当的斜度（10）以便于脱模。）以便于脱模。突出高度不小于突