塑料模现代设计

塑料模现代设计第1页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计在设计塑件时必须考虑以下几方面的因素：(1)塑料的物理机械性能。(2)塑料的成型工艺性。(3)塑料形状应有利于充模流动、排气、补缩，同时能适应高效冷却硬化(热塑性塑料制品)或快速受热固化(热固性塑料制品)。(4)塑件在成型后收缩情况及各向收缩率差异。(5)模具的总体结构，特别是抽芯与脱出塑件的复杂程度。(6)模具零件的形状及其制造工艺。塑料性能特点模具性能特点第2页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计塑料制件设计原则：

①在保证使用要求的前提下尽量选用价格低廉和成型性能较好的塑料。②力求结构简单、壁厚均匀、成型方便，利于模具分型、排气、补缩和冷却。③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。④塑件成型以后尽量不再进行机械加工。塑料制件的选材方法：

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。然后按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。第3页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计塑件设计的主要内容：

尺寸和精度表面光洁度形状斜度壁厚加强筋支承面圆角孔螺纹嵌件标志、符号、文字塑件美术造型设计第4页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计一、尺寸和精度塑件的尺寸——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）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。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对小尺寸制品：影响制品尺寸精度的主要因素是模具的制造精度；对大尺寸制品：影响制品尺寸精度的主要因素是塑料的成型收缩率。第5页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计几点注意：模塑件公差代号为MT(见表2-0-1)，MT1级精度最高。塑件精度的确定应该合理，尽可能选用低精度等级。塑件尺寸的A类和B类1、2级精度要求较高，目前一般不采用。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。具体做法：将表2-0-1和表2-0-2结合起来使用.第6页，共65页，2023年，2月20日，星期六第7页，共65页，2023年，2月20日，星期六第8页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计二、表面光洁度表面质量表面光洁度、光亮程度色彩均匀性表面缺陷：缩孔、凹陷推杆痕迹对拼缝、熔接痕、毛刺等一般模具表面光洁度要比塑件的要求高1级对于透明制品型腔和型芯粗糙度一致。非透明制品的隐蔽面可取较大粗糙度，即型芯表面相对型腔表面略为粗糙。第9页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计色纹银色条纹(干燥不充分;空气混入导致;热分解、劣化产生)凹痕缩痕熔接痕第10页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计三、形状

塑件的内外表面形状应设计得易于模塑，即在开模取出塑件时，尽可能不采用复杂的瓣合分型与侧抽，为此塑件要尽量地避免旁侧凹陷部分。侧抽芯或瓣合(可拆式)阴模与阳模不但提高了模具制造成本，降低了生产效率，而且还会在分型面上留下毛边，增加后加工的困难。通常，只要适当改变塑料制件的结构，即能改变这种情况，使模具结构大大简化。图2-0-1至图2-0-6所示为几个典型例子。第11页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计图2-0-1带侧孔容器改变侧凹侧孔侧凹第12页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计第13页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计图2-0-2喷雾器喷头长孔改变侧凹图2-0-3内侧凹改进第14页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计图2-0-5避免杯把侧向分型或抽芯图2-0-4采用直纹滚花避免侧凹第15页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计图2-0-6改变制件形状避免侧孔抽侧型芯改成有台阶的侧壁增加脱模斜度第16页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计第17页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计改善形状练习：第18页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计图2-0-7可强制脱出的浅侧凹当塑件的内外侧凹陷在合理范围之内，同时成型塑件的塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛这类仍带有足够弹性的塑料时，模具可采取强制脱模，同时还要重视将凹凸起伏处设计为圆角或斜面过渡结构。但多数情况下塑件侧凹不能强制脱出，必须采用其它结构的模具。第19页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计可强制脱出的浅侧凹和浅侧凸第20页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计四、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α，在模具上称为脱模斜度。脱模斜度取决于一般取斜度值为1~1.5°，最小0.5°。塑件上的凸起或加强筋单边应有4~5°的斜度。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。影响脱模斜度因素：塑件的形状、壁厚、摩擦系数及塑料的收缩率。第21页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计第22页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计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脱模斜度设计要点：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﹤内表面第23页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计五、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，内部易产生气泡、外部易产生凹陷等缺陷塑件壁厚设计原则：厚薄适中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无法避免壁厚不均时，可做成倾斜状使壁厚逐渐过渡第24页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计

热固性塑料的小型塑件，壁厚取2.5～1.6毫米，大型塑件3.2～8毫米。布基酚醛等流动性差的塑料应取较大值，但一般不宜大于10毫米。脆性塑件壁厚应不小于3.2毫米。热塑性塑料易于成型薄壁制件，壁厚能达到0.25毫米，但一般不宜小于0.60～0.9毫米，常选取2～4毫米。第25页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计同一个塑料零件的壁厚应尽可能一致，否则会因冷却或固化速度不同产生附加内应力。热塑性塑料会在壁厚处产生缩孔；热固性塑料发生翘曲变形。图2-0-10手柄壁厚改善图2-0-11塑料轴承壁厚改善图2-0-12塑件底厚改善第26页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计图2-0-14带嵌件侧壁厚度改善图2-0-13塑件圆柱部分壁厚改善第27页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计第28页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计改善壁厚练习：第29页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计六、加强筋与其它防止变形的结构设计加强筋的作用：不增加壁厚的情况下，增加制品强度，防止和避免制品变形翅曲；降低塑件的充模阻力。(a)易产生缩孔和凹痕，且易发生翘曲。(b)为采用加强筋改善壁厚。大型平面上纵横布置的加强筋能增加塑件的刚性，沿着塑料流向的加强筋，还能降低塑料的充模阻力。图2-0-16为采用加强筋防止翘曲。(a)(b)第30页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计第31页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计加强筋的典型形状、尺寸：①厚度小于塑件壁厚，若加强筋设计得过厚，则在其对应的壁上产生凹陷。②壁厚为t，加强筋高度L=(1～3)t，筋条宽A=(1/4～2/3)t，筋根过渡圆角R=(1/8～1/4)t，收缩角α=2°～5°，筋端部圆角r=（1/8～1/4)t，当t≤2mm，取A=t。③加强筋必须有足够的斜度，筋的底部应呈圆弧过渡。加强筋以设计得矮一些多一些为好。加强筋之间中心距应大于塑件厚度.。第32页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计加强筋的设计要点：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。平板类零件加强筋方向与料流方向平行加强筋厚度小于壁厚筋的方向不能防碍塑料收缩第33页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计应避免或减少塑料局部集中，否则会产生缩孔、气泡。加强筋与支承面间留有间隙第34页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计容器边缘的增强(薄壁容器边缘是强度、刚性最薄弱处，容易变形、开裂)薄壳状的制件可制作成球面或拱面，可有效增加刚性和减少变形。图2-0-19容器底和盖的增强第35页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计矩形薄壁容器若采用软塑料，侧壁容易出现内凹变形，如果事先把制件侧壁设计成稍许外凸，使变形后正好平直(b)，这是理想情况，难以实现；也可将制品各边均设计成向外凸出的弧形，使变形不易看出(c)。第36页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计七、支承面若以塑件的整个底面作主承面，塑件稍许翘曲或变形就会使底面不平，影响支撑效果。图2-0-22用底脚或凸边作支承面支承面的结构形式：第37页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计紧固用的凸耳或台阶应有足够的强度以承受紧固时的作用力，应避免台阶突然过渡和尺寸过小，a图是错误的，b图塑件利用凸边支承，凸耳用加强筋增强是正确的。图2-0-24塑件紧固用凸耳若加强筋凸出支承面，会影响摆放的稳定性。图2-0-23加强筋与支承面第38页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计凸台一般应位于边角部位其高度不应超过直径的两倍其几何尺寸应小凸台设计实例：凸台设计要点：是用来增强孔或装配附件、或为塑件提供支撑的截锥台或支撑块凸台——第39页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计八、圆角塑件除了使用上要求采用尖角之处外，其余所有转角处均应尽可能采用圆角或圆弧过渡。第40页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计圆角的作用：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图2-0-26制件圆角改善充模阻力图2-0-25R/A与应力集中系数的关系圆角有利于模具制造，提高模具强度圆角增加了制件的美观

第41页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计圆角的确定：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以上第42页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计九、孔的设计

塑件上常见的孔有通孔、盲孔、形状复杂的孔、螺纹孔等。这些孔均应设置在不易削弱塑件强度的地方。在孔之间和孔与边壁之间均应留有足够的距离。孔的直径和孔与边壁最小厚度之间的关系如表2-0-4所列。孔间距或孔边距过小时的改进第43页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计孔与孔的边缘，或孔边与制品外边缘之间距离不小于孔径。常见孔的设计要求：紧固用的孔和其它受力的孔，应设凸台予以加强。图2-0-27孔边缘的加强h﹤（3～5）d；d﹤1.5mm时，h﹤3d肓孔的深度：当通孔孔径﹤1.5mm，由于型芯易弯曲折断，不适于模塑成型第44页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计通孔的成型：

型芯无论用何种固定方法，孔的深度均不能太大，否则型芯会弯曲。压制成型时尤其应该注意。孔深与孔径关系：一端固定时，压制L=2D，注塑L=4～6D；一端固定另一端支撑时孔深L可翻倍。第45页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计盲孔的成型：盲孔只能用一端固定的型芯来成型。因此其深度应浅于通孔。根据经验，①注射成型或压注成型时，孔深应小4d。②压注成型时孔的深度，则应更浅些，平行于压制方向的孔一般不超过2.5d，垂直于压制方向的孔为2d。③直径过小(例如小于1.5毫米)或深度太大(大于以上值)的孔最好用成型后再经机械加工的办法来获得。如能在模塑时在钻孔位置压出定位浅孔，则给后加工带来很大方便。对于长孔的成型，为防止细长型芯弯曲变形，在不影响塑件的条件下，可在塑件的下方设支承柱来支撑。第46页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计斜孔或复杂孔的成型：可采用拼合的型芯来成型，以避兔抽侧型芯第47页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计十、螺纹设计塑件中的螺纹可用模塑方法成型出来，或切削方法获得。经常拆装或受力大的螺纹，要采用金属螺纹嵌件来成型。分类模塑螺纹常见牙形：(a)标准螺纹——最常用(b)矩形螺纹(c)梯形螺纹(d)锯齿形螺纹(e)圆弧形螺纹(f)V形螺纹第48页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计

塑件上的螺纹应选用螺牙尺寸较大者，螺纹直径较小时就不宜采用细牙螺纹，如螺纹牙过细将会影响使用强度。模塑的螺纹不能达到高精度，一般低于GB3级，螺纹外径不能小于2mm。塑料螺纹与金属螺纹的配合长度不宜过长，一般不大于螺纹直径的1.5倍，否则会因为收缩值不同互相干涉而产生附加内应力，使连接强度降低。第49页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计螺纹成型方法有以下几种；

(1)采用成型杆或成型环在成型之后从制品上拧下来；(2)阳螺纹采用瓣合模成型，阴螺纹采用可收缩的多瓣型芯成型，这时工效高，但精度较差，还可能带有不易除尽的飞边；(3)要求不高的阴螺纹(如瓶盖螺纹)用软塑料成型时，可强制脱模，而不必从阳模上拧下，这时螺牙断面最好设计得浅一些，且呈圆形或梯形断面，如图2-0-30所示。图2-0-30能强制脱出的圆牙螺纹细牙螺纹尽量不直接成型，而是采用金属螺纹嵌件。第50页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计为了防止螺孔最外圈的螺纹崩裂或变形，应使阴螺纹始端有一台阶孔，孔深0.2～0.8毫米，并且螺纹牙应渐渐凸起，如图2-0-31所示。图2-0-31塑件阴螺纹的正误形状第51页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计同样制件的阳螺纹其始端也应下降0.2毫米以上，末端不宜延长到与垂直底面相接处，否则易使脆性塑件发生断裂。图2-0-32塑件阳螺纹的正误形状第52页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计螺纹的始端和末端均不应突然开始和结束，而应有过渡部分l，其值可按表2-0-6选取。

螺纹孔到边缘的距离大于1.5倍的螺纹外径，螺孔距大于0.75倍螺纹外径，都大于塑件壁厚的1/2第53页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计在同一螺纹型芯(或型环)上有前后两段螺纹时，应使两段螺纹旋转方向相同，螺距相等，如图2-0-33a所示，否则无法将塑件从螺纹型芯(或型环)上拧下来。当螺距不等或旋转方向不同时，就要采用两段型芯(或型环)组合在一起，成型后分段拧下，如b图所示。图2-0-33两段同轴螺纹的设计第54页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计十一、嵌件设计在塑件内压入其它的零件形成不可拆卸的连接，此压入零件称为嵌件。嵌件可以是金属、玻璃、木材或已成形的塑件。嵌件的作用：提高塑件力学性能和磨损寿命起导电、导磁作用提高塑件的尺寸稳定性、尺寸精度起紧固、连接作用降低塑料消耗嵌件的缺点：使模具结构复杂，降低塑件的生产效率，难于实现自动化。第55页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计图2-0-34几种常见的金属嵌件其它特种用途的嵌件，式样很多，如冲制的薄壁嵌件，薄壁管状嵌件等等，非金属嵌件如图2-0-35(以黑色塑件作嵌件的透明仪表壳)所示，它系用ABS黑色塑料作嵌件的改性有机玻璃仪表壳。第56页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计图2-0-36各种金属嵌件在制件内的固定方法金属嵌件与塑料应牢固连接：为了防止嵌件受力时在制件内转动或拔出，嵌件表面必须设计有适当的伏陷物。第57页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计图2-0-37圆柱形外螺纹嵌件在模内装固方法嵌件必须可靠定位或密封：防止在成型过程中受到高压塑料流的冲击而产生位移或变形，或者使塑料挤入嵌件上预留的孔或螺纹线中。圆柱形嵌件一般插入模具相应的孔中加以固定：第58页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计图2-0-38圆环形内螺纹嵌件在模内装固方法非通孔的螺纹嵌件直接插在模具的圆形光杆上(图a)凸出台阶与模具的孔相配合，以增加定位的稳定性和密封性(图b、c)内部台阶与插入杆密合(图d)对于通孔的螺纹套管，采用具有阳螺纹的插入件将嵌件拧在上面再插入模具(图e)第59页，共65页，2023年，2月20日，星期六第二章塑料制件的设计图2-0-39细长的嵌件在模内支撑固定无论杆形或环