塑料制品幾何形狀的設(shè)計PPT課件

1、教學(xué)目標(biāo): 1.了解塑料制品設(shè)計原則。 2.掌握塑料制品形狀結(jié)構(gòu)與模具結(jié)構(gòu)的關(guān)系。教學(xué)重點: 1.塑料制品形狀結(jié)構(gòu)的設(shè)計。 2.各個結(jié)構(gòu)特征的特點和設(shè)計要求。教學(xué)難點: 1.對塑料制品的形狀結(jié)構(gòu)與模具結(jié)構(gòu)的關(guān)系的理解。 2.孔的設(shè)計中，模具插穿與碰穿的區(qū)別。第三章 塑料制品的設(shè)計第1頁/共39頁3.1 3.1 塑料制品設(shè)計原則塑料制品設(shè)計原則3.2 3.2 結(jié)構(gòu)特征的設(shè)計結(jié)構(gòu)特征的設(shè)計3.3 3.3 典型零件實例講解典型零件實例講解3.4 3.4 習(xí)題習(xí)題第三章 塑料制品的設(shè)計第2頁/共39頁第三章 塑料制品的設(shè)計第3頁/共39頁3.1 3.1 塑料制品設(shè)計塑料制品設(shè)計 塑料制品設(shè)計原則塑料制

2、品設(shè)計原則:在保證使用要求的前提下盡量選用價格低廉在保證使用要求的前提下盡量選用價格低廉和成型性能良好的塑料。和成型性能良好的塑料。力求結(jié)構(gòu)簡單、壁厚均勻、成型方便、利于力求結(jié)構(gòu)簡單、壁厚均勻、成型方便、利于模具分型、排氣、補縮和冷卻。模具分型、排氣、補縮和冷卻。塑料制品結(jié)構(gòu)應(yīng)能使其模具的總體結(jié)構(gòu)盡可塑料制品結(jié)構(gòu)應(yīng)能使其模具的總體結(jié)構(gòu)盡可能簡化，避免模具側(cè)抽芯。能簡化，避免模具側(cè)抽芯。塑料制品成型以后盡量不再進行機械加工。塑料制品成型以后盡量不再進行機械加工。 考慮塑料制品整體裝配性，預(yù)留合適的加考慮塑料制品整體裝配性，預(yù)留合適的加工余量，工余量，“孔要做大孔要做大,柱子要做小柱子要做小”，做

3、好圓，做好圓角、脫模斜度等結(jié)構(gòu)特征，減少改模次數(shù)，縮角、脫模斜度等結(jié)構(gòu)特征，減少改模次數(shù)，縮短開模周期。短開模周期。3.1 塑料制品設(shè)計原則第4頁/共39頁3.2.1 3.2.1 脫模斜度設(shè)計脫模斜度設(shè)計3.2.2 3.2.2 壁厚設(shè)計壁厚設(shè)計3.2.3 3.2.3 加強筋設(shè)計加強筋設(shè)計 3.2.4 3.2.4 增加剛性減少變形的其他措施增加剛性減少變形的其他措施3.2.5 3.2.5 支承面的設(shè)計支承面的設(shè)計3.2.6 3.2.6 圓角的設(shè)計圓角的設(shè)計3.2.7 3.2.7 孔的設(shè)計孔的設(shè)計3.2.8 3.2.8 側(cè)孔及側(cè)凹的設(shè)計側(cè)孔及側(cè)凹的設(shè)計3.2 結(jié)構(gòu)特征的設(shè)計第5頁/共39頁 當(dāng)塑料

4、制品成型后因塑料收縮而包緊型芯，若塑料制當(dāng)塑料制品成型后因塑料收縮而包緊型芯，若塑料制品外形較復(fù)雜時，塑料制品的多個面與型芯緊貼，從而品外形較復(fù)雜時，塑料制品的多個面與型芯緊貼，從而脫模阻力較大。脫模阻力較大。為防止脫模時塑料制品的表面被擦傷和為防止脫模時塑料制品的表面被擦傷和推頂變形，推頂變形，需設(shè)脫模斜度。需設(shè)脫模斜度。如圖如圖3-13-1 一般來說，塑料制品高度在一般來說，塑料制品高度在25mm25mm以下者可不考慮脫以下者可不考慮脫模斜度。但是，如果塑料制品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，即使脫模高度模斜度。但是，如果塑料制品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，即使脫模高度僅幾毫米，也必須認真設(shè)計脫模斜度。設(shè)計者應(yīng)養(yǎng)成做僅幾毫米，也

5、必須認真設(shè)計脫模斜度。設(shè)計者應(yīng)養(yǎng)成做脫模斜度的習(xí)慣。脫模斜度的習(xí)慣。 3.2.1 脫模斜度設(shè)計圖- 1塑料制品脫模斜度第6頁/共39頁 熱塑性塑料件脫模斜度取0.5-3.0。熱固性酚醛壓塑料制品取0.5-1.0。 塑料制品內(nèi)孔的脫模斜度以小端為準(zhǔn)，符合圖樣要求，斜度由擴大方向得到；外形以大端為準(zhǔn)，符合圖樣要求，斜度由縮小方向得到。 塑料收縮率大，塑料制品壁厚大則脫模斜度取大些。 對塑料制品高度或深度較大的尺寸，應(yīng)取較小的脫模斜度。 脫模斜度的選擇原則：3.2.1 脫模斜度設(shè)計第7頁/共39頁 塑料制品的最小壁厚應(yīng)滿足的條件： （1）應(yīng)滿足塑件在裝配、運輸以及使用時的強度要求。 （2）充分考慮在

6、成型過程中塑料的流動性，保證薄壁和棱邊部分也能充滿。 。 （3）塑件能承受足夠的脫模力，不至于在塑件脫模時損壞塑件。 塑料制品壁厚過小，則塑料充模流動的阻力很大，對于形狀復(fù)雜或大型塑料制品成型較困難。 塑料制品壁厚過大，則不但浪費塑料原料，而且還給成型帶來困難，尤其降低了塑料制品的生產(chǎn)率，還給塑料制品帶來內(nèi)部氣孔、外部凹陷等缺陷。 所以正確設(shè)計塑料制品的壁厚非常重要。壁厚取值應(yīng)當(dāng)合理。3.2.2 壁厚設(shè)計第8頁/共39頁 熱塑性塑料制品的厚度一般在2-4mm之間,熱固性塑料制品的厚度一般在1-6mm。 就設(shè)計原則來說要求同一塑料制品各處的壁厚均勻一致，否則制品成型收縮不均，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致制

7、品開裂、變形。如圖3-2. 當(dāng)無法避免壁厚不均時，可做成傾斜的形狀,如圖3-3，使壁厚逐漸過渡。或者使壁厚相差過大的兩分別成型然后粘合成為制品。若需要有差別時，相鄰的壁厚比應(yīng)滿足以下要求： 副壁厚：主壁厚 1.5 2 3.2.2 壁厚設(shè)計圖3-2 塑料制品壁厚結(jié)構(gòu)圖3-3 塑料制品壁厚結(jié)構(gòu)第9頁/共39頁 為了提高塑料制品的強度和防止塑料制品翹曲變形,常設(shè)計加強筋。如圖，筋的設(shè)置位置應(yīng)沿塑料充模流向，降低充模流動阻力見圖3-4 3.2.3 加強筋設(shè)計圖3-4 采用加強筋改善壁厚第10頁/共39頁 加強筋的厚度應(yīng)小于制品壁厚，一般不大于壁厚的一半。加強筋的厚度應(yīng)小于制品壁厚，一般不大于壁厚的一半

8、。 加強筋的正確形狀和尺寸比例如圖加強筋的正確形狀和尺寸比例如圖3-53-5所示。所示。3.2.3 加強筋設(shè)計圖3-5 加強筋第11頁/共39頁加強筋的設(shè)計原則加強筋的設(shè)計原則：沿塑料流向設(shè)置，從而降低塑料的充模流動阻力。如沿塑料流向設(shè)置，從而降低塑料的充模流動阻力。如圖圖3-63-6應(yīng)避免或減少塑料的局部集中，以防止產(chǎn)生凹陷和氣應(yīng)避免或減少塑料的局部集中，以防止產(chǎn)生凹陷和氣泡。如圖泡。如圖3-73-7加強筋的高度不宜過高，否則會使筋部受力破壞，降加強筋的高度不宜過高，否則會使筋部受力破壞，降低自身剛性。加強筋的最小厚度應(yīng)不小于低自身剛性。加強筋的最小厚度應(yīng)不小于0.6mm0.6mm，以防止注

9、，以防止注塑不足。塑不足。 加強筋的側(cè)壁必須有足夠的斜度，筋的根部應(yīng)呈圓弧加強筋的側(cè)壁必須有足夠的斜度，筋的根部應(yīng)呈圓弧過渡。過渡。 筋與筋的間隔距離應(yīng)大于塑料制品的壁厚。筋與筋的間隔距離應(yīng)大于塑料制品的壁厚。圖3-6 支座上的加強筋圖3-73.2.3 加強筋設(shè)計第12頁/共39頁 將薄殼狀的塑料制品設(shè)計為球面，拱曲面等，可以將薄殼狀的塑料制品設(shè)計為球面，拱曲面等，可以有效地增加剛性、減少變形。如圖有效地增加剛性、減少變形。如圖3-83-8 薄壁容器的邊緣是強度、剛性薄弱處易于開裂變形薄壁容器的邊緣是強度、剛性薄弱處易于開裂變形損壞，故應(yīng)按照下圖所示方法來給予加強。損壞，故應(yīng)按照下圖所示方法來

10、給予加強。 當(dāng)塑料制品較大、較高時，可在其內(nèi)壁及外壁設(shè)計當(dāng)塑料制品較大、較高時，可在其內(nèi)壁及外壁設(shè)計縱向圓柱、溝槽或波紋狀形式的增強結(jié)構(gòu)?？v向圓柱、溝槽或波紋狀形式的增強結(jié)構(gòu)。 3.2.4 增加剛性減少變形的其他措施圖3-7第13頁/共39頁 當(dāng)塑料制品上有一面作為支承面來使用時，將當(dāng)塑料制品上有一面作為支承面來使用時，將該面設(shè)計為一個整面是不合理的，如圖該面設(shè)計為一個整面是不合理的，如圖3-93-9所示。所示。 因為平板狀在成型收縮后很容易翹曲變形，因為平板狀在成型收縮后很容易翹曲變形，稍許不平都會影響良好的支承作用，故以稍許不平都會影響良好的支承作用，故以邊框式邊框式或或凸臺式凸臺式( (

11、三點或四點三點或四點) )結(jié)構(gòu)設(shè)計塑料制品支承面。結(jié)構(gòu)設(shè)計塑料制品支承面。圖3-9加強筋與支承3.2.5 支承面的設(shè)計第14頁/共39頁 當(dāng)塑料制品底部有加強筋時，應(yīng)使加強筋高度低當(dāng)塑料制品底部有加強筋時，應(yīng)使加強筋高度低于支承面至少于支承面至少0.5mm 0.5mm 。如圖。如圖3-103-10 固用的凸耳或臺階應(yīng)有足夠的強度，以承受緊固固用的凸耳或臺階應(yīng)有足夠的強度，以承受緊固時的作用力。應(yīng)避免臺階突然過渡和支承面過小，凸耳時的作用力。應(yīng)避免臺階突然過渡和支承面過小，凸耳應(yīng)用加強筋加強應(yīng)用加強筋加強 , ,如圖如圖3-113-11. .3.2.5 支承面的設(shè)計0.512圖3-10加強筋與支

12、承圖3-11塑料制品固定用凸耳第15頁/共39頁 塑料制品除了必須要保留的尖角外，凡轉(zhuǎn)角處應(yīng)采用圓弧過渡。一般即使取R=0.5mm,也可以增加塑料制品的強度。設(shè)計塑料制品內(nèi)外表面轉(zhuǎn)角圓角時，應(yīng)象圖3-12所示確定內(nèi)外圓角半徑。 塑料制品設(shè)計成圓角的作用： 避免產(chǎn)生應(yīng)力集中。 提高了塑料制品強度。 利于塑料的充模流動。 塑料制品對應(yīng)模具型腔部位設(shè)計成圓角，可以使模具在淬火和使用時不致因應(yīng)力集中而開裂，提高模具的堅固性。3.2.6 圓角的設(shè)計圖3-12內(nèi)外圓角半徑第16頁/共39頁3.2.6 圓角的設(shè)計 圓角半徑與應(yīng)力集中的關(guān)系如圖3-13所示。外加負荷下，對于一定的壁厚T，總有一適宜的圓角半徑R

13、與之對應(yīng)。當(dāng)R/T在0.3以下時，應(yīng)力集中急劇增大；R/T在0.8以上時，應(yīng)力集中變小。圖3-13內(nèi)外圓角半徑第17頁/共39頁3.2.7 孔的設(shè)計圖3-14孔邊增厚加強 孔的設(shè)計要求： 孔與孔、孔與邊壁之間應(yīng)保持足夠的距離，孔與孔的最小距離應(yīng)不小于壁厚的2倍，孔與邊壁之間最小距離應(yīng)不小于1.53mm（大孔取大值）。 固定用孔因承受較大負荷，可設(shè)計周邊增厚來加強。如圖3-14所示。 當(dāng)設(shè)計大孔且后方是大平面或受力位置時，膠口不應(yīng)選在遠離此孔的地方，防止出現(xiàn)明顯的熔接線而影響強度，導(dǎo)致開裂。 第18頁/共39頁塑料制品上的孔分為盲孔、通孔和復(fù)雜孔，下面分別介紹塑料制品上的孔分為盲孔、通孔和復(fù)雜孔

14、，下面分別介紹它們的成型方法。它們的成型方法。 盲孔：盲孔只能用一端固定的型芯來成型。為避免型盲孔：盲孔只能用一端固定的型芯來成型。為避免型芯彎曲，對于注射和壓注成型，孔深不得大于孔徑的芯彎曲，對于注射和壓注成型，孔深不得大于孔徑的倍倍；對于壓縮成型，平行與施壓方向的孔深度為孔徑的對于壓縮成型，平行與施壓方向的孔深度為孔徑的倍倍對于細長型芯對于細長型芯, ,為防止其彎曲變形，在不影響塑料制品為防止其彎曲變形，在不影響塑料制品的條件下，可在塑料制品的下方設(shè)支承柱來支撐。如圖的條件下，可在塑料制品的下方設(shè)支承柱來支撐。如圖- -1515所示所示。3.2.7 孔的設(shè)計圖3-15第19頁/共39頁 成

15、型通孔時型芯的這三種結(jié)構(gòu)形式，是根據(jù)通孔成型通孔時型芯的這三種結(jié)構(gòu)形式，是根據(jù)通孔大小和深度的具體情況從而滿足型芯足夠的抗彎能力的大小和深度的具體情況從而滿足型芯足夠的抗彎能力的需要出發(fā)而設(shè)計。如圖需要出發(fā)而設(shè)計。如圖3-163-163.2.7 孔的設(shè)計圖3-16 通孔的成型方法a)b) c)第20頁/共39頁3.2.7 孔的設(shè)計采用拼合型芯成型復(fù)雜孔。如圖3-17 圖3-17 拼合型芯成型復(fù)雜孔第21頁/共39頁3.2.7 孔的設(shè)計 圖3-18孔的碰穿和插穿孔的碰穿和插穿。如圖3-18 碰穿:凸、凹模鑲件中，沒有拔模斜度的局部相互碰在一起。 插穿:凸、凹模鑲件中，有拔模斜度的局部相互碰在一起

16、。第22頁/共39頁 設(shè)計塑料制品的內(nèi)外表面形狀要盡量避免側(cè)凹結(jié)構(gòu)，以避免模具采用側(cè)抽芯機構(gòu)，否則因設(shè)置這些機構(gòu)而使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜.不但模具的制造成本提高，而且還會在塑料制品上留下分型面線痕，增加了去除飛邊的后加工的困難。 以成型側(cè)孔和凸凹結(jié)構(gòu)為例。比較兩種方案，從而選擇優(yōu)良的設(shè)計方案。3.2.8 側(cè)孔及側(cè)凹的設(shè)計第23頁/共39頁圖3-19a所示塑料制品在取出模具前，必須先由抽芯機構(gòu)抽出側(cè)型芯，然后才能，取出模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。圖3-19b側(cè)孔形式，無需側(cè)向型芯，模具結(jié)構(gòu)簡單。圖3-20a所示塑料制品的內(nèi)側(cè)有凸起，需采用由側(cè)向抽芯機構(gòu)驅(qū)動的組合式型芯，模具制造困難。圖3-20b避免了組合式型芯，模具

17、結(jié)構(gòu)簡單。圖3-19具有側(cè)孔的塑料制品圖3-20塑料制品內(nèi)側(cè)表面形狀改進aabb3.2.8 側(cè)孔及側(cè)凹的設(shè)計第24頁/共39頁圖3-21、3-22的圖a形式需要側(cè)抽芯，圖b形式不需側(cè)型芯。aabb圖3-21取消塑料制品上不必要的側(cè)凹結(jié)構(gòu)圖3-22無需采用側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)成型的孔結(jié)構(gòu)3.2.8 側(cè)孔及側(cè)凹的設(shè)計第25頁/共39頁 當(dāng)塑料制品的內(nèi)外側(cè)凹陷較淺，同時成型塑料制品的塑料為聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛這類仍帶有足夠彈性的塑料時，模具可采取強制脫模。 但是，多數(shù)情況下塑料制品側(cè)凹不能強制脫出，而需要采用側(cè)抽芯模具結(jié)構(gòu)。 3.2.8 側(cè)孔及側(cè)凹的設(shè)計第26頁/共39頁 為使強制脫模時的脫模阻力不要過大

18、引起塑料為使強制脫模時的脫模阻力不要過大引起塑料制品損壞和變形，塑料制品側(cè)凹深度必須在要求的制品損壞和變形，塑料制品側(cè)凹深度必須在要求的合理范圍內(nèi)，見圖合理范圍內(nèi)，見圖3 3- -2323下面的說明下面的說明( (公式），同時公式），同時還要重視將凹凸起伏處設(shè)計為圓角或斜面過渡結(jié)構(gòu)。還要重視將凹凸起伏處設(shè)計為圓角或斜面過渡結(jié)構(gòu)。圖3-23 可強制脫模的淺側(cè)凹結(jié)構(gòu)a)(A-B)100%/B5%b) (A-B)100%/C5%3.2.8 側(cè)孔及側(cè)凹的設(shè)計第27頁/共39頁3.3 典型零件實例講解 實例：空調(diào)面板結(jié)構(gòu)設(shè)計放大圖正面背面中間剖視圖 分析：此面板的材料為ABS，壁厚是2.5mm，最小圓角

19、0.5mm，采用3點從后排進風(fēng)口的底部進澆，進風(fēng)口為側(cè)抽芯機構(gòu)（滑塊），每個格柵都用長條加強筋提高強度；中間橢圓孔為碰穿結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)卡扣使用斜頂出模，卡扣底部的厚度為1mm，并用圓角過渡。第28頁/共39頁 一、思考題一、思考題 1. 1.塑料制品設(shè)計的原則有哪些塑料制品設(shè)計的原則有哪些? ? 2. 2.脫模斜度的選擇規(guī)則是什么？脫模斜度的選擇規(guī)則是什么？ 3.3.壁厚對塑料制品的影響有什么？壁厚對塑料制品的影響有什么？ 4.4.加強筋的選擇有哪些依據(jù)？加強筋的選擇有哪些依據(jù)？ 5.5.為什么塑料制品要設(shè)計成圓角的形式？為什么塑料制品要設(shè)計成圓角的形式？ 6. 6.孔的碰穿和插穿有什么不同？孔的

20、碰穿和插穿有什么不同？ 二、實物分析題二、實物分析題 請從我們的日常生活中，挑選一件塑請從我們的日常生活中，挑選一件塑料用品，描述它的形狀，在設(shè)計上使用了哪料用品，描述它的形狀，在設(shè)計上使用了哪些結(jié)構(gòu)特征，以及這些特征有何作用。些結(jié)構(gòu)特征，以及這些特征有何作用。3.4 習(xí)題第29頁/共39頁思考題 1. 1.影響塑件尺寸精度的原則？（影響塑件尺寸精度的原則？（答案答案） 2.2.塑件設(shè)計的原則塑件設(shè)計的原則? ? （答案答案） 3.3.脫模斜度的選擇規(guī)則？脫模斜度的選擇規(guī)則？ （答案答案） 4.4.壁厚對塑件的影響？壁厚對塑件的影響？ （答案答案） 5.5.加強筋的選擇？（加強筋的選擇？（答案

21、答案） 6.6.為什么塑件要設(shè)計成圓角的形式？（為什么塑件要設(shè)計成圓角的形式？（答案答案） 7.7.塑料螺紋的性能特點？塑料螺紋的性能特點？ （答案答案）第30頁/共39頁 、影響塑件尺寸精度的原則：、影響塑件尺寸精度的原則：a.a.模具制造的精度，約為模具制造的精度，約為1/31/3 b. b.成型時工藝條件的變化，約為成型時工藝條件的變化，約為1/31/3 c. c.模具磨損及收縮率的波動，約為模具磨損及收縮率的波動，約為1/31/3 具體來說：對于小尺寸制品，模具制造誤差對尺寸精度影響最大，而大尺寸具體來說：對于小尺寸制品，模具制造誤差對尺寸精度影響最大，而大尺寸制品則收縮率波動為主要因

22、素。制品則收縮率波動為主要因素。第31頁/共39頁 、 塑料制品設(shè)計原則塑料制品設(shè)計原則:在保證使用要求的前提下盡量選用價格低廉在保證使用要求的前提下盡量選用價格低廉和成型性能良好的塑料。和成型性能良好的塑料。力求結(jié)構(gòu)簡單、壁厚均勻、成型方便、利于力求結(jié)構(gòu)簡單、壁厚均勻、成型方便、利于模具分型、排氣、補縮和冷卻。模具分型、排氣、補縮和冷卻。塑料制品結(jié)構(gòu)應(yīng)能使其模具的總體結(jié)構(gòu)盡可塑料制品結(jié)構(gòu)應(yīng)能使其模具的總體結(jié)構(gòu)盡可能簡化，避免模具側(cè)抽芯。能簡化，避免模具側(cè)抽芯。塑料制品成型以后盡量不再進行機械加工。塑料制品成型以后盡量不再進行機械加工。 考慮塑料制品整體裝配性，預(yù)留合適的加工考慮塑料制品整體裝配性，預(yù)留合適的加工余量，余量，“孔要做大孔要做大,柱子要做小柱子要做小”，做好圓角、脫，做好圓角、脫模斜度等結(jié)構(gòu)特征，減少改模次數(shù)，縮短開模周期。模斜度等結(jié)構(gòu)特征，減少改模次數(shù)，縮短開模周期。第32頁/共39頁 、脫模斜度的設(shè)計規(guī)則、脫模斜度的設(shè)計規(guī)則：設(shè)計脫模斜度應(yīng)不影響塑件的精度要求，一