塑料制品结构课件

第二章塑料制品的设计第二章塑料制品的设计1本章基本内容塑件尺寸、精度及表面质量塑件的形状结构设计对塑件材料的要求本章基本内容塑件尺寸、精度及表面质量塑件的形状结构设计对塑件2

学习的目的与要求掌握塑件的设计准则熟悉塑料制品的设计程序

学习的目的与要求掌握塑件的设计准则熟悉塑料制品的设计程序3本章重点

对塑件的尺寸、精度及表面质量的理解塑件形状结构的优化设计螺纹塑件及带嵌件塑件的设计本章重点对塑件的尺寸、精度及表面质量的理解塑件形状结构的优4

本章难点对塑件成型工艺性、塑件的形状结构与模具结构的关系的理解

本章难点对塑件成型工艺性、塑件的形状结构与模具结构的关系5第一节制品的材料和几何形状

一、制品的材料选择塑料制品的选材应当考虑如下几个方面的性能，以判断其是否能够满足使用要求。第一节制品的材料和几何形状一、制品的材料选择61）塑料的力学性能，如强度、刚性、韧性、弹性、弯曲性能。2）塑料的物理性能，如对使用环境温度变化的适应性、光学性能、绝热或电气绝缘的程度、精加工和外观的完满程度等。3）塑料的化学性能，如对接触物（水、溶剂、油、药品）的耐性、卫生程度以及使用上的安全性等。1）塑料的力学性能，如强度、刚性、韧性、弹性、2）塑料的物理74）必要的精度，如收缩率的大小及各向收缩率的差异。5）成型工艺性，如塑料的流动性、结晶性、热敏性等。4）必要的精度，如收缩率的大小及各向收缩率的差异。5）成型工8耐热好，可制造耐热性餐具。例如：聚丙烯和高密度聚乙烯比较聚丙烯：收缩率小、制品细小部分的清晰度好、表面可制成皮革图案；透明性好，如制作注射器、吹塑容器；尺寸稳定好，可制造较大平面的薄壁制品；光泽性好、外观漂亮；耐热好，可制造耐热性餐具。例如：聚丙烯和高密度聚乙烯比较聚丙9高密度聚乙烯：耐冲击性能强，低温下韧性好，适合制造寒冷地区使用的货箱及冷藏室中使用的制品；适应气候的能力强，如啤酒瓶周转箱，室外垃圾箱等。高密度聚乙烯：耐冲击性能强，低温下韧性好，适10二、成型工艺对制品几何形状的要求塑料制品的内外形状脱模斜度制品壁厚加强肋圆角孔支承面标志及花纹二、成型工艺对制品几何形状的要求塑料制品的内外形状脱模斜度制111.塑料制品的内外形状

1.塑料制品的内外形状12塑料制品结构课件13塑料制品结构课件14塑料制品结构课件15塑料制品结构课件162.脱模斜度一般取0.5º，最小为15′~20′。脱模斜度与塑料的品种、制品的形状及模具的结构等有关。2.脱模斜度一般取0.5º，最小为15′~20′。17

1）聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯

30′~1°

2）ABS、尼龙、聚甲醛、氯化聚醚、聚苯醚

40′~1°30′

3）硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚苯乙烯、有机玻璃

50′~2°

4）热固性塑料

20′~1°各种塑料的脱模斜度如下：1）聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯30′18

选择具体的脱模斜度时，注意以下原则：

1）制品尺寸公差允许，脱模斜度取大值。

2）热塑性塑料的脱模斜度大，热固性小。

3）壁厚大，收缩量大，脱模斜度大。

4）较高、较大的制品，脱模斜度小。

5）高精度制品，脱模斜度小。

6）制品高度很小，脱模斜度为零。

7）脱模后制品留在型芯一边，型芯斜度小。

8）内孔以小端为基准，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。选择具体的脱模斜度时，注意以下原则：193.制品壁厚（1）制品必须有足够的强度和刚度；（2）塑料在成型时有良好的流动状态；（3）脱模；（4）壁厚均匀，否则使制品变形或产生缩孔、凹陷及填充不足等缺陷。（5）热固性塑料的小型塑件，壁厚取1.6～2.5mm，大型塑件取3.2～8mm。（6）热塑性塑料的小型制件，壁厚取1.75～2.30mm，大型制件2.4～6.5mm。3.制品壁厚（1）制品必须有足够的强度和刚度；（2）塑料在20塑料制品结构课件21塑料制品结构课件22塑料制品结构课件23塑料制品结构课件24塑料制品结构课件254.加强肋增加塑件的强度和避免塑件翘曲变形。4.加强肋增加塑件的强度和避免塑件翘曲变形。26加强肋的设计原则：（1）加强肋<壁厚，b<（0.5~0.7）δ；（2）足够的斜度，α=

4°~

10°

；（3）圆角，R=δ/8；（4）高度小，数量多，L<3δ。加强肋的设计原则：（1）加强肋<壁厚，b<（0.5~27塑料制品结构课件28塑料制品结构课件29塑料制品结构课件30其他防变形结构：其他防变形结构：315.支承面及凸台底脚（三点或四点）支承或边框支承。5.支承面及凸台底脚（三点或四点）支承或边框支承。326.圆角应力集中，尖角：圆角半径：圆角有利于塑料充型流动。圆角会导致凹模型腔加工复杂，塑件破裂，模具热处理时淬裂。壁厚的1/3以上。使钳工劳动量增加。6.圆角应力集中，尖角：圆角半径：圆角有利于塑料充型流动。337.孔的设计

a.孔的位置孔间距孔边距7.孔的设计a.孔的位置孔间距孔边距34b.孔的形状c.孔的边缘b.孔的形状c.孔的边缘35d.通孔的成型方法d.通孔的成型方法36e.复杂孔的成型方法e.复杂孔的成型方法378.饰纹、文字、符号及标记

设计要求：a.

脱模

b.

模具易于加工文字可用刻字机刻制图案可用手工雕或电加工等，

c.

标记的凸出高度≥0.2mm，线条宽度≥

0.3mm

，两条线的间距≥0.4mm，标记的脱模斜度≥

10°。

8.饰纹、文字、符号及标记设计要求：a.

脱模b.

模38塑料制品结构课件39

第二节

螺纹与齿轮设计一、塑料螺纹设计1.成型的螺纹精度低于3级。2.金属螺纹嵌件。3.塑料螺纹螺牙尺寸应较大。4.塑料螺纹的外径≥4mm，内径≥

2mm。

5.螺孔始端有0.2~0.8mm的台阶孔，螺纹末端≥

0.2mm的距离。第二节

螺纹与齿轮设计一、塑料螺纹设计1.成型的螺40塑料制品结构课件41塑料制品结构课件42螺纹公称直径螺距P（mm）(mm)<0.5≥0.5≥1始末部分长度尺寸l（mm）≤10123>10~20224>20~34246>34~52368>523810塑料螺纹始末部分的尺寸螺纹公称直径螺距P43二、塑料齿轮设计齿轮的塑料：尼龙、聚碳酸酯、聚甲醛、聚砜等。1）h1=3h2）H1≤H3）H2≥H

H2≈D4）D1=（1.5～3）D二、塑料齿轮设计齿轮的塑料：尼龙、聚碳酸酯、聚甲醛、聚砜等。44第三节金属嵌件的设计一、金属嵌件的形式第三节金属嵌件的设计一、金属嵌件的形式45塑料制品结构课件46二、金属嵌件的设计原则

1）圆形或对称形状；2）壁厚（金属嵌件周围的塑料层厚度）；

3）倒角；4）定位；5）自由伸出长度≤2d；

6）降低生产效率，且生产不易自动化。二、金属嵌件的设计原则1）圆形或对称形状；2）壁厚（金属嵌47塑料制品结构课件48金属嵌件周围的塑料层厚度（mm）金属嵌件周围的塑料层厚度（mm）49塑料制品结构课件50塑料制品结构课件51塑料制品结构课件52第四节尺寸精度与表面粗糙度一、影响尺寸精度的因素1.和模具有关的原因：1）模具的形式或基本结构2）模具的加工制造误差3）模具的磨损、变形、热膨胀第四节尺寸精度与表面粗糙度一、影响尺寸精度的因素532.和塑料有关的原因

1）不同厂家生产的塑料的标准收缩率的变化

2）不同批量塑料的成型收缩率、流动性、结晶化程度的差异

3）再生塑料的混合、着色剂等添加物的影响

4）塑料中的水分以及挥发和分解气体的影响2.和塑料有关的原因1）不同厂家生543.和成型工艺有关的原因1）由于成型条件变化造成的成型收缩率的波动2）成型操作变化的影响3）脱模顶出时的塑料变形、弹性恢复3.和成型工艺有关的原因1）由于成型条件变化造成的成型收缩554.和成型后时效有关的原因

1）周围温度、湿度不同造成的尺寸变化

2）塑料的塑性变形及因为外力作用产生的蠕变、弹性恢复

3）残余应力、残余变形引起的变化4.和成型后时效有关的原因1）周围温561）模具成型零件的制造误差δz；2）模具成型零件的表面磨损δc；3）塑料收缩率波动δs；4）模具活动成型零件的配合间隙变化δj；5）模具成型零件的安装误差δa。

从模具设计和制造的角度，影响塑料制品尺寸精度的因素有五个方面：1）模具成型零件的制造误差δz；从模具设计和57δ=δz+δc

+δs+δj+δa

制品规定的误差值为ΔΔ≥δ模具制造误差1/3由收缩率波动引起的误差1/3由磨损造成的误差1/3δ=δz+δc+δs+δj+δa模具制造58对于小尺寸的制品，模具制造误差对制品尺寸的影响要大些；对于大尺寸的制品，收缩率波动引起的误差是影响制品尺寸精度的主要因素。二、尺寸精度和公差的确定对于小尺寸的制品，模具制造误差对制品尺59塑件精度等级的选用（GB/T

14486—2008）类别塑料品种建议采用的精度等级高精度一般精度低精度1聚苯乙烯235

2聚酰胺346

3聚乙烯（高密度）457

4聚乙烯（低密度）567塑件精度等级的选用（GB/T14486—2008）类别60塑件的尺寸公差（GB/T

14486—2008）塑件基本尺寸/mm精度等级

1234

50~650.200.300.400.56567

50~650.741.101.54公差数值/mm

塑件基本尺寸/mm精度等级

公差数值/mm

塑件的尺寸公差（GB/T1448661三、表面粗糙度的确定1.模具的表面粗糙度比塑料制品的表面粗糙度低一级；2.对透明的塑料制品要求型腔和型芯的表面粗糙度相同；3.对于不透明的塑料制品，型芯的表面粗糙度的级别可比型腔的表面粗糙度高1

~

2级。三、表面粗糙度的确定1.模具的表面粗糙度比塑料制品的表面2621、每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成功的路。12月-2212月-22Monday,December12,20222、成功源于不懈的努力，人生最大的敌人是自己怯懦。05:27:4005:27:4005:2712/12/20225:27:40AM3、每天只看目标，别老想障碍。12月-2205:27:4005:27Dec-2212-Dec-224、宁愿辛苦一阵子，不要辛苦一辈子。05:27:4005:27:4005:27Monday,December12,20225、积极向上的心态，是成功者的最基本要素。12月-2212月-2205:27:4005:27:40December12,20226、生活总会给你另一个机会，这个机会叫明天。12十二月20225:27:40上午05:27:4012月-227、人生就像骑单车，想保持平衡就得往前走。十二月225:27上午12月-2205:27December12,20228、业余生活要有意义，不要越轨。2022/12/125:27:4005:27:4012December20229、我们必须在失败中寻找胜利，在绝望中寻求希望。5:27:40上午5:27上午05:27:4012月-2210、一个人的梦想也许不值钱，但一个人的努力很值钱。12/12/20225:27:40AM05:27:4012-12月-2211、在真实的生命里，每桩伟业都由信心开始，并由信心跨出第一步。12/12/20225:27AM12/12/20225:27AM12月-2212月-22谢谢大家1、每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成功的路。163第二章塑料制品的设计第二章塑料制品的设计64本章基本内容塑件尺寸、精度及表面质量塑件的形状结构设计对塑件材料的要求本章基本内容塑件尺寸、精度及表面质量塑件的形状结构设计对塑件65

学习的目的与要求掌握塑件的设计准则熟悉塑料制品的设计程序

学习的目的与要求掌握塑件的设计准则熟悉塑料制品的设计程序66本章重点

对塑件的尺寸、精度及表面质量的理解塑件形状结构的优化设计螺纹塑件及带嵌件塑件的设计本章重点对塑件的尺寸、精度及表面质量的理解塑件形状结构的优67

本章难点对塑件成型工艺性、塑件的形状结构与模具结构的关系的理解

本章难点对塑件成型工艺性、塑件的形状结构与模具结构的关系68第一节制品的材料和几何形状

一、制品的材料选择塑料制品的选材应当考虑如下几个方面的性能，以判断其是否能够满足使用要求。第一节制品的材料和几何形状一、制品的材料选择691）塑料的力学性能，如强度、刚性、韧性、弹性、弯曲性能。2）塑料的物理性能，如对使用环境温度变化的适应性、光学性能、绝热或电气绝缘的程度、精加工和外观的完满程度等。3）塑料的化学性能，如对接触物（水、溶剂、油、药品）的耐性、卫生程度以及使用上的安全性等。1）塑料的力学性能，如强度、刚性、韧性、弹性、2）塑料的物理704）必要的精度，如收缩率的大小及各向收缩率的差异。5）成型工艺性，如塑料的流动性、结晶性、热敏性等。4）必要的精度，如收缩率的大小及各向收缩率的差异。5）成型工71耐热好，可制造耐热性餐具。例如：聚丙烯和高密度聚乙烯比较聚丙烯：收缩率小、制品细小部分的清晰度好、表面可制成皮革图案；透明性好，如制作注射器、吹塑容器；尺寸稳定好，可制造较大平面的薄壁制品；光泽性好、外观漂亮；耐热好，可制造耐热性餐具。例如：聚丙烯和高密度聚乙烯比较聚丙72高密度聚乙烯：耐冲击性能强，低温下韧性好，适合制造寒冷地区使用的货箱及冷藏室中使用的制品；适应气候的能力强，如啤酒瓶周转箱，室外垃圾箱等。高密度聚乙烯：耐冲击性能强，低温下韧性好，适73二、成型工艺对制品几何形状的要求塑料制品的内外形状脱模斜度制品壁厚加强肋圆角孔支承面标志及花纹二、成型工艺对制品几何形状的要求塑料制品的内外形状脱模斜度制741.塑料制品的内外形状

1.塑料制品的内外形状75塑料制品结构课件76塑料制品结构课件77塑料制品结构课件78塑料制品结构课件792.脱模斜度一般取0.5º，最小为15′~20′。脱模斜度与塑料的品种、制品的形状及模具的结构等有关。2.脱模斜度一般取0.5º，最小为15′~20′。80

1）聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯

30′~1°

2）ABS、尼龙、聚甲醛、氯化聚醚、聚苯醚

40′~1°30′

3）硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚苯乙烯、有机玻璃

50′~2°

4）热固性塑料

20′~1°各种塑料的脱模斜度如下：1）聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯30′81

选择具体的脱模斜度时，注意以下原则：

1）制品尺寸公差允许，脱模斜度取大值。

2）热塑性塑料的脱模斜度大，热固性小。

3）壁厚大，收缩量大，脱模斜度大。

4）较高、较大的制品，脱模斜度小。

5）高精度制品，脱模斜度小。

6）制品高度很小，脱模斜度为零。

7）脱模后制品留在型芯一边，型芯斜度小。

8）内孔以小端为基准，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。选择具体的脱模斜度时，注意以下原则：823.制品壁厚（1）制品必须有足够的强度和刚度；（2）塑料在成型时有良好的流动状态；（3）脱模；（4）壁厚均匀，否则使制品变形或产生缩孔、凹陷及填充不足等缺陷。（5）热固性塑料的小型塑件，壁厚取1.6～2.5mm，大型塑件取3.2～8mm。（6）热塑性塑料的小型制件，壁厚取1.75～2.30mm，大型制件2.4～6.5mm。3.制品壁厚（1）制品必须有足够的强度和刚度；（2）塑料在83塑料制品结构课件84塑料制品结构课件85塑料制品结构课件86塑料制品结构课件87塑料制品结构课件884.加强肋增加塑件的强度和避免塑件翘曲变形。4.加强肋增加塑件的强度和避免塑件翘曲变形。89加强肋的设计原则：（1）加强肋<壁厚，b<（0.5~0.7）δ；（2）足够的斜度，α=

4°~

10°

；（3）圆角，R=δ/8；（4）高度小，数量多，L<3δ。加强肋的设计原则：（1）加强肋<壁厚，b<（0.5~90塑料制品结构课件91塑料制品结构课件92塑料制品结构课件93其他防变形结构：其他防变形结构：945.支承面及凸台底脚（三点或四点）支承或边框支承。5.支承面及凸台底脚（三点或四点）支承或边框支承。956.圆角应力集中，尖角：圆角半径：圆角有利于塑料充型流动。圆角会导致凹模型腔加工复杂，塑件破裂，模具热处理时淬裂。壁厚的1/3以上。使钳工劳动量增加。6.圆角应力集中，尖角：圆角半径：圆角有利于塑料充型流动。967.孔的设计

a.孔的位置孔间距孔边距7.孔的设计a.孔的位置孔间距孔边距97b.孔的形状c.孔的边缘b.孔的形状c.孔的边缘98d.通孔的成型方法d.通孔的成型方法99e.复杂孔的成型方法e.复杂孔的成型方法1008.饰纹、文字、符号及标记

设计要求：a.

脱模

b.

模具易于加工文字可用刻字机刻制图案可用手工雕或电加工等，

c.

标记的凸出高度≥0.2mm，线条宽度≥

0.3mm

，两条线的间距≥0.4mm，标记的脱模斜度≥

10°。

8.饰纹、文字、符号及标记设计要求：a.

脱模b.

模101塑料制品结构课件102

第二节

螺纹与齿轮设计一、塑料螺纹设计1.成型的螺纹精度低于3级。2.金属螺纹嵌件。3.塑料螺纹螺牙尺寸应较大。4.塑料螺纹的外径≥4mm，内径≥

2mm。

5.螺孔始端有0.2~0.8mm的台阶孔，螺纹末端≥

0.2mm的距离。第二节

螺纹与齿轮设计一、塑料螺纹设计1.成型的螺103塑料制品结构课件104塑料制品结构课件105螺纹公称直径螺距P（mm）(mm)<0.5≥0.5≥1始末部分长度尺寸l（mm）≤10123>10~20224>20~34246>34~52368>523810塑料螺纹始末部分的尺寸螺纹公称直径螺距P106二、塑料齿轮设计齿轮的塑料：尼龙、聚碳酸酯、聚甲醛、聚砜等。1）h1=3h2）H1≤H3）H2≥H

H2≈D4）D1=（1.5～3）D二、塑料齿轮设计齿轮的塑料：尼龙、聚碳酸酯、聚甲醛、聚砜等。107第三节金属嵌件的设计一、金属嵌件的形式第三节金属嵌件的设计一、金属嵌件的形式108塑料制品结构课件109二、金属嵌件的设计原则

1）圆形或对称形状；2）壁厚（金属嵌件周围的塑料层厚度）；

3）倒角；4）定位；5）自由伸出长度≤2d；

6）降低生产效率，且生产不易自动化。二、金属嵌件的设计原则1）圆形或对称形状；2）壁厚（金属嵌110塑料制品结构课件111金属嵌件周围的塑料层厚度（mm）金属嵌件周围的塑料层厚度（mm）112塑料制品结构课件113塑料制品结构课件114塑料制品结构课件115第四节尺寸精度与表面粗糙度一、影响尺寸精度的因素1.和模具有关的原因：1）模具的形式或基本结构2）模具的加工制造误差3）模具的磨损、变形、热膨胀第四节尺寸精度与表面粗糙度一、影响尺寸精度的因素1162.和塑料有关的原因

1）不同厂家生产的塑料的标准收缩率的变化

2）不同批量塑料的成型收缩率、流动性、结晶化程度的差异

3）再生塑料的混合、着色剂等添加物的影响

4）塑料中的水分以及挥发和分解气体的影响2.和塑料有关的原因1）不同厂家生1173.和成型工艺有关的原因1）由于成型条件变化造成的成型收缩率的波动2）成型操作变化的影响3）脱模顶出时的塑料变形、弹性恢复3.和成型工艺有关的原因1）由于成型条件变化造成的成型收缩1184.和成型后时效有关的原因

1）周围温度、湿度不同造成的尺寸变化

2）塑料的塑性变形及因为外力作用产生的蠕变、弹性恢复

3）残余应力、残余变形引起的变化4.和成型后时效有关的原因1）周围温1191）模具成型零件的制造误差δz；2）模具成型零件的表面磨损δc；3）塑料收缩率波动δs；4）模具活动成型零件的配合间隙变化δj；5）模具成型零件的安装误差δa。

从模具设计和制造的角度，影响塑料制品尺寸精度的因素有五个方面：1）模具成型零件的制造误差δz；从模具设计和120δ=δz+δc

+δs+δj+δa

制品规定的误差值为ΔΔ≥δ模具制造误差1/3由收缩率波动引起的误差1/3由磨损造成的误差1/3δ=δz+δc+δs+δj+δa模具制造121对于小尺寸的制品，模具制造误差对制品尺寸的影响要大些；对于大尺寸的制品，收缩率波动引起的误差是影响制品尺寸精度的主要因素。二、尺寸精度和公差的确定对于小尺寸的制品，模具制造误差对制品尺122塑件精度等级的选用（GB/T

14486—2008）类别塑料品种建议采用的精度等级高精度一般精度低精度1聚苯乙烯235

2聚酰胺346

3聚乙烯（高密度）457

4聚乙烯（低密度）567塑件精度等级的选用（GB/T14486—2008）类别123塑件的尺寸公差（GB/T

14486—2008）塑件基本尺寸/mm精度等级